【名师一号】2014-2015学年苏教版化学必修二课件：3-1-1天然气的利用 甲烷)

专题3有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料与有机化合物课程标准明确学习目标促进自我发展第1课时天然气的利用甲烷课前自主学习课堂互动探究课前自主学习开拓听课思路提高学习效率一、化石燃料1．天然气的主要成分是，它是最简单的有机化合物。2．石油的化学成分主要是的碳氢化合物，还溶有的碳氢化合物。3．煤是由和所组成的复杂的混合物。甲烷各种液态气态和固态有机化合物无机物二、甲烷1．甲烷的分子组成和结构甲烷的分子式、电子式、结构式分别为；甲烷分子的空间构型是形。正四面体2．物理性质甲烷是一种色味的体，比空气，溶于水。3．化学性质(1)氧化反应：纯净的甲烷在空气中燃烧，产生色火焰，化学方程式为：。如何检验甲烷燃烧的产物？。无无气轻难淡蓝CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O在火焰上方罩一干燥的烧杯，很快就可以看见烧杯内壁变得模糊，有水蒸气凝结，把烧杯倒转过来，向杯内注入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊(2)取代反应①定义：有机化合物分子中的某种(或)被另一种原子(或原子团)所的反应。②CH4与Cl2发生取代反应的化学方程式为：，，，。四种氯代物中除一氯甲烷常温下是气体，其他三种产物都是体，且它们均难溶于水。原子原子团取代――→光照CH3Cl＋HClCH4＋Cl2CH3Cl＋Cl2――→光照CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2――→光照CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2――→光照CCl4＋HCl油状液(3)高温分解甲烷在高温下分解的化学方程式为：。CH4――→高温C＋2H2三、烷烃1．烃仅含和两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，又称为烃。2．烷烃(1)结构：碳原子都以相连，其余的价键均用于与结合，达到“”。(2)通式：。碳氢碳碳单键氢原子饱和CnH2n＋2(3)命名：碳原子在十以内时，按分子中碳原子数目依次称为……碳原子数在十以上的，直接根据碳原子数称为烷，如称为十六烷。甲烷、乙烷、丙烷、丁烷某C16H343．同系物结构，分子组成相差1个或若干个“”原子团的有机化合物。相似CH2课堂互动探究培养探究精神掌握学习方法名师讲解一、取代反应与置换反应的区别取代反应置换反应通常是分子间的反应通常是有离子参加的反应反应受温度、光照、催化剂等外界条件影响较大反应受外界条件影响较小通常有副反应发生通常没有什么副反应发生取代反应置换反应反应物和生成物中不一定有单质反应物和生成物中一定有单质实例：CHCl3＋Cl2――→光照CCl4＋HCl实例：Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑二、甲烷的取代反应1．反应条件：光照(放在光亮处，室温冷暗处不反应，日光直射会发生爆炸)。2．反应物要求：所用的卤素单质必须是纯净物，甲烷与卤素单质的水溶液不反应。卤素单质一般选用Cl2、Br2，F2与CH4反应太剧烈，而I2与CH4反应过于缓慢。3．产物的特点：CH4与Cl2发生取代反应，每一步都有HCl生成，故产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl共5种，HCl的物质的量最多；四种氯代物的总物质的量等于参加反应的CH4的物质的量(碳原子守恒)；HCl的物质的量等于参加反应的Cl2的物质的量(根据化学方程式)。三、烷烃1．烷烃的定义烷烃是烃的一类，其分子组成可表示为CnH2n＋2，烷烃分子结构特点是：(1)每个碳原子形成四个共价键，且碳原子之间只以单键相连成链状。(2)碳原子的剩余价键均与氢原子结合。2．烷烃的性质(1)物理性质烷烃都是由分子组成的物质，分子间作用力比化学键弱得多，因此烷烃的熔点、沸点都较低，密度较小(在常温、常压下，分子中含1～4个碳原子的烷烃呈气态)。随着分子里碳原子数的递增，烷烃的沸点逐渐升高，相对密度逐渐增大。(2)化学性质烷烃通常较稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不能与强酸、强碱发生反应。①氧化反应：CnH2n＋2＋3n＋12O2――→点燃nCO2＋(n＋1)H2O②取代反应：CnH2n＋2＋Cl2――→光照CnH2n＋1Cl＋HCl……3．烷烃的命名烷烃的习惯命名法(1)在分子内碳原子数后加一个“烷”字，称为某烷。(2)碳原子数在十个以内时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示，如戊烷、庚烷等。(3)碳原子数在十个以上时，直接用汉字数字(小写)来表示，如十一烷、十七烷等。(4)对于碳原子数相同而结构不同的烷烃(同分异构体)，一般在烷烃名称之前再加“正”“异”“新”等字加以区别。如CH3CH2CH2CH2CH3是正戊烷、四、同系物的判断方法2．同系物是同一类物质且通式相同，例如：碳原子数不同的烷烃都互称为同系物。典例剖析一甲烷的取代反应【例1】某课外兴趣小组利用如右图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题：(1)反应前，量筒内CH4与Cl2的体积比为__________，向100mL量筒中充入CH4、Cl2的方法是______________________________。(2)CH4与Cl2发生反应的条件是________；若用日光直射，可能会引起________。(3)实验中可观察到的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，________________，________________等。(4)实验中生成的油状液滴的化学式为________________________________________________________________________________，其中________是工业上重要的溶剂。(5)饱和食盐水中有少量固体析出，其原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析由化学方程式可知，CH4与Cl2的体积比为1:4；CH4和Cl2光照生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质，随着反应进行，Cl2不断被消耗，黄绿色逐渐变浅，最后变为无色；又由于生成的CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下均为无色油状液体，故量筒壁上有油滴，CHCl3、CCl4是工业上重要的溶剂；生成的无色气体有HCl和CH3Cl，HCl溶于水后，量筒内气体压强减小，量筒内液面上升，而饱和食盐水中Cl－浓度过饱和，析出NaCl固体。答案(1)1:4用排饱和食盐水的方法，先后收集20mLCH4和80mLCl2(2)光照(或光亮处)爆炸(3)量筒内黄绿色气体颜色变浅，最后变为无色量筒内混合气体的体积减小，液面上升(4)CH2Cl2、CHCl3、CCl4CHCl3、CCl4(5)HCl溶于水，溶液中Cl－浓度增大，使NaCl固体析出互动训练1若甲烷与氯气以物质的量之比1:3混合，在光照下得到的产物有：①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4⑤HCl，其中正确的是()A．只有①B．只有③C．①②③的混合物D．①②③④⑤的混合物解析在甲烷与氯气的取代反应中，无论甲烷与氯气的物质的量之比是多少，得到的都是各种氯代物和氯化氢气体的混合物。答案D【例2】下列对烷烃的叙述中，不正确的是()A．烷烃的分子组成可用CnH2n＋2表示，符合该分子组成的烃一定是烷烃B．碳原子间以单键相连的烃是烷烃C．相邻的烷烃之间相对分子质量相差14D．所有的烷烃在一定条件下都能发生取代反应二烷烃的结构和性质解析因分子组成CnH2n＋2中的氢原子已达饱和，故符合CnH2n＋2的有机物只能是烷烃，A项正确；碳原子间全部以单键相连的链烃才是烷烃，若碳原子全部以单键相连成环状的烃不是烷烃，如属于环烷烃，B项不正确；相邻的烷烃分子组成相差一个“CH2”，即相对分子质量相差14，C项正确；烷烃都能与Cl2发生取代反应，D项正确。答案B互动训练2下列属于烷烃特有性质的是()A．在空气中完全燃烧的产物为二氧化碳和水B．它们几乎不溶于水C．可与氯气在光照下发生取代反应D．可与溴水中的溴发生取代反应，可使酸性高锰酸钾溶液褪色解析烃类化合物完全燃烧产物均为二氧化碳和水，因此A不是烷烃的特有性质；烃类化合物几乎都不溶于水，所以B项也不正确；烷烃与溴水、酸性高锰酸钾均不反应，故D项不正确。答案C误区警示1.思维误区：凡是烃的燃烧就生成二氧化碳和水。烃在氧气充足的条件下完全燃烧生成二氧化碳和水。但是，烃的燃烧不一定就是完全燃烧。当烃不完全燃烧时，氢元素一般转化成水，碳元素转化成的物质一般在炭、一氧化碳、二氧化碳的范围之内。2．思维误区：完全燃烧只生成二氧化碳和水的物质就一定是烃。烃完全燃烧生成二氧化碳和水，但完全燃烧生成二氧化碳和水的物质不一定是烃，它也可能是含碳、氢、氧三种元素的有机化合物。如酒精、纤维素在空气中完全燃烧的化学方程式为：C2H6O(酒精)＋3O2――→点燃2CO2＋3H2O，(C6H10O5)n(纤维素)＋6nO2――→点燃6nCO2＋5nH2O。3．思维误区：烷烃属于链烃，分子里的碳原子都在同一条直线上。烷烃属于链烃是对的，但烷烃分子里的碳原子不一定都在同一条直线上。如戊烷分子(图甲)里的5个C原子最多有3个能在同一条直线上。再者，许多烷烃分子里的主链上还有支链，如图中乙所示的异戊烷和图中丙所示的新戊烷。链烃中的“链”所表达的是分子形状的总体状况，并不是笔直的链。课堂针对性训练1.下列叙述中错误的是()A．点燃甲烷必须事先进行验纯B．甲烷燃烧能放出大量的热，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．在空气中，将甲烷加热到1500℃以上，能分解成炭黑和氢气解析甲烷是很好的燃料，空气中的甲烷含量在5%～15%(体积分数)范围内时，遇火爆炸，因而点燃甲烷前要事先验纯；煤矿的矿井中坑道气的主要成分是甲烷，所以要注意通风和严禁烟火；甲烷隔绝空气加热到1500℃以上可得炭黑和氢气。答案D2．在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是()A．氯气与氢气的反应B．氯气与甲烷的反应C．氧气与甲烷的反应D．次氯酸的分解解析CH4与O2的反应需要点燃，光照对其几乎没有影响。答案C3．分离三氯甲烷与盐酸的最好操作是()A．萃取B．分馏C．分液D．过滤解析常温下，CHCl3是液体，不溶于盐酸，分层则分液。答案C4．下列有机物中属于烷烃的是()解析碳原子间全部以单键相连的链烃才是烷烃，故C项正确。答案C5．下列关于同系物的叙述不正确的是()A．烷烃同系物组成可用通式CnH2n＋2表示B．分子式相同的不同物质一定属于同系物C．同系物之间相对分子质量的差是14的整数倍D．同系物具有几乎相同的化学性质解析同系物是同类物质且通式相同，分子组成相差1个或若干个“CH2”，同系物具有相似的化学性质。答案B