必修2第三章有机化合物第一节学案、教案、典型例题、巩固练习(精细)

第三章有机化合物

第一节最简单的有机化合物—甲烷

本节要览

本节主要学习甲烷的结构、性质，烷烃的概念、性质，同系物、同分异构体的概念，用2课时完成。甲烷是最简单的有机物，利用甲烷的球棍模型和比例模型认识甲烷的分子结构，通过实验了解甲烷的取代反应，并进一步了解甲烷的物理性质和化学性质。通过观察乙烷、丙烷、丁烷等的球棍模型，分析它们的结构特点，从而得出烷烃的结构特点和概念；通过对正丁烷与异丁烷的结构与性质的比较，了解有机物的同分异构现象。

第1课时甲烷

【学习目标】

知识目标

1. 了解甲烷的存在和用途。

2. 了解甲烷分子的立体结构。

3. 掌握甲烷的化学性质。

能力目标

1. 认识甲烷的空间结构。

2. 理解取代反应的概念和特点。

重点：甲烷的结构和性质

难点：甲烷的空间结构，取代反应的概念

课前自主预案

【空格点击】

一、有机化合物

组成有机物的元素除碳外，常有氢、氧，还含有氮、硫、卤素、磷等，其中仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃，最简单的有机物是甲烷。

二、甲烷

1. 甲烷的分子式为CH4 ，电子式为，结构式为。甲烷的分子是一种

对称的正四面体结构，四个C-H键的长度和强度相同，夹角相等。

2. 甲烷是一种没有颜色没有气味的气体，密度比空气小，极难溶于水。

3. 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。但在一定条件下，甲烷也会发生某些反应。

4. 请写出甲烷完全燃烧时的化学反应方程式CH4+2O2CO2+2H2O 。

5. 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叫取代反应。甲烷与氯气反应的第一步反应的化学方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl 。

【思考交流】

1. 甲烷比较稳定，不能被任何氧化剂氧化，这种说法是否正确？

提示：不正确。通常情况下，甲烷比较稳定，不能被高锰酸钾等强氧化剂，但在点燃条件下，甲烷能在空气或氧气中燃烧，即甲烷能氧气氧化。

2. 根据实验，完成下表：

序号操作实验现象有关方程式

（1）将甲烷依次通入酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸和溴水。

（2）点燃纯净甲烷，在火焰上罩一干燥烧杯，然后倒转烧杯并入少量澄清石灰水。

（3）用试管收集一定量甲烷与氯气，放在漫射光下照射。

（4）根据上述操作和现象，归纳总结甲烷的组成和性质。

提示：（1）酸性高锰酸钾溶液、浓硫酸和溴水均无明显变化不反应；

（2）甲烷燃烧发出淡蓝色火焰，烧杯内壁有水珠，澄清石灰水变浑浊CH4+2O2CO2+2H2O Ca(OH)2+CO2CaCO3↓+H2O

（3）气体颜色变浅，试管壁上有油珠生成CH4+Cl2HCl+CH3Cl（再写下几步亦可）（4）甲烷的组成元素中肯定有碳和氢，在通常情况下，甲烷的性质比较稳定，一般不与硫酸等强酸、高锰酸钾等强氧化剂反应，也不与溴水反应，在点燃条件下甲烷可以在氧气中燃烧，在光照条件下甲烷可以与氯气发生取代反应。

课堂互动学案

考点一甲烷的分子结构

【知识归纳】

1. 甲烷的分子结构

实验证明，甲烷分子里4个氢原子并不在同一个平面上，整个分子是一种对称的正四面体结构，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上，4个C—H键强度相同，夹角（109°28′）相同。下图分别为甲烷的球棍模型、比例模型和分子结构示意图：

2. 有机物与无机物的区别

有机物无机物

结构大多数有机物只含共价键有些含离子键，有些含共价键或同时含离子键和共价键

溶解性多数不溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有

机溶剂

多数溶于水，而难溶于有机溶剂

耐热性多数不耐热，熔点较低（一般低于400℃）多数耐热，熔点较高可燃性多数能燃烧多数不能燃烧

电离性多数为共价化合物，多数是非电解质有离子化合物，也有共价化合物，多数（如酸、碱、盐等）是电解质

反应特点一般比较复杂，副反应多，反应速率慢，方

程式一般用“→”连接

一般比较简单，副反应少，反应速率快，方

程式用“===”连接

【典例解析】

例1、（2009江苏学业水平测试）下列关于甲烷的叙述错误

．．的是（）A．天然气的主要成分

B．最简单的有机物

C．含碳质量分数最大的有机物

D．与氯气在光照条件下能发生取代反应

审题导读：根据甲烷的组成、结构及性质分析。

思路解析：甲烷是含碳质量分数最小、含氢质量分数最大的有机物，C项错误。

参考答案：C

规律总结：甲烷是天然气、沼气、煤矿坑道气等的主要成分，也是最简单的有机物，同时也是含碳质量分数最小、含氢质量分数最大的有机物，其主要性质是燃烧和光照条件下发生取代反应。

【跟踪训练】

1. 下列说法中正确的是（）

A. 有机物都是从有机体中分离出来的物质

B. 有机物都是共价化合物

C. 有机物不一定都不溶于水

D. 有机物不具备无机物的性质

解析：从无机体中也能提取有机化合物，A项不正确；有机物分子里各原子大都以共价键结合为共价化合物，但也有形成离子键的离子化合物，如CH3COONa，CH3COONH4：B项不正确；有机化合物大多数不溶于水，但也有溶于水的，如乙醇、乙酸、葡萄糖等，C项正确；有机化合物与无机化合物性质差别较大，但有些有机化合物也具有某些无机化合物的性质，如乙酸(CH3COOH) 具有酸性等，D项不正确。

答案：C

2. 2010年6月5日是第39个世界环境日，联合国环境规划署确定今年“六·五”世界环境日主题是：“多样的物种·惟一的星球·共同的未来”，呼吁保护生物多样性和呵护地球家园；我国确定今年世界环境日的主题为：“低碳减排·绿色生活”，号召公众从我做起，推进污染减排，践行绿色生活，为建设生态文明、构建环境友好型社会贡献力量。为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类，一类是压缩天然气（CNG），另一类是液化石油气（LPG）。这两类燃料的主要成分都是（）

A. 碳水化合物

B. 烃类

C. 氢气

D. 醇类

解析：天然气的主要成分是甲烷，液化石油气的主要成分是丙烷、丁烷等混合物，它们都仅含碳和氢两种元素，都属于碳氢化合物，即属于烃。

答案：B

考点二取代反应与置换反应比较

【知识归纳】

取代反应置换反应

定义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。

一种单质和一种化合物反应生成另一

种单质和另一种化合物的反应。

反应特点反应物：有机化合物与单质或化合物；

生成物：不一定有单质；

很多反应进行不完全，速度慢

反应物和生成物中都一定有单质

一般能反应完全，速度较快

本质反应中无电子转移反应中有电子转移