高中化学第三章有机化合物第一节有机化合物最简单的有机化合物_甲烷第1课时甲烷课件新人教版必修2.ppt

1、第三章有机化合物 第一节最简单的有机化合物甲烷 第1课时甲烷,【新课导入】 (教师用书备用) 可燃冰,学名天然气水合物,其化学式为CH48H2O,它是未来洁净的新能源。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中,厌氧性细菌把有机质分解,最后形成石油和天然气。其中许多天然气又被包进水分子中,在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。这是因为天然气有个特殊性能,它和水可以在25 内结晶,这个结晶就是“可燃冰”。你知道它有哪些性质和用途吗? 来认识一下元素周期表吧! 【课标要求】 1.了解有机化合物的概念。 2.掌握甲烷的分子结构,了解甲烷的物理性质及存在、用途。 3.掌握甲烷的化学性质,认识取代反应的特

2、点。,知识探究 梳理知识点拨方法,探究点一甲烷的空间结构及表示方法,一、有机化合物和烃,碳元素,氧、氢,碳、氢,思考1 CO、CO2、H2CO3及碳酸盐中含有碳元素,它们属于有机物吗? 答案:不属于。CO、CO2、H2CO3及碳酸盐中虽然含有碳元素,但其组成和性质大多具有无机物的特点,属于无机物。,二、甲烷的存在和用途,天然气、沼气、油田气,三、甲烷的分子组成及结构,CH4,思考2 甲烷的球棍模型能反映甲烷分子的真实空间构型吗? 答案:不能。球棍模型反映了甲烷分子中原子间的连接方式,而不能反映甲烷分子中C、H原子的相对大小关系。,正四面体,C,H,名师点拨,1.若CH4分子中的4个氢原子全部用

3、其他相同的原子替代,则该原子形成的 分子结构仍为正四面体,如CCl4、CF4等。 2.若CH4分子中的4个氢原子被其他原子部分替代或全部被其他不同的原 子替代,则该原子形成的分子结构为四面体,但不属于正四面体,如CH3Cl、CH2Cl2、CCl3F等。 3.在以碳原子为中心形成的四面体结构中,任意的3个原子一定共平面。,有机物分子中紧邻碳原子的四个原子的空间构型规律,过关演练 巩固知识提升能力,1.如图所示均能表示甲烷的分子结构,哪一种更能反映其真实存在状况( ) A. B. C. D.,D,解析:在这几种形式中,分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型,但比例模型更能形象

4、地表达出H、C的位置及所占比例;电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。,2.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为四面体形结构,C,解析:甲烷分子中四个化学键完全相同,均为共价键,分子为正四面体结构,而不是正四边形结构;CH2Cl2呈四面体形,但不是正四面体。,3.甲烷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只有一种结构 B.CH2Cl2只有一种结构 C.CHCl3只有一种结构 D.CH4中含有4个CH极性键,B,解析:甲烷无论是正四面体

5、结构,还是正方形的平面结构,A、C、D三项都 是成立的。CH2Cl2若是正方形的平面结构,则其结构应有两种,即 和 ;若是正四面体结构,则其结构只有一种。,探究点二甲烷的取代反应,知识探究 梳理知识点拨方法,一、物理性质 甲烷是一种无色、无味、 溶于水、密度比空气小的气体。 二、化学性质 1.稳定性:性质稳定,与强酸、强碱、 等不发生反应。 2.氧化反应(可燃性): (点燃前应 )。,极难,KMnO4溶液,验纯,3.取代反应 (1)甲烷与Cl2的取代反应实验,CH4+Cl2 CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2 CHCl2+HCl,CHCl3+Cl

6、2 CCl4+HCl,变浅,油状液滴,少量白雾,上升,无明显现象,(2)取代反应: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 的反应。即取代反应从形式上看是“一上一下”。,替代,思考 能用甲烷与Cl2制取纯净的CH3Cl吗? 答案:不能。甲烷与Cl2的取代反应一旦引发,反应不会停留在第一步上,四种有机产物都有。,名师点拨,1.甲烷发生取代反应的有关规律 反应物甲烷与氯气(不能用氯水) 反应条件光照 生成物甲烷与氯气生成四种有机产物:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl,其中HCl的产量最多,2.取代反应与置换反应的区别,CH4+Cl2,Zn+H2SO4,过关演练

7、 巩固知识提升能力,1.(2017四川新津中学月考)若甲烷与氯气以物质的量之比 13混合,在光照下得到的有机产物:CH3Cl,CH2Cl2,CHCl3,CCl4,其中正确的是( ) A.只有 B.只有 C.的混合物 D.的混合物,D,解析:甲烷与氯气的反应是连锁反应,得到的一氯代物(CH3Cl)再进一步转化为二氯代物、三氯代物、四氯代物。所以无论甲烷与氯气的物质的量之比是多少,都会得到各种氯代物及HCl的混合物。,2.(2017山西怀仁一中月考)光照对下列反应几乎无影响的是( ) A.氢气与氯气B.甲烷与氯气 C.甲烷与氧气D.次氯酸分解,C,解析:氢气和氯气在光照条件下可发生爆炸,氯气和甲烷

8、可发生取代反应,次氯酸见光易分解,氧气和甲烷只有在点燃的条件下才能燃烧,光照不反应。,3.将甲烷与氯气按12的体积比混合于一试管中,倒立于盛有饱和食盐水的水槽,置于光亮处,下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是( ) A.试管中气体的黄绿色逐渐变浅,水面上升 B.生成物只有二氯甲烷和氯化氢 C.试管内壁有油状液滴形成 D.试管内有少量白雾,解析:氯气是黄绿色气体,光照条件下,甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化氢,所以气体颜色变浅,氯化氢溶于水后导致试管内液面上升,故A正确;甲烷和氯气反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢,故B不正确;二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都

9、是液态有机物,所以试管内壁有油状液滴形成,故C正确;该反应中有氯化氢生成,氯化氢与空气中的水蒸气形成白雾,故D正确。,B,课堂检测 即学即测查漏补缺,1.如图是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中的化学键完全相同 D.CH4、CCl4的结构相同,性质也相同,解析:一氯甲烷分子中含有的化学键是CH键和CCl键,不是正四面体结构,故A错误;CH4、CCl4分子都是正四面体结构,故B正确;CH4、CCl4分子中含有的化学键分别为CH键、CCl键,故C错误;结

10、构决定性质,CH4、CCl4 分子中含有的化学键不同,结构即不同,故D错误。,B,解析:取代反应是有机物分子内的原子或原子团被其他原子或原子团所代替,只有D项符合。,D,3.(2017黑龙江哈尔滨六中期中)下列对的叙述中正确的是( ) A.有两种结构 B.只有一种结构 C.含有非极性键 D.有四种结构,B,解析:由于甲烷是正四面体结构,调整其中任何Cl或F的位置,两者可以重合,故 的结构只有一种。,4.将1 mol CH4和一定物质的量的Cl2混合均匀,用光照射使CH4与Cl2发生取代反应。反应后CH4与Cl2均无剩余,且生成了等物质的量的四种有机取代物,则参加反应的Cl2的物质的量是( )

11、A.1.5 mol B.2 molC.2.5 mol D.4 mol,C,解析:根据碳原子守恒知,CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是0.25 mol,故n(Cl2)=0.25 mol1+0.25 mol2+0.25 mol3+0.25 mol4=2.5 mol。,5.某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况,设计了几个实验。请填写下列空白: 【实验一】 用如图所示装置,收集一量筒甲烷和氯气的混合气体,光照后观察到量筒内形成一段水柱,认为有氯化氢生成。 (1)该反应的反应类型为。 (2)该反应的化学方程式为 (只写第一步)。,解析:(1)甲烷与氯气的反应属于取代反应。 (2)甲烷中

12、一个氢原子被氯原子取代的反应方程式CH4+Cl2 CH3Cl+HCl。 答案:(1)取代反应(2)CH4+Cl2 CH3Cl+HCl,(3)水槽中盛放的液体应为(填字母代号)。 A.水 B.饱和石灰水 C.饱和食盐水 D.饱和NaHCO3溶液 【实验二】 收集一试管甲烷和氯气的混合气体,光照反应后,滴加AgNO3溶液,看到有白色沉淀生成,认为有氯化氢生成。 (4)该实验设计的错误原因是 。,解析:(3)由于氯气在水中溶解度较大,氯水能够与饱和石灰水、饱和碳酸氢钠溶液反应,干扰实验结果,而不能使用水,更不能使用饱和石灰水、饱和碳酸氢钠溶液。 (4)由Cl2+H2O H+Cl-+HClO知氯水中加

13、入 AgNO3 溶液时会发生反应: Ag+Cl- AgCl,同样会产生白色沉淀,干扰了氯离子的检验。 答案:(3)C (4)氯水中加入AgNO3溶液也会产生白色沉淀,实验微专题六甲烷与氯气反应的实验探究,甲烷和氯气反应实验应注意的几个问题: 1.反应条件为光照,在室温暗处不发生反应,但不能用强光直接照射,否则会发生爆炸。 2.反应物为氯气,如甲烷通入氯水中不反应。 3.甲烷的取代反应是一种连锁反应,即反应不会停留在某一步,第一步反应一旦开始,后续反应立即进行。,【典型例题】 如图是研究甲烷取代反应实验装置图,具体的实验方法是: 取一个100 mL的大量筒,用排饱和食盐水的方法先后收集20 mL

14、 CH4和80 mL Cl2,进行实验。 (1)若研究甲烷与氯气的取代反应,还需要的条件是。 (2)若将如图所示装置放在光亮的地方,等待片刻,观察到的现象是 。 (3)若将如图所示装置放在强光下照射会有 (填可能发生的不良后果)。 (4)若量筒中的甲烷和氯气的量比较大,放在光亮的地方足够长的时间,除看到(2)的现象外,还能看到的现象是 。,解析:CH4与Cl2反应需光照条件。由于生成油状的CH2Cl2等,故会在量筒壁上出现油状液滴,生成的HCl溶于水,故水面会上升。CH4与Cl2遇强光会发生爆炸。由于HCl溶于饱和食盐水,c(Cl-)增大,故会产生浑浊现象(即析出固体NaCl)。 答案:(1)

15、光照 (2)量筒壁上出现油状液滴,量筒内水面上升 (3)爆炸 (4)水槽中的饱和食盐水变浑浊,【变式练习】 某化工厂利用甲烷与氯气反应得到的副产品来制取盐酸实现了变废为宝的梦想,其生产原理可在实验室中模拟如下,请根据要求填空: (1)写出装置A中发生反应的化学方程式: 。 (2)B装置的三种功能是 , , 。 (3)设= x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应 。 (4)在C装置中,经过一段时间的光照后,发现硬质玻璃管内壁附着有油珠,写出生成生成物中密度最大的物质的化学方程式: 。 (5)D装置的作用是 (填编号)。 A.收集气体B.吸收氯气 C.防止倒吸D.吸收氯化氢 (6)D装置除生成盐酸外,还含有有机物,从D中分离出盐酸的最佳方法为;该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气主要成分为(填编号)。 CH4CH