专题3时　天然气的利用　甲烷

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学习目标：1.认识甲烷的结构特点并会书写甲烷的分子式、结构式和电子式。2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。(重点)3.理解取代反应的概念并能进行判断。(重点)4.掌握同系物、同分异构体的概念并会判断是否为同分异构体或同系物。自 主 预 习·探 新 知一、化石燃料化石燃料二、甲烷的组成、结构与性质1甲烷的组成和结构分子式：CH4，电子式：，结构式：。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)难溶3

2、.化学性质(1)稳定性在通常情况下，甲烷是比较稳定的，跟强酸、强碱或强氧化剂等一般不起反应。甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴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，火焰呈淡蓝色，放出大量的热，反应的化学方程式为CH42O2CO22H2O。(3)取代反应甲烷与Cl2在光照下的反应实验探究实验操作实验现象()瓶内黄绿色逐渐消失，最后变为无色；()集气瓶内壁有油状液滴出现；()集气瓶内液面上升，水槽中有晶体。反应原理CH4Cl2CH3ClHClCH3ClCl2CH2Cl2HClCH2Cl2Cl2CHCl3HClCHCl3Cl2CCl4HCl取代反应：有机化合物分子

3、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。4甲烷的利用(1)利用甲烷与氯气发生取代反应的生成物三氯甲烷制备制冷剂氟利昂，其过程反应方程式为CHCl3HFCHFCl2HCl。(2)合成甲醇，其过程为CH4(COH2)CH3OH。(3)高温分解生成炭黑，其反应方程式为CH4C2H2。三、烷烃同系物1烷烃(1)烃：只由碳、氢两种元素组成的化合物叫碳氢化合物，也叫烃。(2)烷烃：烃的分子里碳原子间都以碳碳单键互相连接成链状，碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合，达到饱和状态。其通式为CnH2n2。(3)命名n10：依次称为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷n11：直接根据碳原子数称某烷，如C16

4、H34称为十六烷。2同系物分子结构相似，组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物。如甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH3)、丙烷CH3CH2CH3互为同系物。基础自测1判断正误(正确的打“”，错误的打“×”)(1)煤主要含有碳元素，煤是纯净物。()(2)点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。()(3)甲烷与氯水在光照条件下发生取代反应。()(4)烷烃的通式是CnH2n2(n1)，但符合通式CnH2n2(n1)的不一定是烷烃。()【答案】(1)×(2)(3)×(4)×2下列叙述不正确的是()A甲烷与氯气发生取代反应后的产物中，常温下只有一种有

5、机气体B甲烷化学性质比较稳定，一定不会发生氧化反应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甲烷与氯气反应后得到的所有有机物都难溶于水B甲烷与氯气发生取代反应后的五种产物中，常温下CH3Cl和HCl为气体，其余为液体，只有HCl能溶于水，其余的产物都难溶于水，A、D正确；CH4的性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但可以在氧气中燃烧，B错误；甲烷与氯气反应生成四种有机物的反应都属于取代反应，C正确。3下列关于同系物的说法中，错误的是()A同系物具有相同的最简式B同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍C同系物符合同一通式D

6、同系物的化学性质基本相似A合 作 探 究·攻 重 难分析烷烃结构，推导烷烃化学性质背景材料甲烷、乙烷、丙烷和正丁烷结构式分别如下：思考交流(1)观察上述结构式，总结烷烃在组成、结构上的相似之处。【提示】组成元素均只含有C、H两种元素；化学键均只含有CC、CH(CH4无CC)；均为链状。(2)结构决定性质，根据甲烷的性质推测其它烷烃的化学性质。【提示】稳定性、氧化反应(燃烧)、取代反应。烷烃的化学性质烷烃的化学性质和甲烷相似，通常情况下不与强酸、强碱以及强氧化剂发生反应，都不能够使酸性高锰酸钾溶液以及溴水褪色。(1)在光照条件下与卤素单质发生取代反应CnH2n2X2CnH2n1XHX。

7、(2)燃烧反应CnH2n2O2nCO2(n1)H2O。识别、判断同系物背景材料思考交流(1)上述三种烷烃互为同系物吗？为什么？【提示】互为同系物，因为这三种烃结构相似且分子组成上相差了n个CH2。(2)CH2=CH2与相差1个CH2，二者互为同系物吗？【提示】不是。二者结构不相似，一种含有碳碳双键属于烯烃，一种是环烷烃。(3)CH3CH2CH2CH3与是否属于同系物？为什么？【提示】不是。因为同系物在分子组成上必须相差1个或若干个CH2原子团，一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3与分子式相同，属于同分异构体。(4)同系物具有同一通式，具有同一通式的有机物一定是同系物吗？【提示】不一

8、定。如CH2=H2和通式相同，均为CnH2n，但它们均不为同系物，所以具有同一通式的有机物不一定是同系物。1同系物判断的两个标准(1)分子结构相似即属于同一类物质。(2)分子组成上仅相差一个或若干个CH2原子团。2同系物判断的三个关键点(1)“同”互为同系物的物质必须属于同一类物质。(2)“似”结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。(3)“差”组成上相差n个CH2原子团(n1)。同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。3判断同系物时应注意的两个问题(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同，也可能不同。(2)同系物和同

9、分异构体的区别，同系物结构相似，组成不同，分子式不同；同分异构体分子式相同，结构可能相似也可能不相似。当 堂 达 标·固 双 基题组1甲烷的组成、结构与性质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CH键相同C甲烷分子是平面正方形结构D甲烷分子的结构式是C2下列有关甲烷的说法中错误的是()A采煤矿井中的甲烷气体是植物残体经微生物发酵而来的B天然气的主要成分是甲烷C甲烷是没有颜色、没有气味的气体，极易溶于水D甲烷与氯气发生取代反应所生成的产物四氯甲烷是一种效率较高的灭火剂C甲烷是由古代生物发酵而来的，故说法A正确；天然气的主要成分是CH4，故说法B正

10、确；甲烷是无色无味的气体，难溶于水，故说法C错误；四氯化碳不支持燃烧，可以灭火，故说法D正确。3.把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入试管中，将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是_，水槽中还观察到_，原因是_(用离子方程式解释)。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到_。【解析】CH4和Cl2反应的产物中，HCl极易溶于水，能电离出H和Cl，其他产物均为有机物，部分呈气态，部分为油状液体。CH4和Cl2在光照条件下反应生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，随着反应进行，Cl2不断消耗，

11、试管中黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，使试管壁上有油状液滴出现；因生成的HCl易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，试管内水位上升，HCl溶于水后，与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时溶液显酸性，故加入紫色石蕊试液后溶液变红。【答案】CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀产生AgCl=AgCl溶液变红烷烃取代反应的易错点小结题组2烷烃的结构与性质4下列说法不正确的是()A烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键B正丁烷的四个碳原子可以在同一条直线上C甲烷、乙烷、丙烷的结构都只有一种D任何烷烃分子不可能为平面结构BC原子的最外层有四个电子，

12、故能与其他原子形成四个共价键，在烷烃中原子之间都是单键，A正确；由碳原子的四个共价键在空间排列成四面体结构推知，丁烷的四个碳原子一定不在同一条直线上，B错误；烷烃从丁烷开始才有同分异构体，C正确；烷烃中C原子形成四个共价键，这四个键在空间排列成四面体型，故不可能为平面结构，D正确。5下列有关烷烃性质的叙述中不正确的是()A所有烷烃性质都很稳定，常温下很难被强氧化剂氧化B分子式的通式为CnH2n2，均能与氯气发生取代反应C所有烷烃的结构都与甲烷类似，故常温下都是气体D随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高C烷烃的化学性质与甲烷类似，常温下难与酸、碱、强氧化剂反应，A正确；烷烃的典型化学性质就是取代反应，B正确；烷烃的结构与甲烷类似，但其熔沸点随碳原子数的增加而增大，碳原子数多于4个时为液体，碳原子数多于17个时呈固态，C错，D正确。题组3同系物6下列有关同系物的说法中错误的是()丙烷和异丁烷互为同系物分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物是同系物互为同系物的两者中碳、氢元素的物质的量之比一定相同互为同系物的两种有机物的物理性质有差别，但化学性质相似AB只有C只有D只有B丙烷和异丁