实验一：甲烷的取代反应
甲烷与氯气取代反应实验的改进
甲烷与氯气取代反应实验的改进甲烷与氯气取代反应有机化学教学中的一个重要实验，这不仅是学生学习有机化学接触到的第一个有机反应，也是烷烃的一个重要性质实验。
做好本实验对于刚刚涉足有机化学的学生来说具有非常重要的意义。
本文对该实验的相关问题进行了讨论，并对该实验作了改进。
1 实验原理甲烷与氯气的混合气体在光照条件下可发生取代反应，反应历程属于自由基链反应：CH4+Cl2→Cl·CH4+Cl·CH4→2CH3·C1+2HC1；CH3·C1+C12→Cl·CH3C1+Cl·…CCl3·+C1·→CC l4要使反应进行，需要一定的能量，这些能量来自光照或受热。
能说明取代反应已经发生的指标性现象是：1．氯气黄绿色褪去，2.有油状液体生成，3.有氯化氢气体生成。
4.气体体积减少。
2 常见几种实验的讨论人卫版教材有机化学（2)专题3第一单元中，甲烷性质的实验，采用的是在集气瓶中，用排饱和食盐水法收集氯气与甲烷（体积比为4：1)的混合气体（见图1所示），也有一些资料介绍，用100 mL的量筒来收集混合气体（甲烷20 mL 氯气80 mL，如图2所示），对混合气体进行光照，然后观察反应现象。
采用教材中的实验装置（如图1)进行实验，观察到的实验现象是瓶内气体体积减少、氯气的黄绿色褪去、瓶壁上有液滴。
但存在三个疑点：（1)生成的氯化氢气体溶解在水中无法检验，也没有证据可证明有氯化氢气体生成。
(2)混合气体是用排饱和食盐水方式取得的，瓶壁上会残留水珠，实验时无法辨认是有機生成物还是残留的水珠，不能确信有氯代物生成。
(3）如果用液面上升的现象说明气体体积减少了，以此来说明取代反应已发生，也缺乏说服力。
即使没有甲烷，单是氯气装在瓶中倒插在水里，给予光照，液面也会上升。
因为氯气可与水反应生成盐酸和次氯酸，次氯酸又能分解生成氧气，最终体积是原体积的一半，且氯气的黄绿色也褪去，相关的反应方程式如下：C12+H2O HCl+HC1O2HC1O光照2HC1+O2↑按图2的实验装置，观察到的反应现象及存在的问题与上述一样。
甲烷的取代反应
(1)若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，如CCl4。则该原 子形成的分子结构为 正四面体 结构。
(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，如CH3Cl、CH2Cl2、 CHCl3。则该原子形成的分子结构为 四面体，但不属于正四面体 。
2、下列变化属于取代反应的是（ D ）
A. 硝酸银溶液与与氢氧化钠溶液的反应
D. 由甲烷制取四氯化碳
3、下列反应属于取代反应的是 D
A．CH4
C＋2H2
B．Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
C．CH4＋2O2
CO2＋2H2O
D．CH3CH3＋Cl2
CH3CH2Cl＋HCl
3 气体通入含石蕊的 H2SO4溶液中
4 气体通入Br2水中
溶液不褪色 溶液不褪色
CH4与强酸不反应 CH4与Br2水不反应
归纳：甲烷在通常情况下性质比较稳定，与酸性高锰酸钾、强酸、强碱、强氧化剂不发 生反应。
四、 甲烷的物理性质：
无 色 无 味的 气 体，密度 比空气 小 ，难溶 溶于水。
收集
排水法 向下排空气法
甲烷的取代反应
教学目标
1.根据甲烷与氯气的反应，掌握发生取代反应时的断键和成键情况。 2.通过甲烷发生取代反应的机理，进一步加深对甲烷的空间结构的认识。 3.掌握甲烷发生取代反应的条件，会书写相应的化学方程式。
知识回顾：甲烷的结构
球棍模型
小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)
比例模型
用不同体积的小球表示不同大小的原子
CHCl3 + HF
CHFCl2 + HCl
甲烷的取代反应变化技能教案
甲烷的取代反应变化技能教案第一章：教学目标与内容1.1 教学目标让学生了解甲烷的取代反应的概念。
使学生掌握甲烷的取代反应的实验操作技能。
培养学生分析实验结果并得出结论的能力。
1.2 教学内容甲烷的取代反应定义。
甲烷的取代反应的实验原理。
甲烷的取代反应的实验步骤。
第二章：教学准备2.1 实验材料甲烷气体。
氯气。
光照条件下进行实验所需的装置。
2.2 实验仪器试管。
酒精灯。
导管。
集气瓶。
第三章：实验原理与步骤3.1 实验原理甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，氯代甲烷和氢氯酸。
反应方程式：CH4 + Cl2 →CH3Cl + HCl3.2 实验步骤连接实验装置，确保气密性良好。
将甲烷气体通过导管导入试管中。
将氯气通过导管导入试管中。
点燃酒精灯，提供光照条件。
观察实验现象，记录实验结果。
第四章：实验操作注意事项4.1 安全注意事项佩戴防护眼镜和手套，以防实验中产生的化学品对皮肤和眼睛造成伤害。
避免直接接触高温的实验装置。
4.2 实验操作技巧确保甲烷和氯气的导入速度适宜，避免过快或过慢。
控制酒精灯的火候，保证光照条件的稳定。
第五章：实验结果与分析5.1 实验结果观察观察试管中是否产生白色烟雾或白雾。
收集的氯代甲烷气体，并观察其性质。
5.2 实验结果分析分析实验结果，得出甲烷与氯气发生取代反应的结论。
讨论实验结果与实验原理之间的关系。
6.1 评估方法通过观察学生的实验操作是否规范来进行评估。
通过学生的实验结果和分析报告来评估学生对甲烷的取代反应的理解程度。
6.2 评估内容学生对甲烷的取代反应的概念的理解。
学生对甲烷的取代反应的实验操作的熟练程度。
学生对实验结果的分析能力。
第七章：教学反思7.1 教学效果反思反思学生对甲烷的取代反应的概念的理解程度。
反思学生对甲烷的取代反应的实验操作的熟练程度。
反思学生对实验结果的分析能力。
7.2 教学改进计划根据学生的表现，调整教学方法和教学内容，以提高学生的理解程度和操作技能。
高中化学有机实验—苯酚的酸性2
高中化学有机实验—苯酚的酸性2有机实验是高中化学学习的重要内容，是高考常考内容。
今天给大家分享重要有机物的性质实验及注意事项。
有机实验1.甲烷(1)甲烷通入KMnO4酸性溶液中实验：把甲烷通入盛有KMnO4酸性溶液的试管里，观察紫色溶液是否有变化?现象与解释：溶液颜色没有变化。
说明甲烷与KMnO4酸性溶液不反应，进一步说明甲烷的性质比较稳定。
(2)甲烷的取代反应实验：取一个100mL的大量筒，用排饱和食盐水的方法先后收集20mLCH4和80mLCl2，放在光亮的地方(注意：不要放在阳光直射的地方，以免引起爆炸)，等待片刻，观察发生的现象。
现象与解释：大约3min后，可观察到量筒壁上出现油状液滴，量筒内饱和食盐水液面上升。
说明量筒内的混合气体在光照下发生了化学反应；量筒上出现油状液滴，说明生成了新的油状物质；量筒内液面上升，说明随着反应的进行，量筒内的气压在减小，即气体总体积在减小。
2.乙烯(1)乙烯的燃烧实验：点燃纯净的乙烯。
观察乙烯燃烧时的现象。
现象与解释：乙烯在空气中燃烧，火焰明亮，并伴有黑烟。
乙烯中碳的质量分数较高，燃烧时有黑烟产生。
(2)乙烯使KMnO4酸性溶液褪色实验：把乙烯通入盛有KMnO4酸性溶液的试管里，观察试管里溶液颜色的变化。
现象与解释：KMnO4酸性溶液的紫色褪去，说明乙烯能被氧化剂KMnO4氧化，它的化学性质比烷烃活泼。
(3)乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色实验：把乙烯通入盛有溴的四氯化碳溶液的试管里，观察试管里溶液颜色的变化。
现象及解释:溴的红棕色褪色，说明乙烯与溴发生了反应。
3.乙炔(1)点燃纯净的乙炔实验:点燃纯乙炔。
观察乙炔燃烧的现象。
现象及解释:乙炔燃烧时，火焰明亮，并伴有强烈的黑烟。
这是因为乙炔中碳的质量分数高于乙烯，碳没有完全燃烧。
(2)乙炔使KMnO4酸性溶液褪色实验：把纯净的乙炔通入盛有KMnO4酸性溶液的试管里，观察试管里溶液颜色的变化。
现象与解释：KMnO4酸性溶液的紫色褪去，说明乙炔能与KMnO4酸性溶液反应。
高中化学复习知识点：甲烷取代反应实验探究
① 向浓缩的海水中通入某种气体，将海水中的Br-氧化为Br2，该气体是______（写名称）。
② 用热空气将Br2从上述溶液中吹出，并由浓Na2CO3溶液吸收，转变为NaBr、NaBrO3。每吸收lmolBr2，需消耗Na2CO3_____mol。
③ 再将所得混合溶液用稀硫酸酸化，得到浓度较高的溴水，写出生成溴单质的离子方程式___。
11． 氯气（或 ）HCl乙醇羟基浓硫酸、170℃ 酯化反应（或取代反应） （或 ）
【解析】
【分析】
I.CH4与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，根据物质的性质与实验现象分析作答；
II.乙烯与水加成生成乙醇A，A为C2H5OH，乙醇催化氧化生成B，结合B的分子式可知B为CH3COOH，乙酸与乙醇反应生成C，C为CH3COOC2H5，乙烯与氧气反应生成D，则D为环氧乙烷；因为后面生成物要与乙酸发生酯化反应按1:2反应，D-E是开环加成反应，故E为乙二醇，乙二醇与乙酸发生酯化反应生成F(C6H10O4)，则F为二乙酸乙二酯( )以此解答该题。
II.（3）（1）由以上分析可知A为乙醇，含有羟基，可在浓硫酸作用下加热到170 发生消去反应生成乙烯；
(4)B和A反应是乙酸与乙醇反应生成乙酸乙酯，反应方程式为： ，该反应的类型为酯化反应（或取代反应）；
答案选A。
5．B
【解析】
【分析】
【详解】
A. 与 发生取代反应，根据原子守恒得到容器内原子总数不变，故A正确；
B. 与 发生取代反应，由于 、 、 为液态产物，因此容器内压强减小，故B错误；
C. 与 发生取代反应，结合其反应化学方程式分析可知，反应前后分子总数相等，容器内分子数不变，故C正确；
甲烷取代反应实验报告
甲烷取代反应实验报告实验目的通过甲烷取代反应，合成氯代甲烷，并通过实验验证反应的定量性质。
实验原理甲烷取代反应是一种典型的卤代烷的合成方法。
在本实验中，甲烷与氯气发生取代反应，生成氯代甲烷。
甲烷中的一个氢原子被氯原子取代，反应的化学方程式如下：CH4 + Cl2 -> CH3Cl + HCl该反应是一个比较剧烈的取代反应，目标产物氯代甲烷在环境中溶解度较高，所以实验室通常采用该反应合成氯代甲烷。
实验步骤1. 实验前准备：将实验器具清洗干净，准备好甲烷气体、氯气和反应装置。
2. 反应装置：将甲烷和氯气分别充入两个独立的气体收集管中，并通过硅胶垫连接到反应器中。
3. 开始反应：缓慢地将甲烷和氯气同时通入反应器中，保持较低的反应温度（约10-20摄氏度）。
4. 反应时间：根据所需产物的量和反应速率，控制反应时间。
5. 收集产物：将反应器中产生的氯代甲烷，通过气体收集管收集起来。
6. 结束实验：关闭气体通入，将反应装置拆除，妥善处理废气。
实验结果经过实验，我们获得了一定量的氯代甲烷。
根据实验数据计算得到反应的产率和摩尔比。
根据摩尔比可以得到反应的动力学常数和速率常数。
实验讨论在实验过程中，我们需要注意控制反应的温度和时间，以避免产生副产物或不完全反应。
此外，反应中使用的甲烷和氯气需要具有一定的纯度和浓度，以保证反应的准确性和可重复性。
此外，由于氯代甲烷是一种有毒气体，实验过程中应该注意安全操作。
在进行气体收集和处理时，需要通风良好的实验室环境，并采取适当的防护措施。
结论通过甲烷取代反应，我们成功合成了氯代甲烷。
实验结果表明反应的产率和摩尔比都符合预期。
这表明这种取代反应是一种有效的合成氯代甲烷的方法。
通过本实验的实践，我们对甲烷取代反应有了更深入的理解并加强了实验操作的技能。
同时，实验中也加深了对反应速率常数和动力学常数的认识。
参考资料[1] Weber, L. B.; Yale, H. L. Chloromethane from Methane and Chlorine. J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 4733–4735.[2] Klein, D. R.; McDaniel, R. K. The Importance of Trigonality in Reactions of Alkanes. Acc. Chem. Res. 1988, 21, 98–105.。
甲烷
世界上绝大多数的含碳化合物，都是有机化合物（简称有机物）。
有机化合物与人类的关系非常密切，在人们的衣、食、住、行、医疗保健、工农业生产及能源、材料和科学技术等领域中都起着重要的作用。
最早，人类只能从动植物体中取得一些糖类、蛋白质、油脂、染料等有机物作为吃、穿、用方面的必需品。
后来，人们逐步能从非生物体内取得的物质合成有机物，如合成尿素、醋酸、柠檬酸等。
如今，人们不但能合成出自然界里已有的许多有机物，而且还能合成出自然界里原来没有的多种多样性能良好的有机物，如合成树脂、合成橡胶、合成纤维、药物、染料、功能材料，等等。
越来越多的人工合成有机物不断充实着人们的物质生活，促进了经济发展和社会进步。
目前，从自然界发现的和人工合成的有机物已超过1000万种，而且新的有机物仍在不断地被发现或合成出来。
有机物的种类为什么如此繁多呢？我们知道，碳原子最外层有4个电子，在有机化合物中，每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能相互形成共价键，不仅可以形成单键，还可以形成双键或三键；多个碳原子可以相互结合形成长长的碳链，也可以形成碳环（如右图所示）。
因此一个有机物的分子可能只含一个碳原子，也可能含有几千甚至上万个碳原子；而含有相同原子种类和数目的分子又可能具有不同的结构。
这就是造成碳的化合物种类和数目繁多的主要原因。
组成有机物的元素除碳外，通常还有氢、氧、氮、硫、卤素、磷等。
仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又称烃。
根据结构的不同，烃可分为烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等，每一类烃中又各有许多化合物。
甲烷的分子式是CH4，在甲烷分子中，碳原子以最外电子层上的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4个共价键。
这种用短线来表示一对共用电子的图式叫结构式。
甲烷的结构式可以表示甲烷分子中碳原子与氢原子的成键情况，但却不能说明分子里各原子在空间的分布情况。
科学实验证明，甲烷分子里的碳原子与4个氢原子并不在一个平面内，整个分子呈一个正四面体形的立体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（如下左图）。
高中化学甲烷发生取代反应的有关规律
高中化学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，反应物为卤素单质。
例如甲烷与氯水、溴水不反应，但可与氯气、溴蒸气发生取代反应。
2．反应产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同，但甲烷与氯气反应的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物。
3．物质的量的关系CH4与Cl2发生取代反应时，每1 mol H原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同时生成1 mol的HCl分子。
4．注意事项(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“→”。
(2)CH4与Cl2的反应逐步进行，应分步书写。
(3)当n(CH4)∶n(Cl2)=1∶1时，反应并不只发生CH4+Cl2CH3Cl+HCl，其他反应仍发生。
5．取代反应与置换反应的比较1．甲烷的卤代反应的产物是混合物，而不是纯净物。
2．甲烷等有机物与氯气发生取代反应时，取代的位置和个数是难以控制的，因此制备卤代烃一般不采用取代反应。
典型例题例1 将1 mol甲烷与一定量的氯气混合于一量筒中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽(如图所示)，对于此反应，有关叙述不正确的是( )A．该反应属于取代反应B．该反应的条件是光照C．该反应的生成物只有四种D．该反应现象有量筒内气体颜色变浅，器壁上有油状液滴答案 C解析【分析】CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应，该反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、氯化氢五种产物，据此分析作答。
【详解】A. 将1 mol甲烷与一定量的氯气混合于一量筒中，甲烷与氯气发生取代反应，A项正确；B. 该取代反应需要光照条件，B项正确；C. 该反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、氯化氢五种产物，C项错误；D. 氯气参与反应，生成了液态有机物二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，则量筒内气体颜色变浅，器壁上有油状液滴，D项正确；答案选C。
甲烷四个取代反应方程式
甲烷四个取代反应方程式甲烷是一种简单的有机化合物，由一个碳原子和四个氢原子组成。
它是一种无色、无味、易燃的气体，是天然气的主要成分之一。
甲烷的四个氢原子可以被其他原子或分子取代，形成不同的化合物。
下面将介绍甲烷的四个取代反应方程式，并对其进行解释。
1. 氯代反应CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl氯代反应是甲烷的一种取代反应，其中氯原子取代了其中一个氢原子。
在这个反应中，氯气和甲烷在紫外光的作用下反应，生成氯甲烷和氢氯酸。
氯代反应是一种重要的有机反应，可以用于制备氯代烷类化合物。
2. 溴代反应CH4 + Br2 → CH3Br + HBr溴代反应是甲烷的另一种取代反应，其中溴原子取代了其中一个氢原子。
在这个反应中，溴气和甲烷在紫外光的作用下反应，生成溴甲烷和氢溴酸。
溴代反应也是一种重要的有机反应，可以用于制备溴代烷类化合物。
3. 氢代反应CH4 + HCl → CH3Cl + H2氢代反应是甲烷的一种取代反应，其中氯化氢分子取代了其中一个氢原子。
在这个反应中，氯化氢和甲烷在高温下反应，生成氯甲烷和氢气。
氢代反应也是一种重要的有机反应，可以用于制备氯代烷类化合物。
4. 烷基化反应CH4 + CH3Cl → CH3CH3 + HCl烷基化反应是甲烷的一种取代反应，其中氯甲烷分子中的氯原子被甲烷中的氢原子取代。
在这个反应中，氯甲烷和甲烷在高温下反应，生成乙烷和氢氯酸。
烷基化反应也是一种重要的有机反应，可以用于制备烷烃类化合物。
总的来说，甲烷的四个取代反应方程式都是有机化学中的重要反应，可以用于制备不同的有机化合物。
这些反应的发生需要一定的条件，如高温、紫外光等。
在实际应用中，这些反应可以用于制备各种有机化合物，如氯代烷、溴代烷、烷烃等。
因此，对这些反应的研究和应用具有重要的意义。
高中化学甲烷取代反应教案
高中化学甲烷取代反应教案教学目标：1. 了解甲烷取代反应的概念和原理；2. 掌握甲烷取代反应的具体步骤和条件；3. 能够运用甲烷取代反应解决实际问题。
教学重点：1. 甲烷取代反应的概念和原理；2. 甲烷取代反应的具体步骤和条件。
教学难点：1. 理解甲烷取代反应的机理；2. 运用甲烷取代反应解决问题。
教学方法：1. 教师讲解；2. 实验演示；3. 讨论交流；4. 小组合作。
教学准备：1. 实验室设备和试剂；2. 课件或板书；3. 实验操作指导书；4. 学生练习题。
教学过程：一、导入(5分钟)教师简单介绍化学反应中的取代反应，并引入本节课要学习的甲烷取代反应。
二、讲解概念和原理(10分钟)1. 讲解甲烷的结构和性质；2. 讲解甲烷取代反应的概念和原理；3. 讲解取代反应的机理。
三、实验演示(15分钟)教师进行甲烷取代反应的实验演示，并引导学生观察实验现象和结果。
四、讲解步骤和条件(10分钟)1. 讲解甲烷取代反应的具体步骤；2. 讲解甲烷取代反应的条件。
五、实践操作(15分钟)学生进行甲烷取代反应的实践操作，并记录实验现象和结果。
六、讨论交流(10分钟)学生就实验结果展开讨论，交流实验过程中的问题和思考。
七、小组合作(10分钟)将学生分成小组，进行相关问题的讨论和解答，培养学生合作能力和解决问题的能力。
八、总结归纳(5分钟)教师总结甲烷取代反应的重点内容，强化学生对该反应的理解和掌握。
课堂作业：1. 预习本课内容；2. 完成相关练习题；3. 总结甲烷取代反应的机理和应用。
教学反思：通过本节课的教学，学生能够了解甲烷取代反应的概念和原理，掌握该反应的具体步骤和条件，培养学生实验操作和问题解决能力。
同时，教师应注意引导学生主动思考和合作学习，提高学生的学习兴趣和实践能力。
甲烷的取代反应笔记
甲烷的取代反应笔记甲烷的取代反应，这可是化学世界里相当有趣的一个事儿呢。
咱先来说说甲烷是个啥。
甲烷啊，就像是化学大家庭里一个低调的小成员，它的分子结构可简单啦，就一个碳原子周围围了四个氢原子，就像一个中心有个大球，周围连着四个小球一样。
它在自然界里可不少见呢，像沼气里就有它的身影，就好比它是沼气这个小集体里的重要一员。
那甲烷的取代反应又是咋回事呢？这就像是一场分子之间的换座位游戏。
比如说氯气来了，氯气就像是个调皮的捣蛋鬼。
它看到甲烷这个老实巴交的分子，就想搞点事情。
氯气分子中的氯原子啊，就开始和甲烷分子里的氢原子商量：“嘿，兄弟，你这个位置不错，让我来坐会儿呗。
”于是，在光照这个特殊的条件下，一个氢原子就被氯原子给挤走了，氯原子取而代之，这就形成了一氯甲烷。
这个过程就像是在一场抢座位大赛里，一个新选手把原来坐在座位上的选手给赶跑了自己坐上去了。
不过呢，这个反应可不会就这么简单地停止。
一氯甲烷觉得自己好像有点不一样了，它变得更活泼了。
这时候，如果还有氯气在，那又会有新的一轮换座位游戏。
氯原子又会对一氯甲烷里剩下的氢原子说：“你看你，我也想你的位置呢。
”然后又会有一个氢原子被取代，变成二氯甲烷。
这就好比在一个游戏里，一个已经被改变了一点的玩家又被进一步改变了。
这个取代反应还可以继续下去，二氯甲烷能变成三氯甲烷，三氯甲烷还能变成四氯甲烷呢。
这就像多米诺骨牌一样，一个反应引发下一个反应。
而且啊，每一步反应都会产生一些不同的物质，这些物质都有它们自己的特性。
比如说一氯甲烷是个气体，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷可就不一样了，它们有的是液体，有的性质也完全不同。
这就像一个家族里的兄弟姐妹，虽然都有相似的地方，但是又各有各的脾气。
你可能会问，为啥这个反应要在光照下才能进行呢？这就像是一个启动密码一样。
光照就给这个反应提供了一种特殊的能量，让那些氯原子有了足够的动力去和氢原子抢座位。
如果没有光照这个条件，氯原子可能就没那么大的胆子去挑战氢原子了，它们可能就只能干瞪眼，就像一群士兵没有将军的命令不敢行动一样。
实验一：甲烷的取代反应.doc
实验一：甲烷的取代反应知识储备：1、甲烷的分子结构：经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，如右图所示：碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角109°28′）。
2、甲烷的取代反应：甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应，CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl、CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl、CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。
3、氯气的制取反应：实验室可以利用强氧化剂氧化浓盐酸制取氯气，例如高锰酸钾和浓盐酸的反应：2KMnO4＋16HCl(浓)＝2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O。
注意事项：1、高锰酸钾和浓盐酸加入量不能大，操作要快，瓶塞不能盖得太紧。
可以利用点燃镁条发出的光催化反应发生（距离在15 cm左右，2～3分钟内完成）。
2、由于没有尾气处理装置，可能会有少量氯气逸出，实验开始前准备稀NaOH溶液或过程展现：标题：甲烷的取代反应实验日期：指导教师：同组人：实验评价：实验目的：掌握氯气的取代反应的发生条件以及产物特点。
实验用品：1、实验药品：高锰酸钾、浓盐酸、甲烷、蓝色石蕊试纸。
2、实验仪器：试管、胶塞、试管架、黑纸、日光灯或高压汞灯等。
实验步骤与方法：1．实验步骤实验1：在收集好甲烷的试管中，迅速加入0.5 g KMnO4和1mL盐酸，用黑纸包好。
实验2：在收集好甲烷的试管中，迅速加入0.5 g KMnO4和1mL盐酸。
距离15 cm用燃着的镁条（日光、高压汞灯等其他光源）照射。
说明：实验1和实验2中可以用润湿的蓝色石蕊试纸在瓶口检验反应产物。
2、实验记录信息反应条件反应物状态生成物状态反应中的现象试纸的变化内容实验1实验23、实验结论将实验过程中的相关实验现象填入实验报告中的空白栏中，并与其他同学进行交流，总结甲烷与氯气的取代反应的相关信息：甲烷与氯气在光照条件下可以发生取代反应：其中（1）是反应发生的主要原因；（2），说明产生了不溶于水的物质；（3），推断有氯化氢生成。
甲烷的取代反应
（四）课堂小结：
知识回放，锻炼语言表达能力
（五）布置作业
（六）板书设计
最简单的有机化合物——甲烷 一、甲烷的结构：正四面体的空间构型
二、甲烷的物理性质：无色、无味的气体，
密度比空气小=0.717g/L（标况）；极难溶水。 三．化学性质：
点燃
1.氧化反应：CH4 + 2O2
CO2 + 2H2O
①．通过甲烷球棍模型的组装，培养学生 动手操作能力和空间想象能力
②．通过观察和思考甲烷的性质实验，学 习归纳推理的方法。
（3）情感态度与价值观 ①．通过对甲烷结构和性质的学习，引导学
生深入认识结构决定性质这一规律 ，对学 生进行辩证唯物主义的教育。 ②．了解 “西气东输”工程的概况，培养学 生 的爱国主义精神。
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
总结：1. 取代的概念
2.甲烷取代反应的现象
3.甲烷取代反应的原理
光
CH4 + Cl2
CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2 光 CH2Cl2 + HCl
CH2Cl2 + Cl2 光 CHCl3 + HCl
光
CHCl3 + Cl2
CCl4 + HCl
（三）巩固练习：
2.取代反应（1）现象：试管内壁上出现油滴；试管中有少量白雾
试管内液面上升，气体颜色变浅。
（2）原理： CH4 + Cl2
光
CH3Cl + HCl
（3）概念：有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所 代替的反应。
五、本节课特色说明
自主学习、自我总结
甲烷(1)
Ⅰ 球棍模型 甲烷分子球棍模型与比例模型 Ⅱ 比例模型 注意：学习一种有机物要知道这种物质的三式，即分 子式、电子式和结构式。还要自觉培养一定的空间结 构思维能力。
[思考讨论]
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，理由是（ B ） A. CH3Cl只存在一种结构 B. CH2Cl2只存在一种结构 C. CHCl3只存在一种结构 D. CCl4中四个价键的键角和键长都相等
向 下 排 空 气 法
排 水 法
由甲烷分子的结构知甲烷是较稳定的物质。但在 一定条件下也能与其它物质发生化学反应。 （1）、甲烷的氧化反应
3、甲烷的化学性质
甲烷在空气里燃烧：
CH4+2O2
点燃
CO2+2H2O
注意：CH4的爆炸极限：5%~15.4% 甲烷在点燃之前要验纯，否则可 能发生爆炸。 甲烷不能与KMnO4溶液、溴水等 强氧化剂反应，也不与强酸、强 碱反应
CH2Cl2 ＋ Cl2
CHCl3 ＋ Cl2
CHCl3 ＋ HCl
CCl4 ＋ HCl
光照
常温下，一氯甲烷是气体，其他三种是液体，三氯甲烷和
四氯甲烷是工业上重要的溶剂，四氯甲烷还是一种效率
较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。
甲烷与氯气光照条件下的反应
光照
→
CH4 ＋ Cl2
光照
CH3Cl ＋ H子团被其他原子或原子团所代替的反应。
取代反应与置换反应的比较：
取代反应 置换反应 可与化合物发生 反应物、生成物 取代，生成物中不一 中一定有单质 定有单质 在水溶液中进行 反应能否进行受外界 的置换反应遵循金 条件影响较大 属活动性顺序 逐步取代，很多 反应是可逆的 反应一般单方向进行
甲烷取代反应实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解甲烷取代反应的基本原理和实验方法。
2. 掌握光照条件下甲烷与氯气发生取代反应的实验步骤和现象。
3. 熟悉实验操作技能，培养观察、分析、总结的能力。
二、实验原理甲烷（CH4）在光照条件下与氯气（Cl2）发生取代反应，生成氯代甲烷（CH3Cl）和氯化氢（HCl）。
反应方程式如下：CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl反应过程中，甲烷分子中的氢原子逐步被氯原子取代，生成不同程度取代的氯代甲烷。
三、实验仪器与试剂1. 仪器：大试管、酒精灯、高压汞灯、量筒、滴管、试管夹、集气瓶、镊子、水槽、饱和食盐水、NaOH溶液、AgNO3溶液。
2. 试剂：甲烷、氯气、NaOH溶液、AgNO3溶液。
四、实验步骤1. 准备实验装置：将大试管倒置于盛有饱和食盐水的槽中，用滴管将甲烷和氯气分别收集在集气瓶中，然后通过镊子将集气瓶中的气体导入大试管中。
2. 光照反应：将大试管置于高压汞灯下照射，观察反应现象。
3. 观察现象：在光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应，试管内液面上升，混合气体的颜色变浅直至消失，试管内壁有油状液滴附着。
4. 验证产物：将反应后的混合气体分别加入NaOH溶液和AgNO3溶液中，观察现象。
a. 加入NaOH溶液：反应生成氯化钠（NaCl），溶液变浑浊。
b. 加入AgNO3溶液：反应生成氯化银（AgCl）白色沉淀。
五、实验结果与分析1. 反应现象：在光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应，生成氯代甲烷和氯化氢。
反应过程中，试管内液面上升，混合气体的颜色变浅直至消失，试管内壁有油状液滴附着。
2. 验证产物：反应后的混合气体加入NaOH溶液和AgNO3溶液，分别生成氯化钠和氯化银，证明实验成功。
六、实验结论1. 甲烷在光照条件下可以与氯气发生取代反应，生成氯代甲烷和氯化氢。
2. 通过观察实验现象和验证产物，可以判断实验成功。
七、实验讨论1. 实验过程中，为什么试管内液面会上升？解答：氯气密度大于空气，反应过程中，氯气被消耗，导致试管内压强减小，液面上升。
甲烷的取代反应知识点
甲烷的取代反应：微观世界的“换岗游戏”我和同桌阿明在化学课上被甲烷的取代反应搞得晕头转向。
那些什么氯原子取代甲烷里的氢原子，一会儿生成一氯甲烷，一会儿又变成二氯甲烷的，就像变魔术一样，让我们摸不着头脑。
有一天，化学老师说要带我们做个小实验来演示甲烷的取代反应，这可把我们兴奋坏了。
老师把我们带到实验室，实验台上放着一个密封的玻璃容器，里面装着甲烷气体，旁边还有一个装满氯气的储气罐，以及一盏特制的强光照射灯。
老师指着这些东西说：“同学们，今天我们要让甲烷和氯气在这个小‘舞台’上好好表演一下取代反应。
你们看，这甲烷就像一个小团队，里面的氢原子都坚守着自己的岗位。
而氯气呢，在光照这个‘魔法棒’的作用下，就会变得很活泼，想要来‘挑战’甲烷团队里的氢原子。
”阿明好奇地问：“老师，那它们怎么个‘挑战’法呢？” 老师笑着打开了氯气储气罐的阀门，让少量氯气慢慢进入装着甲烷的玻璃容器，然后打开强光照射灯，说：“现在，光照就像吹响了战斗的号角。
氯气分子中的氯原子会先分解成单个的氯原子，这些氯原子就像一个个勇猛的‘战士’，冲向甲烷分子。
其中一个氯原子会把甲烷分子里的一个氢原子‘挤走’，自己占据那个位置，这样就生成了一氯甲烷。
这就好比在一个岗位上，原来的员工被新员工替换了，这就是取代反应的第一步。
”我眼睛紧紧盯着容器，说：“那然后呢？是不是还会继续换岗？” 老师点头说：“没错。
这个新生成的一氯甲烷里还有氢原子，那些剩下的氯原子‘战士’可不会罢休。
它们会继续发动‘攻击’，又有一个氯原子会取代一氯甲烷里的氢原子，变成二氯甲烷。
就像在一个团队里，又有一个岗位换了人。
”这时候，学习委员小美也走过来，看着实验说：“老师，那这个反应会一直进行下去，把甲烷里的氢原子都换完吗？” 老师解释道：“理论上是可以的，但实际上，随着反应的进行，各种产物会混合在一起，而且每一步取代反应的速度也不一样，所以最后会得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳等多种产物的混合物。
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实验一：甲烷的取代反应知识储备：1、甲烷的分子结构：经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四 面体结构，如右图所示：碳原子位于正四面体的中心， 4个氢原子分别位于正四面体的 4个顶点上（键角109° 28'）。
2、甲烷的取代反应：甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应+ HCI 、CH 3CI + CI 2 亠 J CH 2CI 2+ HCI 、CH 2CI 2+ CI 2 亠 J CHCI 3+ HCI 、CHCI 3+ CI ?—「CCI 4+ HCI 。
3、氯气的制取反应：实验室可以利用强氧化剂氧化浓盐酸制取氯气，例如高锰酸钾和浓盐酸的反应：2KMnO 4+ 16HCI （浓）=2KCI + 2MnCI 2+ 5CI 2 f+ 8H 2O 。
注意事项：1、 高锰酸钾和浓盐酸加入量不能大，操作要快，瓶塞不能盖得太紧。
可以利用点燃镁 条发出的光催化反应发生（距离在 15 cm 左右，2〜3分钟内完成）。
2、 由于没有尾气处理装置，可能会有少量氯气逸出，实验开始前准备稀 NaOH 溶液或 浸满NaOH 溶液的棉团，实验结束时放在瓶口，有效处理尾气。
过程展现：标题：甲烷的取代反应实验日期： ___________ 指导教师： ____________ 同组人： ___________ 实验评价： ____________ 实验目的：掌握氯气的取代反应的发生条件以及产物特点。
实验用品：1、 实验药品：高锰酸钾、浓盐酸、甲烷、蓝色石蕊试纸。
2、 实验仪器：试管、胶塞、试管架、黑纸、日光灯或高压汞灯等。
实验步骤与方法：1. 实验步骤实验1:在收集好甲烷的试管中，迅速加入 0.5 g KMnO 4和1mL 盐酸，用黑纸包好。
实验2：在收集好甲烷的试管中， 迅速加入0.5 g KMnO 4和1mL 盐酸。
距离15 cm 用燃着的镁条（日光、高压汞灯等其他光源）照射。
说明：实验1和实验2中可以用润湿的蓝色石蕊试纸在瓶口检验反应产物。
信息 内容反应条件 反应物状态 生成物状态 反应中的现象 试纸的变化实验1实验23、实验结论将实验过程中的相关实验现象填入实验报告中的空白栏中， 并与其他同学进行交流， 总结甲烷与氯气的取代反应的相关信息：甲烷与氯气在光照条件下可以发生取代反应：其中（1） _____ 是反应发生的主要原因；（2） ____________________________ ，说明产生了不溶于水的物质；（3） ________________CH 4+ CI 2光照--------------CH 3CI______________________ ，推断有氯化氢生成。
答案：（1）光（2）黄绿色逐渐褪去，瓶壁出现油状液滴（3）瓶口有白雾，试纸变红反思与探究：1 •历史上，科学家们在测定了甲烷的分子组成为CH4后，对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想：一种为正四面体型，一种为平面正方形。
为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出：通过研究是否存在两种结构不同的二氯甲烷来确定。
请思考，这一提案的依据是什么？2. 甲烷与氯气的取代反应，试管中出现的白雾是什么？试管壁出现的油状液滴是什么？3•根据甲烷与氯气的取代反应，思考能否用乙烷和氯气的取代反应制备一氯乙烷?4•试设计一实验方案，证明甲烷中含有碳元素和氢元素。
5•第28届国际地质大会提供的资料显示，海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称可燃冰”可满足人类1000年的能源需要。
可燃冰是天然气水合物的俗称，主要成分是一水合甲烷晶体（CH4 H20）。
可燃冰有望取代煤、石油和天然气，成为21世纪的新能源。
根据上述材料，回答下列问题：（1）CH4 H2O是纯净物还是混合物？（2）CH4 H2O晶体中水是溶剂还是结晶水？（3）可燃冰为什么是清洁能源？6•怎样用化学方法鉴别甲烷、氢气、二氧化碳、一氧化碳和氧气五种无色气体，简述鉴别过程.应用拓展：1. 取代反应和置换反应的比较取代反应和置换反应是容易混淆的两个概念，学习过程中可以从多角度对二者进行比较，通过比较区分容易混淆的问题，揭示相关知识的本质。
子团被其他原子或原子团所代 替的反应。
成另一种化合物和另一种单质 的反应。
物质特征 反应物中不一定有单质，生成 物中一般无单质。
反应物和生成物中一定有单质 反应条件「 需要催化剂遵循金属和非金属活动性顺序。
反应特点有不少是可逆反应 一般是不可逆反应2 •瓦斯爆炸的爆炸极限2003年5月13日，安徽省淮北芦岭煤矿发生特大瓦斯爆炸（瓦斯的主要成分是甲烷），造成重大伤亡。
在煤矿的矿井里，除了必须采取安全措施，如通风、严禁烟火等外，还要随时检测瓦斯 的体积分数。
空气中含甲烷 5 %〜15%（体积比）点燃就会发生爆炸。
爆炸极限是指可燃性气体与空气（或其他助燃气体）的混合物点燃发生爆炸的浓度范围。
事实上，在这个浓度范围内，爆炸强弱程度不同，其中有一个爆炸的最强点，它所满足的条件是：在混合气体中，可燃性气体与助燃气体的体积比恰好是反应方程式中二者的化学计量 数之比。
甲烷在空气中的含量达到爆炸极限、有明火时能发生爆炸，根据 CH 4+ 202亠-㈡C02+ 2H 20可知，甲烷与氧气的体积比为1: 2时爆炸最激烈。
假设空气为 100体积，则氧气约10 5为21体积，甲烷约为10.5体积，故V （CH 4）%= ------- :---- X 100%= 9.5%。
100+10.5巩固提高:」、选择题1 •下列事实、事件、事故中与甲烷有无关的是（ ）A •天然气的主要成分B .石油经过催化裂化及裂解后的产物C .西气东输”中气体D .煤矿中的瓦斯爆炸2•最近我国开始从新疆开发天然气，贯穿东西至上海的大工程，关于天然气的下列叙 述不正确的是（） A •天然气和沼气的主要成份都是甲烷B .改液化石油气为天然气作燃料，燃烧时应减小进空气量或增大进天然气量C .天然气燃烧的废气中， SO 2等污染物的含量少D •天然气与空气的体积比为 1 : 2时，混合气点燃爆炸最激烈3.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，理由是（）A • CH 3CI 不存在同分异构B • CH 2CI 2不存在同分异构C . CHCI 3不存在同分异构D • CCI 4不存在同分异构4•相等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的 量最大的是（）A • CH 3CIB • CH 2CI 2C . CHCI 35•如图所示，一端封闭的 U 型管，封闭着的一端有一段 部分有一段气柱，其他两段为液体，已知液体与气体不反应，使 缓慢反应，则中间气柱的长度如何变化（假设中间气柱未移出D • HCICH 4和 CI 2的混合气体，在水平CH 4和CI 2在稍暗的光线下 U 型管的水平部分）？（A .变大B .变小 D .难以确定C •不变6. 将 1molCH 4与Cl 2发生取代反应，待反应完全后，测得四种取代物的物质的量相等，则消耗的CI 2为()A . 0.5molB . 2molC . 2.5molD . 4mol7.将漫射日光照射到装有氯气和甲烷混合气体(体积比4: 1)的装置下如图所示，现列出如下现象，其中正确的描述是()①试管内黄绿色逐渐消失②试管内黄绿色加深③无任何变化④试管 内液面上升⑤液面上的试管内壁有油珠状态生成A .只有①B .①④⑤C .①⑤D .②⑤&某烷烃发生氯代反应后，只能生成三种沸点不同的一氯代产物， 此烷烃是()A . (CH 3)2CHCH 2CH 2CH 3B . (CH 3CH 2)2CHCH 3C . (CH 3)2CHCH(CH 3)2D . (CH 3)3CCH 2CH 39.天然气和石油液化气(主要成分为C 3〜C 5的烷烃)燃烧的化学方程式分别为： CH 4+ 202…-CO 2+ 2H 2O , C 3H 8+ 502…-3CO 2 + 4出0。
有一套天然气为燃料的灶具， 现该为石油液化气，应采取的正确措施是()A .减少空气进入量，减少石油气进入量B .减少空气进入量或增大石油气进入量C .增大空气进入量，增大石油气进入量D .增大空气进入量或减少石油气进入量 10 .验证某有机物属于烃，应完成的实验内容是( )A .只测定该有机物分子中的 C 、H 比H 2O 和CO 2的质量 105C 时，1L 该混合烃与9LO 2混合充分燃烧后，恢 10L 。
下列混合烃中不符合此条件的是( )B . CH 4 与C 3H 4D . C 2H 2 与 C 3H 6宀貝的甲烷燃烧后得到的产物为 CO 、CO 2和水蒸气，此混合气重49.6g ,当其缓慢经过无水CaCl 2时，CaCS 增重25.2g 。
原混合气体中 CO 2的质量为()A . 12.5gB . 13.2gC . 19.7gD . 24.4g二、填空题13 .甲烷分子组成为___—___，结构呈___—___型，碳原子位于___—___，四个氢原子位于 ___________ ，甲烷的分子式为 __________ ，电子式为__________ ，结构式为 _________ 。
14 .第28届国际地质大会提供的资料显示，海底拥有大量的天然气水合物，可满足人类1000年的能源需要。
天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每46个水分子构建8个笼，每个笼可容纳1个CH 4分子或1个游离H 2O 分子。
若晶体中每8个笼只有6个容纳了 CH 4分子，另外 2个笼被游离H 2O 分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为15 .在光照的条件下，将 1mol 甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。
B.只要证明它完全燃烧后的产物中有H 2O 和CO 2C. 只测定其燃烧后产物只有 H 2O 和CO 2 D .测定该试样的质量及试样完全燃烧后生成11.两种气态烃以任意比例混合， 复到原来的状态时，所得气体的体积为A . CH 4 与 C 2H 4 C . C 2H 4 与 C 3H 4 12 . 一疋量(1)若已知生成的二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳的物质的量分别为amol、bmol、cmol,生成的混合物经水洗后所得气体在标准状况下的体积为_______________________ 。
(2)________________________________________________________ 该反应中消耗的氯气的物质的量是_________________________________________________________________ 。