高中化学第三章有机化合物3_1最简单的有机化合物——甲烷第3课时学案新人教版必修2 4页

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第三章 有机化合物 3.1 最简单的有机化合物——甲烷（第 3 课时） 课堂探究 探究一 有机物的性质 ·问题导引· 1． 从碳的原子结构分析，有机物成键有什么特点？ 提示：碳的原子结构示意图 ，其最外层有 4 个电子，不易失电子，也不易得 电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成 多种形式的共价键。 2．是否所有有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂？ 提示：否。如乙醇(酒精)、乙酸等有机物不仅易溶于水，且能与水以任意比混溶。 3．是否所有有机物都易燃烧？ 提示：否。如 CCl4 不仅不易燃烧，且为常用灭火剂。 ·名师精讲· 1．有机化合物和无机化合物的区别 2．有机物化学性质的四个特点 (1)“易燃”：绝大多数有机物易燃烧。 (2)“分解”：有机化合物常会因为温度、细菌、空气或光照的影响分解变质，稳定性 差。 (3)“反应较慢”：有机反应一般比较缓慢。 (4)“反应复杂”：有机反应常伴有副反应发生，产物复杂；所以有机反应一般用 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 “―→”表示，而不用“===”表示，但是有机反应方程式仍然遵循质量守恒定律，需要配 平。 3．理解有机物性质的几点注意事项 (1)有机物的性质特点不是绝对的。如可燃性、溶解性等。 (2)有机物和无机物之间是可以相互转化的，不是孤立的。 (3)有机物的性质特点与其结构有关，即有机物的性质不仅取决于它们的组成，更重要 的是取决于其结构。 【例题 1】 下列关于有机化合物的说法中，正确的是( ) A．凡是含碳元素的化合物都属于有机化合物 B．有机物都难溶于水 C．有机物和无机物之间无明显界限，它们之间有些可以相互转化 D．有机物都是从有机体中分离出来的物质 解析：含碳元素的化合物绝大多数属于有机物，但有少数例外，如 CO、CO2、碳酸盐等， A 错误；有机物大多数难溶于水，易溶于有机溶剂，但如乙醇等，能与水混溶，B 错误；有 些有机物和无机物可以相互转化，如 NH4CNO――→△ CO(NH2)2，C 正确；有机物有天然的也有人 工合成的，有的有机物不能从有机体中分离提取，如塑料，D 错误。 答案：C 变式训练 1 下列关于有机物的叙述中正确的是( ) A．只含有碳元素和氢元素 B．一定含有氧元素 C．都可以燃烧 D．都是含碳元素的化合物 解析：有机物的定义是指含有碳元素的化合物，主要包括烃和烃的含氧衍生物(后续学 到)，大部分有机物可以燃烧(但 CCl4 不燃烧)。有机物中的烃类仅由 C、H 两种元素组成， 不含氧元素。 答案：D 探究二 甲烷的化学性质 ·问题导引· 1．甲烷是可燃性气体，可燃性气体在点燃前要注意什么？ 提示：可燃性气体在点燃前要验纯，因为可燃性气体和空气混合，如果在爆炸极限内， 点燃会发生爆炸。 2．取代反应是有机反应的基本类型之一。甲烷与氯气光照条件下的反应属于取代反应， CH4 与 Br2(g)能否发生类似的反应，如何用化学方程式表示？ 提示：能；CH4＋Br2(g)――→光 CH3Br＋HBr。 3．CH4 和 Cl2 取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与 Cl2 在物质的量上有什么 关系？ 提示：因为在 CH4 和 Cl2 的取代反应中，每一步都有 HCl 生成，故产物中物质的量最多 的是 HCl。根据化学方程式可知，每生成 1 mol HCl 则消耗 1 mol Cl2，故反应生成的 HCl 与反应消耗的 Cl2 的物质的量相等。 4．CH4 和 Cl2 的取代反应中，CH4 的物质的量和四种有机产物的物质的量之和有什么关 系？ 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 提示：四种有机产物分别为 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳原子守恒，四种有机产 物的物质的量之和与甲烷的物质的量相等。 5．CH4 与 Cl2 反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用 CH4 和 Cl2 按 1∶1 的体积比混合来制取纯净的 CH3Cl? 提示：CH4 和 Cl2 的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物， 即 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 和 CCl4 四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl 的产率低。因此不 能用 CH4 和 Cl2 按 1∶1 的体积比混合来制取纯净的 CH3Cl。 ·名师精讲· 1．甲烷与卤素单质的取代反应 反应条件 光照(强光照射会发生爆炸) 反应物 气态卤素单质和甲烷 生成物 卤化氢和各种卤代甲烷的混合物，其中卤化氢的量最多 反应特点 ①卤素单质不同，反应速率不同 ②逐步取代，各步反应同时进行 ③取代 1 mol H 原子，消耗 1 mol X2，生成 1 mol HX 2．甲烷与卤素单质发生取代反应时易错的四个方面 (1)反应物：卤素单质(纯卤素)和甲烷，不能是卤素单质的水溶液。 (2)生成物：卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物，其中卤化氢的物质的量最多。 (3)反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应)。 (4)反应特点：用“―→”而不用“===”，仍遵守质量守恒定律，需要配平。 3．取代反应和置换反应的比较 类别 取代反应 置换反应 实例 CH4＋Cl2――→光 CH3Cl＋HCl Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 定义 有机物分子里的原子或原子团被 其他原子或原子团所替代的反应 一种单质与一种化合物反应，生 成另一种单质和另一种化合物的 反应 反应物 一种化合物和另一种化合物或单 质 一种单质和一种化合物 生成物 一般生成两种新化合物 另一种化合物和另一种单质 反应中电子得失 不一定发生电子转移，因此不一 定是氧化还原反应 一定发生电子转移，一定是氧化 还原反应 【例题 2】 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，请写出反应的化学方程式： ____________________________。 (2)若甲烷与氯气的体积比为 1∶1，则得到的产物为________。 A．CH3Cl HCl B．CCl4 HCl 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 C．CH3Cl CH2Cl2 D．CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl (3)反应一段时间后，U 形管右端的液面变化是________。 A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 (4)若水中含有 Na2SiO3，则在 U 形管左端可观察到____________________________。 (5)右端玻璃管的作用是_____________________________________________________。 解析：(1)因氯气足量，若充分反应，则甲烷中的四个氢原子可完全被取代，生成四氯 化碳和氯化氢，反应的化学方程式为 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氯化氢。 (3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U 形管左端生成的氯化氢气体易溶于水 且生成的有机物中只有 CH3Cl 为气体，所以压强减小，U 形管右端液面下降，左端液面升高。 (4)因左端生成的氯化氢溶于水后发生反应 2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3(胶体)＋2NaCl，所 以可观察到有白色胶状沉淀生成。 (5)为了平衡气压，在 U 形管右端插有一个玻璃管。 答案：(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 易错点拨 CH4 发生取代反应应注意的问题 (1)反应条件：光照(不用强光，以防爆炸)。 (2)反应物：纯氯气和 CH4。 (3)根据反应过程可看出，1 mol CH4 最多可与 4 mol Cl2 发生取代反应，所需 Cl2 的最 大物质的量与 CH4 分子 中 H 原子物质的量相等，同时生成与 Cl2 物质的量相等的 HCl。不要认为 1 个 Cl2 分子取 代 2 个 H 原子。 (4)该反应是一个连锁反应，不会停留在某一阶段，因此产物是 5 种物质的混合物。 变式训练 2 下列关于甲烷的说法正确的是( ) A．实验室可以用排水法收集甲烷 B．只有纯净的甲烷在空气中能安静地燃烧 C．甲烷与氯水能发生取代反应 D．甲烷在空气中燃烧只生成二氧化碳和水 解析：只要不在爆炸范围内，甲烷在空气中都可以安静地燃烧；甲烷与氯气在光照的条 件下发生取代反应；甲烷不完全燃烧时，产物中有一氧化碳。 答案：A