2018-2019学年高一下学期人教版化学必修二：3.1 甲烷的性质 （第1课时）

化学 · 必修2 （人教版）,第三章 有机化合物 第一节 最简单的有机化合物甲烷 第1课时 甲烷的性质,情景导入,低碳社会来临，全球能源结构待变，清 洁、环保的能源成为时代新宠。与全球地质学 家一样，我国专家将目标指向一种储量巨大、 清洁环保、前景广阔的“特殊天然气”，它就是“可燃冰”，又称天然气水合物，其主要成分是甲烷。我国经过十几年艰苦的努力，于2007年5月1日、2009年9月25日先后宣布在南海海域和青海陆域冻土带钻获“可燃冰”实物样品，我国台湾的“可燃冰”研究也处于国际领先水平。 甲烷的分子结构有什么特点？具备什么样的性质？它作为新生代能源又有什么优势呢？,栏目链接,课 标点 击,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。,栏目链接,栏目链接,要点一 有机化合物的组成,知 识导 学,一、有机化合物和烃,有机化合物都含有_元素，但含有_元素的物质不一定都是有机物，如CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐都属于_。,碳元素,C,H、O,N、S、P、Cl,C、H,C、H,C、H,无机物,栏目链接,知 识导 学,二、甲烷 1存在和用途。 (1)存在：甲烷是_、_、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 (2)用途：天然气是一种_、_、_的清洁能源，还是一种重要的_。,天然气,沼气,高效,低耗,污染小,化工原料,栏目链接,知 识导 学,2组成与结构。 (1)表示方法。,(2)结构特点。 甲烷分子是以_为中心，_为顶点的_结构，其中CH键的_和_相同。,CH4,碳原子,氢原子,正四面体,键长,键角,栏目链接,知 识导 学,3物理性质。,4.化学性质。 通常状况下，甲烷比较稳定，与_等强氧化剂不反应，与_、_也不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。,无色,气态,无味,小,极难溶,KMnO4,强酸,强碱,栏目链接,知 识导 学,(1)氧化反应。 纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈_，放出大量的热，反应的化学方程式为_。 (2)取代反应。 定义：有机化合物分子里的某些_被其他_所代替的反应。,淡蓝色,原子或原子团,原子或原子团,栏目链接,知 识导 学, 甲烷与氯气的取代反应。,变浅,消失,油状液滴,上升,栏目链接, 取代产物。 水溶性：甲烷的四种氯代产物均_。 状态：常温下除_是气体，其余三种均为_。,知 识导 学,不溶于水,一氯甲烷,液体,栏目链接,【应用思考】,知 识导 学,1含碳元素的化合物一定是有机物吗？,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？,不一定，以是否含有碳元素为标准来划分有机物和无机物，有一定的局限性。如CO、CO2、Na2CO3等物质虽然含有碳元素，但它们的组成和性质跟无机物很相近，一般将它们称作无机物。因此，有机物一定含碳元素，含碳元素的物质不一定都是有机物。,因CH键与CCl键的长度不同，故CH3Cl是四面体结构，但不是正四面体结构。,栏目链接,知 识导 学,3点燃甲烷气体前为什么必须检验其纯度？如何检验？,空气中的甲烷含量在5%15.4%(体积分数)范围内时，遇火花会发生爆炸。因此，在进行甲烷燃烧实验时，必须先检验其纯度。用排水法收集满一小试管甲烷气体，用大拇指堵住管口，移近酒精灯火焰，移开大拇指，若产生轻微的爆鸣声，则甲烷是纯净的，否则是不纯净的。,栏目链接,知 识导 学,4CH4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？,根据碳元素守恒，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。,栏目链接,一、有机物与无机物的比较,综合拓展,知 识导 学,栏目链接,二、甲烷分子的正四面体结构,知 识导 学,1CH4分子的空间构型为正四面体，4个CH键的长度、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。 (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，则该原子形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4。 (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，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。,栏目链接,知 识导 学,2中学化学中常见的具有正四面体结构的物质有CH4、CCl4、P4、金刚石、晶体硅、NH4等。 特别提示：CH4分子属于10电子分子；CH4分子中的化学键均为共价单键。,栏目链接,三、甲烷取代反应的注意事项,知 识导 学,1反应条件为光照，在室温暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，否则会发生爆炸。 2反应物中卤素为纯卤素，如甲烷通入溴水中不反应。 3甲烷的取代反应是一种连锁反应，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行。 4与Cl2相似，其他卤素单质在光照条件下，也能与CH4发生取代反应。,栏目链接,知 识导 学,5光照CH4与Cl2的混合物，生成物中各物质均含有，但其中HCl的物质的量最多。 61 mol有机物CxHy与Cl2发生完全取代反应时，消耗Cl2的最大物质的量为y mol。,栏目链接,四、置换反应与取代反应的辨析,知 识导 学,(续表),栏目链接,尝试应用,知 识导 学,1下列物质属于烃类的是( ) AC6H6 BH2CO3 CC2H4O DCHCl3,A,烃是仅含有碳、氢两种元素的有机物，故答案选择A项。,栏目链接,知 识导 学,2与甲烷的分子结构相同的物质是( ) ACH3Cl BCCl4 CCH2Cl2 DCHCl3,CH3Cl、CH2Cl2，CHCl3是四面体形分子；CCl4和CH4分子结构相同，都是正四面体形的分子。,B,栏目链接,知 识导 学,3关于取代反应和置换反应的下列说法中，正确的是( ) A取代反应和置换反应中一定都有单质生成 B取代反应和置换反应一定都属于氧化还原反应 C取代反应大多是可逆的，反应速率慢，而置换反应一般是单向进行的，反应速率快 D取代反应和置换反应的产物都是惟一的，不会有多种产物并存的现象,C,栏目链接,知 识导 学,栏目链接,栏目链接,一、甲烷的结构,典 例精 析,例1 (2013·临沂检测)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( ) ACH3Cl不存在同分异构体 BCH2Cl2不存在同分异构体 CCHCl3不存在同分异构体 DCCl4不存在同分异构体,栏目链接,典 例精 析,解本题可用假设法，先假设甲烷是正方形的平面结构，再逐项判断。,栏目链接,典 例精 析,B,栏目链接,变式应用,典 例精 析,1下列关于甲烷的结构，说法错误的是( ) A甲烷的四个碳氢键相同 B甲烷分子为正四面体结构 C甲烷分子为正四边形结构 D甲烷分子中的化学键都是共价键,C,栏目链接,二、甲烷的取代反应,典 例精 析,例1 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 方程式解释)。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊 溶液可观察到_，原因是_。,栏目链接,典 例精 析,CH4和Cl2在光照条件下可能生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，随着反应的进行，Cl2不断消耗，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，故试管内壁上有油状液滴生成。因生成的HCl易溶于水，反应后试管内气体压强减小，试管内液面上升，且HCl溶于水后与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。溶液中含有H，故加入紫色石蕊溶液后溶液变红。,CH2Cl2、CHCl3、CCl4 有白色沉淀产生 AgCl=AgCl 溶液变红 反应生成的HCl溶于水，使溶液显酸性,栏目链接,典 例精 析,名师点睛：CH4与Cl2的取代反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，第一步反应一旦开始，后续反应也会立即进行。因此产物是5种物质的混合物，不会得到纯净的产物。,栏目链接,变式应用,典 例精 析,2下列物质在一定条件下，可与CH4发生化学反应的是( ) A氯气 B溴水 CCCl4 D酸性KMnO4溶液,A,栏目链接,