《2018-2019学年高一化学同步人教版必修二讲义 第三章 第一节 第一课时 甲烷的性质 》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高一化学同步人教版必修二讲义 第三章 第一节 第一课时 甲烷的性质 （7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 第一节第一节Error!Error!最简单的有机化合物最简单的有机化合物甲烷甲烷 第一课时第一课时 甲烷的性质甲烷的性质 课标要求课标要求 1了解有机化合物的概念。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。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。掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。 1甲烷分子具有正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，甲烷分子具有正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，4 个氢原子位于正四面体的个氢原子位于正四面体的 四个顶点上。四个顶点上。 2甲烷结构与性质的记忆口诀
2、：甲烷结构与性质的记忆口诀： 性质稳定是甲烷，光照氯代四连环；性质稳定是甲烷，光照氯代四连环； 立体构型四面体，易燃防爆分解难。立体构型四面体，易燃防爆分解难。 3甲烷与氯气的取代反应是分步进行的，每有甲烷与氯气的取代反应是分步进行的，每有 1 mol 氢原子被取代，需消耗氢原子被取代，需消耗 1 mol 氯气。氯气。 4取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。 甲甲烷烷的的分分子子结结构构 1有机化合物和烃有机化合物和烃 (1)有机化合物有机化合物 概念：含有概念：含有碳碳元素的化合物，简
3、称有机物。元素的化合物，简称有机物。 组成：一定含有组成：一定含有碳碳元素，常含有元素，常含有氢、氧氢、氧元素，某些有机物还含有氮、硫、卤素、磷等元素。元素，某些有机物还含有氮、硫、卤素、磷等元素。 (2)烃烃 概念：仅含概念：仅含碳和氢碳和氢两种元素的有机物。两种元素的有机物。 典型代表物：最简单的烃是典型代表物：最简单的烃是甲烷甲烷。 2甲烷的分子结构甲烷的分子结构 (1)存在与用途存在与用途 存在：是存在：是天然气天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 2 用途：是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。用途：是一种高效、低耗
4、、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。 (2)分子结构分子结构 分子结构：分子结构： 分子模型分子模型 分子式分子式电子式电子式结构式结构式 球棍模型球棍模型比例模型比例模型 CH4 空间结构空间结构 分子结构示意图分子结构示意图结构特点及空间构型结构特点及空间构型 4 个个 CH 键的长度和强度相同，夹角相等，具有键的长度和强度相同，夹角相等，具有正四面体正四面体结结 构构 特别提醒特别提醒 甲烷分子不是平面结构，即甲烷分子不是平面结构，即 5 个原子不在同一平面内，而是呈正四面体结构。个原子不在同一平面内，而是呈正四面体结构。 1已知甲烷的密度在标准状况下是已知甲烷的密度在标准状况下
5、是 0.717 gL 1，含碳 ，含碳 75%，含氢，含氢 25%，利用这些数据怎样确定它的，利用这些数据怎样确定它的 分子式？分子式？ 提示：提示：甲烷的摩尔质量为甲烷的摩尔质量为 0.717 gL 1 22.4 Lmol 1 16 gmol 1，相对分子质量为 ，相对分子质量为 16，分子中含碳原，分子中含碳原 子数：子数：1，含氢原子数：，含氢原子数：4，故甲烷的分子式为，故甲烷的分子式为 CH4。 16 75% 12 16 25% 1 2若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代，得到的若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代，得到的 CH3Cl 还是正四面体结构吗？还是正四面体结构吗？ 提示：
6、提示：不是正四面体而是四面体结构，其中不是正四面体而是四面体结构，其中 CH3Cl 中中 3 个个 H 原子和原子和 1 个个 Cl 原子仍位于四面体的原子仍位于四面体的 4 个个 顶点，但不是正四面体。顶点，但不是正四面体。 3根据甲烷的正四面体结构推测根据甲烷的正四面体结构推测 CH2Cl2的结构应该有几种？的结构应该有几种？ 提示：提示：甲烷的立体结构为甲烷的立体结构为 ，因此，因此 CH2Cl2中的中的 2 个个 Cl 在空间一定处于相邻在空间一定处于相邻 的位置，的位置，CH2Cl2只有一种结构。只有一种结构。 1有机化合物组成和结构的表示方法有机化合物组成和结构的表示方法 表示方法
7、表示方法(以甲烷为例以甲烷为例)含义含义 3 分子式：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中原子的种类和数目 最简式最简式(实验式实验式)：CH4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子 用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情 况的式子况的式子 用短线表示成键的共用电子对用短线表示成键的共用电子对 具有分子式所能表示的意义，能反映分子的结构具有分子式所能表示的意义，能反映分子的结构 表示分子中原子的结合
8、或排列顺序的式子，但不表示表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示 空间结构空间结构 结构简式：结构简式：CH4结构式的简便写法，着重突出结构特点结构式的简便写法，着重突出结构特点 球棍模型：球棍模型： 小球表示原子，短棍表示化学键，展示了空间结构小球表示原子，短棍表示化学键，展示了空间结构 比例模型：比例模型： 表明了原子的相对大小和空间相对位置表明了原子的相对大小和空间相对位置 22甲烷空间结构的拓展甲烷空间结构的拓展 根据甲烷的正四面体结构推知，有机物分子中碳原子以根据甲烷的正四面体结构推知，有机物分子中碳原子以 4 个单键与其他原子相连。个单键与其他原子相连。 若若 CH4分子中
9、的分子中的 4 个氢原子全部用其他相同的原子代替，即个氢原子全部用其他相同的原子代替，即 a、b、c、d 相相同，则形成的同，则形成的 分子为正四面体结构，如分子为正四面体结构，如 CCl4；若；若 CH4分子中的分子中的 4 个氢原子被其他不同的原子个氢原子被其他不同的原子代替，即代替，即 a、b、c、d 不完全相同，则形成的分子为四面体，但不属于正四面体，如不完全相同，则形成的分子为四面体，但不属于正四面体，如 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。等。 1在西部大开发中，国家投巨资兴建在西部大开发中，国家投巨资兴建“西气东输西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富资源通过管道输送到东部工程，将
10、西部蕴藏的丰富资源通过管道输送到东部 地区。这里所指的地区。这里所指的“西气西气”的主要成分是的主要成分是( ) ACO BCH4 CH2 DNH3 解析：解析：选选 B “西气西气”中的气指天然气，主要成分是中的气指天然气，主要成分是 CH4。 2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的状况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的状况( ) 4 解析：解析：选选 D 这几种形式中，分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间结构，但这几种形式中，分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间结构，但 其中比例模型更能形象的表达出其中比
11、例模型更能形象的表达出 H、C 的位置及所占比例，电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。的位置及所占比例，电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。 甲甲烷烷的的性性质质 1物理性质物理性质 颜色颜色状态状态气味气味密度密度水溶性水溶性 无无色色气气体体无味无味比空气比空气小小难难溶于水溶于水 2.化学性质化学性质 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。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。 (1)氧化反应氧化反应(燃烧燃烧) 现象：甲烷在空气中完全燃烧，火焰呈现象：甲烷在空气中完全燃烧，火焰呈淡蓝色淡蓝色。 化学方程
12、式：化学方程式：CH42O2CO22H2O。 点点燃燃 (2)取代反应取代反应 实验探究实验探究(甲烷与甲烷与 Cl2的取代反应的取代反应) 实验装置实验装置 实验现象实验现象 A 装置：试管内气体颜色逐渐装置：试管内气体颜色逐渐变浅变浅；试管内壁有；试管内壁有油状液体油状液体出现，试出现，试 管中有少量白雾，且试管内液面管中有少量白雾，且试管内液面上升上升，有固体析出，有固体析出 B 装置：装置：无明显现象无明显现象 实验实验 结论结论 CH4与与 Cl2需在需在光照光照时才能发生化学反应，有关化学方程式：时才能发生化学反应，有关化学方程式： CH4Cl2CH3ClHCl(一氯代物一氯代物)
13、， 光光 CH3ClCl2CH2Cl2HCl(二氯代物二氯代物)， 光光 CH2Cl2Cl2CHCl3HCl(三氯代物三氯代物)， 光光 5 CHCl3Cl2CCl4HCl(四氯代物四氯代物)。 光光 甲烷四种氯代产物的性质：甲烷四种氯代产物的性质： a水溶性：水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均均难难溶于水。溶于水。 b状态：常温下除状态：常温下除 CH3Cl 是气体，其余三种均为液体。是气体，其余三种均为液体。 取代反应概念：有机物分子里的某些原子或原子团被其他取代反应概念：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团原子或原子团所替代的反应。所替代的反应。 特别提
14、醒特别提醒 (1)有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此有机反应化学方程式常用有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此有机反应化学方程式常用“” ，而不用，而不用“=”。 (2)CH4与与 Cl2的反应是逐步进行的，书写化学方程式时应分步书写。的反应是逐步进行的，书写化学方程式时应分步书写。 1甲烷能否使酸性甲烷能否使酸性 KMnO4溶液褪色？溶液褪色？ 提示：提示：甲烷不能被酸性甲烷不能被酸性 KMnO4溶液氧化，故不能使酸性溶液氧化，故不能使酸性 KMnO4溶液褪色。溶液褪色。 2甲烷和氯气发生反应时，所得的产物有几种？其反应类型是什么？甲烷和氯气发生反应时，所得的产物有几种？其反应
15、类型是什么？ 提示：提示：产物有产物有 5 种，分别为种，分别为 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl；取代反应。；取代反应。 3能否用能否用 CH4和和 Cl2按按 11 的体积比混合来制取纯净的的体积比混合来制取纯净的 CH3Cl? 提示：提示：CH4和和 Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和和 CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl 的产率低，因此不能用的产率低，因此不能用 CH4和和 Cl2按按 11 的体积比混合来制取纯净的的体积比混合来制取纯净的 CH3Cl。 甲烷与氯气的取代反应归纳甲烷与氯气的取代反应归纳 反应物反应物甲烷与氯气甲烷与氯气(不能用氯水不能用氯水) 反应条件反应条件漫散光照射漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸不用太阳光直射，以防爆炸) 生成物生成物 甲烷与氯气反应生成四种有机产物：甲烷与氯气反应生成四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机和无机 物物 HCl，其中，其中 H
