第一单元 化石燃料与有机化合物教学设计案例

专题3第一单元

课时1 天然气的利用

甲烷

【情境引入】介绍我国天然气资源，“西气东送”工程及其意义。介绍神奇的可燃冰。

▲有机化合物及化石燃料

1、有机化合物简称有机物：含有 的化合物。最简单的有机物是 。

2、化石燃料： 是重要的化石燃料，从中能获得许多有机物。

一、甲烷的分子组成与结构

【问题探究】

1、甲烷是最简单的有机化合物，怎样确定它的组成中含有碳、氢二种元素？

方法

现象

检验碳元素

在火焰上方罩

。

检验氢元素

在火焰上方罩

。

2、依据提供的资料，计算、推断甲烷的分子式和结构式。

[来源:Zxxk.Com]已知甲烷的密度在标准状况下是0．717g/L，含碳75％，含氢25％，利用这些数据怎样确定它的分子式？

3、推测甲烷分子中的原子在空间是如何分布的？

【归纳总结】

来源学|科|网Z|X|X|K][来源:学§科§网Z§X§X§K]1、甲烷分子式：

电子式：

结构式：

2、空间构型：

，

原子位于正四面体中心，

原子位于四个顶点上

4个C-H键

相同，键角

。

3、分子模型：球棍模型

比例模型

【活学活用1】下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在的状况(

)

二、物理性质

甲烷是

的气体，

溶于水，比空气轻，标况下密度

。是天然气、沼气（坑气）和石油气的主要成分（天然气中按体积计，CH4占80%~97%）

三、甲烷的化学性质

1、甲烷的氧化反应

（1）甲烷

使酸性高锰酸溶液褪色。

结论：

一般情况下，甲烷性质

。

（2）甲烷在空气中燃烧

现象：

化学方程式：

。

（3）甲烷是一种良好的气体燃料，其热值为55.6 kJ·g，则甲烷燃烧的热化学方程式是 。（4）当空气中含甲烷5%～15.4%，遇火发生爆炸，煤矿中的瓦斯爆炸多数是甲烷气体爆炸引发的。假如你是煤矿工人，在矿井采矿时，为预防瓦斯爆炸，你会采取哪些施呢？

【活学活用2】下列叙述中错误的是(

)

A．点燃甲烷前不必进行验纯B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料

C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生D．点燃甲烷不一定会爆炸

2、取代反应：

【实验探究】将CH4与Cl2混合放在光亮的地方，如下图。实验现象：

①试管内气体颜色逐渐

，

②试管内壁有

出现，

③试管中有

，

④试管内液面

，⑤水槽中有

。

反应方程式：

【归纳总结】

（1）甲烷与卤素单质(Cl2、Br2)在

条件下能发生取代反应，但与氯水、溴水等

。

－1

[来源:Zxxk.Com]

（2）甲烷与氯气发生取代反应生成的产物是 的混合物。甲烷

的四种氯代产物都 溶于水。除 常温下是气体外，其他三种都是 。

（3）取代反应

有机化合物分子中的

被

所取代的反应

（4）取代规律：

【活学活用2】有机物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所替代的反应叫取代反应。下列化学反应中不属于取代反应的是

(

)

A．CH2Cl2＋Br2――→CHBrCl2＋HBr

B．CH3OH＋HCl――→CH3Cl＋H2O C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

D．CH3—CH2—Br＋H2O――→CH3—CH2—OH＋HBr △【活学活用3】在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气混合充分反应后，得到产物的物质的量最多的是

(

) A．CH3Cl

B．CHCl3

C．CCl4

D．HCl 【交流讨论】

①

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？

②

CH4与Cl2发生取代反应时，有机取代产物的总物质的量与CH4的物质的量有何关系？

③

根据CH3Cl、CCl4只有一种结构，能说明CH4是正四面体结构而不是正方形的平面结构吗？

3、甲烷受热分解

四、甲烷的用途：

甲烷可用作气体燃料，是理想的清洁能源。甲烷可用作化工原料。

NaOH光照光照

【当堂检测】

1、近年来，科学家在海洋中发现了一种冰状物质——可燃冰，其有效成分为甲烷，下列说法正确的是

(

) ①甲烷属于烃类

②在相同条件下，甲烷的密度大于空气

③甲烷难溶于水

④可燃冰是一种极具潜力的能源

A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④

2、下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是

(

) A．CH3Cl C．CH2Cl2

B．CCl4

D．CH4

3、有五种物质：①金刚石、②白磷、③甲烷、④四氯化碳、⑤二氯甲烷，其中分子具有正四面体结构的是

(

) A．①②③

C．②③④

B．①③④

D．①②③④⑤

4、在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气混合充分反应后，得到产物的物质的量最多的是

(

) A．CH3Cl

B．CHCl3

C．CCl4

D．HC

5、下列物质在一定条件下可与CH4发生化学反应的是

（

）

A．氯气

B．溴水

C．氧气

D．酸性KMnO4溶液

6、在光照的条件下，将1mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。

(1)若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为amol、bmol、cmol，生成的混合物经水洗后所得气体在标准状况下的体积为________。

(2)该反应中消耗的氯气的物质的量是________。

[来源:Z,xx,k.Com]

7、将一定量的CH4在O2中点燃，CH4已完全反应，燃烧产物为CO2、CO和H2O（气），此混合气体质量为49.6克,当其缓慢通过干燥的CaCl2时, CaCl2增重25.2克, 则原燃烧产物中CO2质量为（

）

A 12.5g

B 19.7 g

C

13.2g

D 24.4g

(通过计算说明)