(讲义)专题8 第1单元 基础课时11 天然气的利用 甲烷-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(苏教版2019)

第一单元　化石燃料与有机化合物 基础课时11　天然气的利用　甲烷 1．认识有机化合物的组成和结构特点。 2．能运用化学符号正确表示甲烷的组成和反应。 3．能运用结构模型描述或解释甲烷的性质，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。 知识点一　甲烷 1．化石燃料 (1)三大化石燃料分别为煤、石油、天然气，从化石燃料中可以获得许多重要的有机化工原料。 (2)“可燃冰”的主要成分为天然气的水合物。 2．甲烷的存在和用途 3．组成和结构 4．空间结构 分子结构示意图 结构特点及空间结构 甲烷分子具有正四面体结构，碳原子为中心，氢原子为顶点，其中4个C—H共价键的长度和强度相同，夹角相等。 5．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 难溶于水 6．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 ①CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl； ②CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl； ③CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl； ④CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。 CH4与Cl2在光照时反应的化学反应类型为取代反应。 (3)甲烷的4种氯代产物的性质 ①常温下为气体的是CH3Cl，常温下为油状液体的是CH2Cl2、CHCl3和CCl4。 ②不溶于水的是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4。 　(1)教材[实验1]“点燃甲烷气体，观察燃烧现象，并检验燃烧产物”，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，若石灰水变浑浊，则说明有CO2生成。 (2)若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代，生成的CH3Cl还是四面体结构吗？ 提示：CH3Cl中3个H和1个Cl仍位于四面体的4个顶点，仍为四面体结构，但不是正四面体结构。 知识点二　烷烃 1．烃 由碳、氢两种元素组成的有机化合物，称为碳氢化合物，又叫烃。 2．烷烃 (1)概念：碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”，这一系列化合物被称为烷烃。 (2)烷烃结构上的特点 微点拨：烷烃中碳碳结合成链状，链状不是直线状，而是呈锯齿状，链上还可分出支链，如图所示。 3．烷烃的命名 (1)表示 碳原子数(n)及表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸 n＞10 相应汉字数字 (2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。 (3)举例：C6H14命名为己烷，C18H38命名为十八烷； C4H10的两种分子的命名： 无支链时，CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷；有支链时，命名为异丁烷。 4．同系物 (1)概念：结构相似、分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物。 (2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 　CH2===CH2(乙烯)和 (环丙烷)符合同一通式，二者是否互为同系物？ 提示：不互为同系物。CH2===CH2与结构不相似，二者不互为同系物。 探究甲烷的性质 甲烷是在创造适合生命存在的条件中扮演重要角色的有机分子。美国天文学家宣布，他们首次在太阳系外一颗行星的大气中发现了甲烷，这是科学家首次在太阳系外行星探测到有机分子，从而增加了确认太阳系外存在生命的希望。 [问题1]　甲烷的结构是怎样的？甲烷具有哪些化学性质？ 提示：甲烷是正四面体结构；甲烷能够燃烧，能与氯气在光照条件下发生取代反应。 [问题2]　甲烷和氯气发生反应时，所得的产物有几种，分别是什么？其反应类型是什么？ 提示：产物有5种，分别为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl；取代反应。 [问题3]　能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl? 提示：CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低，因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。 1．甲烷与氯气的取代反应 反应物 甲烷与氯气(不能用氯水) 反应条件 漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸) 生成物 甲烷与氯气反应生成四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多 反应特点 连锁反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步