苏教版必修2 专题3 第一单元 化石燃料与有机化合物1 解读甲烷的结构、性质和用途 学案.docx

高中化学解读甲烷的结构、性质和用途一、考点突破知识点考纲要求题型说明化石燃料的构成甲烷的结构和性质1. 认识化石燃料综合利用的意义2. 知道甲烷的分子结构和来源3. 了解甲烷的可燃性、取代反应等性质及主要用途选择题计算题甲烷的结构和性质高考中常考二、重难点提示重点：甲烷的化学性质。难点：甲烷的取代反应。考点一、化石燃料的构成【重要提示】（1）天然气、石油、煤是常见的化石燃料，属不可再生资源。（2）co2、ch4及碳氢化合物是形成温室效应的气体。考点二、甲烷1. 甲烷的组成和结构名称化学式电子式结构式空间构型球棍模型比例模型甲烷ch4甲烷分子的空间结构是正四面体构型。碳原子位于四面体的中心，四个氢原子分别位于四面体的4个顶点。2. 物理性质颜色状态气味密度水溶性无色气态无味（ch4）（空气）不溶3. 化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与 kmno4等强氧化剂不反应，与 强酸 、强碱 也不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。（1）甲烷和氧气反应实验操作燃烧现象安静地燃烧，产生淡蓝色火焰方法罩一只干燥的烧杯罩一只内壁用澄清石灰水润洗过的烧杯现象烧杯内壁变模糊石灰水变浑浊结论有水生成有co2生成反应方程式ch42o2co22h2o【重要提示】点燃甲烷之前必须检验其纯度，以防发生爆炸。（2）取代反应 定义：有机化合物分子中的某种原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所取代的反应。 甲烷和氯气反应实验操作实验现象（1）瓶内黄绿色逐渐消失，最后变为无色（2）集气瓶内壁有油状液滴出现（3）集气瓶内液面上升，水槽中有晶体析出反应原理ch4cl2ch3clhclch3clcl2ch2cl2hclch2cl2cl2chcl3hclchcl3cl2ccl4hcl特点反应不停留在某一步反应上，各种产物均有【重要提示】外部条件光照，冷暗处不反应，ch4与cl2用日光直射会发生爆炸；反应物卤素单质可发生反应，氯水、溴水与ch4不发生反应。（3）甲烷高温下可分解其反应为ch4c2h2。4. 应用制备氟利昂。其过程为ch4chcl3chfcl2。合成甲醇。其过程为ch4（coh2） ch3oh。【随堂练习】下列叙述错误的是（） a. 通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应 b. 甲烷是正四面体结构 c. 甲烷跟氯气反应无论生成ch3cl、ch2cl2、chcl3，还是ccl4，都属于取代反应 d. 甲烷的四种取代物常温下均为液体答案：d思路分析：通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，a正确；甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，b正确；甲烷与cl2在光照时发生取代反应生成ch3cl、ch2cl2、chcl3、ccl4及hcl五种产物，其中四种有机产物中ch3cl为气体，ch2cl2、chcl3、ccl4为液体，c正确，d错误。例题1 1 mol ch4与一定量的cl2在光照条件下反应，生成的四种氯代物的物质的量相等，则参加反应的cl2的物质的量是（）a. 2 mol b. 2.5 molc. 3 mol d. 4 mol思路分析：1 mol ch4与cl2发生取代反应，由题意知，得到的ch3cl、ch2cl2、chcl3、ccl4的物质的量均为0.25 mol，即这四种取代物中：n（cl）0.25（1234）2.5 mol，根据取代反应的特点知：n（hcl）2.5 mol，故生成物中含氯原子的物质的量为5 mol，则n（cl2）2.5 mol。答案：b例题2 ch4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，理由是（）a. ch3cl不存在同分异构现象b. ch2cl2不存在同分异构现象c. chcl3不存在同分异构现象d. ch4是气体分子思路分析：ch4分子中有四个等同的ch键，可能有两种对称的结构正四面体结构和平面正方形结构。甲烷无论是正四面体结构还是正方形结构，一氯代物均不存在同分异构体。而平面正方形中，四个氢原子的位置虽然也相同，但是相互间存在相邻和相间的关系，其二氯代物有两种异构体：和。若是正四面体，则只有一种，因为正四面体的两个顶点总是相邻关系。由此，由ch2cl2只代表一种物质，可以判断甲烷分子是空间正四面体结构，而不是平面正方形结构。答案：b例题3 2009年1月16日，据英国太阳报报道，美国宇航局科学家在华盛顿宣布，首次确认火星大气中存在甲烷气体，可能来自火星火山活动或者生命活动，这一发现将为寻找火星生命带来希望。某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题：（1）ch4与cl2发生反应的条件是_；若用日光直射，可能会引起_。（2）实验中可观察到的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，_，_等。（3）用饱和食盐水而不用水的原因是_。（4）实验中生成的油状液滴中的氯仿可作局部麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体光气，反应的化学方程式为2chcl3o22cocl22hcl，上述反应_（填选项符号，下同）。a. 属于取代反应b. 不属于取代反应为防止事故发生，在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是_。a. 氢氧化钠溶液b. 硝酸银溶液c. 稀盐酸 d. 水e. 湿润的蓝色石蕊试纸 f. 湿润的无色酚酞试纸思路分析：ch4和cl2光照反应生成ch3cl、ch2cl2、chcl3、ccl4、hcl等物质，随着反应的进行，cl2不断被消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的ch2cl2、chcl3、ccl4常温下是无色液体，且cl2易溶于有机溶剂，故量筒内壁上有油滴。因生成的hcl易溶于水，量筒内的压强减小，量筒内液面上升。hcl溶于水后，溶液中cl浓度增大，使nacl固体析出。氯仿变质后产生hcl，检验产物hcl即可，加入硝酸银溶液后，若产生白色沉淀，则氯仿变质；hcl溶于水为盐酸，可以使湿润的蓝色石蕊试纸变红。答案：（1）光照（或光亮处）爆炸（2）量筒内黄绿色气体颜色变浅量筒内液面上升（3）降低cl2在水中溶解度，抑制cl2和水的反应（4）bbe【综合拓展】取代反应与置换反应的比较取代反应置换反应举例ch4cl2 ch3clhclznh2so4znso4h2定义有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应一种单质跟一种化合物反应，生成