高二化学第一节 甲烷

高二化学第一节甲烷【教学目标】1、理解有机物的概念和有机物的特点2、掌握烃的概念、甲烷的组成和分子结构3、掌握甲烷的物理性质和化学性质4、掌握取代反应的概念【知识讲解】一、有机物1、有机物的概念：含碳元素的化合物称有机化合物，简称有机物。

而一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸盐等少数含碳物质，虽然含有碳元素，但它们的组成和性质跟无机物相近，一般把它们作为无机物。

2、有机物的特点：（1）组成元素的特点：除碳元素外，通常还含有H、O、N、P、S，及卤素等非金属元素。

（2）结构特点：①碳原子间能以共价键形成碳链，这是有机物结构的基础。

②有机物分子间通过范德力结合成分子晶体。

（3）数量特点：有机物种类繁多，达上千万种。

原因是：①碳原子有4个价电子，能与其它原子形成4个共价键。

②碳链的长度可以不同，同时碳原子间的结合方式不同，可以以单键、双键、参键结合，也可以有长链或环状结合。

③普遍存在同分异构现象。

（4）性质特点：①溶解性：大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂（如汽油、酒精、苯等）。

②可燃性：绝大多数有机物易燃烧。

③耐热性：多数有机物熔点沸点较低，受热易分解。

④导电性：多为非电解质，不易导电。

⑤化学反应：化学反应繁杂，一般反应速率较慢，多数需要催化剂，常伴有副反应发生。

二、甲烷的分子结构和物理性质：1、甲烷的物理性质：通常情况下，无色无气味的气体，密度比空气小，难溶于水。

甲烷存在于沼气、坑气、天然气。

2、甲烷的分子结构：H分子式：CH4，结构式H－C－HH正四面体结构键角109028'3、确定有机物分子式和结构式的基本方法例1：在标准状况下，5.6L 某气态烃的质量为4g ，又知该烃中碳与氢的质量比为3:1。

求该烃的分子式。

解析：该气态烃的摩尔质量为：mol g mol L Lg/16/4.226.54=⨯1mol 该气态烃中碳的物质的量为：mol 1121643=⨯ 1mol 该气态烃中氢的物质的量为：mol 411641=⨯ 即1mol 该气态烃中，含1mol C 和4mol H ，所以分子式为CH 4。

三、甲烷的实验室制法（1）和碱石灰（2）原理：CH 3COONa+NaO -H △Na 2CO 3+CH 4↑ CaO（3）发生和收集装置：该反应为“固+固 △气”应与制备O 2、NH 3发生装置相同。

使用排水法收集。

（4）说明：（1）实验室制甲烷时不能用醋酸钠晶体（CH 3COONa ·3H 2O ），而必须用无水醋酸钠，因为有水存在时，CH 3COONa 和NaOH 都是离子化合物发生电离，不能使CH 3COONa 中C －C 和NaOH 中O －H 键的断裂，因而不能制得甲烷。

（2）碱石灰的作用：制备甲烷时，碱石灰中的生石灰并不参加反应，但生石灰起如下作用：①稀释混合物的浓度，使混合物疏松，使生成的甲烷易于外逸；②减少了固体NaOH 在高温时跟玻璃的作用，防止试管破裂；③生石灰吸水性强，可以减少水对制备甲烷反应的不利影响。

四、甲烷的化学性质甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，不能使溴水和KMnO 4溶液褪色。

1、氧化反应：CH 4+2O 2 点燃CO 2+2H 2O 注意：（1）点燃甲烷之前须检验甲烷的纯度。

（2）燃烧前后气体体积变化，当温度高 于1000C ，反应前后气体体积不变化；低于1000C ，每1体积CH 4完全燃烧，气体体积缩小2体积。

2、取代反应：CH 4+Cl 2 光CH 3Cl+HClCH 3Cl 能逐步被Cl 2取代生成CH 2Cl 2、CHCl 3和CCl 4。

注意：（1）反应条件：光照（在室温暗处不发生反应）；（2）反应物：纯卤素，如甲烷通入溴水中不反应；（3）产物：一般是混合物。

例2：甲烷与F 2光照时因剧烈反应易发生爆炸。

为了制取CH 3F ，常用BrF 与CH 4在光照条件下反应，请写出制取CH 3F 的化学方程式。

解：CH 4+BrF光照CH 3F+HBr 3、高温分解：CH 4 高温C+2H 2（制取炭黑）例3：甲烷在空气中的爆炸极限是含甲烷5%－15%，如果在相同状况下，1L 甲烷与空气中氧气混合点燃使之恰好完全反应，则此时（ ）A 、会引起爆炸B 、不会引起爆炸C 、加热时才能爆炸D 、加压时才能爆炸解析：甲烷与O 2完全反应：CH 4+2O 2 点燃CO 2+2H 2O1LCH 4燃烧需2L O 2，即需空气V 空气=%212L=9.5L 。

所以甲烷占混合气体的体积分数为%1005.911=⨯+正好在5%－15%例4：把1体积CH 4和4体积Cl 2试推测可观察到的现象是：（1）___________________（2）（3）___________________（4）解析：CH 4和Cl 2光照生成CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3HCl等物质，随着Cl 2不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于液体，Cl 2气体压强减小，水位在试管内上升。

HCl 率>溶解速率。

故水槽内有少量晶体析出。

答：（1）黄绿色逐渐消失；（2槽内有少量晶体析出。

【能力训练】一、选择题（每小题有1－2个选项符合题意） 1、下列物质具有导电性的是A 、汽油B 、稀硫酸C 、苯D 、四氯化碳2、某有机物在氧气里充分燃烧，生成的CO 2和H 2O 的物质的量之比为1:1，由此可以得 出该有机物A 、分子中C 、H 、O 的原子个数比为1:2:3B 、分子中C 和H 的原子个数比为1:2 C 、分子中肯定含有氧原子D 、分子中可能含有氧原子3、化学工作者从反应C 2H 6+Cl 2 光C 2H 5Cl+HCl ，受到启示，提出在农药和有机工业上 可获得副产品盐酸，这一设想已成为现实。

试指出上述反应体系中，得到的盐酸可采用分离方法是A 、蒸馏法B 、水洗法C 、分液法D 、过滤法4、将醋酸钠晶体（CH 3COONa ·3H 2O ）与干燥的碱石灰按一定的质量比混合后加热，几 乎没有得到甲烷气体。

此次实验失败的原因是 A 、用了醋酸钠晶体，应该用无水醋酸钠 B 、加热的温度不够高C 、不能按质量比将反应物混合D 、碱石灰过于干燥，实验效果反而不好 5、下列反应属于取代反应的是A 、甲烷的燃烧B 、由甲烷制取氯仿C 、甲烷的制取D 、由甲烷制取炭黑6、有3mL CH 4和CO 的混合气体，完全燃烧恰好用去3mL O 2，则此混合物体中CH 4和CO 的体积比是A 、1:1B 、1:2C 、2:1D 、任意比7、一定质量的甲烷燃烧后得到的CO 、CO 2和水蒸气，此混合气质量为49.6g ，当其缓慢经过无水CaCl 2时，CaCl 2增重25.2g 。

原混合气体中CO 2的质量为A 、12.5gB 、13.2gC 、19.7gD 、24.4g8、甲烷与过量氧气混合，用电火花引爆后，测得爆炸后的气体密度为同温同压下氢气密度的15倍，（T>1000C ）则原混合气体中甲烷与氧气的体积比是 A 、1:3 B 、1:5 C 、1:7 D 、2:79、在2H 2+3H 2反应中，在标准状况下，测得反应前后气体的压强之比为4:7，则CH 4 A 、25% B 、50% C 、75% D 、80%10、某容器中贮有甲烷和氧气的混合气体，测得混合气体中含碳的质量分数是10.7%，将此混合气体引燃后冷却到室温，则容器中所含气体是A 、CO 2B 、CO 2和O 2C 、CO 2和水蒸汽D 、CO 2和CH 411、若使0.5mol 甲烷和Cl 2发生取代反应并生成相同物质的量的四种取代物，则需氯气的物质的量是A 、0.5molB 、1.25molC 、2molD 、2.5mol 12、同时符合以下要求的实验条件所能制取的气体是①干燥 ②使用药品不能带有结晶水 ③加热 ④使用排水法收集 A 、CO 2 B 、Cl 2 C 、CH 4 D 、HCl二、填空题13、解释：（1）CCl4能从碘的水溶液中萃取出碘：________________________________。

（2）衣服上沾上了油渍可以用汽油洗去___________________________________________。

14、某盐A和碱石灰反应，微热时放出一种气体B，再经强热又放出一种气体C。

同温同压下，气体B和C密度接近，余下的残渣中加入硝酸，又有一种气体D放出。

气体D通过一种淡黄色的固体可得到一种气体E。

（1）写出有关物质的化学式：A_____________，B___________，C______________。

（2）写出气体D转变为E的化学方程式为___________________________________。

15、已知某种气态矿物燃料含有碳和氢两种元素。

为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量比，可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体全部通入如图所示的装置中，__________甲方案：燃烧产物浓H2SO4增重碱石灰增重点燃生成CO22.52g 1.32g 1.76g乙方案：燃烧产物碱石灰增重灼热Cu2O减轻石灰水增重5.60g 0.64g 4g试回答：（1）根据两方案，你认为哪一种方案能求出A的最简式？________，A的最简式为_________。

（2）若要确定A的化学式，是否还需要测定其它数据？_________如果需要，该测定哪些数据？______________________。

三、计算题17、在t℃（t>100℃），某气态烃与过量氧气的混合气体aL，引燃后再恢复到原来条件，体积仍为aL，然后通过浓硫酸，体积减少bL，再通过碱石灰，气体体积又减少bL，求该气态烃的化学式。

18、甲、乙两学生用加热无水醋酸钠和碱石灰的混合物制取甲烷，甲取了一定量的无水醋酸钠和5g 碱石灰（其中含NaOH的质量分数为60%），经混合装入试管内加热，待收集到所需的甲烷时，停止加热，试管冷却后，乙称得甲留下的反应混合物的质量为8.7g，并将它继续加热到醋酸钠完全反应，收集到甲烷560mL（标准状况），求甲在标准状况下收集到甲烷的体积？【能力训练答案】一、选择题：1、B2、BD3、B4、A5、BC6、B7、B8、C 9、C 10、B 11、B 12、C二、填空题：13、（1）CCl4不溶于水，且碘在CCl4中溶解性比在水中要大；（2）油脂易溶于汽油中。

14、（1）CH3COONH4，NH3，CH4；（2）2CO2+2Na2O2=2Na2CO3+O215、（1）1.8g, 2.2g；（2）3:1，1:416、（1）甲，CH4；（2）不需要，该化学式就是最简式。

17、C2H418、560mL。