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第三章第一节最简单的有机化合物甲烷(1)【学习目标】1、了解甲烷在自然界的存在和用途，初步认识甲烷分子的空间结构。2、掌握甲烷电子式、结构式的正确写法。3、了解甲烷的化学性质，通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理。【学习重点】甲烷的结构特点和取代反应【预备知识】1、组成有机物的元素除外，常有、_____，还含有、、、_等。其中仅含和两种元素的有机物称为，也可称为，该类物质中组成最简单的是。有机物种类繁多，迄今已发现种。【基础知识】一、甲烷的结构与性质1、甲烷的存在：。2、甲烷的分子式：，电子式：，结构式：。甲烷分子的结构特点为：，对应的CH2Cl2有几种结构？常用的分子模型有两种。3、物理性质:甲烷是色、味、溶于水的气体，密度比空气密度（大或小）。用或收集甲烷。4、化学性质[来源:Z,xx,k.Com]在通常情况下，甲烷稳定，与不反应，与也不反应。因为有机反应比较复杂，常伴有副反应发生，所以在书写有机反应方程式时一般用箭头而不用等号。（1）甲烷的氧化反应写出甲烷与氧气反应的化学反应式：。有机方程式与无机方程式写法的区别：。（2）甲烷的取代反应（教材实验3-3）将一瓶甲烷与一瓶氯气混合，倒立在盛有饱和食盐水，高压汞灯照射，观察到什么现象？化学反应现象：光照时，氯气的黄绿色逐渐，瓶壁上有生成，液面，试管中有少量。化学反应方程式为：①常如何验证HCl的生成呢？②常温下，除了CH3Cl是气体外，其他三种都是无色液体，为什么我们看到黄色油珠呢？[来源:学§科§网Z§X§X§K]。其实，在该反应中，生成的有机产物除一氯甲烷外，还有。[课堂练习]请写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学反应方程式：[来③取代反应的定义：[思考与交流]1．取代反应和置换反应是不是相同的呢？它们之间的差别为：2．历史上，科学家们在测定了甲烷分子组成为CH4后，对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想：正四面体型与平面正方形，科学家如何判断出甲烷分子是哪种空间构型的？[归纳小结]：甲烷取代反应条件：特点：【疑点反馈】：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）【基础达标】1．下列气体的主要成分不是甲烷的是()A．沼气B．煤气C．天然气D．坑道气2．以下关于甲烷的说法中错误的是()A．甲烷分子是由极性键构成的分子B．甲烷分子具有正四面体结构C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键D．甲烷分子中具有非极性键3．有机物中的烃是________的化合物()A．含有碳元素B．含有碳元素和氢元素C．仅含有碳元素和氢元素D．燃烧后生成二氧化碳和水4．用于制造隐形飞机的物质具有吸收微波的功能，其主要成分的结构如下图，它属于()A．无机物B．烃C．高分子化合物D．有机物5．下列反应属于取代反应的是()A．CH4C＋2H2B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2C．CH4＋2O2CO2＋2H2OD．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl6.如右图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶内气体可能是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①②B．②④C．③④D．②③7．常温下把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶上有淡黄绿色液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是()A．5种B．6种C．4种D．3种练方法技巧——燃烧法确定有机物分子组成8．某有机物在O2中充分燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1，由此可得出的结论是()A．该有机物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶3B．该有机物分子中C、H原子个数比为1∶2C．该有机物中必定含有氧元素D．该有机物化学式为C2H4题号12[来源:学科网]345678答案【拓展提升】9.如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将X气体点燃，将燃烧后的气体通过A、B两个洗气瓶。试根据实验现象回答下列问题：(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则X气体是________。(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则X气体是________。(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则X气体可能是_________________。10.如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：________________________________________________________________________。(2)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为________。A．CH3ClHClB．CCl4HClC．CH3ClCH2Cl2D．CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是_______________________________________________________________________A．升高B．降低C．不变D．无法确定(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到_______________________________________________________________________(5)右端玻璃管的作用是______________________________________。【参考答案】1．B2．D[甲烷分子的正四面体结构中，四个键的长度、角度相等，四个氢原子的位置一样，分子中的C—H键为极性键。]3．C[从概念上看，烃中只含碳、氢两种元素，故C项正确，A、B错误；烃完全燃烧的产物为CO2和水，但仅含C、H、O三种元素的化合物完全燃烧产物也只有CO2和水，D项错误。]4．D[本题以四硫富瓦烯为题材，考查学生运用已学的知识，将有机化合物分类的能力。选项A明显错误，化合物虽然含硫，但不是无机物；选项B容易造成误判，烃类化合物是指只含碳、氢元素的有机化合物，该化合物分子中还含有硫元素，因此不属于烃类；该化合物也不属于高分子化合物，选项C也是错误的。]5．D[A属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化反应，D属于取代反应，要从反应实质的角度理解取代反应和置换反应的区别。]6．D[②中CH4与Cl2在光照下可发生反应，致使气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水；③中发生4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3气体体积减小。]7．C[此题考查甲烷的取代反应的产物种类，关键在于集气瓶中最多含有气体物质的种数，产物是气体的有CH3Cl、HCl，还有没有完全反应的甲烷和氯气。][来源:学§科§网Z§X§X§K]8．B[有机物充分燃烧后生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1，可得有机物分子中n(C)∶n(H)＝1∶2，B正确；由于无条件可证明生成物中氧元素是否由有机物部分或全部提供，所以A、C、D均不正确。]9．(1)H2(2)CO(3)CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CO、CH4解析写出三种气体燃烧反应的化学方程式，然后根据浓硫酸吸水，澄清石灰水吸收CO2可得：(1)若A瓶质量增加，B瓶质量不变，说明气体X燃烧只生成水，X为H2；(2)若A瓶质量不变，B瓶质量增加，说明气体X燃烧只有CO2生成，故X为CO；(3)若A、B两瓶质量都增加，说明气体X燃烧产物既有H2O又有CO2，故X气体为不确定成分。它可以是CH4，也可以是以下组合：H2与CO；H2与CH4；CO与CH4；H2与CO和CH4。10．(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl(2)D(3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压解析(1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，U形管右侧液面下降，左侧液面上升。(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压，在U形管右侧插有一个玻璃管。