高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元第1课时天然气的利用甲烷课件苏教版必修2
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复习课件
高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元第1课时天然气的利用甲烷课件苏教版必修2
2021/4/17
高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元第1课时 天然气的利用甲烷课件苏教版必修2
1
第 1 课时 天然气的利用 甲烷
1．了解化石燃料的组成。 2．了解甲烷的组成结构和主要性质，进一步掌握结构与性质的关系。(重点) 3．理解取代反应。(重点) 4．了解烷烃、同系物的概念。
38
结束 语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
考试加油。
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们 休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐 对身体不好哦~
2021/4/17
高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元第1课 时天然气的利用甲烷课件苏教版必修2
17
1． (1)①甲 烷 ②乙烷 ③丙烷 ④丁烷的沸点由高 到低的顺序为 _____(用序号表示)。 (2) 写 出 丙 烷 与 Cl2 反 应 生 成 CH3CH2CH2Cl 的 化 学 反 应 方 程 式 ： ____________________。 (3)CH3CH2CH2CH3 的一氯代物有________种。
C．2.5 mol
D．4 mol
[解析] 将 1 mol CH4 与 Cl2 发生取代反应，得到四种取代物的物质的量相等， 则生成的 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 各为 0.25 mol，该四种取代物中 n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根据取代反应的特点知， n(HCl)＝2.5 mol，故反应物中含氯原子的物质的量为 5 mol，则消耗氯气的物质 的量 n(Cl2)＝2.5 mol。 [答案] C
3．下列有关简单烷烃的叙述中正确的是( )
①都是易燃物 ②特征反应是取代反应 ③相邻两个烷烃在分子组成上相差一
个—CH3 原子团
A．①③
B．②③
C．① D．①②
答案：D
要点一 烷烃的性质
[典例 1] 液化石油气中含有丙烷，且丙烷中 C 原子成键特点与 CH4 中碳原子相似， 性质相似。下列有关丙烷的叙述中不正确的是( ) A．分子中碳原子不在一条直线上 B．光照下能够发生取代反应 C．丙烷与甲烷不是同系物 D．丙烷的一氯代物有 2 种
答案：(1)④>③>②>① (2)CH3CH2CH3＋Cl2―光―→ CH3CH2CH2Cl＋HCl (3)2
要点二 取代反应
[典例 2] 将 1 mol CH4 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 Cl2 的物质的量为 ( )
A．0.5 mol
B．2 mol
3．物质间量的关系 甲烷和氯气发生取代反应，参加反应的 Cl2 的物质的量与生成的 HCl 的物质的量 相等；生成物中 HCl 最多。
2．甲烷和氯气以物质的量比 1∶1 混合，在光照条件下，得到的有机产物是( )
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4 ⑤HCl
A．只有①
B．①和②的混合物
知识点一 化石燃料的组成
化石燃料
组成元素
主要成分
天然气 石油
煤
C和H 主要是 C、H ，还有少量 S、O、N 等
CH4 碳氢化合物
主要是 C、H、O ，还 有机物和无机物 组
有少量 S、P、N 等
成的复杂混合物
[自我诊断]
1．在西部大开发中，国家投巨资兴建“西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富资
源通过管道输送到东部地区。这里所指的“西气”的主要成分是( )
(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______________。
[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。(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↓＋2NaCl， 有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压，在 U 形管右侧插有一个玻璃管与外界 相通。 [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
[随堂训练]
1．下列分子具有正四面体结构的是( )
A．CHCl3
B．CH3Cl
C．CH2Cl2
D．CCl4
解析：CH4 是正四面体结构，当氯原子取代氢原子生成甲烷的氯代产物时，这几
种氯代产物仍为四面体结构，由于氯原子与氢原子的原子半径不相等，所以其氯
代产物只有 CCl4 是正四面体结构。 答案：D
甲烷与氯气的反应 [典例] 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_____(选填字母序号)。 A．CH3Cl HCl B．CCl4 HCl C．CH3Cl CH2Cl2 D．CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
的热，反应的化学方程式为 CH4＋2O2―点―燃→CO2＋2H2O
。
(2)取代反应： ①定义：有机化合物分子中的某种原子(或原子团) 被另一种原子(或原子团) 所取 代的反应。 ②甲烷可以和卤素(Cl2、Br2、I2)发生取代反应，以与 Cl2 反应为例： 第一步：CH4＋Cl2―光―照→CH3Cl＋HCl； 第二步：CH3Cl＋Cl2―光―照→CH2Cl2＋HCl； 第三步：CH2Cl2＋Cl2―光―照→CHCl3＋HCl； 第四步：CHCl3＋Cl2―光―照→CCl4＋HCl。
1．反应条件 烷烃只能与纯净的卤素单质在光照条件下发生取代反应，不能与卤素单质的水溶 液发生取代反应。 2．反应产物 甲烷和氯气按体积比 1∶1 混合光照发生取代反应得到的不只是一氯甲烷。因为 甲烷分子中的四个氢原子都可被氯原子取代，同时生成 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、 CCl4 四种有机物和无机物 HCl。
四种反应产物的比较：
状态 溶解性 俗名
CH3Cl 气体
CH2Cl2 CHCl3 液体 液体 均难溶于水
CCl4 液体
氯仿 四氯化碳
[自我诊断]
2．下列物质能和甲烷发生取代反应的是( )
A．氯化氢
B．水
C．氯水
D．溴蒸气
答案：D
知识点三 烷 烃 1．两个概念
2．烷烃 (1)分子通式： CnH2n＋2(n≥1) 。
C．只有④
D．①②③④的混合物
解析：甲烷与氯气发生取代反应的特点是逐步取代，即 CH4 分子中的氢原子被 氯原子逐步取代，且各步反应同时发生，得到多种产物的混合物，所以该反应中 产物是 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，其中 HCl 属于无机化合物，其余 四种均为有机物，D 项符合题意。 答案：D
要点三 同系物的判断与理解
[典例 3] 下列叙述正确的是( ) A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质 B．通式相同的不同物质一定属于同系物 C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体 D．同系物的性质完全相同
[解析] 分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通式相 同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；同系物的化 学性质相似，物理性质不同。 [答案] C
同系物的判断技巧 判断两种化合物互为同系物的要领是看是否符合“同、似、差”
同时满足上述三个条件的化合物才是同系物。
3．下列各组物质互为同系物的是( ) A．O2 和 O3 B．CH4 和 C3H8 C．CH3CH2CH2CH3 和(CH3)3CH D.11H 和12H
解析：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的物质互称为同 系物。O2 和 O3 互为同素异形体；11H 和21H 互为同位素；CH3CH2CH2CH3 和 (CH3)3CH 分子式相同，结构不同，互为同分异构体；只有 CH4 和 C3H8 满足同 系物的概念。 答案：B
A．CO
B．CH4
C．H2 答案：B
D．NH3
知识点二 甲 烷 1．分子结构
名称 化学式
电子式
结构式
空间构型
球棍 比例 模型 模型
甲
烷
CH4
2.物理性质
颜色 状态 气味 密度(与空气相比) 水溶性
无色 气体 无味
比空气小
难 溶于水
3.化学性质
(1)氧化反应：
CH4 在空气中燃烧，火焰 明亮 并呈 淡蓝色 ，生成 CO2 和 H2O，同时放出大量
2．下列物质中，属于烷烃的是( )
A．C8H16
B．CH3CH2OH
D．CH2===CH2
答案：C
3．下列实验能获得成功的是( )
①甲烷气体通入空气中点燃获得热量 ②甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷
③甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，可使紫色褪去 ④甲烷通入浓硝酸中分解得到碳
单质和氢气
A．①②
B．①
C．④ D．①②③④
(2)简单烷烃的命名 ①n≤10：依次为 甲烷 、 乙烷 、 丙烷 、丁烷 …… ②n≥11：直接根据碳原子数称某烷。如 C16H34 称为十六烷 。
3．同系物 结构 相似，在分子组成上 相差1个或若干个“CH2”原子团
的有机化
合物互称为同系物。例如：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等互为同系物。
[自我诊断]
解析：设烷烃分子式为 CnH2n＋2，有：12n＋(2n＋2)＝30，n＝2，即该烷烃的分 子式为 C2H6。
答案：(1)C2H6 (2)CH3CH3＋Cl2―光―→CH3CH2Cl＋HCl
取代
2021/4/17
高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元第1课 时天然气的利用甲烷课件苏教版必修2
[解析] A 项，结合 CH4 中 C 原子成键特点知丙烷分子中 C 原子不在同一直线 上；B 项，光照下与卤素发生取代反应是烷烃的主要性质；C 项，丙烷与甲烷均 为烷烃，互为同系物；D 项，丙烷分子中有两种氢原子，其一氯代物有 2 种。 [答案] C
1．烷烃的分子结构 烷烃分子中，与每一个碳原子相连的 4 个原子构成四面体结构，整个碳链呈折线 形排列，如 C3H8 分子中 3 个碳原子并不在一条直线上，而是呈折线排列。 2．烷烃的状态 常温下，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷(包括新戊烷)为气体，其余烷烃随碳原子数递 增，呈液态、固态变化。 3．烷烃的化学性质 (1)燃烧；(2)取代反应。
解析：甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，不能使溴水和
酸性 KMnO4 溶液褪色。但是在一定条件下，甲烷也会发生某些反应，如燃烧、 与氯气的取代反应。 答案：B
4．已知某烷烃的相对分子质量为 30。
(1)该烷烃的分子式为________；
(2) 该 烷 烃 在 光 照 时 与 Cl2 反 应 生 成 一 氯 代 物 的 化 学 方 程 式 为 __________________，属于________反应。
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1
第 1 课时 天然气的利用 甲烷
1．了解化石燃料的组成。 2．了解甲烷的组成结构和主要性质，进一步掌握结构与性质的关系。(重点) 3．理解取代反应。(重点) 4．了解烷烃、同系物的概念。
38
结束 语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
考试加油。
休息时间到啦
同学们，下课休息十分钟。现在是休息时间，你们 休息一下眼睛，
看看远处，要保护好眼睛哦~站起来动一动，久坐 对身体不好哦~
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1． (1)①甲 烷 ②乙烷 ③丙烷 ④丁烷的沸点由高 到低的顺序为 _____(用序号表示)。 (2) 写 出 丙 烷 与 Cl2 反 应 生 成 CH3CH2CH2Cl 的 化 学 反 应 方 程 式 ： ____________________。 (3)CH3CH2CH2CH3 的一氯代物有________种。
C．2.5 mol
D．4 mol
[解析] 将 1 mol CH4 与 Cl2 发生取代反应，得到四种取代物的物质的量相等， 则生成的 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 各为 0.25 mol，该四种取代物中 n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根据取代反应的特点知， n(HCl)＝2.5 mol，故反应物中含氯原子的物质的量为 5 mol，则消耗氯气的物质 的量 n(Cl2)＝2.5 mol。 [答案] C
3．下列有关简单烷烃的叙述中正确的是( )
①都是易燃物 ②特征反应是取代反应 ③相邻两个烷烃在分子组成上相差一
个—CH3 原子团
A．①③
B．②③
C．① D．①②
答案：D
要点一 烷烃的性质
[典例 1] 液化石油气中含有丙烷，且丙烷中 C 原子成键特点与 CH4 中碳原子相似， 性质相似。下列有关丙烷的叙述中不正确的是( ) A．分子中碳原子不在一条直线上 B．光照下能够发生取代反应 C．丙烷与甲烷不是同系物 D．丙烷的一氯代物有 2 种
答案：(1)④>③>②>① (2)CH3CH2CH3＋Cl2―光―→ CH3CH2CH2Cl＋HCl (3)2
要点二 取代反应
[典例 2] 将 1 mol CH4 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 Cl2 的物质的量为 ( )
A．0.5 mol
B．2 mol
3．物质间量的关系 甲烷和氯气发生取代反应，参加反应的 Cl2 的物质的量与生成的 HCl 的物质的量 相等；生成物中 HCl 最多。
2．甲烷和氯气以物质的量比 1∶1 混合，在光照条件下，得到的有机产物是( )
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4 ⑤HCl
A．只有①
B．①和②的混合物
知识点一 化石燃料的组成
化石燃料
组成元素
主要成分
天然气 石油
煤
C和H 主要是 C、H ，还有少量 S、O、N 等
CH4 碳氢化合物
主要是 C、H、O ，还 有机物和无机物 组
有少量 S、P、N 等
成的复杂混合物
[自我诊断]
1．在西部大开发中，国家投巨资兴建“西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富资
源通过管道输送到东部地区。这里所指的“西气”的主要成分是( )
(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______________。
[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。(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↓＋2NaCl， 有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压，在 U 形管右侧插有一个玻璃管与外界 相通。 [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
[随堂训练]
1．下列分子具有正四面体结构的是( )
A．CHCl3
B．CH3Cl
C．CH2Cl2
D．CCl4
解析：CH4 是正四面体结构，当氯原子取代氢原子生成甲烷的氯代产物时，这几
种氯代产物仍为四面体结构，由于氯原子与氢原子的原子半径不相等，所以其氯
代产物只有 CCl4 是正四面体结构。 答案：D
甲烷与氯气的反应 [典例] 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_____(选填字母序号)。 A．CH3Cl HCl B．CCl4 HCl C．CH3Cl CH2Cl2 D．CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
的热，反应的化学方程式为 CH4＋2O2―点―燃→CO2＋2H2O
。
(2)取代反应： ①定义：有机化合物分子中的某种原子(或原子团) 被另一种原子(或原子团) 所取 代的反应。 ②甲烷可以和卤素(Cl2、Br2、I2)发生取代反应，以与 Cl2 反应为例： 第一步：CH4＋Cl2―光―照→CH3Cl＋HCl； 第二步：CH3Cl＋Cl2―光―照→CH2Cl2＋HCl； 第三步：CH2Cl2＋Cl2―光―照→CHCl3＋HCl； 第四步：CHCl3＋Cl2―光―照→CCl4＋HCl。
1．反应条件 烷烃只能与纯净的卤素单质在光照条件下发生取代反应，不能与卤素单质的水溶 液发生取代反应。 2．反应产物 甲烷和氯气按体积比 1∶1 混合光照发生取代反应得到的不只是一氯甲烷。因为 甲烷分子中的四个氢原子都可被氯原子取代，同时生成 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、 CCl4 四种有机物和无机物 HCl。
四种反应产物的比较：
状态 溶解性 俗名
CH3Cl 气体
CH2Cl2 CHCl3 液体 液体 均难溶于水
CCl4 液体
氯仿 四氯化碳
[自我诊断]
2．下列物质能和甲烷发生取代反应的是( )
A．氯化氢
B．水
C．氯水
D．溴蒸气
答案：D
知识点三 烷 烃 1．两个概念
2．烷烃 (1)分子通式： CnH2n＋2(n≥1) 。
C．只有④
D．①②③④的混合物
解析：甲烷与氯气发生取代反应的特点是逐步取代，即 CH4 分子中的氢原子被 氯原子逐步取代，且各步反应同时发生，得到多种产物的混合物，所以该反应中 产物是 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，其中 HCl 属于无机化合物，其余 四种均为有机物，D 项符合题意。 答案：D
要点三 同系物的判断与理解
[典例 3] 下列叙述正确的是( ) A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质 B．通式相同的不同物质一定属于同系物 C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体 D．同系物的性质完全相同
[解析] 分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通式相 同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；同系物的化 学性质相似，物理性质不同。 [答案] C
同系物的判断技巧 判断两种化合物互为同系物的要领是看是否符合“同、似、差”
同时满足上述三个条件的化合物才是同系物。
3．下列各组物质互为同系物的是( ) A．O2 和 O3 B．CH4 和 C3H8 C．CH3CH2CH2CH3 和(CH3)3CH D.11H 和12H
解析：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的物质互称为同 系物。O2 和 O3 互为同素异形体；11H 和21H 互为同位素；CH3CH2CH2CH3 和 (CH3)3CH 分子式相同，结构不同，互为同分异构体；只有 CH4 和 C3H8 满足同 系物的概念。 答案：B
A．CO
B．CH4
C．H2 答案：B
D．NH3
知识点二 甲 烷 1．分子结构
名称 化学式
电子式
结构式
空间构型
球棍 比例 模型 模型
甲
烷
CH4
2.物理性质
颜色 状态 气味 密度(与空气相比) 水溶性
无色 气体 无味
比空气小
难 溶于水
3.化学性质
(1)氧化反应：
CH4 在空气中燃烧，火焰 明亮 并呈 淡蓝色 ，生成 CO2 和 H2O，同时放出大量
2．下列物质中，属于烷烃的是( )
A．C8H16
B．CH3CH2OH
D．CH2===CH2
答案：C
3．下列实验能获得成功的是( )
①甲烷气体通入空气中点燃获得热量 ②甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷
③甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，可使紫色褪去 ④甲烷通入浓硝酸中分解得到碳
单质和氢气
A．①②
B．①
C．④ D．①②③④
(2)简单烷烃的命名 ①n≤10：依次为 甲烷 、 乙烷 、 丙烷 、丁烷 …… ②n≥11：直接根据碳原子数称某烷。如 C16H34 称为十六烷 。
3．同系物 结构 相似，在分子组成上 相差1个或若干个“CH2”原子团
的有机化
合物互称为同系物。例如：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等互为同系物。
[自我诊断]
解析：设烷烃分子式为 CnH2n＋2，有：12n＋(2n＋2)＝30，n＝2，即该烷烃的分 子式为 C2H6。
答案：(1)C2H6 (2)CH3CH3＋Cl2―光―→CH3CH2Cl＋HCl
取代
2021/4/17
高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元第1课 时天然气的利用甲烷课件苏教版必修2
[解析] A 项，结合 CH4 中 C 原子成键特点知丙烷分子中 C 原子不在同一直线 上；B 项，光照下与卤素发生取代反应是烷烃的主要性质；C 项，丙烷与甲烷均 为烷烃，互为同系物；D 项，丙烷分子中有两种氢原子，其一氯代物有 2 种。 [答案] C
1．烷烃的分子结构 烷烃分子中，与每一个碳原子相连的 4 个原子构成四面体结构，整个碳链呈折线 形排列，如 C3H8 分子中 3 个碳原子并不在一条直线上，而是呈折线排列。 2．烷烃的状态 常温下，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷(包括新戊烷)为气体，其余烷烃随碳原子数递 增，呈液态、固态变化。 3．烷烃的化学性质 (1)燃烧；(2)取代反应。
解析：甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，不能使溴水和
酸性 KMnO4 溶液褪色。但是在一定条件下，甲烷也会发生某些反应，如燃烧、 与氯气的取代反应。 答案：B
4．已知某烷烃的相对分子质量为 30。
(1)该烷烃的分子式为________；
(2) 该 烷 烃 在 光 照 时 与 Cl2 反 应 生 成 一 氯 代 物 的 化 学 方 程 式 为 __________________，属于________反应。