专题8 第1单元 第1课时 天然气的利用 甲烷-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（苏教版2019）

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 [素养发展目标]　1.知道化石燃料的主要成分。2.认识甲烷的分子组成、结构特征、主要化学性质及其应用。3.了解取代反应的特征。4.了解烃、烷烃及其同系物的概念。 一、甲烷的结构与性质 1．化石燃料的组成与成分 化石燃料 天然气 石油 煤 组成元素 主要是C、H 主要是C、H，还有少量S、O、N等 含量最高的元素是C，其次是H、O，还有少量S、P、N等 主要成分 甲烷 各种液态碳氢化合物，其中溶有气态和固态碳氢化合物 有机化合物和无机物组成的复杂混合物 2．甲烷的存在与结构 (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)组成与结构 分子式 电子式 结构式 空间结构 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 3．甲烷的性质与用途 (1)物理性质 颜色 气味 状态 (与空气相比)密度 水溶性 无色 无味 气体 小 难溶 (2)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，不与强酸、强碱、KMnO4等物质反应。 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 烧杯内壁有水 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。 学生用书↓第58页 ③取代反应 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，其余三种均为油状液体 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 (3)甲烷的主要用途 以甲烷为主的天然气和沼气都是理想的清洁燃料，甲烷还可用作化工原料。 【即学即练】 1．判断正误：正确的打“√”，错误的打“×” (1)天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源(　　) (2)CH4分子为正四面体结构，因此其生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4都为正四面体结构(　　) (3)甲烷性质稳定，和任何氧化剂都不反应(　　) (4)点燃甲烷前必须检验纯度再点燃(　　) (5)CH4和Cl2按体积比1∶1混合，发生取代反应生成的产物只有两种(　　) (6)CH4和Cl2发生取代反应时，每生成1 mol HCl，则有1 mol Cl2参加反应(　　) (7)取代反应和置换反应都是物质中某些原子或原子团被其他原子或原子团代替，因此本质相同(　　) 答案：　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)× 二、烷烃与同系物 1．烃：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又称烃。 2．烷烃 (1)概念及通式：烃分子里每个碳原子形成四个单键，除碳原子之间以单键结合外，剩余的价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都充分利用，达到饱和，这样的烃叫作饱和烃，又称为烷烃。其通式为CnH2n＋2(n为正整数)。 (2)命名 ①n≤10：依次称为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷…… ②n≥11：直接根据碳原子数称为某烷，如C16H34称为十六烷。 (3)物理性质 随碳原子个数的增加，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大；常温下，碳原子数≤4的烷烃为气态(新戊烷也为气态)。 (4)化学性质(类似甲烷) ①稳定性：一般情况下与强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等都不反应。 学生用书↓第59页 ②氧化反应：烷烃都能燃烧，燃烧通式为 CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 ③取代反应：烷烃与氯气等卤素单质光照时发生取代反应，如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学方程式为CH3CH3＋Cl2C2H5Cl＋HCl。 3．同系物 同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物互称为同系物。 【即学即练】 2．关于CH4和的叙述不正确的是(　　) A．均能用CnH2n＋2组成通式来表示 B．与所