第三章 有机化合物第一节甲烷导学案.docx
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第三章有机化合物第一节甲烷导学案
第三章有机化合物
第一节最简单的有机化合物—甲烷
第1课时甲烷
一、学习目标:
1、了解甲烷在自然界的存在和用途,初步认识甲烷分子的空间结构。
2、掌握甲烷电子式、结构式的正确写法。
3、了解甲烷的化学性质,通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理。
二、学习重、难点:
甲烷的结构特点和取代反应
三、学习过程
(预习教材P60~P62,找出疑惑之处)
1.组成有机物的元素除外,常有、_____,还含有、、、_等。
其中仅含和两种元素的有机物称为碳氢化合物,也可称为,该类物质中组成最简单的是。
有机物种类繁多,迄今已发现种。
2.甲烷的分子结构
电子式为 ,结构式为 ,其空间结构为_________。
甲烷分子中有个键,有机化合物中碳原子成键的特征。
3.甲烷的物理性质
甲烷是一种色、味的 ,密度比空气, 溶于水。
4.甲烷的化学性质
通常状况下,甲烷的性质 ,与强氧化剂如________、强酸、强碱等均发生化学反应.
(1)燃烧(氧化反应):
甲烷燃烧时,火焰呈淡蓝色,反应的化学方程式为 .
⑵取代反应教材科学探究的实验现象:
①_________________________________________________________________。
②______________________________________________________________________
③_________________________________________________________________。
在光照的条件下,甲烷和氯气发生反应的化学方程式为:
①;②;
③;④_____________________。
四种氯代产物中, 为气体, 、 、 为液体,且它们均溶于水.
取代反应的定义:
________________________________________________________。
5.甲烷的用途:
。
知识点一、认识有机物
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______。
迁移应用
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.烃是( )
A.含有碳、氢元素的有机物
B.含有碳元素的化合物
C.仅由碳、氢两种元素组成的有机物
D.完全燃烧只生成二氧化碳和水的化合物
3.下列物质属于烃类的是( )
A.C6H6B.H2CO3C.C2H4OD.CHCl3
知识点二甲烷的组成和结构
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。
迁移应用
4.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
B.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
5.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
知识点三甲烷的性质
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________________________________________________________________________。
迁移应用
6.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
7.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∶2
知识点三取代反应
(2)取代反应
①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
CH3Cl+HCl;
CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl;
CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl;
CHCl3+Cl2
CCl4+HCl
③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__________。
④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
迁移应用
8.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.HCl
9.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
10.1molCH4与Cl2发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相等,则消耗的Cl2为( )
A.0.5molB.2molC.2.5molD.4mol
规律总结:
CH4与Cl2发生取代反应时,由于各步取代反应可同时发生,得到的产物一般均为混合物,最多可以有氯化氢、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯甲烷(四氯化碳)等五种产物。
学习评价
※自我评价你完成本节导学案的情况为().
A.很好B.较好C.一般D.较差
※当堂检测(时量:
6分钟满分:
10分)计分:
1.1molCH4和1molCl2在光照条件下反应,下列叙述正确的是()
A.化合物与单质间的置换反应
B.取代反应
C.既是置换反应,又是取代反应
D.只生成一氯甲烷和氯化氢
2.将漫射日光照射到装有氯气和甲烷混合气体(体积比为4:
1)的装置上(如下图)。
现列出如下现象,其中正确的是( )
①试管内黄绿色逐渐消失
②试管内黄绿色加深
③无任何现象
④试管内液面上升
⑤试管内壁上有油状物生成
A.① B.①④和⑤
C.①和⑤ D.②和⑤
课后作业
1.下列物质在一定条件下,可与甲烷发生取代反应的是()
A.氧气B.氯气C.高锰酸钾溶液D.浓硫酸
2.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
3.下列叙述错误的是()
A.通常情况下,甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应
B.甲烷化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化
C.甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应
D.通常状况下CH3Cl为气体
4.鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法,是将它们分别()
A.先后通人溴水和澄清的石灰水
B.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C.点燃,先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯
D.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯,通人溴水
5.下列分子式不只代表一种物质的是()
A.CH2Cl2B.CHCl3C.CH3ClD.C
6.经过马拉松式的艰难谈判,联合国气候变化大会当地时间19日下午在达成不具法律约束力的《哥本哈根协议》后闭幕。
所有在哥本哈根会议上预期要实现的目标都要在2010年墨西哥会议上继续进行。
《哥本哈根协议》中要求:
从科学角度出发,必须大幅度减少全球碳排放,并应当依照IPCC第四次评估报告所述愿景,将全球气温升幅控制在2摄氏度以下。
已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体,等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应,前者大。
下面是有关天然气的几种叙述:
①天然气与煤、石油相比是较清洁的能源;②等质量的CH4和CO2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.①②③B.只有①C.①和②D.只有③
7.2010年5月3日据《新华网》报导,贵州省金沙县一乡镇煤矿发生瓦斯爆炸事故,事故发生在2日上午7时50分左右,当时煤矿井下工作人员共有68人,事故发生后,有61人安全升井,7人死亡,1人受伤。
如果空气中混入甲烷的体积达到总体积的4.9%~16%,点燃时就会发生爆炸。
则发生爆炸最剧烈时,甲烷在空气中的体积分数约为()
A.5%B.8%C.9.1%D.10.5%
8.(2010大纲全国
,11)在一定的温度、压强下,向100mLCH4和Ar的混合气体中通入400mLO2,点燃使其完全反应,最后在相同条件下得到干燥气体460mL,则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为()
A.1:
4B.1:
3C.1:
2D.1:
1
9.下列反应中属于置换反应的是,属于取代反应的是。
①Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑②2CH4+Cl2→CH3Cl+HCl
③CH4+2O2→CO2+2H2O④CH3CH2Br+H2O→CH3CH2OH+HBr
⑤PCl5+4H2O===H3PO4+5HCl⑥NaCl+AgNO3===NaNO3+AgCl↓
10.取标准状况下CH4和过量O2的混合气体840mL,点燃充分燃烧后的气体用过量碱石灰吸收,碱石灰增重0.600g。
计算:
(1)碱石灰吸收后剩余气体的体积(标准状况下)。
(2)原混合气体中CH4和O2的体积比。
参考答案
课堂准备区:
答案(略)可见教材
课堂活动区
一、
从左到右,从上到下:
碳元素 C H、O N、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
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
迁移应用
1.D 2.C
3.A [烃是仅含有碳、氢两种元素的有机物,故选A。
]
4.B
5.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.B
[CH4+2O2
CO2+2H2O
11
V(CH4)6mL
V(CH4)=
=6mL
V(H2)=10mL-6mL=4mL
故V(CH4)∶V(H2)=6mL∶4mL=3∶2。
]
8.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。
]
9.C [CH4+Cl2
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。
]
当堂检测
1.解析:
CH4与Cl2在光照条件下反应中没有单质生成,不属于置换反应而属于取代反应,A项和C项不正确,B项正确;产物除一氯甲烷和氯化氢外还可能有二氯甲烷、三氯甲烷等生成,D项不正确。
答案:
B
2.解析:
氯气和甲烷在光照条件下能发生取代反应,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳等有机物和氯化氢,其中只有氯气为黄绿色,其他均为无色,随着反应进行,氯气被消耗,黄绿色逐渐消失,则①正确,②和③不正确;生成物中二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是油状液体,且氯化氢溶于饱和食盐水,试管内压强减小,液面上升,④和⑤也正确。
故正确的为①④和⑤,答案为B项。
答案:
B
课后作业
1.解析:
通常情况下,甲烷的性质比较稳定,一般不与硫酸等强酸、高锰酸钾等强氧化剂反应,在点燃条件下甲烷可以在氧气中燃烧,在光照条件下甲烷可以与氯气发生取代反应。
故答案为B项。
答案:
B
2.解析:
氯气与氢气的混合气在光照条件下能发生爆炸;氯气与甲烷在光照条件下发生取代反应;次氯酸在光照条件下加速分解;只有氧气与甲烷的反应光照几乎没有影响。
故答案为C项。
答案:
C
3.解析:
在点燃条件下甲烷可以燃烧,即被氧气氧化,B项不正确。
答案:
B
4.解析:
根据甲烷、一氧化碳和氢气燃烧产物的不同,甲烷燃烧生成CO2和H2O,烧杯中有水珠,澄清石灰水变浑浊,一氧化碳燃烧生成CO2,烧杯中无水珠,澄清石灰水变浑浊,氢气燃烧生成H2O,烧杯中有水珠,澄清石灰水不变浑浊,三者现象不同,可以鉴别。
故答案为C项。
答案:
C
5.解析:
CH2Cl2、CHCl3、CH3Cl都以看作CH4分子中氢原子被氯原子取代的产物,CH4是正四面体结构,4个氢的位置完全等价,因此CH2Cl2、CHCl3、CH3Cl都只代表一种物质;而C有多种同素异形体如金刚石、石墨等,故答案为D项。
答案:
D
6.解析:
天然气的燃烧产物只有CO2和H2O,是一种比清洁的能源,不会形成酸雨,①正确,③不正确;据题意,等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应,前者大,则等质量时,CH4的物质的量大,因而CH4温室效应更大,②正确。
故答案为C项。
答案:
C
7.解析:
爆炸最剧烈时也就是甲烷与空气中的氧气恰好完全反应时,设空气中甲烷的体积为xL,根据甲烷燃烧的方程式CH4+2O2→CO2+H2O可知,xL甲烷完全燃烧需2xL氧气,另外空气中还有氮气的体积约为8xL,则甲烷在空气中的体积分数约为:
×100=9.1%,故答案为C项。
答案:
C
8.解析:
CH4燃烧而Ar不燃烧,设混合气体中CH4的体积为x,则:
CH4+2O2
CO2+2H2O
1mL2mL1mL少2mL
x(100+400-460)mL
列比例式解得:
x=20mL,Ar的体积为100mL-20mL=80mL,则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比等于其体积比,等于1:
4,答案为A项。
答案:
A
9.解析:
根据置换反应的概念,只有①属于置换反应;根据取代反应的概念,有机物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应,叫取代反应,只有②和④属于取代反应。
答案:
①②④
10.解析:
(1)设混合气体中CH4的体积为VmL,则:
CH4+2O2
CO2+2H2O
22400mL44g+36g
VmL0.600gV=168
反应消耗的O2的体积为:
168mL×2=336mL,则碱石灰吸收后剩余气体的体积为:
840mL-168mL-336mL=336mL
(2)原混合气体中CH4和O2的体积比为:
168:
(840-168)=1:
4
答案:
(1)336mL
(2)1:
4
第2课时烷烃
一、学习目标:
1.了解烷烃的概念和简单命名方法。
2.了解烷烃的物理性质及变化规律。
3.了解同系物的概念及烷烃的通式。
4.了解同分异构现象和同分异构体的概念。
能判断和书写烷烃的同分异构体。
二、学习重、难点:
重点:
烷烃的结构、性质、同系物和同分异构体
难点:
同系物和同分异构体
三、学习过程
(预习教材P62~P64,找出疑惑之处)
一、烷烃
1.烃分子中的碳原子间只以单键结合,剩余价键均与氢原子结合,使每个碳原子的化合价都达到“饱和”,这样的烃叫做饱和烃,也称为烷烃。
其通式为CnH2n+2。
2.常温下的状态(设碳原子数为n),当n≤4时为气态;随着碳原子数的增加,烷烃的熔沸点依次升高,烷烃的密度依次增大。
3.烷烃的化学性质
(1)稳定性:
与甲烷类似,通常情况下,不与强酸、强碱、高锰酸钾等强氧化剂反应。
(2)可燃性:
都能燃烧。
写出烷烃在空气中的燃烧通式:
CnH2n+2+
O2
nCO2+(n+1)H2O。
(3)在光照条件下能与氯气发生取代反应。
4.烷烃碳原子数在十以内时,以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数,其后加“烷”字,碳原子数在十以上时,以汉字数字代表。
二、同系物和同分异构体
1.结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称同系物。
同系物间的关系:
①属于同类物质,②通式相同(如烷烃:
CnH2n+2)③分子式不同,④相对分子质量相差14n。
2.像这种化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象称为同分异构现象,具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。
3.正丁烷和异丁烷互为同分异构体。
互为同分异构体的化合物一定具有相同的分子式,而具有不同的结构,烷烃的同分异构体数目随碳原子数增加而增多,如丁烷有2种,戊烷有3种,己烷有5种,庚烷有9种,而癸烷则有75种之多。
同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因之一。
【思考交流】
1.两种物质互为同系物,它们能否再互为同分异构体?
提示:
不能。
因为同分异构体的分子式必须相同,而互为同系物的两物质分子组成上相关若干个CH2原子团,分子式不同,不可能再互为同分异构体。
2.为了测定甲烷的分子式,取一定量的甲烷置于一密闭容器中燃烧,定性实验表明产物是CO2、CO和水蒸气。
学生甲、乙设计了两个方案,均认为根据自己的方案能求出甲烷的最简式。
他们测得的有关数据如下(箭头表示气流的方向,实验前系统内的空气已排尽)。
(1)根据两方案,你认为能否求出甲烷的最简式?
(2)请根据你选择的方案,通过计算求出甲烷的最简式。
(3)丙同学认为若要单纯依靠这些数据,无法确定甲烷的分子式,你是否同意他的观点?
说明理由。
(1)甲可以
(2)CH4(3)不需要
提示:
(1)甲方案中浓硫酸增重为水的质量,碱石灰增重为CO2的质量,CO点燃后生成CO21.76g,可以分别求出碳和氢的量,故可以求出A的最简式。
乙方案中先通过碱石灰,则水与二氧化碳同时被吸收,则无法分别求出碳和氢的量,也就不能求出A的最简式。
(2)根据甲的数据,n(H)=
×2=0.28mol,n(C)=
=0.07mol,则:
n(C):
n(H)=0.07:
0.28=1:
4,即A的最简式为CH4。
(3)因A的最简式为CH4,氢原子已达饱和,CH4就是其分子式,故不需要测定其他数据。
知识点一烷烃
一、烷烃
1.概念:
分子中碳原子之间只以__________结合,剩余的价键全部跟__________结合,
使每个碳原子的化合价都达到“饱和”,这样的烃叫__________,也叫______。
2.通式:
__________________。
3.烷烃的结构特点
①烷烃分子里的碳原子间都以______相连接,每个碳原子最多能以____个共价单键与其
他碳(或氢)原子相连接。
每个碳原子的化合价都得到充分的利用。
②烷烃都是______结构,非平面或直线结构,碳原子______一条直线上,而是呈______
型或______状。
碳碳单键可以旋转,因此烷烃(主链的碳原子数≥4)的碳链形状可以改变。
4.物理性质
递
变性
熔、沸点
烷烃的熔、沸点较低,且随碳原子数的增加而____;碳原子数相同的烷烃,支链越多,熔、沸点越低
状态
碳原子数____的烷烃在常温常压下是____,其他烷烃在常温常压下是__________
相对密度
烷烃的相对密度都较小,且随碳原子数的增加而____
相似性
烷烃难溶于____而易溶于________;液态烷烃的密度均小于1g·cm-3
5.化学性质
稳定性
烷烃通常较稳定,不能被__________________________氧化,也不能与______、______发生反应
氧化
反应
①在空气或氧气中点燃,完全燃烧时生成______
②在相同情况下,随着烷烃分子里碳原
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