第一节 第1课时 甲烷

释) 若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到 。 , 原因是 。
解析: 4 和 Cl2 光照生成 CH3Cl( CH 气体) 、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl, 随着反 应进行, 2 不断消耗, Cl 黄绿色逐渐消失, 又由于生成的 CH2Cl2、CHCl3、CCl4 常温下均为无色液体, 2 易溶于有机溶剂, Cl 使试管壁上有黄色油滴; 因生成的 HCl 易溶于水, 反应后, 试管内气体压强减小, 水位在试管内上升, HCl 溶于水后, 与 AgNO3 反应生成 AgCl 白色沉淀, 同时溶液中溶质为 HNO3, 故加入紫色石蕊 试液后溶液变红。 答案: 2Cl2 、CHCl3 、CCl4 CH
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2.取代反应与置换反应的区别
反应类型 取代反应 置换反应
定义
有机物分子内的某些原子或原子 一种单质和一种化合物反应生成另一 团被其他的原子或原子团替代的 种单质和另一种化合物的反应 反应 (1)反应物:有机化合物与单质或 (1)反应物:一种单质和一种化合物 化合物 (2)生成物:新的单质和新的化合物 (2)生成物:不一定有单质 (3)一般能进行完全,速率快 (3)很多反应进行不完全,速率慢 反应中无电子得失 反应中有电子转移
的叙述正确的是( B ) B.只有一种结构 D.有四种结构
解析: 可以认为该有机物是 CH4 分子中的四个 H 原子, 分别被两个 F 原子、两个 Cl 原子所替代后的产物。因为 CH4 分子是空间正四面体 结构, 所以该有机物中任意两个顶点原子之间都是相邻关系, 即只有 一种结构, 中, C C—F 键、C—Cl 键都属于极性键。
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取代反应
1.甲烷发生取代反应的有关规律 (1)反应条件和反应物 反应条件为光照, 反应物为甲烷与卤素单质。例如甲烷与氯水、溴水不反应, 但可 以与氯气发生取代反应。 (2)产物 产物是 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 和 CCl4 四种有机物与氯化氢形成的混合物, 虽 然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不一, 但很难出 现有机产物全部是某一种产物的现象。 (3)物质的量的关系 CH4 与 Cl2 发生取代反应时, 1 mol H 原子被取代, 每 消耗 1 mol Cl2 分子, 同时生 成 1 mol HCl 分子。
“可燃冰”, 顾名思义是指可以燃烧的冰, 是在低温、高压条件下由甲 烷分子与水分子结合而形成的冰状结晶体, 自然界中的可燃冰主要富集 在陆地冻土带和海洋大陆坡海底中。根据国外有关资料, 全球可燃冰蕴 藏的天然气资源总量约为 2.1×1016 m3, 相当于全球已探明传统化石燃料 碳总量的两倍, 最新的估计高达 1.2×1017 m3, 可供人类使用上千年。国际 科学界预测, 这种新能源将是石油、天然气之后最佳的替代能源。 由于目前的开发和控制技术还不成熟, 所以开采成本较高, 但是各国 正在抓紧研究各种可燃冰开发技术, 一旦技术成熟, 环境可控, 规模化开 发能够使得成本降低, 进而实现商业化开发。
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2.下列关于甲烷的性质叙述不正确的是( D ) A.甲烷是一种无色、无味的气体 B.甲烷的密度比空气的密度小 C.甲烷极难溶于水 D.甲烷性质稳定, 不和其他物质反应
指津: 在通常情况下, 甲烷的化学性质比较稳定, 与强酸, 强碱, KMnO4 等不 反应, 但在点燃条件下, 可与 O2 发生反应; 另外光照条件下也可与卤素单 质发生取代反应。
答案: 不是。因 但不是正四面体。
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键与
键的长度不同, CH3Cl 是四面体结构, 故
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2.物理性质 甲烷是一种无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体。 3.化学性质 在通常情况下, 甲烷比较稳定, 与高锰酸钾等强氧化剂不反应, 与 强酸、强碱也不反应, 但在特定的条件下, 也能发生某些反应。 (1)氧化反应 甲烷在空气中燃烧发出淡蓝色火焰, 同时放出大量的热, 化学方 程式为: 4( +2O2( CH g) g) (2)取代反应
反应特点
本质 反应条件
反应受催化剂、温度、光的影响 水溶液中置换遵循“以强制弱”原则 返回目录
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利用取代反应和置换反应的特点来判断所给的反应 类型时, 一要看反应物, 即参加反应的是有机物还是无机物, 若反应 物均为无机物, 则一定不属于取代反应; 二要看生成物, 若生成物中 有单质, 一般也不属于取代反应。
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取代反应概念: 有机物分子中的某些原子或原子团被其他的原子或 原子团所替代的反应。 【问题探究 3】 CH4 与 Cl2 发生取代反应时, 有机取代产物的总物质 的量与 CH4 的物质的量有何关系?
答案: 根据碳原子守恒, 四种有机取代产物的总物质的量等于反应物 CH4 的物质的量。
有白色沉淀产生 Ag++ClAgCl↓
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溶液变红 反应生成 HCl 溶于水使溶液显酸性
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【针对训练 2】(2011 年山东德州一中模块考试)若甲烷与氯气以物质的量 之比 1∶3 混合, 在光照下得到的产物: CH3Cl, CH2Cl2, CHCl3, CCl4, ① ② ③ ④ 其中正确的是( D ) A.只有① C.①②③的混合物 B.只有③ D.①②③④的混合物
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①有机反应比较复杂, 常伴随很多副反应发生, 因此有机反应方程 式常用“ ”代替“ ” 。
②CH4 与 Cl2 的反应逐步进行, 应分步书写。 ③当 n(CH4) ∶n(Cl2)=1∶1 时, 并不只发生反应 CH4+Cl2 应仍发生。 CH3Cl+HCl, 其他反
解析: 甲烷与氯气的反应是分步反应, 得到的一氯代物(CH3Cl)再进一步转化为二 氯代物, 三氯代物, 四氯代物。所以无论甲烷与氯气的物质的量之比是多少, 都会 得到各种氯代物及 HCl 的混合物。
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“可燃冰”——人类新能源
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第一节 最简单的有机化合物——甲烷 第1课时 甲 烷
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2011 年 1 月 8 日, 人民网报道: 中国科考人员在南海北部神狐海域圈定 11 个可燃冰矿体, 预测储量为 194 亿立方米, 并成功钻获“可燃冰”实物样 品, 从而成为继美国、日本、印度之后第 4 个采到“可燃冰”实物样品的 国家。标志着中国在该方面的调查研究水平一举步入世界先进行列。你 知道这种“冰”为什么可燃吗?
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1.了解有机化合物的概念。 2.掌握甲烷的分子结构,了解甲烷的物理性质及存在、用途。 3.掌握甲烷的化学性质,认识取代反应的特点。
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一、有机化合物及烃
【问题探究 1】 CO、CO2、H2CO3 及碳酸盐中含有碳元素, 它们属于有 机物吗?
D 的说法, 故不能用选项 A、C、D 来确定 CH4 是何种结构; CH4 是平面 若 正方形结构, CH2Cl2 有如下两种结构: 则 和 , CH4 为正 而
四面体结构时, 2Cl2 就只有一种结构。 CH 因此可由 CH2Cl2 只有一种结构推 知 CH4 为正四面体结构。
答案பைடு நூலகம்B。
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答案:不属于。CO、CO2、H2CO3及碳酸盐中虽然含有碳元素,但其组 成和性质大多具有无机物的特点,因此属于无机物。
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二、甲烷的结构及性质
1.分子结构
名称 分子式 电子式 结构式 空间构型 结构特点
甲烷
CH4
4个 键的长度 和强度相同,夹 角相等
【问题探究 2】 若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子, 还是正四面体 结构吗?
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1.下列物质中属于有机物的是( B ①乙醇 ②食盐 ③石墨 ⑧碳酸钙 ⑨乙酸 A.①②④⑤⑨ C.①③④⑤⑦⑧⑨ ④甲烷
) ⑤蔗糖 ⑥水 ⑦一氧化碳
B.①④⑤⑨ D.①④⑤⑥
指津: 有机化合物是指含有碳元素的化合物, 注意区别: CO、CO2 及碳酸 盐(CaCO3) 由于组成和性质大多具有无机物的特点, 它们属于无机物。
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3.下列叙述错误的是( B ) A.通常情况下, 甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应 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.甲烷的四种卤代物都难溶于水
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(1)CH4 分子属于 10 电子分子。 (2)CH4 分子中的化学键均为共价单键。
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【例 1】 甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形 的平面结构, 其理由是( A.CHCl3 只有一种结构 B.CH2Cl2 只有一种结构 C.CH4 分子受热分解 D.CH4 的四个价键的长度和强度都相等 解析: 4 无论是正四面体结构还是平面正方形结构时, CH 都符合选项 A、C、 )
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根据国内外技术发展趋势和我国可燃冰发展规划, 预计 2020 年之 前有望实现我国海域可燃冰试开采, 最快到 2030 年实现商业生产。 我们 相信, 经过我国科学家的艰苦探索研究, 一定能够突破可燃冰开发的种 种技术瓶颈, 使得这种资源造福人类, 从而大幅度解决我国未来能源短 缺问题, 可燃冰开发利用具有广阔美好的前景。
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【例 2】 把 1 体积 CH4 和 4 体积 Cl2 组成的混合气体充入大试管中 , 将此试管 倒立在盛有 AgNO3 溶液的水槽中, 放在光亮处, 片刻后发现试管内壁上有油状液 滴出现, 该油状液滴可能是 , 水槽 中还观察到 , 原因是 ( 用离子方程式解
指津:化学反应放热, 说明反应物所具有的总能量高于生成物所具有 的总能量, 故选 B。
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甲烷的分子结构
1.CH4 分子的空间构型为正四面体, 条 C—H 键的长度、 4 强度和夹角完全 相同, 因此 CH4 分子中的 4 个氢原子性质完全相同。 ( 若将 CH4 分子中的 4 个氢原子全部用其他的相同的原子或原子团替代, 1) 则该原子形成的分子结构仍为正四面体, CCl4; 如 ( 若 CH4 分子中的 4 个氢原子被其他的不同原子或原子团替代, 2) 则该原子 形成的分子结构仍为四面体, 但不属于正四面体,如 CH3Cl、CH2Cl2 、 CHCl3。 2.中学化学中常见的具有正四面体结构的物质有 CH4、 4、 4、 CCl P 金刚石、 晶体硅、N 等。
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CO2( +2H2O( 。 g) l)
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实验操作
实验现象
①试管内气体颜色逐渐变浅, ②试管内壁有油状液滴出现, ③试管内有少量白雾, ④试管内液面上升。
无明显现象
CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应,有关化学方程式为: 实验结论 CH4+Cl2 CH2Cl2+Cl2 CH3Cl+HCl, CHCl3+HCl, CH3Cl+Cl2 CHCl3+Cl2 CH2Cl2+HCl, CCl4+HCl。 返回目录
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有机物分子中, 碳原子以四个单键与其他原子或原子团 结合, 该碳原子形成的分子结构就是四面体结构; 若这四个原子或原子 团相同, 则该碳原子所形成的分子结构就是正四面体结构。
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【针对训练 1】对 A.有两种结构 C.含有非极性键