春季高中化学必修二甲烷

1、春季高中化学必修二甲烷一、有机化合物、烃特别提醒并非所有的含碳化合物都是有机物，如CO、CO2、H2CO3及碳酸盐等少数物质，由于它们的组成和结构与无机物类似，故属于无机物。1.有机化合物的概念大多数含碳化合物叫有机化合物，简称有机物。如葡萄糖(C6H12O6)、淀粉(C6H10O5)n、甲烷(CH4)、乙醇(C2H5OH)等都是有机物。有机物除含碳元素外，还可能含有氢、氧、氮、硫、磷等元素。2.有机物与无机物的主要区别物质比较有机化合物无机化合物类型多数为共价化合物有离子化合物，也有共价化合物结构多数分子中只含共价键分子中含离子键，有些只含共价键溶解性多数难溶于水、易溶于汽油、酒精、苯等有机

2、溶剂多数溶解于水而难溶于有机溶剂耐热性多数不耐热、熔点较低(400以下)多数耐热，熔点较高可燃性多数能燃烧多数不能燃烧电离性多数是非电解质多数是电解质化学反应类型一般比较复杂，副反应多，反应速率慢，方程式用“”表示一般比较简单，副反应少，反应速率快，方程式用“=”表示3.烃 仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。甲烷是最简单的烃。特别提醒烃是有机化合物中的一大类，其显著特点之一是含且只含碳和氢两种元素。除烃以外的有机化合物统称为“烃的衍生物”，如我们熟悉的酒精(CH3CH2OH)、醋酸(CH3COOH)、淀粉(C6H10O5)n、四氯化碳(CCl4)等，都属于烃的衍生物。4.有机

3、化合物的结构特点(1)有机化合物中都含有C原子，C原子的最外层有4个电子，可以在原子之间形成4个共用电子对。下图给出了四个碳原子的几种结合方式：(2)由上图可知C原子不仅可以通过共价键与其他原子结合成分子，还可以彼此之间以共价键构成碳链或碳环，再结合其他原子形成分子；碳原子之间可以形成CC单键，也可以形成碳碳双键、碳碳三键。这些都是有机物结构多样性的表现，即碳原子成键类型的多样性和同分异构现象是有机物种类繁多的主要原因。(3)碳链可以是直链，也可以是环链。(4)有机化合物还有同分异构现象，有多种同分异构体。5.有机物的性质有机物的性质决定于有机物的组成与结构。有机物的性质与无机物的性质有较大的

4、差别。(1)大多数有机物熔点和沸点较低，难溶于水，易溶于有机溶剂。(2)大多数有机物热稳定性较差，可以燃烧。(3)有机物发生的化学反应有氧化反应和取代反应(已学过)以及加成反应、聚合反应、酯化反应等(待学习)。(4)大多数的有机反应速率慢并伴有副反应的发生，产物的组成较复杂。练习1：下列关于有机化合物的说法中，正确的是()A.凡是含碳元素的化合物都属于有机化合物B.易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质一定是有机化合物C.所有的有机化合物都很容易燃烧D.有机化合物有的不溶于水，有的可溶于水练习2 ：验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是()A.只测定它的碳、氢原子个数比B.只要证明它完全燃烧后的

5、产物只有H2O和CO2C.只测定其燃烧产物中H2O和CO2的物质的量的比值D.测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成H2O和CO2的质量DD二、甲烷的结构与性质。1.甲烷的存在和用途(1)形成与存在：甲烷是天然气的主要成分，占80%90%；甲烷还是坑气、沼气、油田气、煤矿坑道气的主要成分；存在于300500 m海洋深处的沉积物“可燃冰”中含有大量的固体甲烷。 (2)主要用途：甲烷是一种重要的燃料和化工原料，利用甲烷可以制取许多化工产品 化学式-用元素符号表示物质组成的式子。化学式是实验式、分子式、结构式、示性式的统称。 分子式-用元素符号表示纯净物(单质、化合物)分子的组成及相对分子质量的化学式

6、。能表示物质的一个分子及其成分、组成(分子中各元素原子的数目、分子量和各成分元素的重量比) 实验式-表示化合物分子中各原子最简整数比的式子，又名最简式。 结构式-表示用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合方式的式子。是一种简单描述分子结构的方法。 结构简式-结构式的简单表达式，应表现该物质中的官能团:只要把碳氢单键省略掉即可有机化合物的组成和结构的表示方法2.甲烷分子的组成与结构电子式：结构式：结构简式：HHHCHCHHHHCH4分子式：CH4 经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上。其中，4个C-H键

7、的长度和强度相同，夹角相等。甲烷的分子结构及分子模型：分子结构示意图球棍模型比例模型键角10928练习2：下列关于甲烷的说法中错误的是()A甲烷分子具有正四面体结构B甲烷分子中4个CH键是完全等同的键C甲烷分子中含有非极性键D甲烷分子的电子式是练习1：甲烷分子中的碳原子与氢原子的结合方式是()A形成四对共用电子对B通过非极性键C通过两个共价键D通过离子键和共价键A C (1)甲烷的球棍模型是_，甲烷的电子式是_。(2)如果甲烷是平面形，则CH2Cl2应该有_种结构，实际上CH2Cl2有_种结构，证明甲烷不是平面形，而是_结构，图中_(填图序号)更能反映其真实存在状况。练习3：下列各图均能表示甲

8、烷的分子结构，按要求回答下列问题。CB21正四面体D 溴水甲烷高锰酸钾 甲烷 氢氧化钠和酚酞 甲烷3.甲烷的物理性质甲烷是一种没有颜色、没有气味的气体，密度比空气小，极难溶于水。4.甲烷的化学性质(1)稳定性：通常情况下，与强酸、强碱、强氧化剂都不起反应。如甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液、溴水褪色(2)氧化反应 甲烷在空气中燃烧发出淡蓝色火焰，同时放出大量的热，化学方程式为：CH42O2 CO22H2O甲烷燃烧产物的检验方法：在火焰上方罩一个干燥的烧杯，烧杯内壁变模糊证明有H2O生成；把烧杯翻转注入少量澄清石灰水，振荡，澄清石灰水变浑浊证明有CO2生成。点燃（1）有机物化学反应方程式的书写。用“”

9、不用“=”注意：（2）淡蓝色火焰，放出大量热（3）点燃甲烷和空气，可能会发生爆炸（空气中爆炸极限5% 15%） ，因此，在点燃甲烷之前，必须进行的操作是检验纯度。练习1：常温下将甲烷与空气混合，甲烷体积分数多少时爆炸最强？（设O2占空气的1/5） ( ) A. 9 B. 5 C. 15 D. 33.3 ACH4 + 2O2 - CO2 + 2H2O爆炸最强烈时,是两者刚好完全反应时,假设空气体积为1，氧气占0.2体积,根据化学计量数之比,甲烷有0.1体积甲烷在空气中的体积分数=0.1/(1+0.1)9% 练习2：将一定量的甲烷燃烧后得到CO、CO2及水蒸气，共49.6g，通过氯化钙时，氯化钙增

10、加25.2g，则二氧化碳的质量是多少？(3)取代反应定义：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替代的反应叫做取代反应。特别提醒取代反应是有机反应中的基本反应类型，其实质是参加反应的两物质都断裂分子中的一个化学键，一分为二，然后两两交换重新组合成两种新物质。反应的特点可概括为：“上一下一，取而代之”。特点：取代反应是有机反应的重要反应类型，只适合有机反应。甲烷与Cl2的取代反应【实验过程】【实验现象与解释】B装置中无明显现象，A装置中实验现象如下：实验现象解释试管内气体颜色逐渐变浅Cl2逐渐被消耗试管内壁有油状液滴出现生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液态，且不溶于水试管中

11、有少量白雾生成的HCl与水形成白雾试管内液面上升Cl2和CH4被消耗，气体减少，试管内压强减小试管内液体使石蕊试液变红色，水槽中有固体析出生成的HCl溶于水，水槽中Cl增加，使NaCl的溶解度减小，析出NaCl固体 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl光照 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl光照 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl光照 CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl光照一氯甲烷（无色气体）二氯甲烷（难溶于水的无色液体）三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂）四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）【实验结论】在光照条件下，甲烷与氯气发生反应，生成难溶于水的

12、有机物甲烷与氯气反应的机理常温下除一氯甲烷是气体，其余三种均为油状液体特别提醒CH4与Cl2等卤素单质在光照条件下（但光线不能太强）发生取代反应，与氯水、溴水等不反应。甲烷的取代反应是一种连锁反应，生成物为混合物。因为甲烷与氯气反应时，甲烷分子中的氢原子逐一被氯原子取代，但一旦生成CH3Cl，CH3Cl分子中的氢原子也会被氯原子逐一取代，所以反应产物有五种：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl CH4卤代物不溶于水。 CH4与Cl2发生取代反应时，每1 mol H被取代，消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl。即1 mol CxHy与Cl2发生完全取代，消耗Cl2

13、最多为y mol。n(Cl2)n(H)n(HCl)。 甲烷是最简单、相对分子质量最小的烃，也是碳元素质量分数最小(C)75%、氢元素质量分数最高(H)25%的烃。 练习1：甲烷与氯气反应所得的产物最多的是( )ACH2Cl2 BCH3Cl CCCl4 DHCl练习2：向下列物质的水溶液中滴加硝酸银溶液，能产生白色沉淀的是（ ）A.CH3Cl B.NaCl C.KClO3 D.CCl4BD【解析】1 mol CH4与Cl2发生取代反应，欲使四种有机取代物的物质的量相等，则生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 mol，该四种取代物中n(Cl)0.25 mol(1234)

14、2.5 mol，根据取代反应的特点知n(Cl2)2.5 mol。Cl2取代CH4中的1个氢原子，消耗1分子Cl2，生成1分子HCl。C练习3:1 mol CH4和Cl2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()A0.5 mol B2 molC2.5 mol D4 mol练习4：如下图所示，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照的地方，让混合气体缓缓地反应一段时间。(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)若题目中甲烷与

15、氯气的体积比为1：1，则得到的产物为_。ACH3Cl、HClBCCl4、HClCCH3Cl、CH2Cl2DCH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl(3)经过几个小时的反应后，U形管右端水柱的变化是_。A升高 B降低 C不变 D无法确定(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到_。(5)右端玻璃管的作用是_。随堂自测B1.把纯净的甲烷和氯气混合，用玻璃片盖住瓶口，放在光亮的地方，片刻后移动玻璃片，留一条缝，此时观察到的现象有：发生爆炸； 瓶口有白雾；瓶内气体颜色变浅；瓶内有油状物。其中正确的是()A B C D2.下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列

16、说法正确的是()ACH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构BCH4、CCl4都是正四面体结构CCH4和CCl4中的化学键均为非极性键DCH4、CCl4的结构相同，性质也相同B3.三个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生？(1)置于黑暗中：_；将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：_；放在有光线的房子里：_。(2)CH4和Cl2发生的一系列反应都是_(填反应类型)反应，请写出 CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式：_。(3)若要使 0.5 molCH4完全和Cl2发生取代反应， 并生成相同物质的量的四种取代产物，则需要 Cl2的物质的量为(

17、)A2.5 mol B2 mol C1.25 mol D0.5 mol无明显现象爆炸黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成取代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，但可以与氯气发生取代反应。2反应产物(以CH4与Cl2反应为例)反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，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一，但很难出现全部是某一种产物的现象。3物质的量的关系CH4与Cl2发生取代反应时，每1 mol H原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同时生成1 mol的HCl分子。特别提醒当n(CH4) ：n(Cl2)1：1时，反应并不只发生CH4Cl2CH3ClHCl，其他反应仍同时发生。4.如图所示是某同学利用