【教案】高中化学必修23.1《最简单的有机物—甲烷》教案 11页

第三章有机化合物第一节最简单的有机物——甲烷（第1课时）※有机物：组成里含碳元素的化合物。（CO、CO2、H2CO3及其盐除外）※烃：仅由碳和氢两种元素组成的化合物。【例1】：下列物质属于烃的是：A．H2S，B．C2H2，C．CH3Cl，D．C2H5OH，E．CH4，F．H2，G．金刚石，H．CH3COOH，I．CO2，J．C2H4BEJ。【例2】：下列物质中，通常属于有机物的是BCD。OA、H2CO3B、CO（NH2）2C、CaC2D、HOCOH一、甲烷1.甲烷的分子组成和结构（1）分子组成：分子式：CH4H（2）分子结构：①电子式：HCH③球棍模型：HH②结构式HCHH④分子结构示意图：⑤结构特点：整个分子呈正四面体型结构，4个C—H键的键长、键角、键能（强度）完全相同，键的空间排列对称，键角为109°28，分子为非极性分子。2.甲烷的存在及物理性质：甲烷是一种无色、没有气味的气体，极难溶于水，密度比空气小。3.甲烷的化学性质：比较稳定，通常不与强酸、强碱、强氧化剂反应。在特定条件下，也会发生某些反应。＋KMnO4(H)通入CH4（不褪色）Br2水（橙色）通入CH4（不褪色）第1页,精品学习资料可选择pdf第1页，共11页-----------------------\n（1）氧化反应：甲烷是一种优良的气体燃料，通常状况下，mol甲烷完全燃烧，生成CO2和H2O,放出890kJ热量。甲烷在空气中燃烧的爆炸极限：甲烷含量（体积分数）5%~15.4%。点燃－1CH4（g）＋2O2（g）CO2(g)＋2H2O（l）△H==－890kJ·mol（2）取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他的原子或原子团所代替的反应。【实验探究】在光照下CH4与Cl2反应：取两支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气，分别用铁架台固定好。其中1支试管A用黑色纸套套上，另1支试管B放在光亮处（不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸）片刻后，去掉1支试管上的黑纸套，观察比较两支试管中的物质。BACH4和Cl2CH4和Cl2饱和食盐水饱和食盐水试管B试管A现象：①试管内黄绿色气体颜色变浅②试管壁出现油状液滴无现象③试管中有少量白雾④试管内液面上升结论：甲烷与氯气的混合气体无光照时，不发生反应，在光照条件下，甲烷与氯气发生了化学反应。反应的化学方程式：HH光+ClH—C—H—Cl+HH—C—Cl—ClHH一氯甲烷（沸点：－24.2℃）光或：CH4＋Cl2CH3Cl+HCl光CH3Cl+Cl2光CH2Cl2+Cl2CH3Cl＋Cl2光第2页,精品学习资料可选择pdf第2页，共11页-----------------------\n※生成的卤代物：均不溶于水。常温下CH3Cl是气体；CH2Cl2、CHCl3、CCl4均是油状液体。四种卤代物中，CCl4是非极性分子。CHCl3和CCl4在工业上是重要的溶剂。高温（3）甲烷受热分解：CH4C+2H2（炭黑）【随堂练习】1.已知：甲烷的气体密度在标准状况下为0.717g/L，其中含碳的质量分数为75％，含氢质量分数为25％，求甲烷的分子式。N（C）==0.717×22.4×75％÷12==1甲烷分子中N（H）==0.717×22.4×25％÷1==4∴甲烷的分子式为CH42.怎样防止甲烷气体燃烧时发生爆炸？怎样检查其燃烧的生成产物？答：点燃之前先检验纯度。在火焰上方罩一只干而冷的烧杯，烧杯内壁有水珠，证明产物有水。将烧杯倒转，在烧杯内壁滴上石灰水在罩在火焰上方，石灰水变浑浊，证明产物有CO23.如何区别H2、CO、CH4三种气体？烧杯内壁石灰水结论答：进行燃烧试验：有水珠不浑浊是H2无水珠变浑浊是CO有水珠变浑浊是CH44.下列分子具有正四面体结构的是---------------------------------------------------------------------(AD)HHClClA．HCHB．HCClC．HCHD．ClCClHHClCl5.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-------------------------(B)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只代表一种物质第3页,精品学习资料可选择pdf第3页，共11页-----------------------\n6.在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到的产物的物质的量最多的是------(D)A．CH3ClB．CH2Cl2C．CCl4D．HCl7.1mol甲烷和一定量氯气在光照下反应，恰好反应生成了等物质的量的四种氯代甲烷。则消耗氯气的物质的量为----------------------------------------------------------------------------------------（B）A．2molB．2.5molC．3molD．5mol漫射日光8.如右图所示，试推测实验所能产生的现象并解释：Cl2和CH4饱和食盐水现象解释①试管内黄绿色气体颜色变浅家万余氯气反应，消耗了氯气②试管壁出现油状液滴生成的卤代物不溶于水③试管中有少量白雾生成的HCl吸收水蒸气形成酸雾④试管内液面上升生成的HCl溶于水试管内压强减小【课后作业】一、选择题1、下列物质中不属于有机物的是--------------------------------------------------------------------（C）A、CO（NH2）2B、NH4CNOC、KSCND、CH3CH2OH3、下列反应属于取代反应的是--------------------------------------------------------------------------（BD）A、甲烷燃烧B、由甲烷制取氯仿C、由甲烷制炭黑D、钠与水反应制得H24、氯仿可作麻醉剂，但常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒物质光气（COCl2），反应式为2CHCl3+O22COCl2+2HCl。为防止事故，在使用前检验氯仿是否变质，应用的试剂是----------------------------------------------------------------------（B）A．NaOH溶液B．AgNO3溶液C．HCl溶液D．H2O5、空气中含甲烷5%～15％(体积分数)点燃就会发生爆炸，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中所占的体积分数约是---------------------------------------------------------------------------------（C）A.5%B.9.5%C.10%D.15%6、某有机物在氧气中充分燃烧，生成的水蒸气和CO2的物质的量之比为1:1，由此可得出的结论是--------------------------------------------------------------------------------------------------------（DB）A．该有机物分子中碳、氢、氧原子个数比为1:2:3B．分子中碳、氢原子个数比为1:2第4页,精品学习资料可选择pdf第4页，共11页-----------------------\nC．有机物中必定含有氧元素D．无法判断有机物中是否含有氧元素7、隔绝空气强热CH4，可分解为C2H2和H2，若有80%CH4按上述形式分解，所得混合气体的密度是相同条件下氦气密度的倍数是-------------------------------------------------------------（D）A．2B．2.22C．3.46D．4.448、等质量的下列烃完全燃烧时，消耗O2最多的是------------------------------------------------（D）A．CH4B．C2H6C．C3H6D．C6H69、一定量的甲烷燃烧后得到的产物是CO、CO2和H2O(g)，此混合物的质量为49.6g，当其缓缓通过足量的无水CaCl2时气体质量减少25.2g，则混合气体中CO的质量为---------（A）A．11.2gB．12.5gC．13.2gD．24.4g10、第28届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物可满足人类1000年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建成8个笼，每个笼可容纳1个CH4分子或1游离的水分子。若晶体中8个笼只有6个容纳甲烷分子，另2个笼被游离水分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为---------------------------------（B）23A．CH4·14H2OB．CH4·8H2OC．CH4·H2OD．CH4·6H2O30/11、下列各物质的键角均为为10928的是（EF），具有正四面体结构的是（BEF）（A）H2O（B）P4（C）CO2（D）NH3（E）金刚石（F）CH4（G）H2S（E）二氧化硅二、计算题1.某气态烃在标准状况下的体积为2.8L，其质量为2g，该烃中氢元素的质量分数为25%，求（1）该烃的分子式。答案：CH4（2）写出其电子式、结构式。（略）2.取标准状况下CH4和过量O2的混合气体840mL，点燃并将燃烧后的气体用过量的碱石灰吸收，碱石灰增重0.600g。求⑴碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况下)。⑵原混合气体中CH4跟O2的体积比。答案：（1）剩余O2504ml（2）CH4跟O2的体积比为1：4第5页,精品学习资料可选择pdf第5页，共11页-----------------------\n第一节最简单的有机物——甲烷（第2课时）一、烷烃：1.定义：烃分子中的碳原子之间只以单键结合，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。2.组成通式：CnH2n＋2。3.结构特点①碳碳单键(C—C)②呈链状（直链或带支链）③“饱和”：碳原子剩余的价键全部与氢原子结合，每个碳原子都形成4个单键。烷烃甲烷乙烷丙烷丁烷异丁烷分子式CH4C2H6C3H8C4H10C4H10结构式CH3结构简式CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH3球棍模型：甲烷乙烷丙烷丁烷异丁烷4.物理性质【表3—1】名称结构简式常温时的状态熔点/°C沸点/°C相对密度甲烷CH4气－182.6－161.7乙烷CH3CH3气－172.0－88.6丙烷CH3CH2CH3气－187.1－42.20.5005丁烷CH3(CH2)2CH3气－135.0－0.50.5788戊烷CH3(CH2)3CH3液－129.736.10.5572癸烷CH3(CH2)8CH3液－29.7174.10.7298十七烷CH3(CH2)15CH3固22.03030.7767第6页,精品学习资料可选择pdf第6页，共11页-----------------------\n※烷烃的物理性质的递变性：碳原子数C1----C4C5----C16C17以上相对分子质量（增大）分子间作用力（增大）常温下的状态气液固熔点、沸点（升高）密度（一般）（增大）5.烷烃的化学性质：与甲烷相似，通常状况下很稳定，跟强酸、强碱、强氧化剂都不反应，都能在空气里燃烧，在光照下与氯气发生取代反应。点燃烷烃燃烧反应的通式：CnH2n＋2+O2点燃烃燃烧反应的通式：CxHy+O26.烷烃的命名：※烃基：烃分子失去一个或几个氢原子以后剩余的部分。甲基（－CH3）、乙基（－CH2CH3）①习惯命名法：按碳原子总数读做“某”烷十个碳以内的：读“天干”名（甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸）十个碳以上的：按碳原子总数读做“某”烷。同分异构体：读做“正”、“异”、“新”。例如：C5H12（戊烷）C8H18（辛烷）C17H36（十七烷）②系统命名法：选主链称某烷：选最长的碳链为主链，按主链上的碳原子数读“某”烷。写编号定支链：离支链最近为起点编号，确定支链的位置。书写顺序：支链编号—短线—支链名称—主链名称例如：C5H12的结构有三种：习惯命名法系统命名法CH3CH2CH2CH3（正丁烷）（丁烷）——CH3CH3CH—CH3（异丁烷）（2-甲基丙烷）CH3（2，3-二甲基戊烷）CH3CCH2—CH2—CH3CH3第7页,精品学习资料可选择pdf第7页，共11页-----------------------\n二、同系物、同分异构体1.同系物：结构相思，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的物质互称为同系物。※判断同系物：符合一个组成通式，属于同一类的有机物。[例1]下列物质中，一定互为同系物的是------------------------------------------------------（B）A.C4H8与C6H12B.C3H8与C5H12C.2-甲基丁烷与2，2-二甲基丙烷D.CnH2n与CmH2m（m≠n）2.同分异构现象和同分异构体（1）同分异构现象：化合物具有相同的分子式式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。（2）同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。【例1】C5H12有三种同分异构体：习惯命名法系统命名法熔沸点密度CH3CH2CH2CH2—CH3（正戊烷）（戊烷）——CH3CH3—CH2CH—CH3（异戊烷）（2-甲基丁烷）CH3CH3C—CH3（新戊烷）（2，2-二甲基丙烷）CH3（降低）（减小）碳链异构同分异构类型位置异构类别异构【例2】写出己烷（C6H14）的同分异构体的结构简式，用系统命名法命名并判断其一氯代物各有几种。。结构简式一氯代物答案：5种：己烷3种2-甲基戊烷5种3-甲基戊烷4种2，2-二甲基丁烷5种2，3-二甲基丁烷2种第8页,精品学习资料可选择pdf第8页，共11页-----------------------\n【比较四同】比较定义化学式或分子式结构特点性质概念同位素质子数相同中子用原子符号表示不电子排布相物理性质不同，12数不同的原子同的原子H、H同，原子核结化学性质相同构不同同素异同一种元素组成同种元素符号，表示单质的组成或物理性质不同，形体的不同单质不同的分子组成O2结构不同化学性质相似和O3同系物结构相似分子组不同结构相似。物理性质不同，有一成相差一个或若CH4、C2H6定的递变规律；干个CH2原子团的化学性质相似有机化合物。同分异分子式相同，结不相同不同或相似物理性质不同，化学性质也不一定相同。可以属于构体同的化合物。同一类物质，也可以属于不同类物质；【随堂练习】1.写出－CH3的电子式：________，1mol－CH3中含有_9__mol电子。2.下列物质的沸点按由高到低的顺序为：②⑤④①③。①CH3(CH2)2CH3；②CH3(CH2)3CH3③(CH3)3CH；④(CH3)4C；⑤(CH3)2CHCH2CH33.C3H8分子中共价键总数是---------------------------------------------------------------------------（C）A．3B．8C．10D．114.下列物质中，一定互为同系物的是-----------------------------------------------------------------（B）A.C4H8与C6H12B.C3H8与C5H12C.2-甲基丁烷与2，2-二甲基丙烷D.CnH2n与CmH2m（m≠n）5.下列有机物的命名正确的是--------------------------------------------------------------------------（D）A.1，2─二甲基戊烷B.2─乙基戊烷第9页,精品学习资料可选择pdf第9页，共11页-----------------------\nC.3,4─二甲基戊烷D.3，4─二甲基己烷6.下列叙述中正确的是-------------------------------------------------------------------------------------（C）A．分子式相同，各元素的质量分数也相同的物质是同种物质B.组成通式相同的不同物质一定是同分异构体C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体7.下列烷烃进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同的产物的是--------------------------------（D）CH3CH3A．CH3CHCH2CH3B．CH3CH2CHCH2CH3CH3CH3C．CH3CHCHCH3D．CH3CCH2CH3CH3CH38.已知丙烷的二氯代物有四种结构，则其六氯代物的异构体数目有__4_种。9.乙烷和氯气的混合气体在漫射散光照射时发生反应，生成的有机产物种类是-------------（D）A．1种B．3种C．6种D．9种【课后作业】一、选择题1．下列化学式只表示一种纯净物的是----------------------------------------------------------------（A）A．C3H8B．C4H10C．CH2Br2D．C2.两种气态烃以任意比例混合，在105℃时1L该混合烃与9LO2混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积仍为10L，下列各组混合烃中不符合此条件的是----------------------（BD）A．CH4、C2H4B．CH4、C3H6C．C2H4、C3H4D．C2H2、C3H63.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，又可使澄清石灰水变浑浊的-------------------------------------------------------------------------（AB）A．H2SB．CH4C．H2D．CO4.甲烷与丙烷混合气体的密度与同温同压下乙烷的密度相同，混合气中甲烷与丙烷的体积比是---------------------------------------------------------------------------------------------------------------（D）A．2:1B．3:4C．1:3D．1:1第10页,精品学习资料可选择pdf第10页，共11页-----------------------\n5.1，2，3—三苯基环丙烷的3个苯基可以分布在环丙烷平面的上下，因此有如右所示2个异构体(是苯基，环用键线表示。C、H原子都未画出)。据此，可判断1，2，3，4，5—五氯环戊烷(假定五个碳原子也处于同一平面上)的异构体数是-------------------------------------------(A)A．4B．5C．6D．7二、填空题6.写出下列各种烷烃的化学式：⑴沸点最高的气态烷烃：C4H10。⑵相对分子质量是86的烷烃：C6H14。⑶对H2的相对密度为22的烷烃：C3H8⑷分子中有76个氢原子的烷烃：C37H76。⑹碳、氢的质量比为5:1的烷烃：C5H12。三、计算题7.某烃的蒸气对氢气的相对密度为43，取21.5g此烃与过量氧气反应，将其生成物通过浓硫酸，浓硫酸的质量增加31.5g，再通过NaOH溶液，NaOH溶液质量增加66g。求此烃的分子式。答案：c6h14第11页,精品学习资料可选择pdf第11页，共11页-----------------------