最简单的有机化合物--甲烷 导学案

甲烷导学案
设计老师：杨旭班级：姓名：
第1课时甲烷
一、烃的定义：
二、甲烷的结构：
分子式：电子式：结构式：结构简式：空间构型：练1、下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况( )
三、甲烷在自然界中的存在形态
甲烷是、、、的主要成分。

四、甲烷的物理性质
甲烷是一种色、味的，密度比空气，溶于水。

思考：实验室在制取甲烷时应该选择什么方法收集？
五、甲烷的化学性质
概念学习：
氧化反应
——在有机化学中，若有机物被氧化，这样的化学反应称之为氧化反应。

取代反应
——在有机化学中，有机化合物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团代替的反应，这样的化学反应称之为取代反应。

在通常情况下，甲烷（填“稳定”或“不稳定”），与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱、盐也不反应。

但在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。

1.氧化反应——燃烧
甲烷燃烧时，火焰呈，反应的化学方程式
为。

2.取代反应
教材科学探究的实验现象：。

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。

取代反应的特点：。

烷与氯气反应中的等量关系：。

练2、在光照条件下,将等物质的量的CH4和Cl2充分反应,得到产物的物质的量最多的是( )
A.CH3Cl
B.CH2Cl2
l4
D.HCl
练3、1mol甲烷和氯气在光照下充分反应生成相同物质的量的四种取代产物,则消耗的氯气的物质的量是( )
A.1mol
B.2mol
C.2.5mol
D.5mol
3.高温分解
反应方程式：
氢气可用于及合成；炭黑可用于工业。

六、甲烷的用途：燃料、合成氨（氮肥工业）、合成汽油工业、橡胶工业、制取有机溶剂等！
取代反应和置换反应有何区别？
取代反应置换反应
适用于有机反应适用于无机反应
反应物、生成物中不一定有单质反应物、生成物中一定有单质
逐步取代，很多反应是可逆的反应一般是单向进行
反应能否进行受催化剂、温
度光照等外界条件影响较大
在水溶液中进行的置换反应遵
循金属或非金属的活动顺序
甲烷课后作业
一、选择题
1、下列叙述中属于烃的是( )
A．只含有碳元素的有机物 B．含有碳元素和氢元素的有机物C．仅含有碳元素和氢元素的有机物 D．燃烧后生成二氧化碳和水的有机物2、如下图所示均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况( )
A．Ⅰ B．Ⅱ C．Ⅲ D．Ⅳ
3、能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是( )
A．甲烷的4个碳氢键的键能相等 B．甲烷的4个碳氢键的键长相等
C．甲烷的一氯代物只有1种 D．甲烷的二氯代物只有1种
4、下列分子具有正四面体结构的是( )
5、在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述中不正确的是( )
A．容器内原子总数不变 B．容器内分子总数不变
C．容器内压强不变 D．发生的反应属于取代反应
6、若甲烷与氯气以物质的量之比11混合，在光照下得到的取代产物是( )
①CH3Cl ②CH2Cl2③CHCl3④CCl4
A．只有① B．只有③
C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物
7、一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气重49.6 g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2 g，原混合气体中CO2的质量为( )
A．12.5 g B．13.2 g
C．19.7 g D．24.4 g
8、下图是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
9、(双选)下列反应属于取代反应的是( )
A．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4 B．NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3
C．CH3CH3＋Cl2――→
光照
CH3CH2Cl＋HCl D．CH2Cl2＋Cl2――→
光照
HCl＋CHCl3
10、以下关于甲烷的说法中错误的是( )
A．甲烷分子是由极性键构成的分子 B．甲烷分子具有正四面体结构
C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键 D．甲烷分子中具有非极性键
二、非选择题
11、利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实，某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：根据要求填空：
(1)实验室制取Cl2的化学反应方程式为：____________________。

(2)写出CH4与Cl2生成一氯代物的化学反应方程式____________________。

(3)B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；③________。

(4)D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是____________________。

(5)E装置的作用是(填编号)：________。

A．收集气体B．吸收氯气
C．防止倒吸D．吸收氯化氢
(6)E装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为______。

(7)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是(填编号)________。

A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E．CCl4
12、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14)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)经过几个小时的反应后，U型管右端的玻璃管中水柱的变化是( )
A．升高B．降低
C．不变D．无法确定
(3)已知CH4分子在空间呈四面体形状，1个C原子与4个H原子各共用一对电子形成4条共价键，C原子位于中心，4个H原子位于4个顶点。

如图所示为一个立方体，已画出1个C原子(在立方体中心)、1个H原子(在
立方体顶点)和1条共价键(实线表示)。

请画出另外3个H原子的合适位置和3条共价键。

13、如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将X气体燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。

试回答下列问题：
(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是________；
(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是________；
(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则X气体可能是(完成下表，可不填满，也可补充)：
①
②
③
④
⑤
14、已知某种气态矿碳和氢两种元素的质量，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，得到如下表所列的实验数据(假设产生的气体完全吸收)。

实
验前
实
验后
(干燥剂＋U形管)的
质量
10
1.1 g
10
2.9 g
(石灰水＋广口瓶)的
质量
31
2.0 g
31
4.2 g
根据实验数据求：
(1)实验完毕后，生成物中水的质量为________g。

假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为______g。

(2)生成的水中氢元素的质量为________g。

(3)生成的CO2中碳元素的质量为________g。

(4)气态矿物燃料中碳元素与氢元素的质量比为__________。

甲烷课后作业答案
一、选择题
答案：C
点拨：仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃，烃燃烧后生成CO2和H2O，但烃的含氧衍生物燃烧也生成CO2和H2O，故只有C 正确。

2．
答案：D
点拨：第Ⅳ种情况既能表示出甲烷的空间构型，又能表示出分子中C、H原子的相对大小，和甲烷分子的真实结构最接近，故选D。

3．
答案：D
点拨：先把CH4分子空间构型的几种可能性画出来，然后依次思考排列可得到答案。

4．
答案：AD
点拨：本题主要考查甲烷分子的正四面体结构。

由甲烷分子的结构，推导其取代物的分子结构。

同时应明确正面体结构中各键应完全一样。

CH4为正四面体结构，若CH4分子中4个氢原子被氯原子取代后，与CH4分子结构相似，而CHCl3、CH2BrCl分子中各键不完全相同，均不属于正四面体结构。

5．
答案：C
点拨：由质量守恒定律知，A正确；甲烷与氯气的反应中，由碳原子守恒知生成的有机物的分子个数等于甲烷的分子个数，再由每取代1个H原子，消耗一分子氯气，生成一分子HCl，故反应前后分子总数不变，B正确；由于有机产物中只有CH3Cl为气体，故反应后气体的物质的量减少，容器内压强减小，C错误；甲烷与氯气的反应属于取代反应，D正确。

6．
答案：D
点拨：甲烷和氯气在光照下发生的四步取代反应是连锁反应，反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的。

即使是甲烷和氯气的物质的量之比是11的情况，也不会仅发生CH4＋Cl2――→
光
CH3Cl＋HCl这样一种取代反应，因为一旦生成CH3Cl后，CH3Cl分子中的氢原子又可继续被氯原子取代，因此其产物不是纯净的CH3Cl，而是四种取代产物的混合物。

有机化学反应比较复杂，它不像无机反应那样，只要有反应物的化学计量数便可确定生成物的种类和数量。

7．
答案：B
点拨：这是一道考查有机化合物燃烧的题。

一般有机化合物完全燃烧的产物为CO2和水蒸气。

本题中甲烷是不完全燃烧。

具体情况分析如下：
8．
答案：B
9．
答案：CD
点拨：取代反应是指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替代的反应。

C项中，CH3CH3分子中的一个氢原子被一个氯原子所替代，正确；D项中，CH2Cl2中的一个氢原子被一个氯原子所替代，正确；A、B项是无
机反应，分别属于置换反应和复分解反应。

10． 答案：D
点拨：甲烷分子中的碳与氢原子之间形成的共用电子对一定偏向碳原子，属于极性共价键；甲烷分子中的四个碳氢键均是等同的极性共价键，所以D 错误。

二、非选择题 11．
答案：(1)4HCl(浓)＋MnO 2=====△
MnCl 2＋Cl 2↑＋2H 2O (2)CH 4＋Cl 2――→光照
CH 3Cl ＋HCl
(3)干燥混合气体
(4)吸收未参加反应的氯气 (5)C 、D (6)分液 (7)A 、B 12．
答案：(1)CH 4＋4Cl 2――→光照
CCl 4＋4H Cl (2)B (3)
13．答案：(1)H 2 (2)CO (3)
① CH 4 ②
H 2、CO
③ H 2、CH 4 ④ CO 、CH 4 ⑤
H 2、CO 、CH 4
点拨：本题主要考查根据洗气瓶中溶液质量的变化来确定X 气体的成分。

2H 2＋O 2=====点燃2H 2O,2CO ＋O 2=====点燃
2CO 2，
CH 4＋2O 2=====点燃
CO 2＋2H 2O
由浓H 2SO 4吸收水，石灰水吸收CO 2，得：
(1)若A 洗气瓶质量增加，B 洗气瓶质量不变，则说明X 气体燃烧只生成水，故X 为H 2。

(2)若A 洗气瓶质量不变，B 洗气瓶质量增加，则说明X 气体燃烧只有CO 2生成，故X 为CO 。

(3)若A 、B 两个洗气瓶质量增加，则说明X 气体的燃烧产物既有H 2O 又有CO 2，它可以是CH 4或下列组合：H 2、CO ，
H 2、CH 4，CO 、CH 4，H 2、CO 、CH 4。

14．
答案：(1)1.8 5 (2)0.2 (3)0.6 (4)3 1
点拨：干燥剂应选择只吸收水而不吸收CO 2的固体干燥剂，如无水CaCl 2。

m (H 2O)＝102.9 g －101.1 g ＝1.8 g
m (CaCO 3)＝
314.2 g －312.0 g
44
×100＝5 g
m (H)＝1.8 g×218
＝0.2 g
m (C)＝
314.2 g －312.0 g
44
×12＝0.6 g
m (C)m (H)＝0.60.2＝31。

(3)。