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1、高一化学活动单第三章 有机化合物第一节 最简单的有机化合物甲烷3.3课题1 甲烷的结构和性质【学习目标】：1认识化石燃料综合利用的意义。2了解甲烷的分子结构和主要性质。3了解烷烃同系物和同分异构的概念。【活动方案】：活动一：通过计算和推理，认识甲烷的分子结构天然气沼气油田气煤矿坑道气的主要成分都是甲烷，我国新疆四川甘肃青海等西部地区丰富的天然气资源，具有划时代意义的“西气东输”工程就是将这些地区的天然气通过管道输送到我我国东部地区（西起新疆东至上海）。我国南海东海海底发现的天然气水合物外形似冰，易燃烧，被称为“可燃冰”，“可燃冰”的开采有助于解决人类面临的能源危机。1已知甲烷的密度在标准状况下
2、是0.717gL-1，含碳75，含氢25。通过计算确定甲烷的分子式。2碳原子与氢原子形成的化合物中，碳原子最外层常为8电子稳定结构，氢原子最外层常为2电子，试写出甲烷分子的电子式和结构式。 3已知甲烷分子中四个氢原子所处的化学环境完全相同，据此推测其结构有平面四边形和正四面体形两种可能，如右图所示，请你根据下列事实确定甲烷分子的空间构型，写出推理过程。（1）甲烷分子中四个CH键两两之间键角均相等。 平面正方形 正四面体（2）甲烷与氯气反应的产物CH3Cl只有一种结构。（3）甲烷与氯气反应的产物CH2Cl2只有一种结构。（4）甲烷与氯气反应的产物CHCl3只有一种结构。4根据上述推测，搭出甲烷分
3、子的球棍模型和比例模型，归纳甲烷分子的结构特点。活动二：通过实验探究，了解甲烷的性质。1探究甲烷和氧气的反应。 实验1：将贮气瓶中甲烷和氧气的混合气体V(CH4):V(O2) = 1:2通入蒸发皿里的肥皂液中形成肥皂泡，点燃肥皂泡，观察现象。 实验2：点燃贮气瓶中纯净的甲烷气体，用干冷的小烧杯罩于火焰上方，注意观察小烧杯内壁涂有澄清石灰水的小烧杯，观察小烧杯中产生的现象。 （1）通过上述实验，你能感知到甲烷的哪些物理性质。（2）写出甲烷燃烧的化学方程式。（3）“瓦斯爆炸”是煤矿时刻要防止的灾难事故。我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为515.4(体积分数
4、)。高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟电气火花明火作业等都易引起瓦斯爆炸。回答下列问题： 为什么当瓦斯浓度为9.5时，其爆炸威力最大？请说出两种预防瓦斯爆炸的措施。2探究甲烷与氯气的反应 实验3：取两个大试管，用排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，分别固定在铁架台上。其中一支试管（编号为A）用预先准备好的黑色纸套套上避光，另一支试管（编号B）放在光亮的地方（注意不能强光直射，以免引起爆炸）。一段时间后，仔细观察比较两支试管，回答下列问题。 （1）观察AB两支试管中产生的现象。（2）进行对比实验的目的是什么？根据AB两支试管中实验结果的不同你能获得哪些启示？（3
5、）B试管中有如下反应发生，像这种有机物分子中的原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫做取代反应。 光 + Cl-Cl + H-Cl 产物CH3Cl（一氯甲烷，沸点-24.2）还能继续与氯气反应发生取代反应，请用结构简式写出后续反应的化学方程式。 事实上，甲烷与氯气反应可生成四种有机物，写出其中生成氯仿（三氯甲烷）的化学方程式。【课堂反馈】1下列物质的主要成分不是CH4的是 A天然气 B沼气 C水煤气 D煤矿坑道气2鉴别CH4COH2三种无色气体的方法是A将气体分别通入溴水，再通入澄清的石灰水B分别点燃气体，观察火焰的颜色C分别点燃气体，在火焰上方罩上涂有澄清石灰水的烧杯，再将气体通入溴水
6、D分别点燃气体，在火焰上方罩上干燥的冷烧杯，然后再换罩涂有澄清石灰水的烧杯3将等体积相同的CH4和Cl2（常温常压下）混合，在光照条件下得到的混合物中物质的量最多的是ACH3Cl BCH2Cl2 CCHCl3 DHCl4下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是 ACH3Cl只代表一种物质 BCH2Cl2只代表一种物质 CCHCl3只代表一种物质 DCCl4只代表一种物质5下列反应中，属于取代反应的是ACH4C + 2H2B2HI + Cl2 = 2HCl + I2CCH4 + 2O2CO2 + 2H2O DC2H6 + Cl2C2H5Cl + HCl7下列叙述中正确的是 A含
7、碳的化合物都是有机化合物 B有机物都是由碳氢氧三种元素组成的 C有机物不但存在于动植物体内，而且可以通过人工的方法合成 D烃是指燃烧后只生成二氧化碳和水的有机化合物 8等质量的下列烃完全燃烧时，消耗氧气最多的是ACH4 BC2H6 CC3H6 DC6H69（1）在通常情况下，甲烷的化学性质比较稳定，它既不与 等强氧化剂反应，也不与 或 反应；在一定条件下，甲烷能发生 和 反应。（2）为了除去混在甲烷中的二氧化碳和水蒸气，可将混合气体先通过盛有 的洗气瓶除去 ；再通过盛有 的洗气瓶除去 。CH4和Cl2饱和食盐水10如图所示，将等物质的量的Cl2和CH4充入一容积为25mL的量筒，并将量筒倒置在
8、盛有饱和食盐水的水槽中，用日光照射，可观察到的现象是： （1）量筒中气体颜色_， （2）量筒中的液面_， （3）量筒壁上有_， （4）若将饱和食盐水改为“硅酸钠溶液”其他条件相同，则观察到的现象是_。11一定量的CH4燃烧后得到的产物为COCO2H2O（g），此混合气的质量为49.6 g。当其缓慢地通过足量的无水CaCl2时，气体质量减少了25.2 g，求混合气体中CO的质量。要使这些CH4充分燃烧，还需要多少升氧气（标准状况）？课题2 烷烃的结构 3.6号晚结束【学习目标】1了解有机化合物中碳的成键特征。2了解烷烃同系物的结构特征。3举例说明有机化合物的同分异构现象。【活动方案】活动一：通过
9、碳原子成键情况分析，了解有机物种类繁多的原因。1碳原子相互结合形成有机物的骨架，下面列出4种碳原子相互结合的部分方式，请你归纳出碳原子在有机物中的成键方式。（图见课本P64思考与交流）2根据你归纳出的碳原子成键方式，请你用4个碳原子连接出四种以上不同于上述连接方式的有机物碳架的球棍模型。3比较碳与氮氧等元素形成化合物的成键特点，说说有机物种类繁多的原因。活动二：应用曲棍模型分析，了解烷烃同系物的结构特点。1由碳氢两种元素组成的有机物称为烃，烃有许多种，下面列出的是被称为饱和烃或烷烃的一系列物质中的几种，请你仔细观察思考，归纳其结构特点。2结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互
10、为同系物。 （1）归纳得出烷烃同系物的通式，并写出二十烷的分子式。 （2）物质的组成结构决定物理性质，这个规律在有机物中体现得尤其明显。 阅读有关教材内容，归纳烷烃同系物熔沸点和密度的递变规律，列出并记住常温下呈气态的几种烃。（思考烷烃在水中的溶解性如何）烷烃的化学性质与甲烷相似，写出下列反应的化学方程式（有机物写结构简式） a丙烷的燃烧b光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应（只要求写一取代）活动三：分析丁烷戊烷的结构，了解同分异构现象1根据烷烃的结构特点，甲烷乙烷丙烷的结构只能写出一种，而丁烷（C4H10）的结 CH3 构有两种可能：CH3CH2CH2CH3和CH3CHCH3，像这种化合物具有
11、相同的分子式而具有不同的结构的现象称为同分异构现象。具有相同的分子式而结构不同的化合物称为同分异构体。（1）判断下列有关同分异构体的叙述是否正确。 同分异构体具有相同的组成元素。组成元素相同的化合物互为同分异构体。同分异构体具有相同的分子质量。相对分子质量相同的化合物互为同分异构体。互为同分异构体的化合物也可能互为同系物。 （2） 和 是否为同分异构体？说明理由？2用结构简式写出戊烷（C5H12）的同分异构体。（注意书写方法，先写碳原子的骨架）3判断下列说法是否正确，并说明理由，据此理解同分异构现象是有机物种类繁多的又一重要原因。 （1）分子式不同的物质一定为不同物质，分子式相同的物质也可能为
12、不同物质。（2）分子中含3个碳原子的有机物一定不存在同分异构现象。（3）随着碳原子数增多，烷烃的同分异构体数目有增多的趋势。【课堂反馈】1在烷烃C4H10的分子中，一定含有（ ）A10个碳氢共价键 B14对共用电子对C3个碳碳单键 D4个碳碳单键2下列关于同系物的说法中错误的是（ ）A同系物具有相同的最简式B同系物符合同一通式C相邻的同系物在组成上相差一个CH2原子团D同系物具有相似的化学性质，物理性质则随碳原子数增加而呈现规律性变化3等物质的量的下列烃完全燃烧，消耗氧气量最大的是（ ） ACH4 BC2H6 CC3H8 DC4H104等质量的下列烃完全燃烧，消耗氧气量最大的是（ ） ACH4 BC2H4 CC2H6 DC
