高中化学 第三章 有机化合物 3.1.1 甲烷的性质课件 新人教版必修2.pptVIP

第一节最简单的有机化合物 甲烷第1课甲烷的性质 目标定位 1 了解有机化合物的概念 会判断给定物质是否是有机物 2 掌握甲烷的分子结构 能迁移应用判断甲烷衍生物的空间构型 3 掌握甲烷的化学性质及取代反应的条件和特点 能运用其物质的量关系进行取代反应的简单计算 1 有机物主要是指含铁的化合物 二氧化碳 碳酸钙 甲烷 乙醇 蔗糖五种物质中属于有机物的是 2 在元素周期表中 碳元素位于 原子的最外层有个电子 其与氢原子形成 填 离子键 或 共价键 甲烷 乙醇 蔗糖 第二周期第 a族 4 共价键 2 co co2 h2co3及碳酸盐中都含碳元素 它们属于有机物吗 答案 不是 含有碳元素的化合物是有机物 但co co2 h2co3及碳酸盐等 其结构 性质与无机物相似 因此属于无机物 知识点一甲烷的分子结构1 烃 1 定义 由两种元素形成的化合物 2 典型代表 最简单的烃是甲烷 碳和氢 2 甲烷的存在和用途 3 甲烷的分子结构 1 组成和结构 2 空间结构 对应练习 1 判断正误 1 有机物都含有碳元素 所以含有碳元素的化合物都是有机物 2 有机物仅含有c h两种元素 3 有机物是烃类化合物中的一类重要物质 4 烃是含有c h o三种元素的有机物 5 甲烷分子4个h原子在同一平面上 答案 1 2 3 4 5 2 以下关于甲烷的说法中错误的是 a 甲烷分子是由极性键构成的分子b 甲烷分子具有正四面体结构c 甲烷分子中四个c h键是完全等价的键d 甲烷分子中具有非极性键 解析 ch4分子中的化学键只有c h键 因此是完全相同的极性键 且不存在非极性键 答案 d 取代反应有机物分子里的某些被其他所替代的反应 对应练习 1 下列叙述中错误的是 a 点燃甲烷不必事先进行验纯b 甲烷燃烧放出大量的热 所以是一种很好的气体燃料 原子或原子团 原子或原子团 c 煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火 以防爆炸事故的发生d 点燃甲烷不一定会爆炸 解析 甲烷中如果混有氧气点燃可能会发生爆炸 因此点燃之前必须验纯 答案 a 2 在一定条件下 下列物质可与甲烷发生化学反应的是 a 溴水b 氯水c 氧气d 高锰酸钾溶液 解析 甲烷化学性质比较稳定 在常温常压下不易被氧气 高锰酸钾溶液氧化 但在点燃条件下与氧气发生反应 甲烷与cl2在光照条件下发生取代反应 但与溴水 氯水不反应 答案 c 答 ch4是正四面体结构 碳原子处于正四面体的中心 四个氢原子处于正四面体的四个顶点上 根据甲烷是正四面体结构推理 有机物分子中碳原子以4个单键与其他原子或原子团相结合 如 若a b c d相同 则构成正四面体结构 如ccl4 若a b c d不相同 则构成四面体 但不是正四面体 如ch3cl ch2cl2 chcl3 2 根据甲烷4个碳氢键的长度 强度及夹角相等 可以证明甲烷是正四面体吗 答 假设甲烷是平面结构 则4个碳氢键的长度 强度及夹角也相等 所以上述条件不能证明甲烷是正四面体 1 下列各图均能表示甲烷的分子结构 按要求回答下列各问题 1 对号入座 填序号 甲烷的球棍模型是 甲烷的电子式是 2 如果甲烷是平面型 则ch2cl2应该有 种结构 实际ch2cl2有 种结构 证明甲烷不是平面形 而是 结构 上面 更能反映其真实存在状况 解析 1 这几种形式都可表示甲烷这种物质 其中分子结构示意图 a 球棍模型 c 及比例模型 d 均能反映甲烷分子的空间构型 但其中比例模型更能形象地表达出h c的相对位置及所占比例 电子式 b 只反映原子最外层电子的成键情况 答案 1 cb 2 21正四面体d 探究点二甲烷与氯气的取代反应1 反应物 甲烷与氯气反应 与氯水不发生反应 2 反应条件 光照 黑暗处不发生反应 3 生成物 甲烷与氯气生成四种有机产物 ch3cl ch2cl2 chcl3 ccl4和无机物hcl 其中hcl的产量最多 4 反应特点 1 连锁反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代 各步反应同时进行 即第一步反应一旦开始 后续反应立即进行 2 数量关系 每取代1mol氢原子 消耗1molcl2 生成1molhcl 1 根据取代反应的原理 能否用ch4和cl2按1 1的体积比混合来制得纯净的ch3cl 答 不能 因ch4和cl2在光照下发生取代反应生成ch3cl ch2cl2 chcl3 ccl44种有机物和hcl形成的混合物 能否生成纯净的ch3cl与ch4和cl2的体积关系是否是1 1没有绝对关系 2 ch4与cl2发生取代反应时 有机取代产物的总物质的量与ch4的物质的量有何关系 答 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 3 假设1mol甲烷中的氢原子完全被取代 最多能与多少氯气反应 答 发生取代反应时1mol氯气只能取代1mol氢原子 1mol甲烷中的氢原子完全被取代 最多能与4mol氯气反应 4 甲烷与溴水能发生反应吗 与溴蒸气呢 答 甲烷除了能与氯气在光照时反应外 与其他的卤素单质的气体也能发生反应 但必须是纯卤素如溴蒸气 与溴水不反应 5 若将氯气换为溴蒸气 中又会观察到怎样的现象 答 甲烷和溴蒸气在光照时也会发生取代反应 故瓶中红棕色逐渐变浅 同时瓶壁上有油状液体出现 2 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 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 3 若水中含有na2sio3 则在u形管左端会观察到 4 右端玻璃管的作用是 5 如果使0 5mol甲烷完全跟cl2发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物 则需要消耗氯气 mol 生成hcl mol 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 ch4 4cl2ccl4 4hcl 2 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 3 因左侧生成hcl溶于水后发生反应2hcl na2sio3h2sio3 2nacl 所以观察到有白色胶状沉淀生成 4 为了平衡气压 在u形管右侧插有一个玻璃管 5 利用原子守恒法 ch3cl ch2cl2 chcl3 ccl4中的碳原子都是从ch4中来的 故这四种氯代物共0 5mol 每种氯代物均为0 125mol 含cl原子的物质的量为0 125mol 1 0 125mol 2 0 125mol 3 0 125mol 4 1 25mol 而一个cl2分子中只有一个cl原子参加反应 因此消耗的cl2的物质的量也为1 25mol 每消耗一个cl2分子就会生成一个hcl分子 所以生成hcl的物质的量与消耗cl2的物质的量相等 也为1 25mol 答案 1 ch4 4cl2ccl4 4hcl 2 b 3 有白色胶状沉淀生成 4 平衡气压 5 1 251 25 例1 2016 信阳高一检测 下列关于甲烷的说法不正确的是 a 甲烷分子的结构简式为ch4b 甲烷分子中的四个c h键是完全相同的c 甲烷分子是平面正方形结构 解析 甲烷分子具有空间正四面体结构而非平面正方形结构 答案 c 知能提升 有机物结构简式的写法 变式训练 1 写出下列有机物的分子式和结构简式 答案 ch2cl2ch2cl2 ch4ch4 同 c3h8ch3ch2ch3 c4h10ch3ch2ch2ch3 例2 下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是 a 甲烷与氯气的物质的量之比为1 1 混合发生取代反应只生成ch3clb 甲烷与氯气的取代反应 生成的产物中ch3cl最多c 甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物d 1mol甲烷生成ccl4最多消耗2mol氯气 解析 甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步 四种有机物都会产生 故得不到纯净的ch3cl a错误 c正确 甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子 消耗1mol氯气 生成1molhcl 故产物中hcl最多 b错误 1mol甲烷生成ccl4最多消耗4mol氯气 d错误 答案 c 知能提升 1 甲烷的卤代反应的产物是混合物 2 甲烷等有机物与氯气发生取代反应时 取代的位置和个数是难以控制的 因此制备卤代烃一般不采用取代反应 3 取代反应与置换反应的比较 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的取代反应分步进行 相关化学方程式应分步书写 变式训练 2 下列反应属于取代反应的是 a c2h4 3o22co2 2h2ob zn cuso4znso4 cuc nacl agno3agcl nano3d ch2cl2 cl2chcl3 hcl 解析 取代反应是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 a项为c2h4的燃烧 不是取代反应 b项为置换反应 c项为复分解反应 d项中cl原子取代了ch2cl2中的一个h原子 属于取代反应 答案 d 1 下列叙述中属于烃的是 a 只含有碳元素的物质b 含有碳元素和氢元素的物质c 仅含有碳元素和氢元素的化合物d 燃烧后生成二氧化碳和水的物质 解析 仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃 烃燃烧后生成co2和h2o 但烃的含氧衍生物燃烧也生成co2和h2o 故只有c正确 答案 c 2 下图是ch4 ccl4 ch3cl的分子球棍模型图 下列说法正确的是 a ch4 ccl4和ch3cl都是正四面体结构b ch4 ccl4都是正四面体结构c ch4和ccl4中的化学键均为非极性键d ch4 ccl4的结构相同 性质也相同 解析 ccl4的分子结构同ch4相似为正四面体结构 ch3cl中的c h和c cl键不同 不是正四面体结构 而是四面体结构 答案 b 3 在光照条件下 将1molch4与cl2反应 得到等物质的量的4种取代物 则消耗cl2物质的量为 a 1molb 2molc 2 5mold 10mol 解析 由于ch4 cl2ch3cl hcl ch4 2cl2ch2cl2 2hcl ch4 3cl2chcl3 3hcl ch4 4cl2ccl4 4hcl 1molch4生成ch3cl ch2cl2 chcl3 ccl4各为0 25mol 则消耗cl2为0 25 0 25 2 0 25 3 0 25 4 2 5 mol 答案 c 4 2016 青岛高一检测 将一定量的甲烷完全燃烧 使所生成的气体依次通过装有足量无水氯化钙和氢氧化钠的玻璃管 盛有氢氧化钠的玻璃管质量增加了1 1g 则甲烷在标准状况下的体积为 a 2 24lb 1 12lc 0 56ld 0 28l 答案 c 5 如图 某气体x可能由h2 co ch4中的一种或几种组成 将x气体燃烧 把燃烧后生成的气体通过a b两个洗气瓶 试回答下列问题 1 若a洗气瓶的质量