2311_甲烷的性质（人教版必修2）

第一节最简单的有机化合物 甲烷第1课时甲烷的性质 1 了解有机化合物的概念及碳原子的成键特点 2 了解甲烷的来源和主要用途 3 了解甲烷的分子结构 掌握甲烷的性质 4 理解取代反应的概念 1 存在甲烷是 沼气 油田气和煤矿坑道气的主要成分 2 分子结构甲烷的分子式是 电子式是 结构式是 实验证明 甲烷分子具有结构 其中四个C H键长度和强度 夹角 甲烷的存在 结构及物理性质 导学导练 天然气 CH4 正四面体 相同 相等 3 物理性质警示有机化合物必须含有碳元素 但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物 如CO CO2 碳酸及其盐等 无 无 小 近年来 科学家在海底发现了一种冰状物质 可燃冰 其有效成分为甲烷 下列说法正确的是 甲烷属于烃类 在相同条件下 甲烷的密度大于空气 甲烷难溶于水 可燃冰是一种极具潜力的能源A B C D 答案C 甲烷的化学性质 导学导练 淡蓝色 2 取代反应 1 取代反应有机物分子里的某些被其他所替代的反应 2 甲烷与氯气的取代反应 实验探究 原子或原子团 原子或原子团 产物性质点拨无论CH4和Cl2的比例如何 发生取代反应的产物都是CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4和HCl的混合物 能否用甲烷和氯气反应制取纯净的CH3Cl 答案不能 CH4与Cl2的取代反应是逐步进行的 但四步反应往往是同时发生 生成四种取代产物 而不是第一步反应进行完后再进行第二步 所以取代产物是混合物 要点一有机物组成和结构的表示方法 示例1 下列各图均能表示甲烷的分子结构 按要求回答下列问题 1 对号入座 填序号 甲烷的球棍模型是 甲烷的电子式是 2 如果甲烷是平面结构 则CH2Cl2应该有 种结构 实际CH2Cl2有 种结构 证明甲烷不是平面结构 而是 结构 上面 更能反映其真实存在状况 解析 1 这几种形式都可以表示甲烷这种物质 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 2 甲烷的结构式为 其分子空间构型若为平面正方形结构 则二氯甲烷有2种结构 实际上甲烷为空间正四面体结构 所以二氯甲烷只有1种结构 答案 1 CB 2 21正四面体D 常见有机物结构的表示方法 应用1 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 性质也相同答案B 要点二甲烷的取代反应 示例2 在标准状况下 22 4LCH4与Cl2在光照下发生取代反应 待反应完全后 测得四种有机取代物的物质的量相等 则消耗的Cl2为 A 0 5molB 2molC 2 5molD 4mol解析方法一守恒法 1molCH4与Cl2发生取代反应 生成CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4各0 25mol 这四种取代物中n Cl 0 25mol 1 2 3 4 2 5mol 根据取代反应特点 n HCl 2 5mol 故生成物中所含氯原子共2 5mol 2 5mol 5mol 参加反应的Cl2为n Cl2 2 5mol 答案C 甲烷发生取代反应的有关规律 1 反应条件和反应物反应条件为光照 反应物为卤素单质 例如甲烷与氯水 溴水不反应 但可以与氯气 溴蒸气发生取代反应 2 反应产物虽然反应物的比例 反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同 反应的产物都是CH3Cl CH2Cl2 CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物 应用2 甲烷和氯气以物质的量比1 1混合 在光照条件下 得到的有机产物是 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4A 只有 B 和 的混合物C 只有 D 的混合物解析甲烷和氯气按等物质的量反应 而不是只有1个甲烷分子与1个氯分子反应 所以无论反应物的物质的量之比是多少 都会得到各种氯代物的混合物 故正确答案为D 答案D 甲烷的空间结构为正四面体形结构 碳原子位于四面体的中心 四个氢原子位于正四面体的四个顶点 由此可知 凡是一个碳原子周围以4个单键与其他原子相结合 无论这些原子是否相同 分子中各原子均在四面体的四个顶点上 四个原子不可能在同一平面上 最多有三个原子共面 一甲烷的分子结构1 下列关于甲烷结构的说法错误的是 A 甲烷分子中的化学键都是共价键B 甲烷分子为正四面体结构C 甲烷分子为正四边形结构D CH2Cl2也呈四面体形答案C 2 能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是 A 甲烷分子中4个C H键的强度相同B 甲烷分子中4个C H键的长度相同C 甲烷的一氯代物只有1种D 甲烷的二氯代物只有1种解析若甲烷为平面正方形结构 则甲烷分子中4个C H键的长度和强度也可以相同 故A B项错误 若甲烷为平面正方形结构 则二氯甲烷应有2个氯原子分别在邻位和对位两种结构 而实际上二氯甲烷只有1种结构 所以甲烷不是平面正方形结构 而是正四面体结构 D项正确 答案D 二甲烷的性质3 下列叙述错误的是 A 在通常情况下 甲烷跟强酸 强碱 强氧化剂都不反应B 甲烷化学性质比较稳定 不能被任何氧化剂氧化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 甲烷的四种取代物都不溶于水 解析甲烷的性质比较稳定 在通常情况下 不与强酸 强碱 强氧化剂反应 但甲烷能在空气中燃烧 故A正确 B错误 甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应 生成4种有机产物 分别是CH3Cl CH2Cl2 CHCl3和CCl4 且均不溶于水 故C D均正确 答案B 4 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的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