高中化學(xué) 專題3 有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用 第一單元 化石燃料與有機(jī)化合物 第1課時 天然氣的利用 甲烷課件 蘇教必修2

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1、第1課時天然氣的利用甲烷專題3第一單元化石燃料與有機(jī)化合物學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識甲烷的結(jié)構(gòu)特點并會書寫甲烷的分子式、結(jié)構(gòu)式、電子式。2.知道甲烷能發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng)，掌握取代反應(yīng)的概念。3.了解烷烴及其同系物的概念，并會判斷與書寫簡單烷烴的同分異構(gòu)體。核心素養(yǎng)1.微觀探析：認(rèn)識甲烷的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。2.證據(jù)推理：通過分析、推理等方法認(rèn)識甲烷的取代反應(yīng)。3.模型認(rèn)知：建立同系物、同分異構(gòu)體判斷及書寫的思維模型。新知導(dǎo)學(xué)達(dá)標(biāo)檢測內(nèi)容索引新知導(dǎo)學(xué)1.甲烷的存在與用途甲烷的存在與用途(1)甲烷的存在甲烷是 、 、 和 的主要成分。我國的天然氣主要分布在中西部地區(qū)及海底

2、。(2)甲烷的主要用途以甲烷為主要成分的 和 都是理想的清潔能源。甲烷還可用作 。天然氣一、甲烷的存在、用途及結(jié)構(gòu)沼氣油田氣煤礦坑道氣天然氣沼氣化工原料2.甲烷的組成與結(jié)構(gòu)甲烷的組成與結(jié)構(gòu)分子式電子式結(jié)構(gòu)式分子模型球棍模型比例模型CH4相關(guān)視頻甲烷分子空間構(gòu)型為正四面體型，碳原子位于中心，4個氫原子位于頂點，4個CH鍵的長度和強(qiáng)度相等，夾角相等。歸納總結(jié)歸納總結(jié)例例1下圖是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型圖，下列說法正確的是答案解析A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)B.CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)C.CH4和CCl4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵D.CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相

3、同，性質(zhì)也相同解析解析CCl4的分子結(jié)構(gòu)同CH4相似，為正四面體結(jié)構(gòu)，CH3Cl中的CH和CCl鍵不同，不是正四面體結(jié)構(gòu)，而是四面體結(jié)構(gòu)。思維啟迪一個碳原子以4個單鍵與其他原子相結(jié)合時：(1)如果這4個原子相同，則分別在四面體的頂點上，構(gòu)成正四面體。(2)如果這4個原子不相同，則分別在四面體的頂點上，但不是正四面體。(3)無論這4個原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3個原子共面。1.甲烷的物理性質(zhì)甲烷的物理性質(zhì)甲烷是無色無味、難溶于水、密度比空氣小的氣體。2.甲烷的化學(xué)性質(zhì)甲烷的化學(xué)性質(zhì)(1)具有穩(wěn)定性通常情況下，甲烷性質(zhì)比較 ，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿不反應(yīng)，與高錳酸鉀溶液等強(qiáng)氧化劑也不反應(yīng)

4、。穩(wěn)定二、甲烷的性質(zhì)(2)氧化反應(yīng)可燃性將甲烷在空氣中點燃，觀察燃燒現(xiàn)象并檢驗燃燒產(chǎn)物：燃燒現(xiàn)象檢驗產(chǎn)物方法現(xiàn)象結(jié)論_在火焰上方罩一個干燥的燒杯燒杯內(nèi)壁有液珠產(chǎn)生_在火焰上方罩一個涂有澄清石灰水的燒杯燒杯內(nèi)壁變渾濁_淡藍(lán)色火焰生成了水生成了二氧化碳甲烷燃燒的化學(xué)方程式為。相關(guān)視頻實驗操作(3)取代反應(yīng)實驗探究甲烷與氯氣的反應(yīng)實驗現(xiàn)象A裝置：a.試管內(nèi)氣體黃綠色逐漸 ，b.試管內(nèi)壁有 出現(xiàn)，c.試管中有 生成，d.試管內(nèi)液面 ，e.水槽中有 ；B裝置：_變淺油狀液滴少量白霧上升固體析出無明顯現(xiàn)象相關(guān)視頻取代反應(yīng)的概念有機(jī)化合物分子里的某種 被另一種原子(或原子團(tuán))所取代的反應(yīng)。實驗結(jié)論甲烷與氯氣

5、在 時才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)連續(xù)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ； 。光照原子(或原子團(tuán))歸納總結(jié)歸納總結(jié)甲烷取代反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律甲烷取代反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律反應(yīng)條件 甲烷與氯氣無光照時，不發(fā)生反應(yīng)；強(qiáng)光照射時會發(fā)生爆炸反應(yīng)物甲烷與鹵素單質(zhì)反應(yīng)，且鹵素單質(zhì)通常為氣態(tài)。如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，但可以與氯氣、溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng)生成物與氯氣反應(yīng)產(chǎn)物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機(jī)物與HCl形成的混合物，很難出現(xiàn)有機(jī)產(chǎn)物全部是某一種產(chǎn)物的現(xiàn)象，生成物中HCl的物質(zhì)的量最大物質(zhì)的量關(guān)系每1 mol 氫原子被取代，消耗1 mol 氯氣分子，同時生成1 mol HCl分子解析解析甲烷與氯氣一旦反應(yīng)，不會

6、停止在某一步，四種有機(jī)產(chǎn)物都會產(chǎn)生，得不到純凈的CH3Cl，A錯誤，C正確；甲烷與氯氣的取代反應(yīng)每取代1 mol H原子，消耗1 mol氯氣，生成1 mol HCl，故產(chǎn)生的HCl最多，B錯誤；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯氣，D項錯誤。例例2(2017聊城高一檢測)下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)的敘述正確的是A.甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比11混合時發(fā)生取代反應(yīng)只生成CH3ClB.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物中CH3Cl最多C.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物為混合物D.1 mol甲烷生成CCl4，最多消耗2 mol氯氣答案解析特別提示(1)無論甲烷和氯氣的比例如何，發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物都是CH3Cl

7、、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。(2)甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物中，CH3Cl為氣體，CH2Cl2、CHCl3和CCl4為液體。例例3下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是答案解析 解析解析取代反應(yīng)是指有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。選項A中的反應(yīng)為分解反應(yīng)；選項B中的反應(yīng)為置換反應(yīng)，不屬于有機(jī)反應(yīng)類型；選項C中的反應(yīng)為甲烷的氧化反應(yīng)。思維啟迪無機(jī)反應(yīng)中的置換反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)。抓住取代反應(yīng)“有上有下”的特點，看有機(jī)物中的原子或原子團(tuán)是否被其他原子或原子團(tuán)替換，若是，則為取代反應(yīng)。1.兩個概念兩個概念三、烷烴C、H碳碳單鍵氫原子碳原子數(shù)(n)及表示n10

8、12345678910_ _ _ _ _ 己烷 庚烷辛烷壬烷癸烷n10相應(yīng)數(shù)字烷2.烷烴烷烴(1)分子通式： 。(2)習(xí)慣命名甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷CnH2n2(3)化學(xué)性質(zhì)(類似甲烷)穩(wěn)定性：一般情況下與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、酸性高錳酸鉀溶液都不反應(yīng)。氧化反應(yīng)：烷烴都能燃燒，燃燒通式為取代反應(yīng)：烷烴與氯氣等鹵素單質(zhì)光照時發(fā)生取代反應(yīng)，如乙烷與氯氣光照時生成一氯乙烷的化學(xué)方程式為_。HCl3.同系物同系物(1)概念：結(jié)構(gòu) ，在分子組成上相差一個或若干個 原子團(tuán)的物質(zhì)互稱為同系物，如CH4和CH3CH3。(2)特點：通式相同，結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)一般隨碳原子數(shù)的增多而呈規(guī)律性變化。相似C

9、H2歸納總結(jié)歸納總結(jié)(1)互為同系物的物質(zhì)必屬于同一類物質(zhì)；同系物一定不具有相同的分子式；同系物的組成元素必相同；同系物必符合同一通式。(2)同分異構(gòu)體可以是同一類物質(zhì)(如正丁烷和異丁烷)；也可以是不同類物質(zhì)(如CH3CH2OH和CH3OCH3)。例例4下列有關(guān)烷烴的敘述中，正確的是在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都是單鍵烷烴中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去分子通式為CnH2n2的烴不一定是烷烴所有的烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色所有的烷烴都可以在空氣中燃燒A. B.C. D.答案解析解析解析烷烴屬于飽和烴，碳與碳之間、碳與氫之間都以

10、單鍵結(jié)合；烷烴性質(zhì)穩(wěn)定，均不能使酸性KMnO4溶液褪色；分子通式為CnH2n2的烴一定是烷烴；烷烴在光照條件下都能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)；C2H6不能與溴水發(fā)生取代反應(yīng)使其褪色，但能與溴蒸氣在光照下發(fā)生取代反應(yīng)。烷烴都可以在空氣中燃燒生成CO2和H2O。解答烷烴結(jié)構(gòu)與性質(zhì)類試題的方法規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)(1)閱讀題目信息，理解結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，總結(jié)出性質(zhì)遞變規(guī)律并理解其原因。(2)熟悉規(guī)律，如：熟悉烷烴分子通式CnH2n2(n為正整數(shù))，符合該通式的烴一定屬于烷烴；在通常情況下，烷烴的性質(zhì)穩(wěn)定，不能與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及KMnO4溶液反應(yīng)，但能發(fā)生取代反應(yīng)、燃燒反應(yīng)等；常溫、常壓下，烷烴的碳原子數(shù)4時為氣

11、體，碳原子數(shù)4時為液體或固體(新戊烷是氣體)。例例5判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)CH2=CH2和(環(huán)丙烷)符合同一通式，二者互為同系物()(2)分子式為C3H8與C6H14的兩種有機(jī)物互為同系物()(3)分子組成相差一個或若干個CH2原子團(tuán)的有機(jī)物一定互為同系物()(4)同分異構(gòu)體的相對分子質(zhì)量相同，相對分子質(zhì)量相同的化合物一定是同分異構(gòu)體()(乙烯)答案(5)互為同分異構(gòu)體的有機(jī)物一定不是同系物，互為同系物的化合物一定不是同分異構(gòu)體()(6) 和互為同分異構(gòu)體()答案例例6分子式為C5H11Cl的同分異構(gòu)體共有(不考慮立體異構(gòu))A.6種 B.7種 C.8種 D.9種答案解析解

12、析解析C5H11Cl屬于氯代烴，若主鏈有5個碳原子，則氯原子有3種位置，即若主鏈有4個碳原子，則氯原子有4種位置，即；若主鏈有3個碳原子，此時該烷烴有4個相同的甲基，則氯原子只有1種位置，即。故C5H11Cl的同分異構(gòu)體共有8種。思維啟迪解答此類題目要抓住判斷角度，找出等效氫原子種類。一般來說，同一個碳原子上的氫原子等效，同一個碳原子所連的所有甲基上的氫原子等效，處于鏡面對稱位置上的氫原子等效。氯原子取代任意一個等效氫原子所得的一氯代物都是同一種。學(xué)習(xí)小結(jié)達(dá)標(biāo)檢測123451.判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)甲烷與氯水、溴水能發(fā)生取代反應(yīng)()(2)沼氣就是純凈的甲烷氣體()(3)1

13、6 g CH4分子中含有4NA個CH鍵()(4)天然氣屬于不可再生能源()(5)C5H12的熔、沸點比C3H8的熔、沸點高()(6)常溫常壓下，C3H8呈氣態(tài)，C6H14呈液態(tài)()6答案(7)乙烷能與溴水發(fā)生取代反應(yīng)而使其褪色()(8)C2H6與Cl2按體積比11混合，發(fā)生取代反應(yīng)，生成的產(chǎn)物僅有兩種()(9)(CH3)2CHCH2CH3的名稱為戊烷()(10)正丁烷和異丁烷互為同系物且前者的沸點低()123456答案2.如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2發(fā)生取代反應(yīng)并生成等物質(zhì)的量的四種氯代物，則需要消耗氯氣A.0.5 mol B.1 molC.1.5 mol D.1.25 mol答案解析

14、解析解析利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是從CH4中來的，故這四種氯代物共0.5 mol，每種氯代物均為0.125 mol，含氯原子的物質(zhì)的量為0.125 mol10.125 mol20.125 mol30.125 mol41.25 mol。而從甲烷分子中每取代1 mol氫原子，就消耗1 mol Cl2。因此消耗的Cl2的物質(zhì)的量也為1.25 mol。1234563.(2017包頭一中期中)下列物質(zhì)的沸點按由高到低的順序排列正確的是CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3(CH3)3CH (CH3)2CHCH2CH3A. B.C. D.答案解析

15、解析解析烷烴的碳原子數(shù)越多，沸點越高。在碳原子數(shù)目相同的條件下，含有的支鏈越多，沸點越低。據(jù)此可知，沸點由高到低排列的順序是，故A項正確。1234564.下列關(guān)于烷烴的說法正確的是A.丙烷(C3H8)發(fā)生取代反應(yīng)生成的C3H7Cl的結(jié)構(gòu)只有一種B.丙烷分子中3個碳原子在一條直線上C.分子中含有7個碳原子的烷烴在常溫下為液態(tài)D.烷烴分子為直鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，不可以帶支鏈答案解析解析解析A項中C3H7Cl有兩種結(jié)構(gòu)：CH3CH2CH2Cl、 ；B項中C3H8分子中的3個碳原子呈V形，不在一條直線上；D項中烷烴分子中碳鏈可以是直鏈，也可以帶支鏈。1234565.分子式為C4H10的烴的一氯代物的同分異構(gòu)體有A.3種 B.4種 C.5種 D.6種答案解析解析解析分子式為C4H10的烴有兩種同分異構(gòu)體：CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和 (異丁烷)，正丁烷和異丁烷各有2種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，故C4H10的一氯取代物有4種。1234566.有下列各組物質(zhì)，請按要求填入字母：A.O2和O3(臭氧)C.CH3CH2CH2CH3和D.和E.甲烷和庚烷(C7H16)_組兩物質(zhì)互為同位素；_組兩物質(zhì)互為同素異形體；_組兩物質(zhì)互為同分異構(gòu)體；_組兩物質(zhì)互為同系物；_組兩物質(zhì)是同一物質(zhì)。BACED答案123456