21第1课时甲烷的结构和性质

1化学学科2014级必修二教学案主备人审核人使用时间编号班级姓名课题第1课时甲烷的结构和性质课型新授课学习目标（1）了解甲烷的电子式、结构式的写法，并掌握甲烷分子的正四面体结构。（2）掌握甲烷的重要化学性质，着重强调取代反应。重点难点甲烷的结构特点和甲烷的取代反应学法指导自主学习、合作探究学习过程备忘预习导学一、有机化合物和烃概念组成元素有机化合物大部分含有的化合物一定含有____，常含有____，有的还含有____________等(写元素符号，下同)。烃仅含有______________的有机物有机化合物都含有____元素，但含有____元素的物质不一定都是有机物，如CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐都属于______。二、甲烷1．存在和用途(1)存在：甲烷是________、________、油田气和煤矿坑道气的主要成分。(2)用途：天然气是一种______、______、________的清洁能源，还是一种重要的__________。2．组成与结构(1)表示方法化学式电子式结构式分子结构示意图球棍模型比例模型(2)结构特点甲烷分子是以______为中心，________为顶点的__________结构，其中C—H键的______和______相同。3．物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性4.化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与______等强氧化剂不反应，与______、______也不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。(1)氧化反应：纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈________，放出大量的热，反应的化学方程式为_____________________________________。(2)取代反应：有机化合物分子里的某些________________被其他_____________所代替的反应。2问题探究1、甲烷与氯气的取代反应实验操作实验现象a.气体颜色________，最后________b.试管内壁有________出现c.试管内液面逐渐________d.试管中有少量白雾有关化学方程式CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋HCl甲烷与氯气的取代反应的取代产物：水溶性：甲烷的四种氯代产物均________。状态：常温下除__________是气体，其余三种均为__________。2、取代反应和置换反应的区别。取代反应置换反应甲烷与氯气的反应Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑定义参与物质反应条件反应受________、____、____的影响水溶液中置换遵循__________的原则反应中电子得失限时训练1．下列说法正确的是()A．有机物的水溶液都不导电B．有机物都易燃烧C．有机物只能从有机体中获得D．有机物中都含有碳元素2．下列物质属于烃类的是()A．C6H6B．H2CO3C．C2H4OD．CHCl33．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都是正四面体结构类别实例区别3B．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4．下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是()A．CH3Cl只代表一种物质B．CH2Cl2只代表一种物质C．CHCl3只代表一种物质D．CCl4只代表一种物质5．下列叙述中错误的是()A．点燃甲烷不必事先进行验纯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和严禁烟火，以防爆炸事故的发生D．点燃甲烷不一定会爆炸6．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．CH3ClB．CHCl3C．CCl4D．HCl7．CH4和H2混合气体10mL，完全燃烧后生成6mLCO2气体(气体的体积在相同状况下测定)，则混合气体中CH4和H2的体积之比为()A．2∶3B．3∶2C．2∶1D．1∶28．关于取代反应和置换反应的下列说法中，正确的是()A．取代反应和置换反应中一定都有单质生成B．取代反应和置换反应一定都属于氧化还原反应C．取代反应大多是可逆的，反应速率慢，而置换反应一般是单向进行的，反应速率快D．取代反应和置换反应的产物都是惟一的，不会有多种产物并存的现象延伸拓展如图所示，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的混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。(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)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为________。A．CH3ClHClB．CCl4HClC．CH3ClCH2Cl2D．CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是________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______________________________________。4课时作业1．下列气体的主要成分不是甲烷的是()A．沼气B．煤气C．天然气D．坑道气2．以下关于甲烷的说法中错误的是()A．甲烷分子是由极性键构成的分子B．甲烷分子具有正四面体结构C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键D．甲烷分子中具有非极性键3．下列反应属于取代反应的是()A．CH4――→高温C＋2H2B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2C．CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2OD．CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl4.如右图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶内气体可能是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①②B．②④C．③④D．②③5．常温下把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶上有淡黄绿色液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是()A．5种B．6种C．4种D．3种6．某有机物在O2中充分燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1，由此可得出的结论是()A．该有机物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶3B．该有机物分子中C、H原子个数比为1∶2C．该有机物中必定含有氧元素D．该有机物化学式为C2H4教学反思5第1课时甲烷的结构和性质答案一、从左到右，从上到下：碳元素CH、ON、S、P、Cl碳元素和氢元素C、H碳碳无机物二、1．(1)天然气沼气(2)高效低耗污染小化工原料2．(1)CH4(2)碳原子氢原子正四面体键长键角3．无色气态无味小极难溶4．KMnO4强酸强碱(1)淡蓝色CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O(2)①原子或原子团原子或原子团②a.变浅消失b．油状液滴c．上升③不溶于水一氯甲烷液体④从左到右，从上到下：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代替的反应一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应反应物和生成物中不一定有单质反应物、生成物中一定有单质催化剂温度光强制弱不一定有电子的转移一定有电子的得失对点训练1．D2.C3．A[烃是仅含有碳、氢两种元素的有机物，故选A。]4．B5．B[甲烷分子中有四个等同的C—H键，在空间可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构。本题主要考查学生的空间想象能力和逆向思维能力。本题用“反证法”，假设甲烷是平面正方形的结构，则CH2Cl2分子里的五个原子必在同一平面上，应有两种结构和即代表两种物质。而CH3Cl、CHCl3、CCl4就是写成平面结构，也只有一种结构。]6．A[甲烷中如混有氧气，点燃可能会发生爆炸，因此点燃之前必须验纯。]7．D[甲烷分子里的氢原子是逐步被氯原子取代的，虽然为等物质的量的甲烷和氯气混合反应，但发生任何一步反应，即每取代1mol氢原子都生成1molHCl，因此生成HCl的物质的量最多。]8．B[CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O11V(CH4)6mL6V(CH4)＝6mL×11＝6mLV(H2)＝10mL－6mL＝4mL故V(CH4)∶V(H2)＝6mL∶4mL＝3∶2。]9．C[CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl就没有单质生成，A错；CH3COOC2H5＋H2O―→CH3COOH＋C2H5OH就不是氧化还原反应，B错；CH4与Cl2的取代反应，产物有5种，D错。]10．C[1molCH4和Cl2反应，产生四种有机取代物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量相等，应各为0.25mol，则n(Cl2)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol。]课后作业1．B2．D[甲烷分子的正四面体结构中，四个键的长度、角度相等，四个氢原子的位置一样，分子中的C—H键为极性键。]3．C[从概念上看，烃中只含碳、氢两种元素，故C项正确，A、B错误；烃完全燃烧的产物为CO2和水，但仅含C、H、O三种元素的化合物完全燃烧产物也只有CO2和水，D项错误。]4．D[本题以四硫富瓦烯为题材，考查学生运用已学的知识，将有机化合物分类的能力。选项A明显错误，化合物虽然含硫，但不是无机物；选项B容易造成误判，烃类化合物是指只含碳、氢元素的有机化合物，该化合物分子中还含有硫元素，因此不属于烃类；该化合物也不属于高分子化合物，选项C也是错误的。]5．D[A属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化反应，D属于取代反应，要从反应实质的角度理解取代反应和置换反应的区别。]6．D[②中CH4与Cl2在光照下可发生反应，致使气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水；③中发生4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3气体体积减小。]7．C[此题考查甲烷的取代反应的产物种类，关键在于集气瓶中最多含有气体物质的种数，产物是气体的有CH3Cl、HCl，还有没有完全反应的甲烷和氯气。]8．B[有机物充分燃烧后生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1，可得有机物分子中n(C)∶n(H)＝1∶2，B正确；由于无条件可证明生成物中氧元素是否由有机物部分或全部提供，所以A、C、D均不正确。]9．(1)H2(2)CO(3)CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CO、CH4解析写出三种气体燃烧反应的化学方程式，然后根据浓硫酸吸水，澄清石灰水吸收CO2可得：(1)若A瓶质量增加，B瓶质量不变，说明气体X燃烧只生成水，X为H2；(2)若A瓶质量不变，B瓶质量增加，说明气体X燃烧只有CO2生成，故X为CO；(3)若A、B两瓶质量都增加，说明气体X燃烧产物既有H2O又有CO2，故X气体为不确定成分。它可以是CH4，也可以是以下组合：H2与CO；H2与CH4；CO与CH4；H2与CO和CH4。10．(1)CH4＋4Cl2――→光照CCl4＋4HCl(2)D(3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压解析(1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，CH4＋4Cl2――→光照CCl4＋4HCl。(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，U形管右侧液面下降，左侧液面上升。(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2Na