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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第三章有机化合物,第一节最简单的有机化合物,甲烷,第,1,课时甲烷的性质,情景设疑,目标定位,低碳社会来临，全球能源结构待变，清洁、环保的能源成为时代新宠。与全球地质学家一样，我国专家将目标指向一种储量巨大、清洁环保、前景广阔的,“,特殊天然气,”,，它就是,“,可燃冰,”,，又称天然气水合物，其主要成分是甲烷。我国经过十几年艰苦的努力，于,2007,年,5,月,1,日、,2009,年,9,月,25,日先后宣布在南海海域和青海陆域冻土带钻获,“,可燃冰,”,实物样品，我国台湾的,“,可燃冰,”,研究也处于国际领域水平。,甲烷的分子结构有什么特点？具备什么样的性质？它作为新生代能源又有什么优势呢？（附图见下页）,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。,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、,氢两种元素,C,、,H,碳元素,氢、氧元素,氮、硫、磷、,卤素,特点与性质,有机物,无机物,种类,很多,(,大约,3 000,万种,),比有机物少,(10,多万种,),溶解性,多数不溶于水而易溶于有机溶剂,多数可溶于水而难溶于有机溶剂,耐热性,多数熔点较低、不耐热，受热易分解,比较复杂,可燃性,多数易燃烧,多数难燃烧,是否为电解质,多数为非电解质，不电离,比较复杂,化学键,多数为极性键或非极性键,多数为离子键或共价键,化学反应,复杂、缓慢、副反应多，一般用,“,”,简单、速率快、副反应少，一般用,“,=”,1,下列物质中属于有机物的是,(,),乙醇食盐石墨甲烷蔗糖水一氧化碳碳酸钙乙酸,A,B,C,D,解析：,有机化合物是指含有碳元素的化合物，注意区别：,CO,、,CO,2,及碳酸盐,(CaCO,3,),由于组成和性质大多具有无机物的特点，它们属于无机物。,答案：,B,分子结构示意图,结构特点及空间构型,4,个,CH,键的长度和强度,_,，夹角,_,，具有,_,结构,(2),空间结构,相同,相同,正四面体,2.,物理性质,颜色,状态,气味,密度,(,与空,气相比,),水溶性,_,_,_,_,_,无色,气体,无味,比空气小,极难溶于水,3.,化学性质,通常情况下，甲烷性质比较稳定，与,_,都不反应。但在特定的条件之下，,甲烷也能发生某些反应。,(1),氧化反应,甲烷在空气中燃烧的化学方程式为：,_,，,现象为：,_,。,(2),取代反应,实验探究：甲烷与,Cl,2,的取代反应,强酸、强,碱、强氧化剂,安静的燃烧，火焰呈淡蓝色,实验,操作,实验现象,A,装置：试管内气体颜色逐渐,_,；,试管内壁有,_,出现，试管中有,_,，且试管内液面,_,；水槽,中有,_,。,B,装置：,_,变浅,油状液滴,少量白雾,上升,固体析出,无明显现象,实验结论,CH,4,与,Cl,2,需要,_,时才能发生,化学反应，有关化学方程式为：,_,_,_,_,光照,甲烷的四种氯代产物的性质,a,水溶性：,CH,3,Cl,、,CH,2,Cl,2,、,CHCl,3,、,CCl,4,均,_,。,b,状态：常温下除,CH,3,Cl,是,_,其余三种均,为液体。,取代反应概念：有机物分子中的,_,被其他的,_,所替代的反应。,难溶于水,气体,某些原子或,原子团,原子或原子团,4,存在与用途,甲烷是,_,和,_,的,主要成分，是一种高效、低耗、污染小的清洁,能源，也是一种重要的化工原料。,天然气、沼气、油田气,煤矿坑道气,表示方法,实例,含义,应用范围,化学式,CH,4,用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映出一个分子中原子的种类和数目,多用于研究物质组成,最简式,(,实验式,),CH,4,(1),表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子；,(2),由最简式可求最简式量,有相同组成的物质,电子式,用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子,多用于表示离子型、共价型的物质,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,多用于研究有机物的性质,结构简式,CH,4,结构式的简便写法，着重突出结构特点,(1),多用于研究有机物的性质；,(2),由于能反映有机物的结构，有机反应常用结构简式表示,球棍模型,小球表示原子，短棍表示化学键,用于表示分子的空间结构,(,立体形状,),比例模型,用不同体积的小球表示不同的原子,用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序,2,下图是,CH,4,、,CCl,4,、,CH,3,Cl,的分子球棍模型图。下列说法正确的是,(,),A,CH,4,、,CCl,4,和,CH,3,Cl,都是正四面体结构,B,CH,4,、,CCl,4,都是正四面体结构,C,CH,4,和,CCl,4,中的化学键完全相同,D,CH,4,、,CCl,4,的结构相同，性质也相同,解析：,CH,4,、,CCl,4,中各自的键的长度，键的强度相等，故为正四面体结构；,CH,3,Cl,中含,CH,和,CCl,两种不同的化学键，不是正四面体。,答案：,B,1,甲烷发生取代反应的有关规律,(1),反应条件和反应物,反应条件为光照，反应物为甲烷与卤素单质。例如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气发生取代反应。,(2),产物,产物是,CH,3,Cl,、,CH,2,Cl,2,、,CHCl,3,和,CCl,4,四种有机物与氯化氢形成的混合物，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一，但很难出现有机产物全部是某一种产物的现象。,(3),物质的量的关系,CH,4,与,Cl,2,发生取代反应时，每,1,mol,H,原子被取代，消耗,1,mol,Cl,2,分子，同时生成,1,mol,HCl,分子。,2,取代反应与置换反应的区别,反应类型,取代反应,置换反应,定义,有机物分子内的某些原子或原子团被其他的原子或原子团替代的反应,一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应,反应,特点,(1),反应物：有机化合物与单质或化合物,(2),生成物：不一定有单质,(3),很多反应进行不完全，速度慢,(1),反应物：一种单质和一种化合物,(2),生成物：新的单质和新的化合物,(3),一般能进行完全，速度快,3,下列物质在一定条件下，可与,CH,4,发生取代反应的是,(,),A,氧气,B,溴水,C,氯气,D,酸性,KMnO,4,溶液,解析：,甲烷性质稳定，与酸性,KMnO,4,溶液不反应，但在光照时与纯卤素单质发生取代反应，也能在氧气中燃烧发生氧化反应，故只有,C,正确。,答案：,C,答案：,B,规律方法,有机物中碳原子的正四面体结构,有机物分子中,碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合，该碳原子形成的分子结构就是四面体结构，若这四个原子或原子团相同,则该碳原子所形成的分子结构就是正四面体结构。,1,下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况,(,),A,B,C,D,解析：,甲烷分子的结构示意图、甲烷分子的电子式、甲烷分子的球棍模型只表示分子的成键情况或连接方式，不能反映其真实存在状况，只有比例模型才能反映其真实存在状况。,答案：,D,若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到,_,，,原因是,_,_,。,解析：,CH,4,和,Cl,2,光照反应生成,CH,3,Cl(,气体,),、,CH,2,Cl,2,、,CHCl,3,、,CCl,4,、,HCl,，随着反应进行，,Cl,2,不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于生成的,CH,2,Cl,2,、,CHCl,3,、,CCl,4,常温下均为无色液体，,Cl,2,易溶于有机溶剂，使试管内壁上有黄色油滴出现；因生成的,HCl,易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升，,HCl,溶于水后，与,AgNO,3,反应生成,AgCl,白色沉淀，同时溶液呈酸性，故加入紫色石蕊试液后溶液变红。,答案：,(1)CH,2,Cl,2,、,CHCl,3,、,CCl,4,有白色沉淀产生,Ag,Cl,=AgCl,溶液变红反应生成的,HCl,溶于水，使溶液显酸性,规律方法,有机物的取代反应是比较复杂的多步反应，而且产物种类较多，副反应较多，故在有机物制取或合成上一般不采取此反应类型。,解析：,C,的反应不是有机物的反应，故不是取代反应。在,D,的反应中，,H,CH,2,CH,2,OH,没有原子或原子团被其他原子或原子团代替，故不是取代反应。,答案：,CD,热点实验,CH,4,和,Cl,2,反应的实验探究,该类题目是以甲烷和氯气反应为载体的设计实验，不仅考查了取代反应的特点，还考查了学生思维的严密性和深刻性。解答该类题目要注意以下几个方面：,(1),甲烷的取代反应是一种连锁反应，第一步反应一旦开始后续反应立即进行。,(2),产物,HCl,易溶于水，会引起压强变小。,(3)CH,2,Cl,2,、,CHCl,3,、,CCl,4,为油状液体。,(4),注意：,HCl,与,AgNO,3,溶液、,Na,2,SiO,3,溶液的反应以及对饱和,NaCl,溶液的影响。,探究举例,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,CH,3,Cl,HCl,B,CCl,4,HCl,C,CH,3,Cl,CH,2,Cl,2,D,CH,3,Cl,CH,2,Cl,2,CHCl,3,CCl,4,HCl,(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,Na,2,SiO,3,，则在,U,形管左端会观察到,_,。,(5),右端玻璃管的作用是,_,。,(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，左端液面上升。,(4),因左端生成,HCl,溶于水后发生反应,2HCl,Na,2,SiO,3,=H,2,SiO,3,2NaCl,，所以观察到有白色胶状沉淀生成。,(5),为了平衡气压，在,U,形管右端插有一个玻璃管。,1,成功登陆土卫六的“惠更斯”号探测器发回了,350,张照片和大量数据。分析指出，土卫六酷似地球经常“下雨”，不过“雨”的成分是液态甲烷。下列关于土卫六的说法中，不正确的是,(,),A,土卫六上存在有机分子,B,地表温度极高,C,地貌形成与液态甲烷冲刷有关,D,土卫六上形成了甲烷的气液循环系统,解析：,因为甲烷的沸点较低，若土卫六的地表温度极高，不可能经常有液态甲烷。,答案：,B,2,某小区，有人在化粪池的顶盖上燃放鞭炮，导致池内泄漏的某种气体与空气混合后遇火爆炸。这种气体是,(,),A,乙烯,B,氨气,C,氮气,D,甲烷,解析：,人畜粪便在一定条件下经微生物发酵可产生可燃性气体,沼气，沼气的主要成分是甲烷，当其与空气混合达一定比例,(,爆炸极限,),时，遇火后会发生爆炸。,答案：,D,3,氟利昂会破坏大气臭氧层，下列关于,CCl,2,F,2,(,商品名为氟利昂,12),的叙述正确的是,(,),A,有两种结构,B,只有一种结构,C,是平面型分子,D,有,4,种结构,解析：,CH,4,分子中,4,个氢原子的空间位置是等效的，,CCl,2,F,2,是,CH,4,的取代产物，所以,CCl,2,F,2,只有,1,种结构。,答案：,B,4,下列叙述错误的是,(,),A,通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应,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,CH,3,Cl,、,CH,2,Cl,2,、,CHCl,3,还是,CCl,4,，都属于取代反应,D,甲烷的四种取代物都难溶于水,解析：,CH,4,的化学性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但不是不能被任何氧化剂氧化，,A,正确，,B,错误；,CH,4,在光照条件下与,Cl,2,发生取代反应，生成,4,种有机产物，它们是,CH,3,Cl,、,CH,2,Cl,2,、,CHCl,3,和,CCl,4,，且均难溶于水，故,C,、,D,均正确。,答案：,B,5,三个装有,CH,4,和,Cl,2,混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生？,(1),置于黑暗中：,_,；,将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：,_,；,放在有光线的房子里：,_,_,。,(2)CH,4,和,Cl,2,发生的一系列反应都是,_(,填反应类型,),反应，请写出,CH,4,和,Cl,2,反应生成一氯甲烷的化学方程式：,_,_,。,(3),若要使,0.5,mol,CH,4,完全和,Cl,2,发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代产物，则需要,Cl,2,的物质的量为,(,),A,2.5,mol,B,2,mol,C,1.25,mol,D,0.5,mol,解析：,对于有机反应，反应条件非常重要，通过控制反应条件，可使,CH,4,和,Cl,2,的取代反应发生的现象不同。,0.5,mol,CH,4,生成等物质的量的,4,种取代产物，即,0.125,mol,CH,3,Cl,、,0.125,mol,CH,2,Cl,2,、,0.125,mol,CHCl,3,、,0.125,mol,CCl,4,，则所需,n(Cl,2,),0.125,mol,1,0.125,mol,2,0.125,mol,3,0.125,mol,4,1.25,mol,，故选,C,项。,练规范、练技能、练速度,
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