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第一节 最简单的有机化合物甲烷 第1课时 甲烷的性质,1了解有机化合物的概念及碳原子的成键特点。 2了解甲烷的来源和主要用途。 3了解甲烷的分子结构，掌握甲烷的性质。 4理解取代反应的概念。,1存在 甲烷是 、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 2分子结构 甲烷的分子式是 ；电子式是 ；结构式是 。 实验证明，甲烷分子具有 结构，其中四个CH键长度和强度 ，夹角 。,甲烷的存在、结构及物理性质,导 学 导 练,天然气,CH4,正四面体,相同,相等,3物理性质 警示 有机化合物必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO、CO2，碳酸及其盐等。,无,无,小,近年来，科学家在海底发现了一种冰状物质可燃冰，其有效成分为甲烷，下列说法正确的是 ( )。 甲烷属于烃类 在相同条件下，甲烷的密度大于空气甲烷难溶于水 可燃冰是一种极具潜力的能源 A B C D 答案 C,甲烷的化学性质,导 学 导 练,淡蓝色,2取代反应 (1)取代反应 有机物分子里的某些 被其他 所替代的反应。 (2)甲烷与氯气的取代反应 实验探究,原子或原子团,原子或原子团,产物性质 点拨 无论CH4和Cl2的比例如何，发生取代反应的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。,能否用甲烷和氯气反应制取纯净的CH3Cl? 答案 不能。CH4与Cl2的取代反应是逐步进行的，但四步反应往往是同时发生，生成四种取代产物，而不是第一步反应进行完后再进行第二步，所以取代产物是混合物。,要点一 有机物组成和结构的表示方法 【示例1】 (2013江门高一检测)下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。,(1)对号入座(填序号)： 甲烷的球棍模型是_，甲烷的电子式是_。 (2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有_种结构，实际CH2Cl2有_种结构，证明甲烷不是平面结构，而是_结构，上面_更能反映其真实存在状况。 解析 (1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。,(2)甲烷的结构式为 ，其分子空间构型若为平面正 方形结构，则二氯甲烷有2种结构 ； 实际上甲烷为空间正四面体结构，所以二氯甲烷只有1种结构。 答案 (1)C B (2)2 1 正四面体 D,常见有机物结构的表示方法,【应用1】 (双选)下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是 ( )。 ACH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 BCH4、CCl4都是正四面体结构 CCH4和CCl4中的化学键均为极性键 DCH4、CCl4的结构相同，性质也相同 答案 BC,要点二 甲烷的取代反应 【示例2】 (2013蚌埠高一月考)在标准状况下，22.4 L CH4与Cl2在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl2为 ( )。 A0.5 mol B2 mol C2.5 mol D4 mol 解析 方法一 守恒法。 1 mol CH4与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol，这四种取代物中n(Cl)0.25 mol(1234)2.5 mol，根据取代反应特点，n(HCl)2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol2.5 mol5 mol，参加反应的Cl2为n(Cl2)2.5 mol。,答案 C,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，但可以与氯气，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，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。,【应用2】 甲烷和氯气以物质的量比11混合，在光照条件下，得到的有机产物是 ( )。 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 A只有 B和的混合物 C只有 D的混合物 解析 甲烷和氯气按等物质的量反应，而不是只有1个甲烷分子与1个氯分子反应，所以无论反应物的物质的量之比是多少，都会得到各种氯代物的混合物。故正确答案为D。 答案 D,甲烷的空间结构为正四面体形结构，碳原子位于四面体的中心，四个氢原子位于正四面体的四个顶点。由此可知，凡是一个碳原子周围以4个单键与其他原子相结合，无论这些原子是否相同，分子中各原子均在四面体的四个顶点上，四个原子不可能在同一平面上，最多有三个原子共面。,一 甲烷的分子结构 1下列关于甲烷结构的说法错误的是 ( )。 A甲烷分子中的化学键都是共价键 B甲烷分子为正四面体结构 C甲烷分子为正四边形结构 DCH2Cl2也呈四面体形 答案 C,2能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是 ( )。 A甲烷分子中4个CH键的强度相同 B甲烷分子中4个CH键的长度相同 C甲烷的一氯代物只有1种 D甲烷的二氯代物只有1种 解析 若甲烷为平面正方形结构，则甲烷分子中4个CH键的长度和强度也可以相同，故A、B项错误；若甲烷为平面正方形结构，则二氯甲烷应有2个氯原子分别在邻位和对位两种结构。而实际上二氯甲烷只有1种结构，所以甲烷不是平面正方形结构，而是正四面体结构，D项正确。 答案 D,二 甲烷的性质 3. (双选)下列叙述错误的是 ( )。 A在通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂都不反应 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甲烷与氯气取代后的产物都不溶于水,解析 甲烷的性质比较稳定，在通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但甲烷能在空气中燃烧，故A正确，B错误；甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应，生成4种有机产物，分别是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，此外还有HCl，有机产物不溶于水，HCl能溶于水，所以C正确，D错误。 答案 BD,4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形管右端的玻璃管中水柱变化是 ( )。 A升高 B降低 C不变 D无法确定 (3)U形管左端气柱可能的变化是 ( )。 A体积增大 B体积减小 C消失 D不变 (4)试解释U形管右端的玻璃管中水柱变化的原因： _,
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