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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

最简单的有机化合物——甲烷

学习目标

1.掌握甲烷分子的空间结构特征,能够书写甲烷分子的结构式、电子式。

2.掌握甲烷的化学性质。

3.了解取代反应的特征。

4.了解甲烷的存在和甲烷的用途等。

学习过程

[课前预习]

1.有机物的定义:

2.烃的定义:

[课内探究]

一、甲烷的物理性质及存在形式

思考一下实验室怎样收集甲烷?

二、甲烷的分子构成和空间结构

1.已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g/L,含碳75%,含氢25%,请利用这些数据确定它的分子式。

2.甲烷的空间构型

试用原子结构拼插模型(或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签、火柴棒等代用品),制作出你们认为甲烷可能的空间构型。

3.甲烷的分子式:

,电子式:

,结构式:

,空间结构:

。 三、甲烷的化学性质

1.CH4通入酸性高锰酸钾溶液中

观察实验现象:

,证明:

。 结论:在常温下,甲烷化学性质

,跟

、

或

都不能发生反应。 2.氧化反应

纯净的甲烷在空气里

燃烧,火焰呈

色,化学方程式:

。空气中的甲烷含量在5%~15.4%(体积)范围内时,遇火花将发生

,所以,点燃甲烷之前应

。

思考:(1)如何检验甲烷燃烧的产物?

。 (2)此反应可用于定性判断甲烷的组成元素,一定含

、

元素,不能确定是否含有

。 (3)常见的燃烧火焰为蓝色或淡蓝色的有哪些?

3.取代反应——甲烷与氯气的反应

实验现象:

写出甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应的化学方程式: (1)

(2)

(3)

(4)

观察得出结论:反应的产物有

种,

最多。有机产物

种。 注意:①反应条件:

(室温下在暗处不发生反应)。 ②反应物质——纯卤素单质,例如甲烷与氯水、溴水不反应,与氯气、溴蒸气光照条件下发生取代反应。

③甲烷分子中的4个氢原子可逐一被取代,故甲烷的卤代物并非1种,而是几种卤代物的混合物。4种氯代产物中,

为气体,

、

、

为液体,其中

、

为常用溶剂,

是一种高效灭火剂,

俗称氯仿。四种卤代物均

溶于水。 思考:以上四个反应均为取代反应,请根据其特点归纳出取代反应的定义。

取代反应:

思考:取代反应与置换反应的比较。

类别

区别

定义

反应物

生成物

取代反应

置换反应

反应中电子得失

反应特点

四、甲烷的用途

随堂检测

1.已知天然气的主要成分是一种会产生温室效应的气体,等物质的量的甲烷和二氧化碳生成的温室效应,前者大,下面是有关天然气的几种叙述:①天然气与煤和柴油相比是较清洁的能源;②等质量的甲烷和二氧化碳产生的温室效应也是前者大;③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是(

)

A.①②③

B.只有①

C.①和②

D.只有③

2.下列各组物质中均为有机物的是(

) A.氢气、氧气、二氧化碳

B.甲烷、蔗糖、醋酸

C.碳酸、酒精、碳酸钙

D.木炭、一氯甲烷、碳酸

3.下列物质中,不能和氯气发生取代反应的是(

) A.CH3Cl B.CCl4

C.CH2Cl2

D.CH4

4.有四种物质:①金刚石,②白磷,③甲烷,④四氯化碳,其中具有正四面体结构的是(

) A.①②③

B.①③④

C.②③④

D.①②③④

5.把体积相同的甲烷和氯气充入一个集气瓶中,光照一段时间后,发现气体的黄绿色变浅,集气瓶壁上有淡黄绿色液滴,此时,集气瓶内的物质最多可能有(

) A.4种

B.5种

C.6种

D.7种

6.下列气体在氧气中充分燃烧后,其产物既可使无水硫酸铜变蓝,又可使澄清的石灰水变浑浊的是(

) A.NH3

B.CH4

C.H2

D.CO 7.为除去混在甲烷中的CO2和H2O,可将混合气体先通过盛有

的洗气瓶,除去

,再通过盛有

的洗气瓶,除去

;也可将混合气体通过盛有

的干燥管,一次性将杂质气体除去。 8.把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛Na2SiO3溶液的水槽里,放在光亮处。片刻后发现试管中气体颜色

,试管中的液面

,试管壁上有

出现,水槽中还观察到

。 9.甲烷和氯气发生的一系列反应都是

反应,生成的有机物中常用作溶剂的是

,可用作灭火剂的是

。 10.如下图,某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧,把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题:

(1)若A洗气瓶的质量增加,B洗气瓶的质量不变,则气体X是

。 (2)若A洗气瓶的质量不变,B洗气瓶的质量增加,则气体X是

。 (3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加,则气体X可能是

。 参考答

案学习过程

[课前预习]

1.含有碳元素的化合物为有机物

2.仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,也称为烃

[课内探究]

一、无色、无味的气体、密度比空气小,极难溶于水。存在:天然气田、煤矿坑道、池沼等

向下排空气法(或排水法) 二、1.CH4

2.可能为正四面体的立体结构或平面正方形结构

3.CH4

H∶

∶H

正四面体

三、1.无明显现象

CH4与酸性高锰酸钾溶液不反应

比较稳定

强氧化剂

强酸

强碱

2.安静

淡蓝

CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)

爆炸

验纯

(1)将一个干冷的烧杯罩在火焰上方,内壁有水珠,取下后加入的澄清的石灰水变浑浊

(2)碳

氢

氧元素

(3)H2、CO、C2H5OH、H2S、CH4、S 3.光照试管内气体颜色变浅,试管壁出现油状液滴,试管中有少量白雾。

(1)CH4+Cl2CH3Cl+HCl

(2)CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl

(3)CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl

(4)CHCl3+Cl2CCl4+HCl

5

HCl

4

①光照

③一氯甲烷

二氯甲烷

三氯甲烷

四氯化碳

三氯甲烷

四氯化碳

四氯化碳

三氯甲烷

难

有机化合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。

类别

取代反应

置换反应

区别

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

一种化合物和一种单质或化合物(反应物中至少有一种是有机物) 一般生成两种化合物

不一定发生电子转移,因此不一定是氧化还原反应

很多反应是可逆反应,副反应较多,用“接

”连一种单质跟一种化合物反应,生成另一种化合物和另一种单质的反应

一种单质和一种化合物

另一种化合物和另一种单质

一定发生电子的转移

反应物

生成物

反应中电子得失

反应特点

一般是不可逆反应,用“”连接

随堂检测

1.C

2.B

3.B

4.D

5.D

6.B 7.NaOH溶液

CO2

浓硫酸

H2O

碱石灰

8.变浅

上升

油状物

有白色胶状沉淀生成

9.取代

CHCl3和CCl4

CCl4

10.(1)H2

(2)CO

(3)CH4或者CH4、H2;CH4、CO;H2、CO;CH4、H2、CO