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1、第一节最简单的有机化合物甲烷,第1课时甲烷的性质,课堂互动讲练,探究整合应用,知能优化训练,第1课时,课前自主学案,学习目标,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。,学习目标,课前自主学案,一、有机化合物及烃,碳,碳,碳、氢,C、H,二、甲烷1分子组成及结构(1)分子组成,(2)空间结构,正四面体,思考感悟1.若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？【提示】因CH键与CCl键的长度不同，故CH3Cl是四面体结构，但不是正四面体。,2物理性质甲烷是一种无色、无味、_溶于水、密度比空气_的气体
2、。3化学性质在通常情况下，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，也能发生某些反应。(1)氧化反应甲烷在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，同时放出大量的热，化学方程式为：,极难,小,高锰酸钾,强酸、强碱,(2)取代反应有机化合物分子里的某些_被其他_所替代的反应，称为取代反应。甲烷在_条件下与氯气反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷和_。反应的化学方程式为：,原子或原子团,原子或原子团,光照,氯化氢,_,甲烷的四种氯代产物都不溶于水。除_常温下是气体外，其他三种都是液体。,CH3Cl,思考感悟2CH4与Cl2发生取代反应时，有机取代产物的总物质的量与CH4的物质
3、的量有何关系？【提示】根据碳元素守恒，四种有机取代产物的总物质的量等于反应物CH4的物质的量。,4存在与用途甲烷是_、沼气、油田气和_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,煤矿坑道气,天然气,解析：选B。沼气、天然气、坑道气的主要成分都是甲烷，煤气的主要成分是H2和CO。,解析：选D。甲烷性质稳定，但在一定条件下可以和氯气、氧气等物质反应。,3按照教材实验装置，将甲烷和氯气以14的体积比混合于大试管中，并将试管倒置于饱和食盐水中，用光照射大试管，有关现象的描述错误的是()A试管内的黄绿色逐渐消失B试管内液面逐渐上升C试管内有油状物生成D试管内气体黄
4、绿色变浅，并不消失解析：选D。氯气全部反应，最终黄绿色消失。由于生成的氯化氢溶于水，致使液面上升，生成的有机物不溶于水，所以有油状物生成。,课堂互动讲练,1CH4分子的空间构型为正四面体，4条CH键的长度、强度和夹角完全相同，因此CH4分子中的4个氢原子性质完全相同。(1)若将CH4分子中的4个氢原子被其他的相同原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4；,特别提醒：(1)CH4分子属于10电子分子。(2)CH4分子中的化学键均为共价单键。,(2011年北京西城区高一检测)甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形的平面结构，其理由是()ACHCl3只有一种结构B
5、CH2Cl2只有一种结构CCH4分子受热分解DCH4的四个价键的长度和强度都相等,【解析】CH4无论是正四面体结构还是平面正方形结构，都符合选项A、C、D的说法，故不能用选项A、C、D来确定CH4是何种结构；若CH4是平面正方形结构，则CH2Cl2有如下两种结构： 和 ，而CH4为正四面体结构时，CH2Cl2就只有一种结构。因此可由CH2Cl2只有一种结构推知CH4为正四面体结构。【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。变
6、式训练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(),ABC D解析：选D。中只表示CH4的空间结构，但不表示原子相对大小；中只表示原子最外层电子成键情况；中用短棍突出化学键；中，既表示出分子的空间结构，又表示出分子中各原子的相对大小。,1甲烷与卤素单质的取代反应,特别提醒：(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中常用“”而不用“=”。(2)CH4与Cl2的取代反应逐步进行，相关化学方程式应分步书写。,2取代反应与置换反应的区别,特别提醒：利用取代反应和置换反应的特点来判断所给反应的反应类型时，一要看反应物，即参加反应的是有机物还是无机物，若反应物
7、均为无机物，则一定不属于取代反应；二要看生成物，若生成物中有单质，一般也不属于取代反应。,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14)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11，则得到的产物为_。ACH3ClHClBCCl4HClCCH3ClCH2Cl2DCH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl,(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
8、法确定(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到_。(5)右端玻璃管的作用是_。,【思路点拨】(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)硅酸是难溶性弱酸。【解析】 (1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，,(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。(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，左侧液面上升。(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HClNa2S
9、iO3=H2SiO32NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。,(5)为了平衡气压，在U形管右侧插有一个玻璃管。,变式训练2 把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是_，水槽中还观察到_，原因是_(用离子方程式解释)。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：CH4与Cl2反应的产物中，HCl极易溶于水，能电离出H和Cl，其他产物均为有机物，部分呈气态，部分为油状液体。CH4和Cl2光照生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，随
10、着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，Cl2易溶于有机溶剂，使试管壁上有黄色油滴；因生成的HCl易,溶于水，反应后，试管内气体压强减小，在试管内水位上升，HCl溶于水后，与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时溶液中溶质为HCl，溶液显酸性故加入紫色石蕊试液后溶液变红。答案：CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀产生AgCl=AgCl溶液变红反应生成的HCl溶于水使溶液显酸性,探究整合应用,随着世界性能源危机和环境污染问题的突出，利用甲烷菌在密闭的条件下分解各种有机物产生沼气，已经成为我国广大农村地区获得新能源和保
11、护环境的重要手段之一。沼气的主要成分是CH4，还有少量CO2、H2S等。下面是某课外活动小组在实验室模拟沼气池发酵制取沼气、收集较纯净甲烷并测定产生甲烷体积的实验。,如图所示，甲瓶是产生沼气的发酵瓶，将堆沤过的牛、马粪按比例均匀拌入沼气菌种，放进发酵瓶甲内，并加满水；乙瓶中充满水；丙瓶内盛有X溶液；丁为量筒。,(1)按实验要求，将四个装置af各个导管口连接起来，其正确的顺序是a_(均填接口字母)f。(2)丙瓶内盛有的X溶液为_。A浓氨水BNaOH溶液CCuSO4溶液 D盐酸(3)若要验证CH4中含有H2S气体，要在甲装置后增加一个洗气瓶装置，该装置中可盛放的试剂可能是_。,A浓氨水 BNaOH
12、溶液CCuSO4溶液 D盐酸(4)已知1000 mL(标准状况)甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出39.75 kJ 的热量，则1 mol 甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水所放出的能量为_。,【解析】解答此类题的关键是根据实验目的，利用实验原理确定各装置的作用。(1)(2)从题中信息可以看出甲是制取甲烷的装置，乙和丁连接用来收集并测定甲烷体积，丙是除杂装置，主要是除去甲烷中的CO2、H2S，因此盛装碱液。(3)若要验证CH4中含有H2S气体，可以在甲装置后增加一个盛有CuSO4溶液的洗气瓶，若有黑色沉淀(CuS)生成，则可以证明气体中含有H2S。,【答案】(1)decb(2)B(3)C(4)890.4 kJ,知能优化训练,本部分内容讲解结束,点此进入课件目录,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,
