8.1 化石燃料与有机化合物 第1课时（教学课件） 化学苏教版必修第二册

该高中化学课件围绕甲烷的组成结构、性质及烃、烷烃、同系物概念展开，以“可燃冰的发现与开采”情境导入，通过问题探究推导甲烷分子式，结合球棍模型、空间填充模型解析结构，再延伸至物理性质、化学性质（燃烧、取代反应）及相关概念，构建完整知识脉络。 其亮点在于注重科学探究与实践，通过甲烷燃烧、与氯气取代反应实验培养学生观察分析能力，利用模型教学深化结构决定性质的化学观念，典型范例与技能实战题强化科学思维。学生能在探究中理解知识，教师可借助结构化资料提升教学效率。

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 苏教版必修第二册 甲烷的性质 2 甲烷的组成和结构 1 知识导航 烃 烷烃 同系物 3 知识导航 明·学习目标 1.认识甲烷的组成和结构特点，能运用结构模型、结构式及电子式等正确表示甲烷； 2.了解甲烷的结构与性质间的关系，掌握甲烷的物理性质、化学性质，理解取代反应的特点； 3.认识烃、烷烃和同系物的概念，了解同系物的判断方法。 引·新课导入 “可燃冰的发现与开采” 01 甲烷的组成和结构 1.甲烷的存在 探·知识奥秘 一、甲烷的组成和结构 可 燃 冰 沼 气 天 然 气 页 岩 气 煤矿坑道气（瓦斯） 2.甲烷的组成 探·知识奥秘 一、甲烷的组成和结构 已知在标准状况下甲烷的密度是0.717 g·L-1，含碳75%，含氢25%。利用这些数据怎样确定甲烷中碳、氢原子个数比和分子式？ 甲烷的摩尔质量 M =ρ•Vm=0.717 g·L-1×22.4L·mol-1≈16g·mol-1 甲烷的相对分子质量为16，由此可求甲烷中的 碳原子数==1；氢原子数==4； 故甲烷的分子式为CH4 3.甲烷的结构 探·知识奥秘 一、甲烷的组成和结构 碳原子的最外层有四个电子，可以和其他原子形成四对共用电子对。甲烷分子中碳原子最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4个C—H共价键，其分子式为CH4。 电 子 式 结 构 式 3.甲烷的结构 探·知识奥秘 一、甲烷的组成和结构 我们已经知道甲烷的分子式为CH4，那么碳原子与4个氢原子的空间位置关系是怎样的呢？ 3.甲烷的结构 探·知识奥秘 一、甲烷的组成和结构 球棍模型 空间填充模型 从下图中的球棍模型可以看出，甲烷分子具有正四面体空间结构碳原子位于中心，与4个氢原子形成完全相同的4个C—H共价键，相邻C—H共价键的夹角为109°28′。 能清楚地看出键长、键角及原子连接方式，能直观地表现空间结构；但不真实，原子之间没有“棍子” 最接近分子的真实状态，能清晰地看出相邻原子是否直接接触；但难以看清化学键及完整的分子结构 析·典型范例 D 1.以下关于甲烷的说法中错误的是(　　) A．甲烷分子是由共价键构成的分子 B．甲烷分子具有正四面体结构 C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键 D．甲烷分子中氢原子之间形成共价键 析·典型范例 2、下列各项均能表示甲烷的分子结构，但最能反映其真实状况的是( )　　 D 02 甲烷的性质 探·知识奥秘 二、甲烷的性质 1.物理性质（常温常压下） 甲烷是无色无味的，但是家用天然气灶点火时，有时会闻到一股特殊的臭味，这是为什么呢？ 颜色 气味 状态 溶解性 熔点 沸点 密度 无色 无味 气体 难溶于水，易溶于 有机溶剂 比空气小 -164℃ -182.5℃ 为了防止万一天然气泄露时人闻不到，燃气公司特意在里面加了一种臭味剂（一般是四氢噻吩）。 探·知识奥秘 二、甲烷的性质 2.化学性质 甲烷分子具有正四面体空间结构，4个C—H共价键的键能较大，因而甲烷在通常状况下性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂如KMnO4等物质反应。 C—H键键能：413kJ/mol 探·知识奥秘 二、甲烷的性质 2.化学性质 【实验1】点燃甲烷气体，观察燃烧现象，并检验燃烧产物。 探·知识奥秘 二、甲烷的性质 2.化学性质 【实验1】点燃甲烷气体，观察燃烧现象，并检验燃烧产物。 (1)可燃性： 实验现象： 化学方程式为： 纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色 燃烧产物的检验： 将一只干燥的烧杯罩在火焰上方，观察到烧杯壁有水雾产生，将烧杯倒转，加入少量澄清石灰水，澄清石灰水变浑浊。 1mol甲烷在空气中完全燃烧生成液态水和二氧化碳，放出890kJ的热，请写出甲烷燃烧的热化学方程式。 CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890kJ·mol 探·知识奥秘 二、甲烷的性质 2.化学性质 【实验2】用一只集气瓶作反应容器，用排饱和食盐水法饱和食盐水在集气瓶中先后收集4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体，用 灯光照射瓶中的混合气体。 探·知识奥秘 二、甲烷的性质 2.化学性质 【实验2】用一只集气瓶作反应容器，用排饱和食盐水法饱和食盐水在集气瓶中先后收集4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体，用灯光照射瓶中的混合气体。 实验现象： 化学方程式为： a．集气瓶内气体颜色逐渐变浅；b．集气瓶内壁有油状液滴附着； c．集气瓶内液面上升； 四种有机产物中，常温下只有一氯甲烷是气体，其余三种均为液体。 有机反应产物通常较复杂，故用“ ”连接反应物与产物。 探·知识奥秘 二、甲烷的性质 2.化学性质 (2)取代反应： ②特点 a．反应条件，在光照条件下，甲烷与卤素单质发生取代反应。 b．连续反应，甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。 ①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。 c. 每取代1molH，消耗1molCl2，生成1molHCl，得到产物的物质的量最多的是HCl 。 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 C 1.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　) A．甲烷与氯气以物质的量之比为1∶1混合发生取代反应，只生成CH3Cl B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl的量最多 C．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物为混合物 D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气 A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 D 2.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照条件下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　　)   03 烃 烷烃 同系物 探·知识奥秘 三、烃 烷烃 同系物 1. 烃和烷烃的概念 烃：仅含C、H两种元素的有机化合物，又叫碳氢化合物。 烷烃：碳原子都以碳碳单键相连，其余价键均与氢原子结合，达到“饱和”的烃。 从石油炼制的产品中可以获得一系列与甲烷结构很相似的化合物，如乙烷（C2H6）、丙 烷（C3H8）等，它们的结构简式分别为CH3CH3、CH3CH2CH3，结构式如下图所示： 探·知识奥秘 三、烃 烷烃 同系物 2. 烷烃 (1)分子通式： (2)习惯命名： CnH2n＋2(n≥1) n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n>10 直接根据碳原子数称某烷，如C16H34：十六烷，C18H38：十八烷 探·知识奥秘 三、烃 烷烃 同系物 2. 烷烃 (3)化学性质(类似甲烷) ①稳定性：通常状态下烷烃性质稳定； ②可燃性：烷烃都能燃烧，燃烧通式为： ③取代反应：烷烃都能与卤素单质在光照下发生取代反应。 写出C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式： 探·知识奥秘 三、烃 烷烃 同系物 3. 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)性质： 同系物的物理性质具有递变性，化学性质具有相似性。 【特别提示】同系物判断的三个关键点 ①“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。 ②“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。 ③“差”——组成上相差n个“CH2”原子团(n≥1)。 a．同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。 b．同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。 迁·拓展视野 同 分 异 构 体 (1)概念： 分子式相同 、结构不同的物质互称为同分异构体。 (2)性质： 同类物质的物理性质不同（支链越多，熔沸点越低），化学性质相似。 熔点-138.4℃ 沸点-0.5℃ 熔点-159.6℃ 沸点-11.8℃ A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 B 1.下列物质互为同系物的是(　　) A．CH≡CH B．CH2=CH2 C．CH≡C-CH3 D．CH2=C(CH3)2 析·典型范例 2.下列物质中，互为同分异构体的是 填字母）。 A与C；B与D、E、F 甲烷的组成和 结构 烃 烷烃 同系物 甲烷的存在 甲烷的组成 甲烷的结构 同系物 理·核心要点 天然气的利用 甲烷 烃 烷烃 甲烷的性质 物理性质 化学性质 练·技能实战 B 1.“北溪”天然气管道是俄罗斯向欧洲输气的主要管道，天然气的主要成分—— CH4，是一种会产生温室效应的气体，下列关于甲烷的叙述错误的是(　　) A．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应 B．甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯 C．甲烷与氯气反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都属于取代反应 D．甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 练·技能实战 C 2.下列有关甲烷取代反应的叙述正确的是(　　) A．甲烷与氯气以物质的量之比为1∶1混合时只生成CH3Cl B．甲烷与氯水在光照的条件下也能发生取代反应 C．甲烷与氯气的取代反应的产物为混合物 D．1 mol甲烷参加反应生成CCl4最多消耗2 mol氯气 A．1-氯丙烷 B．1，2-二氯丙烷 C．1-氯丙烯 D．2-氯丙烯 练·技能实战 3.能证明CH4分子的空间结构为正四面体形而非平面正方形的事实是(　　) A．CH2Cl2只有一种结构 B．CH3Cl分子只有一种结构 C．C原子距离四个H原子的距离一样 D．CH4分子中的四个碳氢键一样 　A 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 练·技能实战 4. 如图所示，U形管的左端是被水和胶塞封闭的甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假设氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的一端放置在有光的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。 (1)假设甲烷与氯气充分反应，且只产生一种有机物，请写出其化学方程式：____________________。 (2)经过几个小时的反应后，U形管右端的液面变化是________(填字母)。 A．升高  B．降低 C．不变  D．无法确定 (3)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到的现象是__________________________。 (4)右端玻璃管的作用是_________________________。 B 有白色胶状沉淀生成 平衡气压 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版必修第二册 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $