8.1.1天然气的利用、甲烷 -（考点梳理）【考点精准练】2021-2022学年高一化学同步精品讲义（苏教2019必修第二册）

8.1.1天然气的利用、甲烷 核心素养 1、 认识甲烷的组成和结构特点。会书写甲烷的分子式、结构式及电子式，形成“结构决定性质”的观念，培养宏观辨识与微观探析的能力。 2、 .知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，掌握取代反应的概念，能通过分析、推理等方法，判断有机物的取代反应，培养证据推理能力。 3、 了解烷烃及同系物的概念，学会判断及书写简单烷烃的同分异构体，建立判断及书写同系物、同分异构体的思维模型。 考点1 甲烷的存在、用途及结构 一、甲烷的存在与用途 1、甲烷的存在 甲烷是天然气、沼气和“可燃冰”的主要成分，我国的天然气主要分布在西部地区及南海和东海的海底。 2、甲烷的主要用途 与许多气体燃料相比，相同条件下，等体积的甲烷燃烧放出的热量多，产物无污染，以甲烷为主的天然气和沼气都是理想的清洁能源，甲烷还可用作化工原料。 3、甲烷的组成与结构 甲烷的分子式为CH4，电子式，结构式，甲烷的球棍模型为，由此可知碳原子位于中心，4个氢原子位于顶点，4个C—H键的长度和强度相同，夹角相等，甲烷具有正四面体空间结构。 注意： 一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时： (1)如果这4个原子相同，则分别在四面体的顶点上，构成正四面体。 (2)如果这4个原子不相同，则分别在四面体的顶点上，但不是正四面体。 (3)无论这4个原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。 考点2 甲烷的性质 一、甲烷的物理性质 甲烷是无色、无味、难溶于水、密度比空气小的气体。 二、甲烷的化学性质 1、具有稳定性 通常情况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱不反应，与高锰酸钾溶液等强氧化剂也不反应。 2、氧化反应——可燃性 将甲烷在空气中点燃，观察燃烧现象并检验燃烧产物： 燃烧现象 检验产物 方法 现象 结论 淡蓝色火焰 在火焰上方罩一个干燥的烧杯 烧杯内壁有液珠产生 生成了水 在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯 烧杯内壁变浑浊 生成了二氧化碳 甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O。 3、取代反应 （1）实验探究 实验操作 实验现象 A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，水槽中有固体析出 B装置：无现象 实验结论 CH4与Cl2需在光照条件下发生化学反应，有关化学方程式为： CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(一氯代物)； CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl(二氯代物)； CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl(三氯代物)； CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl(四氯代物) 产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水。 状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体 取代反应概念 有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应 （2）烷烃(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律 ①反应条件：反应条件为光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。 ②反应物：反应物为卤素单质，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。 ③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，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多。 ④反应特点 连锁反应 甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，并不只发生反应CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，其他反应也在进行。 数量关系 CH4与Cl2发生取代反应时，每有1 mol H被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。 （3）置换与取代的区别 取代反应 置换反应 实例 甲烷与氯气反应 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 定义 有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应 一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应 参与物质 反应物和生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定有单质 反应条件 反应受催化剂、温度、光照等条件的影响 水溶液中置换反应遵循“强制弱”(活泼性)的原则 反应中电子转移情况 不一定有电子的转移 一定有电子的转移 考点3 烷烃 一、两个概念： 二、烷烃 1、分子通式：CnH2n＋2。 2、习惯命名 碳原子数(n)及表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8