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80第一节最简单的有机化合物——甲烷第1课时甲烷的性质【学习目标】1.了解有机化合物的概念及碳原子的成键特点。2.了解甲烷的来源和主要用途。3.了解甲烷的分子结构，掌握甲烷的性质。4.理解取代反应的概念。【自主学习】一、甲烷的存在、结构及物理性质1.存在甲烷是____________、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。2.分子结构甲烷的分子式是________；电子式是______________；结构式是__________。实验证明，甲烷分子具有________________结构，其中四个C—H键长度和强度________，夹角________。3.物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性____色气体____味比空气____极难溶提醒有机化合物必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO、CO2、碳酸及其盐等。[议一议](1)CH4是正四面体结构，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4也都是正四面体结构吗？(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2有几种结构？实际上有几种结构？81二、甲烷的化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。1.氧化反应(燃烧)(1)化学方程式：_____________________________________________________________。(2)现象：甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈______________________________________。2.取代反应(1)取代反应有机物分子里的某些________________________被其他________________________所替代的反应。(2)甲烷与氯气的取代反应①实验探究实验操作实验现象A装置：a.试管内气体颜色________；b.试管内壁有________出现；c.试管中有少量______；d.试管内液面______；e.水槽中有______析出B装置：____________实验结论CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为________________________________；___________________________________；②产物性质CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4状态均为油状______水溶性都______于水点拨无论CH4和Cl2的比例如何，发生取代反应的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。82[议一议]1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度()(2)甲烷与Cl2的反应是置换反应()2.(1)甲烷与溴水能发生反应吗？与溴蒸气呢？(2)假设1mol甲烷中的氢原子完全被取代，最多能与多少氯气反应？【难点突破】一、有机物组成和结构的表示方法例1下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。(1)甲烷的球棍模型是________________，甲烷的电子式是________________(填序号)。(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有________种结构，实际CH2Cl2有________种结构，证明甲烷不是平面结构，而是________结构，上述中的________更能反映其真实存在状况。归纳总结常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)表示方法含义分子式：CH4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目83最简式(实验式)：CH4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子电子式：用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子结构式：①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型球棍模型：小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)比例模型：用不同体积的小球表示不同大小的原子变式训练1下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是()A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构B.CH4、CCl4都是正四面体结构C.CH4和CCl4中的化学键均为非极性键D.CH4、CCl4的结构相同，性质也相同二、甲烷的取代反应例2下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClB.甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D.1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯气规律总结甲烷发生取代反应的有关规律84(1)反应条件和反应物反应条件为光照，反应物为卤素单质。例如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。(2)反应产物虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同，但反应的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物。(3)物质的量的关系CH4与Cl2发生取代反应时，每1molH原子被取代，消耗1molCl2分子，同时生成1mol的HCl分子。(4)注意①有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此有机反应方程式常用“―→”。②CH4与Cl2的反应逐步进行，应分步书写。③当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，反应并不只发生CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl，其他反应仍发生。特别提醒(1)甲烷的卤代反应的产物是混合物。(2)甲烷等有机物与氯气发生取代反应时，取代的位置和个数是难以控制的，因此制备卤代烃一般不采用取代反应。变式训练2在标准状况下，22.4LCH4与Cl2在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl2为()A.0.5molB.2molC.2.5molD.4mol【当堂过关】1.近年来，科学家在海底发现了一种冰状物质——可燃冰，其有效成分为甲烷，下列说法正确的是()①甲烷属于烃类②在相同条件下，甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源A.①②③B.②③④C.①③④D.①②④2.能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是()A.甲烷分子中4个C—H键的强度相同B.甲烷分子中4个C—H键的长度相同85C.甲烷的一氯代物只有1种D.甲烷的二氯代物只有1种3.甲烷和氯气以物质的量比1∶3混合，在光照条件下，得到的有机产物是()①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A.只有①B.①和②的混合物C.只有②D.①②③④的混合物4.下列叙述错误的是()A.在通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂都不反应B.甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化C.甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应D.甲烷的四种取代物都不溶于水5.如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10mLCH4，同温同压下乙管中注入50mLCl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，试管放在光亮处一段时间。(1)下列是某同学预测的实验现象：①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是________。(2)甲管中发生化学反应的类型为________。(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是_______________________________。A.水B.NaOH溶液C.AgNO3溶液D.饱和食盐水(4)反应后，若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到________________，若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到__________________________。第2课时烷烃【学习目标】1.了解烷烃的概念、通式及结构特点。2.了解烷烃的物理性质和化学性质。3.了解简单烷烃的命名。4.知道同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同86分异构体。【自主学习】一、烷烃1.分子结构特点2.物理性质(1)递变规律(随碳原子数n递增)(2)相似性烷烃均____________水，相对密度均小于1。3.化学性质(与CH4相似)(1)稳定性在通常情况下，烷烃比较稳定，跟强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等都不起反应。(2)燃烧反应烷烃燃烧通式：_____________________________________________________________。(3)取代反应烷烃能与氯气等卤素单质在光照条件下发生取代反应，如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学方程式为______________________________________________________________。4.习惯命名法(1)表示碳原子数(n)及其表示n≤1012345678910n＞10相应数字(2)举例：C6H14命名为________，C18H38命名为__________________________________。(3)碳原子数n相同结构不同时，用正、异、新表示，如C4H10的两种分子的命名：87无支链时，CH3CH2CH2CH3：____________。有支链时，：____________。[议一议]1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)烷烃的分子通式是CnH2n＋2(n≥1)，但符合通式CnH2n＋2的不一定是烷烃()(2)烷烃的特征性质是能与卤素单质发生取代反应()(3)烷烃性质稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色()2.多碳原子烷烃(如CH3CH2CH2CH2CH3)分子中，碳原子是直线形吗？二、同系物同分异构体1.同系物(1)特点：________相似，在分子组成上相差一个或若干个________原子团的物质。(2)实例：CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3等烷烃互为同系物。提醒①同系物具有相同的通式，但是通式相同的有机物不一定互为同系物，同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。②同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1,2,3……)。2.同分异构体(1)概念：具有相同的____________，但具有不同的________的物质。(2)实例：____________与CHCH3CH3CH3互为同分异构体。(3)同分异构体的沸点：支链越多，沸点越________。(4)同分异构现象是有机化合物种类繁多的原因之一。提醒同分异构现象不只是存在于有机化合物中，只要满足分子式相同，结构不同的化合物都可以称为同分异构体。例如尿素[CO(NH2)2]和氰酸铵[NH4CNO]。[议一议]1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)同分异构体具有相同的组成元素()(2)组成元素相同的化合物互为同分异构体()(3)同分异构体具有相同的相对分子质量()88(4)相对分子质量相同的化合物互为同分异构体()(5)互为同分异构体的化合物也可能互为同系物()2.丁烷有几种同分异构体，其一氯代物有几种？【难点突破】一、烷烃的结构特点例1下列说法正确的是()A.碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃B.分子组成符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上D.碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种归纳总结烷烃的结构特点(1)单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。(2)饱和：碳原子剩余价键全部跟氢原子结合，烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，烷烃的含氢量最大。(3)链状：碳原子结合成的链可以是“直链”，也可以含有支链。变式训练1下列性质中，属于烷烃特征的是()A.完全燃烧只生成二氧化碳和水B.它们不溶于水C.分子的通式为CnH2n＋2，与氯气发生取代反应D.它们密度都较小二、同系物同分异构体例2下列物质中互为同分异构体的有____________；互为同位素的有________________；互为同素异形体的有____________