化學必修2 專題3 第一單元 化石燃料與有機化合物1 解讀甲烷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和用途（學案）

1、.高中化學解讀甲烷的構(gòu)造、性質(zhì)和用處一、考點打破知識點考綱要求題型說明化石燃料的構(gòu)成甲烷的構(gòu)造和性質(zhì)1. 認識化石燃料綜合利用的意義2. 知道甲烷的分子構(gòu)造和來源3. 理解甲烷的可燃性、取代反響等性質(zhì)及主要用處選擇題計算題甲烷的構(gòu)造和性質(zhì)高考中?？级?、重難點提示重點：甲烷的化學性質(zhì)。難點：甲烷的取代反響。考點一、化石燃料的構(gòu)成【重要提示】1天然氣、石油、煤是常見的化石燃料，屬不可再生資源。2CO2、CH4及碳氫化合物是形成溫室效應的氣體。考點二、甲烷1. 甲烷的組成和構(gòu)造名稱化學式電子式構(gòu)造式空間構(gòu)型球棍模型比例模型甲烷CH4甲烷分子的空間構(gòu)造是正四面體構(gòu)型。碳原子位于四面體的中心，四個氫原子

2、分別位于四面體的4個頂點。2. 物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無色氣態(tài)無味CH4空氣不溶3. 化學性質(zhì)通常狀況下，甲烷比較穩(wěn)定，與 KMnO4等強氧化劑不反響，與 強酸 、強堿 也不反響。但在特定的條件下，甲烷也能發(fā)生某些反響。1甲烷和氧氣反響實驗操作燃燒現(xiàn)象安靜地燃燒，產(chǎn)生淡藍色火焰方法罩一只枯燥的燒杯罩一只內(nèi)壁用澄清石灰水潤洗過的燒杯現(xiàn)象燒杯內(nèi)壁變模糊石灰水變渾濁結(jié)論有水生成有CO2生成反響方程式CH42O2CO22H2O【重要提示】點燃甲烷之前必須檢驗其純度，以防發(fā)生爆炸。2取代反響 定義：有機化合物分子中的某種原子或原子團被另一種原子或原子團所取代的反響。 甲烷和氯氣反響實驗操作實驗現(xiàn)

3、象1瓶內(nèi)黃綠色逐漸消失，最后變?yōu)闊o色2集氣瓶內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)3集氣瓶內(nèi)液面上升，水槽中有晶體析出反響原理CH4Cl2CH3ClHClCH3ClCl2CH2Cl2HClCH2Cl2Cl2CHCl3HClCHCl3Cl2CCl4HCl特點反響不停留在某一步反響上，各種產(chǎn)物均有【重要提示】外部條件光照，冷暗處不反響，CH4與Cl2用日光直射會發(fā)生爆炸；反響物鹵素單質(zhì)可發(fā)生反響，氯水、溴水與CH4不發(fā)生反響。3甲烷高溫下可分解其反響為CH4C2H2。4. 應用制備氟利昂。其過程為CH4CHCl3CHFCl2。合成甲醇。其過程為CH4COH2 CH3OH?！倦S堂練習】以下表達錯誤的選項是 A. 通常情

4、況下，甲烷跟強酸、強堿、強氧化劑不起反響 B. 甲烷是正四面體構(gòu)造 C. 甲烷跟氯氣反響無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3，還是CCl4，都屬于取代反響 D. 甲烷的四種取代物常溫下均為液體答案：D思路分析：通常情況下甲烷較穩(wěn)定，不與強酸、強堿和強氧化劑反響，A正確；甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體構(gòu)造，B正確；甲烷與Cl2在光照時發(fā)生取代反響生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl五種產(chǎn)物，其中四種有機產(chǎn)物中CH3Cl為氣體，CH2Cl2、CHCl3、CCl4為液體，C正確，D錯誤。例題1 1 mol CH4與一定量的Cl2在光照條件下反響，生成的四種氯代物的物

5、質(zhì)的量相等，那么參加反響的Cl2的物質(zhì)的量是A. 2 mol B. 2.5 molC. 3 mol D. 4 mol思路分析：1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反響，由題意知，得到的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物質(zhì)的量均為0.25 mol，即這四種取代物中：nCl0.25×12342.5 mol，根據(jù)取代反響的特點知：nHCl2.5 mol，故生成物中含氯原子的物質(zhì)的量為5 mol，那么nCl22.5 mol。答案：B例題2 CH4分子是以碳原子為中心的正四面體構(gòu)造，而不是正方形的平面構(gòu)造，理由是A. CH3Cl不存在同分異構(gòu)現(xiàn)象B. CH2Cl2不存在同分異構(gòu)現(xiàn)

6、象C. CHCl3不存在同分異構(gòu)現(xiàn)象D. CH4是氣體分子思路分析：CH4分子中有四個等同的CH鍵，可能有兩種對稱的構(gòu)造正四面體構(gòu)造和平面正方形構(gòu)造。甲烷無論是正四面體構(gòu)造還是正方形構(gòu)造，一氯代物均不存在同分異構(gòu)體。而平面正方形中，四個氫原子的位置雖然也一樣，但是互相間存在相鄰和相間的關(guān)系，其二氯代物有兩種異構(gòu)體：和。假設(shè)是正四面體，那么只有一種，因為正四面體的兩個頂點總是相鄰關(guān)系。由此，由CH2Cl2只代表一種物質(zhì)，可以判斷甲烷分子是空間正四面體構(gòu)造，而不是平面正方形構(gòu)造。答案：B例題3 2020年1月16日，據(jù)英國?太陽報?報道，美國宇航局科學家在華盛頓宣布，首次確認火星大氣中存在甲烷氣體

7、，可能來自火星火山活動或者生命活動，這一發(fā)現(xiàn)將為尋找火星生命帶來希望。某課外活動小組利用如下圖裝置探究甲烷與氯氣的反響。根據(jù)題意，答復以下問題：1CH4與Cl2發(fā)生反響的條件是_；假設(shè)用日光直射，可能會引起_。2實驗中可觀察到的實驗現(xiàn)象有：量筒內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴，飽和食鹽水中有少量固體析出，_，_等。3用飽和食鹽水而不用水的原因是_。4實驗中生成的油狀液滴中的氯仿可作部分麻醉劑，常因保存不慎而被空氣氧化，產(chǎn)生劇毒氣體光氣，反響的化學方程式為2CHCl3O22COCl22HCl，上述反響_填選項符號，下同。A. 屬于取代反響B(tài). 不屬于取代反響為防止事故發(fā)生，在使用前檢驗氯仿是否變質(zhì)可選用的試劑是

8、_。A. 氫氧化鈉溶液B. 硝酸銀溶液C. 稀鹽酸 D. 水E. 潮濕的藍色石蕊試紙 F. 潮濕的無色酚酞試紙思路分析：CH4和Cl2光照反響生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物質(zhì)，隨著反響的進展，Cl2不斷被消耗，黃綠色逐漸消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下是無色液體，且Cl2易溶于有機溶劑，故量筒內(nèi)壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水，量筒內(nèi)的壓強減小，量筒內(nèi)液面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl濃度增大，使NaCl固體析出。氯仿變質(zhì)后產(chǎn)生HCl，檢驗產(chǎn)物HCl即可，參加硝酸銀溶液后，假設(shè)產(chǎn)生白色沉淀，那么氯仿變質(zhì)；HCl溶于水為鹽酸，可以使潮濕的藍色石蕊試紙變紅。答案：1光照或光亮處爆炸2量筒內(nèi)黃綠色氣體顏色變淺量筒內(nèi)液面上升3降低Cl2在水中溶解度，抑制Cl2和水的反響4BBE【綜合拓展】取代反響與置換反響的比較取代反響置換反響舉例CH4Cl2 CH3ClHClZnH2SO4ZnSO4H2定義有機物分子里的原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反響一種單質(zhì)跟一種化合物反響，生成另一種