江苏省徐州市高中化学专题3有机化合物的获得与应用第1单元化石燃料与有机化合物(第1课时)天然气的利用甲

1、第一单元化石燃料与有机化合物第1课时天然气的利用甲烷【目标导航】1 .会写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷的结构特点。2 .知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会写化学方程式。3 .理解取代反应的概念并能进行判断。4 . 了解同系物的概念。【自主学习】一、甲烷1 .化石燃料的组成与成分化石燃料天然气石油煤组成儿系士斯早主要是,还用少量S、。N 等含量最高的兀素是,其次是，还用少量S、P、N等主要成分甲烷各种液态碳氢化合物，其中溶有气态和固态碳氢化合物和组成的复杂混合物2.甲烷的组成与结构化学式电子式结构式分子结构 示意图球棍模型比例模型HH二二3 H晟6)3.物理性质颜色气昧状态密度水溶性

2、比空气4.化学性质(1)稳定性：在通常情况下，甲烷是比较稳定的，跟 、或 等一般不起反应。甲烷不能使酸性 KMnO溶液褪色，也 使澳的四氯化碳溶液褪色。(2)氧化反应：纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈 色，放出大量的热。化学方程式：。(3)取代反应实验探究的反应按要求完成下列实验，并填写下表:实验操作Hi1Y丁产射日光A CH和Ch饱和食Imh - 1实验现象a.试管内气体颜色逐渐 ;b.试管内壁后出现；C.试管内液面;d.水槽中后实验结论CH与C12在光照时能发生化学反应反应方程式光照CH+ Cl 2>+,光照CHCl + Cl 2>+,cicc光照CHCl 2 + Cl 2

3、> +,光照CHC3+ Cl 2 上+概念：有机化合物分子中的某种 被另一种 所叫取代反应。甲烷与C12取代产物的性质化学式CHClCHCl 2CHC3CCl4溶解性水中有机溶剂中常温状态态态用途一一有机溶剂、麻醉剂有机溶剂(4)分解反应：甲烷隔绝空气并加热至1 500 C以上分解的反应方程式:议一议1.二氯甲烷可以写成ClC：C1 和 ClC11II两种形式，它们是同分异构体吗?2 若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子变成一氯甲烷，还是正四面体结构吗？3 甲烷、氢气等可燃性气体点燃之前应注意什么？如何检验CH4 的纯度？4 怎样通过实验证明甲烷中含有碳、氢两种元素？5.能否用CH4和C

4、l2反应制取纯净的 CHCl?如果CH和C12按体积比1 ： 1混合反应，能否只得到CH3Cl?6 .假设1 mol CH 4中的H原子完全被取代，最多需要多少摩尔C12?最多能生成多少摩尔 HCl?二、烷烃与同系物1 烃仅由 和 两种元素组成的有机化合物总称为烃，又叫碳氢化合物。2 .烷烧(1)几种烷烧名称乙烷丙烷止烷异丁烷分子式结构(2)烷煌的结构特点每个碳原子形成 个共价键，碳原子之间以 相连成 状，碳原子的其他价键都被所饱和。(3)烷煌的组成通式： 。(4)命名：分子中含110个碳原子的烷烧，按照分子中碳原子数目依次用 命名，如 QH2称为。分子中碳原子数超过 10个的，直接根据称为某

5、烷，如 C6H4称为。当碳原子数n相同时，用 来区 另I。如：CHCH2CHCHCH称为正戊烷， CHCH(CH)CH2CH 称为, C(CH3) 4称为。 (5)性质：烷煌的化学性质与甲烷相似，请写出下列反应的化学方程式(有机物写结构简式)：丙烷的燃烧：乙烷一 一氯乙烷：3 .同系物同系物：结构 ,在分子组成上相差 的有机物互 称为同系物。议一议1 .如何理解同系物的概念？如何判断是否互为同系物？2 .含有多个碳原子的烷烧(碳原子个数大于或等于 3)的所有碳原子都在一条直线上吗?3 .分子组成符合 CnH2n+2( n>l且n为整数)的煌一定是烷烧吗?【难点突破】、取代反应1 .甲烷与

6、氯气的取代反应反应原理光照CH+ Cl 2> CH3C1 + HC1,光照CHCl +CI2> CHC12+HC1,光照CHCl 2+Cl 2> CHCb+HCl,光照CHC3+C12-> CC14+HC1反应条件光照（室温卜在暗处不发生反应）反应物C12必须为气态（如CH与氯水不反应）反应特点CH4分子中的氢原子被氯原子逐步取代，取代产物并非一 种，而是四种卤代物的混合物，化学方程式分步书写。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 的比例不一，但很难出现全部是某一种产物的现象。反应产物CHCl、CHCl2、CHC3、CC14与 HCl 形成的混合物反应

7、方程 式特点一个Cl原子代替一个 H原子，替换卜来的 H原子与Cl原子结合成HCl物质的量的关系每1 mol H原子被取代，消耗 1 mol Cl 2分子，同时生成1 mol HCl 分子关键提醒在光照条件下，CH也能与B2、F2、I2发生取代反应。2 .取代反应与置换反应的比较实例区别取代反应置换反应甲烷与氯气反应锌与稀硫酸反应定义有机物分子里的原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应参与物质反应物和生成物不一定有单质反应物、生成物中一定后单质生成物一般生成两种新化合物一种化合物和一种单质方程式 特点化学键小变，原子（团）位置交换

8、。表小力 A-A+ C- D）> A- C+ A- D单质1+化合物1=洋质2+化合物2例1在光照条件下，将1 mol CH 4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗 C12的物质的量为（）A. 1 mol B . 2 mol C . 2.5 mol D . 10 mol易错警示甲烷与氯气发生取代反应，每 1 mol氢原子被取彳t需消耗 1 mol氯气；甲烷与氯气发生取代反应时，即使 n（CH4）: n（Cl 2） =1 ： 1,得到的有机物也不只是CHCl ,而是四种有机取代产物的混合物。变式训练1有机物分子里的某些原子（或原子团）被其他原子（或原子团）所代替的反应叫取代 反

9、应。下列化学反应中不属于取代反应的是（）光A. CHCl2+B2>CHBrCl2+HBrB. CHCHOM HCl> CHCHCl + H2OC. 2Na+ 2H2O=2NaOH HdD. CHCl2+Cl2一匹fCHC3+HCl、烷煌与同系物1 .烷煌的结构与性质一通式:（山口|乂，田1吐”为整数）.杵合此通式.-f I的烧一定是烧烧成做腺子之间都以碳碳单键结合成链状;二任何1个C原子和与其连接的4个原子的L结构空阿构型都是商体结构*大或等J'- 3个C原子的立链烧烧空间构、型是折线彤或据齿状物1随碳原子个数增加熔,沸点逐渐升高，密度逐渐憎大;性 常温下.碳原户数<

10、1的烷烧为气态（新戊炕 质也为气态）化学性施可燃性CHl十回占，网Ou 'p稳定性'通常情况下不。强懒、强碱，强氧化剂 反应光取代反应 CHWHi+Ck *CH3CHzC1+HCl2 .同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较概念内涵研究对象比较实例相同小同同系物结构相似，在分子组成 上相差一个或若干个化合物结构相似组成上相差一 个或若干个 “CH”原子团CH3CH3 与（丹一CH1耳 1 CFI,“CH2”原子团的化合物 互称为同系物同分异构体具有相同的 分子式，不 同结构式的 化合物互称 为同分异构 体化合物分子式相同结构式/、同0踹与 cn2cna 6同素异形体同

11、一种兀素形成的几种性质7、同的单质单质元素种类相同性质/、同Q与03、白磷与红磷同位素质子数相同 而中子数不 同的同一7 素的/、同原 子互称为同 住系原子质子数相同中子数/、同包、16C 与16C例2运动会火炬一般使用丙烷作燃料。下列关于丙烷的说法中正确的是（）A.丙烷是一种清洁能源，任何情况下均不与强酸、强碱、氧化剂反应B.丙烷分子中3个碳原子在一条直线上C. 1 mol丙烷在光照条件下，最多可以与 8 mol Cl 2发生取代反应D.丙烷（C3H8）发生取代反应生成 C3H7C1的结构有3种易错警示 （1）烷烧不能与酸性 KMn的液反应，不能误认为烷烧不能与氧化剂反应。（2）烷烧分子中所

12、有原子不在同一平面上，含两个C原子以上的烷烧中 C原子不在一条直线上。（3）在光照条件下，烷烧可与 Cl2、Br2等卤族单质的气体发生取代反应，而且取代反应的产物 都是混合物；烷烧与氯水或滨水不反应。变式训练2有下列各组微粒或物质：A. Q和 Q8.1 2c 和 16Cch3CH3CHjCHCH3C. CHCHCHCT 和CHjHrIIBiC- lir 和 HrC CEhIID CHCH：cih ch3I ICHjCHCHCHr 和 CHaCHCHa IE. CH.lH CHaHCH3IIHC-CH3 和 H -CHIIF. CHrCHmG. CHCHH CHCH2CHCH和ch3CHCHCH

13、?/|I H3CHCHsCH3IICH3 CH cih C1I3 和 cihcch3IH I。二;. I回答下列问题：组互为同位素(填字母，下同)；(2) 组互为同素异形体；(3) 组互为同分异构体；(4) 组是同一物质；(5)组互为同系物。解题反思 (1)同分异构体的快速判断：先比较不同有机物中的碳原子数，若碳原子个数不 同，则不互为同分异构体；若碳原子个数相同，再根据其他原子数目确定分子式是否相同，若 分子式相同、结构不相同则互为同分异构体。(2)判断同分异构体时，注意同一物质的不同写法，如一氯甲烷可以写成HHIIH-CCI 或 H-CH bIIHC1(3)判断两种化合物互为同系物的关键：

14、同：两种化合物结构相似；差：两种物质分子组成上相差一个或若干个“ CH 2”原子团。【当堂过关】1.下列关于甲烷的说法不正确的是（）A.甲烷分子具有正四面体结构B.甲烷分子中的四个 C-H键相同C.甲烷分子是平面正方形结构HII C IID.甲烷分子的结构式是H2.在光照条件下，将等物质的量的CH4和C12充分反应，得到产物的物质的量最多的是（）A. CHCl B . CHCI2C. CC14 D . HCl3 .下列反应不属于取代反应的是（）浓硫酸A. CHCHOM CHCH2OHF3 CHCHOCHCH+ H2OB. 2KI + Cl2=2KCl+ I 2C CHCl . HONaOH!加

15、热 CHO+HClC. C2I bCl 十 HbO-）C2H5OI 11 HCl光D. CHCH+ Cl 2> CHCHCl + HCl4 .关于 CH和CHCHCHCH的叙述不正确的是（）A.均能用 GH2n+2（ n > 1）组成通式来表不B.都能与氯水发生取代反应C.因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似D.它们互为同系物5 .下列有关烷煌的叙述中，不正确的是 （）A.烷烧分子中所有的化学键都是单键B.烷嫌在光照条件下都能与C12发生取代反应C.烷煌的通式为 GH2n+2（n> 1）,符合此通式的煌一定是烷煌D.正丁烷中所有碳原子在一条直线上6. （1）已知某烷烧的

16、相对分子质量为30。该烷烧的分子式为 ;该烷煌在光照时与 C12反应生成一氯代物的化学方程式为 ,属于 反应。（2）写出戊烷（C5H2）的同分异构体的结构简式： ,C5H12在光照条件下与 C12发生取代反应可生成多种取代产物，其一氯代物的分子式为C5H1C1,判断其同分异构体共有 种。学案答案精析第1课时天然气的利用 甲烷自主学习一、1.（从到右到，从上到下）C、H C H C H、O有机化合物 无机物HH* *IZ.CH, H ： C ： H HCHHH3 .无色无味气体小难溶一一 .点燃4 . （1）强酸强碱强氧化剂 不能（2）淡蓝 CH+2Q> CO+ 2H2。（3）变浅油状液滴

17、上升少量固体析出CHCl HCl CHCI2 HCl CHC3 HCl CCI4 HCl原子（或 高温原子团）原子（或原子团）替代都不溶 都易溶气液（4）CH4> C+ 2H议一议1 .不是，甲烷是正四面体结构，所以这两种形式表示的为同一种物质。2 .因C-H键与C-Cl键的长度不同，故 CHCl是四面体结构，但不是正四面体结构。3 .点燃CH、H等可燃性气体前必须检验气体的纯度。用排水法收集一试管甲烷气体，用拇指堵紧试管口，移向火焰，当试管口靠近火焰时松开拇指，若仅听到很小的声音，说明此纯度的甲烷点燃时不会爆炸；若听到尖锐的爆鸣声，说明甲烷的纯度不符合在空气中点燃的要求。4 .甲烷燃烧

18、时，将干燥、洁净的小烧杯罩在火焰的上方，小烧杯内壁有水珠凝结，证明甲烷中有氢元素；迅速将小烧杯倒转，向小烧杯中加入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明甲烷中含有碳元素。5 .都不能，不只得到 CHCl。CH与Cl 2的取代反应是逐步进行的，无论二者的物质的量之比是多少，反应一旦引发，反应不会停留在哪一步上，所以四种取代产物都会生成，得不到纯净的 CHCl。6 .4 4 每1 mol H原子被取代，消耗 1 mol Cl 2分子，同时生成 1 mol HCl分子。1 molCH中的H原子完全被取代，最多能与4 mol Cl 2取代，最多能生成 4 mol HCl。二、1.碳氢2 . (1)(从左到

19、右，从上到下)C2H6 C3H GHw CHw CHCH CHCHCH CHCHCHCH C1L CH CHI ch3 (2)4 单键 链 氢原子 (3)C nHn+2(n>l且n为整数)(4)甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 戊烷碳原子数十六烷正、异、新 异 点燃光照戊烷 新戊烷 (5)CH3CHCH+ 5O2-J 3CO+ 4H2O CTCH+ Cl2-> CHCHCl + HCl3 .相似 一个或若干个“ CH2”原子团议一议1 .同系物概念的内涵有两个，一是分子结构相似，二是分子组成上相差一个或若干个“ CH2”原子团。两者要联系在一起，缺一不可。同系物具有相同的通式

20、，但是通式相同的有机物不一定互为同系物，同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个“ CH 2”原子团。 同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n= 1,2,3 ,)。判断两种化合物互为同系物的关键：同：两种化合物结构相似；差：两种物质分子组成上相差一个或若 干个“CH”原子团。2 .碳原子个数大于或等于3的烷烧分子中的碳原子不在一条直线上。这是因为每两个C-C之间的夹角不是180°。 3：日难点突破例1 C 因为CH与C12发生取代反应生成的四种取代物中的碳原子均来自于CH,由碳原子守恒可知，1 mol CH 4与Cl2发生取代反应共生成 1 mol取代

21、物，且每一种取代物的物质的量均为25 mol 0由于CHCl、CHCI2、CHC3、CC14分子中的Cl原子均来自Cl2,由Cl原子守恒得消耗 C12 的物质的量 n(Cl 2) =(25 +25X2+25X3+25X4) mol = 2.5 mol 。变式训练1 C 取代反应是有机化合物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。A为Br原子取代H原子；B为Cl原子取代一OHM子团；C为置换反应；D为Cl原子取代H原子。取代反应是有机反应类型，置换反应一般是无机物的反应类型，个别有机物能 发生置换反应。例2 c 丙烷只含有 G H元素，充分燃烧生成 CO和佳。，所以丙烷是清洁能源

22、，丙烷不能 被酸性KMnO氧化，但是在点燃时能被氧气氧化， A不正确；丙烷分子中每个碳原子均在四面体的中心，分子中所有的碳原子不在同一条直线上，B不正确；丙烷分子式为 C3H3,分子中有8个H原子，每个H原子被取代需用1个Cl2分子，8个H原子全部被取代需消耗 8个Cl2分11 / 13子；丙烷分子中有 3个碳原子，位于两端的两个碳原子相同，所以分子中共有两种碳原子，因CHTH此C3H7C1有2种同分异构体： CHCHCHCl和 C 。变式训练 2 (1)B(2)A(3)H(4)D、E、F、G (5)C解析 A中物质是氧元素的两种单质，互为同素异形体；B中物质是碳元素的两种不同原子，互为同位素；C中两分子烷烧中碳原子个数不等，互为同系物；D E、F、G中每个C原子位于四面体的中心，D、E、F、G为同一种物质；H中两种物质是烷烧，碳原子个数相等，结构不 同，互为同分异构体。当堂过关1. C 2.D 3.B4. B 所有烷煌分子式都符合 CHn+2(n>1)组成通式，A项正确；烷烧不能与氯水反应，而 是在光照条件下都能与氯气反应，B项不正确；烷烧结构相似，所以化学性质相似