专题8 第1单元 课时1 天然气的利用　甲烷（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中化学必修第二册【精讲精练】苏教版

第一单元　化石燃料与有机化合物 第1课时　天然气的利用　甲烷 学习目标 核心素养 1．了解有机化合物中碳原子的成键特点。 2．搭建甲烷的球棍模型，认识甲烷的空间构型。 3．了解甲烷的主要性质和取代反应的概念。 1．宏观辨识与微观探析 能从原子、分子的视角认识有机物中碳原子的成键特点，形成结构决定性质的观点。 2．科学探究与创新意识 通过实验探究甲烷与氯气的反应，理解取代反应的概念；对产物进行创新性实验验证。 3．科学态度与社会责任 能列举事实说明化学对人类文明的贡献，主动关心与环境保护、资源开发等有关的社会热点问题，形成与环境和谐共处，合理利用资源的观念。 知识点一　甲烷的存在、用途及结构 1．甲烷的存在与用途 (1)存在 甲烷是__天然气__、__沼气__、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。 (2)主要用途 甲烷易燃烧，完全燃烧生成__CO2__、__H2O__并放出大量的热量，因此甲烷可用作燃料。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。 2．甲烷的组成与结构 分子式 电子式 结构式 空间构型 甲烷的分子模型 __CH4__ 正四面体结构，__C__原子位于正四面体中心，__H__原子位于四个顶点上 [思考探究] 1．已知标准状况下，甲烷的密度是0.717 g·L－1，你能确定甲烷的相对分子质量吗？甲烷中含碳75%、含氢25%，则甲烷的分子式是什么？ 提示　甲烷的相对分子质量是0.717×22.4≈16，甲烷分子中碳原子数为＝1，氢原子数为＝4，故甲烷的分子式为CH4。 2．根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？ 提示　甲烷的立体结构为，因此，CH2Cl2中的2个Cl在空间一定处于相似位置，CH2Cl2只有一种结构。 [归纳提升] 1．证明甲烷分子是正四面体结构的方法 甲烷的正四面体结构，可以通过研究CH2Cl2存在几种结构来确定。CH4有四个等同的C—H键，在空间上可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构，如图所示。 若是正四面体结构，甲烷分子中任意两个氢原子被两个氯原子取代，CH2Cl2的结构只有一种；若是平面正方形结构，则取代的两个氢原子分邻位和对位，CH2Cl2的结构有两种。科学研究发现，CH2Cl2的结构只有一种，说明甲烷是正四面体结构。 2．甲烷空间结构的两点拓展应用 (1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。 (2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。 1．下列关于甲烷的说法不正确的是(　　) A．甲烷分子具有正四面体结构 B．甲烷分子中的四个C—H键相同 C．甲烷分子是平面正方形结构 D．甲烷分子的结构式是 解析　甲烷分子的空间结构是正四面体，不是平面正方形。 答案　C 2．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况(　　) 解析　这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但空间填充模型更能形象的表达出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。电子式只反映出原子的最外层电子的成键情况。 答案　D 知识点二　甲烷的性质 1．物理性质 颜色 状态 气味 密度(与空气相比) 水溶性 __无__色 __气__体 __无__味 比空气__小__ __极难__溶于水 2．化学性质 (1)甲烷燃烧的现象和化学方程式 现象：在空气中安静地燃烧，火焰呈__淡蓝__色。 化学方程式：　CH4＋2O2CO2＋2H2O　。 (2)CH4与Cl2在光照时反应的化学方程式 ①　CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl　； ②　CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl　； ③　CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl　； ④　CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl　。 (3)甲烷的4种氯代产物的性质 ①常温下为气体的是__CH3Cl__，常温下为液体的是__CH2Cl2、CHCl3和CCl4__。 ②不溶于水的是__CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4__。 [特别提醒]　有机反应比较复杂，常有副反应发生，因此有机反应的化学方程式常用“―→”而不是“===”。 [思考探究] 1．如何检验CH4的燃烧产物？ 提示　将甲烷点燃，在火焰上方罩一洁净而干燥的烧杯，若烧杯内壁有水雾生成，则证明燃烧产物中有H2O，然后迅速将烧杯倒转过来，向其中加入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，则说明有CO2生成。 2．1 mol甲烷与1 mol Cl2在光照条件下充分反应，所得的产物只有一氯甲烷吗？ 提示　1 mol CH4与1 mol Cl