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第1课时甲烷的性质课程目标1．了解有机化合物的概念。2．掌握甲烷的分子结构，了解甲烷的物理性质及存在、用途。3．掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。图说考点,[新知预习]一、有机化合物和烃概念组成元素有机化合物含有的化合物一定含有，常含有，有的还含有等烃仅含有的有机物(写元素符号)碳元素碳元素氢、氧元素氮、硫、磷、卤素碳、氢两种元素C、H二、甲烷的分子结构1．组成与结构名称分子式电子式结构式分子模型甲烷CH42.空间结构分子结构示意图结构特点及空间构型甲烷分子是结构；碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于4个顶点，且4个C—H键完全相同，强度相同，夹角相同，键角109°28′三、物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性气体比空气(填“大”或“小”)溶于水正四面体无色无味小极难四、甲烷的化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与等强氧化剂不反应，与也不反应。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。高锰酸钾强酸、强碱CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O淡蓝色原子或原子团原子或原子团(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：逐渐变浅油状液滴白雾上升固体无明显现象实验结论CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋HCl②产物性质CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4状态均为油状水溶性都于水气体液体难溶五、甲烷的存在和用途[即时性自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)含有碳元素的化合物都是有机物。()(2)有机物都易燃烧且难溶于水。()(3)烃是含有碳元素和氢元素的化合物。()(4)烃在氧气中充分燃烧后只生成二氧化碳和水。()(5)天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源。()(6)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度()(7)甲烷与Cl2的反应是置换反应()×××√×√×2．“西气东输”是西部大开发的重大工程，“西气”指的是()A．石油气B．天然气C．水煤气D．煤气答案：B3．下列关于甲烷的说法中错误的是()A．甲烷分子具有正四面体结构B．甲烷分子中4个C—H键是完全等同的键C．甲烷分子中含有非极性键D．甲烷分子的电子式是解析：甲烷分子中含有的键是4个C—H键，C—H键属于极性键。答案：C4．下列关于甲烷性质的叙述，不正确的是()A．甲烷在空气中完全燃烧生成水和二氧化碳B．甲烷是无色、有臭味的气体C．甲烷是一种最简单的有机物D．甲烷极难溶于水解析：甲烷是一种无色无味的气体。家用或工业用天然气中，常掺入少量有特殊气味的杂质气体，以警示气体的泄漏。答案：B5．天然气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述错误的是()A．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应B．甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯C．甲烷与氯气反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水解析：A项，CH4性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，正确；B项，可燃性气体在加热或点燃前都要验纯，以防爆炸事故的发生，甲烷也不例外，错误；C项，CH4与Cl2的反应是逐步进行的，每步都属于取代反应，正确；D项，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4属于卤代烃，不溶于水，正确。答案：B技能素养提升点一有机物组成和结构的常见表示方法[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)。CB(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。21正四面体D【解析】(1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。(2)甲烷的结构式为HHCHH，其分子空间构型若为平面正方形结构，则二氯甲烷有2种结构：ClHCHCl、HClCHCl；实际上甲烷为空间正四面体结构，所以二氯甲烷只有1种结构。状元随笔碳的原子结构示意图，其最外层有4个电子，不易失电子，也不易得电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成多种形式的共价键。[提升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、CH3Cl都难溶于水C．CH4、CCl4、CH3Cl都比水轻D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同解析：CH3Cl不是正四面体结构，CCl4比水重，CH4和CCl4的性质不同。答案：B[关键能力]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：HH::HCH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：HHCHH①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，短棍表示化学键(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状元随笔甲烷分子空间结构的理解甲烷的空间结构为正四面体形结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于正四面体的四个顶点。由此可知，凡是一个碳原子周围以4个单键与其他原子相结合，无论这些原子是否相同，分子中各原子均在四面体的四个顶点上，四个原子不可能在同一平面上，最多有三个原子共面。提升点二重要的有机反应——取代反应[例2]下列反应属于取代反应的是()①Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O③CH3CH3＋2Br2――→光照CH2BrCH2Br＋2HBr④CH2Cl2＋Br2――→光照CHBrCl2＋HBrA．②③B．①③C．②④D．③④【解析】反应①属于置换反应；反应②属于复分解反应；反应③中CH3CH3中的2个H原子分别被2个Br原子替代：该反应是取代反应；反应④中CH2Cl2中的1个H原子被1个Br原子替代，该反应是取代反应。【答案】D[提升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氯气解析：甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1molH原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产物中HCl最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4最多消耗4mol氯气，D错误。答案：C状元随笔甲烷发生取代反应的易错点(1)反应物：卤素单质(纯卤素)和甲烷，不能是卤素单质的水溶液。(2)反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应)。(3)量的关系：CH4与Cl2发生取代反应时，每1molH原子被取代，消耗1molCl2，同时生成1mol的HCl。当n(CH4):n(Cl2)＝1:1时，反应并不只发生CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl，其他反应仍同时发生。(4)生成物：卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物，其中卤化氢的物质的量最多。[关键能力]如何区分取代反应和置换反应类别取代反应置换反应实例CH4＋Cl2光CH3Cl＋HClZn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑反应物一种化合物和另一种化合物或单质一种单质和一种化合物生成物一般生成两种化合物另一种化合物和另一种单质反应中电子得失不一定发生电子转移，不一定是氧化还原反应一定发生电子转移，一定是氧化还原反应反应是否可逆部分是可逆反应一般是不可逆反应反应条件大多需加热、光照、催化剂等一般只需常温或加热状元随笔有机反应的特点(1)有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此有机反应的化学方程式常用“―→”。(2)甲烷与氯气发生取代反应时，取代H原子的个数是难以控制的，因此制备CH3Cl一般不采用取代反应。(3)CH4与Cl2的反应逐步进行，应分步书写。形成性自评1．下面列举的是某化合物的组成和性质，能说明该物质肯定是有机化合物的是()A．仅由碳、氢两种元素组成B．仅由碳、氢、氧三种元素组成C．在氧气中燃烧只生成二氧化碳D．熔点低而且难溶于水解析：烃都是有机化合物，A正确；碳酸(H2CO3)不属于有机化合物，B错误；单质碳、一氧化碳在氧气中燃烧都只生成二氧化碳、它们均不属于有机化合物，C错误；熔点低且难溶于水的物质不一定是有机化合物，D错误。答案：A2．下列关于烃的说法正确的是()A．烃是指仅含有碳和氢两种元素的有机物B．烃是指分子里含碳元素的化合物C．烃是指发生燃烧反应后生成二氧化碳和水的有机物D．烃是指含有碳和氢两种元素的化合物解析：烃是指仅含有碳和氢两种元素的有机物，A正确，B、D错误。C项，烃仅含有碳和氢两种元素，而燃烧能生成CO2与H2O的物质可能是乙醇(CH3CH2OH)等，错误。答案：A3．下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中更能反映其真实存在情况的是()解析：比例模型不仅能体现出有机物的分子结构，还能体现出各原子的大小比例。答案：D4．下列实验不能获得成功的是()①用甲烷气体通入碘水制碘甲烷②甲烷和溴蒸气混合光照制取纯净的一溴甲烷③用酒精灯加热甲烷气体制取炭黑和氢气A．只有①B．只有②C．只有③D．①②③答案：D5.将1mol甲烷与一定量的氯气混合于一量筒中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽(如图所示)，对于此反应，有关叙述不正确的是()A．该反应属于取代反应B．该反应的条件是光照C．该反应的生成物只有四种D．该反应现象有量筒内气体颜色变浅，器壁上有油状液滴解析：CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应，该反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化氢五种产物；所以现象是量筒内气体颜色变浅，器壁上有油状液滴，量筒中有少量白雾，水槽中有晶体析出。答案：C练后感悟有机物与无机物的主要区别物质比较有机化合物无机化合物结构多数分子中只含共价键分子中含离子键，有些只含共价键溶解性多数难溶于水、易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂多数溶解于水而难溶于有机溶剂耐热性多数不耐热、熔点较低(400℃以下)多数耐热，熔点较高可燃性多数能燃烧多数不能燃烧电离性多数是非电解质多数是电解质化学反应一般比较复杂，副反应多，反应速率慢一般比较简单，副反应少，反应速率快