专题8 第1单元 第1课时 天然气的利用 甲烷-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册作业与测评课件PPT（苏教版2019）

0 专题8　有机化合物的获得与应用 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 课时分层练 02 目录 CONTENTS 预习作业 01 预习作业 (建议用时：15分钟) 1．甲烷的组成与结构 分子式 电子式 结构式 分子模型 球棍模型 空间填充模型 CH4 ________ ______ 预习作业 4 2．甲烷的化学性质 (1)稳定性：通常情况下，甲烷比较稳定，与强氧化剂(如________________)、_____、________均不反应。 (2)氧化反应 甲烷完全燃烧生成CO2和H2O：____________________________。 (3)取代反应 ①概念：有机化合物分子里的某种_________________被另一种原子(或原子团)所取代的反应。 ②甲烷与氯气在________时连续发生反应，其中第一步反应的化学方程式为______________________________。 酸性KMnO4溶液 强酸 强碱 原子(或原子团) 光照 预习作业 5 3．烷烃 (1)分子通式：____________(n代表分子中碳原子的个数)。 (2)习惯命名法 当分子中碳原子数n≤10时，用_______________________________________表示碳原子的个数，其后加上“烷”字，称为某烷，如甲烷、丁烷等。 当分子中碳原子数n≥11时，直接根据____________称之为某烷，如十二烷、十八烷等。 CnH2n＋2 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 碳原子数 预习作业 6 4．结构________，分子组成相差_________________________的有机化合物互称为同系物(烷烃中甲烷、乙烷、丁烷等互为同系物)。 相似 1个或若干个“CH2”原子团 预习作业 相似 7 1．如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是(　　) A．Ⅰ将各原子看成了质点，为立体结构示意图 B．Ⅱ为电子式，表示甲烷分子中有8个电子 C．Ⅲ为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键 D．Ⅳ为空间填充模型，能表示出甲烷的空间构型及各原子的相对大小 解析　Ⅱ表示电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有10个电子。 预习作业 8 预习作业 9 3．常温下，将等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关此实验现象和结论的叙述不正确的是(　　) A．瓶内壁有油状液滴形成 B．瓶中气体的黄绿色逐渐变浅 C．反应得到的有机产物均为液体 D．若日光直射可能会发生爆炸 预习作业 10 4．下列关于烷烃性质的叙述正确的是(　　) A．烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低 B．烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化 C．在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应 D．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物 预习作业 11 课时分层练 (建议用时：40分钟) [学习·理解] 1．下列关于甲烷的叙述正确的是(　　) A．甲烷分子的空间结构是正四面体，所以CH2Cl2有两种不同结构 B．甲烷可以使氯水褪色 C．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的巨大威胁之一 D．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 13 类题通法　甲烷的空间结构的探究 甲烷分子中有4个等同的C—H键，在空间可能有2种对称分布——正四面体结构和平面正方形结构。 假设甲烷具有平面正方形结构，则CH2Cl2分子中的5个原子必在同一平面上， 应有2种结构： 、 。 若CH2Cl2有2种结构，则应有熔、沸点等物理性质不同的2种物质，而科学研究发现，CH2Cl2只有1组熔、沸点数据。故甲烷为正四面体结构。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 15 3．几种烷烃的沸点如下： 根据以上数据推断丙烷的沸点可能是(　　) A．约－40 ℃ B．低于－162 ℃ C．低于－89 ℃ D．高于36 ℃ 烷烃 甲烷 乙烷 丁烷 戊烷 沸点/℃ －164 －89 －0．5 36 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 16 4．下列叙述正确的是(　　) A．甲烷与氯气在光照下发生反应后生成氯化氢，所以试管壁上出现了油状液滴 B．甲烷的二氯取代物仅有一种说明甲烷不是平面正方形结构而是正四面体结构 C．甲烷与氯气在光照下发生反应后，其含氯产物中物质的量最大的是一氯甲烷 D．甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，说明生成的一氯甲烷、二氯甲烷均具有酸性 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 17 解析　甲烷与氯气在光照下发生取代反应，反应生成的有机物中有不溶于水的液体，如二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，所以试管壁上出现了油状液滴，氯化氢溶于水得到盐酸，不是油状液滴，A错误；如果甲烷是平面正方形结构，则其二氯代物有两种，甲烷的二氯取代物仅有一种说明甲烷不是平面正方形结构而是正四面体结构，B正确；甲烷与氯气在光照下发生取代反应生成卤代烃和氯化氢，含氯产物中物质的量最大的是氯化氢，C错误；甲烷与氯气在光照下发生取代反应后的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红是因为生成的氯化氢溶于水电离出氢离子，一氯甲烷、二氯甲烷没有酸性，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 18 5．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法是(　　) A．通入溴水→通入澄清石灰水 B．点燃→罩上涂有澄清石灰水的烧杯 C．点燃→罩上干燥的冷烧杯→罩上涂有澄清石灰水的烧杯 D．点燃→罩上涂有澄清石灰水的烧杯→通入溴水 解析　点燃，在火焰上方罩上干燥的冷烧杯可以检验出是否生成水，从而确定原气体中是否含有氢元素；在火焰上方罩上涂有澄清石灰水的烧杯可检验出是否生成CO2，从而确定原气体中是否含有碳元素。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 19 [应用·实践] 6．在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。若将1 mol CH4与Cl2反应，待反应完成后测得四种取代物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶ n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2为(　　) A．1．0 mol B．2．0 mol C．3．0 mol D．4．0 mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 20 解析　1 mol CH4与Cl2发生取代反应，若生成的四种取代物的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量分别为0．1 mol、0．2 mol、0．3 mol、0．4 mol，这四种氯代物中n(Cl)＝0．1 mol×1＋0．2 mol×2＋0．3 mol×3＋0．4 mol×4＝3．0 mol，根据取代反应的特点知n(HCl)＝3．0 mol，根据元素守恒可判断参加反应的氯气的物质的量n(Cl2)＝3．0 mol。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 21 7．下列说法正确的是(　　) A．相对分子质量相同的物质是同种物质 B．分子式相同的不同有机物一定互为同分异构体 C．分子组成相差若干个“CH2”原子团的两种有机物互为同系物 D．符合通式CnH2n＋2的不同烃一定互为同系物 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 23 类题通法　 (1)互为同系物的物质必是有机化合物。 (2)有机物互为同系物的必备条件：①同通式、同类物；②结构相似；③分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团。 (3)碳原子数不同的烷烃一定互为同系物。 (4)除烷烃外，其他具有相同通式的有机物不一定互为同系物。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 26 解析　分子的主链上含有4个碳原子，则支链中含有2个甲基，不可能含有乙基，符合条件的结构简式为：(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 28 ①③ ，②③ ③④⑤⑦ ①②，④⑥ A 、 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 29 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 30 [创新·提高] 11．利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品生产盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，所设计的装置如图所示： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 31 (1)A中制取Cl2的反应的化学方程式是________________________________ _________。 (2)B装置的作用：①______________；②________________；③_________。 (3)D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI，其作用是________________。 控制气流速度 使气体混合均匀 干燥气体 除去过量的Cl2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 32 (4)E装置的作用是________(填字母)。 A．收集气体 B．吸收氯气 C．吸收氯化氢 (5)E装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法是________。 C 分液 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 33 (6)将1 mol CH4与足量Cl2发生取代反应，测得4种有机取代产物的物质的量相等，则消耗氯气的物质的量是________。 2.5 mol 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 34 解析　(6)1 mol CH4生成等物质的量的4种有机取代产物，即0．25 mol CH3Cl、0．25 mol CH2Cl2、0．25 mol CHCl3、0．25 mol CCl4，则所需Cl2的物质的量n(Cl2)＝0．25 mol×1＋0．25 mol×2＋0．25 mol×3＋0．25 mol×4＝2．5 mol。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 课时分层练 35 　　　　　　　　　　　　　 R CH4＋2O2CO2＋2H2O CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl 2．下列反应属于取代反应的是(　　) A．CH4eq \o(――→,\s\up17(高温))C＋2H2 B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2 C．CH4＋2O2eq \o(――→,\s\up17(点燃))CO2＋2H2O D．C2H6＋Cl2eq \o(――→,\s\up17(光照))C2H5Cl＋HCl 2．下列各组物质中互为同系物的是(　　) A．CH3CH2CH2CH3和CH3CH2CH3 B． C．O2与O3 D． 解析　相对分子质量相同的物质不一定是同种物质，如N2与CO，A错误；分子组成相差若干个“CH2”原子团的两种有机物不一定互为同系物，如CH2==CH2与不互为同系物，C错误；符合通式CnH2n＋2的烃还可能是同分异构体，如正丁烷与异丁烷，D错误。 8．将1 mol CH4和适量O2在密闭容器中混合点燃，充分反应后，CH4和O2均无剩余，且产物均为气体，质量为72 g。下列判断不正确的是(　　) A．若将产物通过碱石灰，则不可能被完全吸收 B．产物的平均摩尔质量为24 g/mol C．反应过程中消耗的氧气为56 g D．若将产物通过碱石灰后恢复至室温，压强变为反应前的eq \f(1,3) 解析　根据质量守恒可知，m(O2)＋m(CH4)＝72 g，故m(O2)＝56 g，C正确；由氢元素守恒知生成的水的质量m(H2O)＝36 g，若CH4完全燃烧，其另一产物为CO2，质量为44 g，两种产物的质量之和为80 g，大于72 g，所以甲烷发生的是不完全燃烧反应，根据n(CO)＋n(CO2)＝1 mol，m(CO)＋m(CO2)＝36 g，得n(CO)＝n(CO2)＝0．5 mol，故产物不可能被碱石灰完全吸收，A正确；产物的总物质的量为3 mol，则eq \o(M,\s\up11(－))＝eq \f(72 g,3 mol)＝24 g/mol，B正确；反应前容器中有2．75 mol气体，产物通过碱石灰后恢复至室温，只剩余0．5 mol气体(CO)，即压强变为原来的eq \f(0.5,2.75)＝eq \f(2,11)，D错误。 9．正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为 ，下列有关说法不正确的是(　　) A．正己烷的分子式为C6H14 B．正己烷的一氯代物有3种 C．正己烷能与溴发生取代反应 D．主链上含有4个碳原子的正己烷的同分异构体只有1种 10．(1)现有下列物质： ①CH3(CH2)3CH3 ②CH3CH2CH2CH2CH3 ③CH3CH2CH2CH2CH2CH3 其中，属于同系物的是_____________(填序号，下同)；属于同分异构体的是________；属于同种物质的是___________________。 (2)在分子式为C6H14的烷烃分子中： ①含有三个甲基的同分异构体的数目为________(填字母)。 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 ②含有四个甲基的同分异构体的结构简式为_________________________。 解析　(2)①C6H14的同分异构体共有5种，其中含三个甲基的有 、2种。 MnO2＋4HCl(浓)eq \o(=====,\s\up17(△))MnCl2＋Cl2↑＋2H2O $$