7.1 饱和烃 第1课时（教学课件）化学沪科版必修第二册

该高中化学课件聚焦天然气的主要成分及甲烷的分子结构与性质，通过“身边有机物”的问题导入，从生活实例过渡到天然气，再深入甲烷的正四面体结构、物理性质及稳定性、可燃性、取代反应等化学性质，构建连贯的知识支架。 其亮点在于融合科学探究与实践，如实验制作甲烷分子模型、观察甲烷与氯气反应现象，结合科学思维通过对比表格辨析取代与置换反应，强化结构决定性质的化学观念。教学中联系生活实际，帮助学生直观理解，教师可借助练习题巩固，提升教学效率与学生学习兴趣。

第7章 常见的有机化合物 7.1 饱和烃 第1课时 天然气 甲烷的分子结构和性质 沪科版必修第二册 甲烷的分子结构和性质 2 天然气 1 知识导航 知识导航 明·学习目标 1.知道天然气的主要成分 2.理解甲烷的分子结构及化学性质 你知道我们身边有哪些是有机化合物？哪些物质中富含有机物？ 引·新课导入 引·新课导入 01 天然气 天然气 家庭天然气的使用 西气东输管道 天然气是一种高效、清洁的气体燃料，主要成分是甲烷。 探·知识奥秘 7 天然气 拓展视野 可燃冰和页岩气 可燃冰外形似冰，其成分是天然气的水合物。 页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源。 探·知识奥秘 8 天然气 有机化合物 1.定义：含有碳元素的化合物叫做有机化合物。 2.组成元素： 碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 特殊：CO、CO2、H2CO3、CO32－、HCO3－、金属碳化物(如CaC2)、CN－、SCN－等除外。 碳氢化合物 烃 1.定义：仅含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，也称为烃。 甲烷是烃类中分子组成最简单的物质。 探·知识奥秘 9 1.下列关于天然气的说法错误的是（ ） A.属于矿物燃料 B.是液化石油气的主要成分 C.不属于可再生能源 D.是一种高效的气体燃料 B ①H2S　 ②C2H2　 ③CH3Cl ④C2H5OH　 ⑤CH4　 ⑥H2 ⑦金刚石　 ⑧CH3COOH ⑨CO2　　 ⑩C2H4 2.下列物质属于有机物的是_____________________属于烃的是_____________ ②③④⑤⑧⑩ ②⑤⑩ 析·典型范例 10 02 甲烷的分子结构和性质 甲烷的分子结构和性质 甲烷的分子构成和空间结构 CH4 分子式： 甲烷分子中碳原子最外层的4个电子分别与4个氢原子核外电子各自共用一对电子，形成4个C一H共价单键。 结构式： H C H H H 电子式： 思考：从甲烷的结构式是否可以推断甲烷分子中碳原子和四个氢原子都在同一个平面上？　 探·知识奥秘 12 甲烷的分子结构和性质 甲烷的分子构成和空间结构 空间结构： 球棍模型： 空间填充模型： 正四面体 探·知识奥秘 13 甲烷的分子结构和性质 1.取一个信封直向平放，按右图所示进行折叠。 2.沿 EC、CF 将信封上部剪去，C 点在信封反面 的对称点为 C'。将 CD、CA、CB 线前后反复折 几下，形成折痕。 3.撑开信封上端，使 C 与 C' 远离，D 与 E 靠近， 直至重合［图 7.5（d）］。 4.以 CC' 为折线，将 CFC' 所在平面插入立体内与 CBC'所在平面重叠，即成一个正四面体［图 7.5（e）］。碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点。 实验探究：制作甲烷等分子空间结构的模型 探·知识奥秘 14 甲烷的分子结构和性质 甲烷的物理性质 颜色 气味 状态 密度 溶解性 无色 无味 气体 密度比空气小 难溶于水 讨论：甲烷实验室制取的收集方法 向下排空气法 排水法 探·知识奥秘 15 甲烷的分子结构和性质 甲烷的化学性质 １、 稳定性 ２、可燃性 通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱以及高锰酸钾等强氧化剂不反应。 CH4 + O2 CO2 + H2O 点燃 现象：放出大量的热，产生淡蓝色火焰 注意 1.点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。 2.有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”。 探·知识奥秘 16 甲烷的分子结构和性质 在火焰上方罩一个干燥的烧杯，烧杯内壁有水珠出现；把烧杯翻转注入少量澄清石灰水，振荡。 若澄清石灰水变浑浊，证明有CO2生成。 CH4 【牢记】检验顺序：先检验H2O后检验CO2 微点拨 设计实验验证CH4燃烧的产物 探·知识奥秘 17 甲烷的分子结构和性质 拓展视野 安全使用天然气 探·知识奥秘 18 甲烷的分子结构和性质 甲烷的化学性质 探·知识奥秘 19 甲烷的分子结构和性质 甲烷的化学性质 3、 甲烷与氯气反应 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 实验现象： 甲烷和氯气在光照条件下发生了化学反应。 实验结论： 探·知识奥秘 20 甲烷的分子结构和性质 甲烷的化学性质 3、 甲烷与氯气反应 H H C Cl H H H C H H + Cl Cl 光 + H Cl Cl2 Cl2 Cl2 Cl2 光照 光照 光照 光照 H Cl C Cl H H Cl C H H + Cl Cl 光 + H Cl 二氯甲烷 一氯甲烷 无色气体 无色液体 探·知识奥秘 21 甲烷的分子结构和性质 甲烷的化学性质 3、 甲烷与氯气反应 Cl2 Cl2 Cl2 Cl2 光照 光照 光照 光照 四氯化碳 三氯甲烷。俗称：氯仿 Cl Cl C Cl H Cl Cl C H H + Cl Cl 光 + H Cl Cl Cl C Cl Cl Cl Cl C H Cl + Cl Cl 光 + H Cl 无色液体 无色油状液体 探·知识奥秘 22 甲烷的分子结构和性质 甲烷的化学性质 3、 甲烷与氯气反应 CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光照 CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + HCl 光照 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + HCl 光照 CHCl3 + Cl2 CCl4 + HCl 光照 Cl2 Cl2 Cl2 Cl2 光照 光照 光照 光照 正四面体 正四面体 四面体 甲烷分子中的氢原子被氯原子逐一取代，生成了一系列取代产物和氯化氢。 探·知识奥秘 23 甲烷的分子结构和性质 甲烷的化学性质 取代反应 1.定义：有机化合物分子中的原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应。 甲烷中氢原子被氯原子取代的反应也被称为氯代反应。 2.特点： 连锁反应——甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行 3.数量关系： CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl 光照 ① 定量关系：每有 1mol H 原子被取代，则消耗 1mol Cl2，同时生成 1mol HCl； ② 守恒关系:“原子守恒”，反应前后 C、H、Cl 数目不变 ； 探·知识奥秘 24 甲烷的分子结构和性质 微点拨 取代反应与置换反应的区别 取代反应 置换反应 实例 甲烷与氯气反应 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 定义 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 一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应 参与物质 反应物和生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定有单质 反应条件 反应受催化剂、温度、光照等条件的影响 水溶液中置换反应遵循“强制弱”(活泼性)的原则 反应中电子转移情况 不一定有电子的转移 一定有电子的转移 探·知识奥秘 25 甲烷的分子结构和性质 微点拨 在氯代反应中，当氯原子取代一氯甲烷中的氢原子后，生成的二氯甲烷具有怎样的空间结构？ H Cl C Cl H 二氯甲烷的结构式可写成 或 H Cl C H Cl 但是二氯甲烷只有一种结构。因为甲烷为正四面体形结构,当分子中的两个氢原子 被氯原子取代后,只有一种结构。把空间结构投影到平面时,可出现两种不同形式。 探·知识奥秘 26 甲烷的分子结构和性质 甲烷的化学性质 4、 分解反应 合成氨、汽油等的重要化工原料 制造活性炭、石墨、石墨烯等 CH4 C + 2H2 高温 在隔绝空气并加热至1000℃的高温下，甲烷分解: 探·知识奥秘 27 3.下列关于甲烷和烷烃的说法不正确的是（ ） A.甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色 B.天然气、沼气、煤层气的主要成分是甲烷 C.甲烷是矿井的安全威胁之一 D.相同质量的烷烃完全燃烧时，甲烷的耗氧量最低 D 析·典型范例 28 4.下列物质在一定条件下，可与CH4发生化学反应的（ ） A、氯气　　 B、溴水　 C、氧气　　 D、酸性KMnO4溶液 E、氯水 F、溴蒸汽 ACF 5.在光照条件下，将1 mol CH4与Cl2反应，得到四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量之比为1∶2∶3∶4，则消耗Cl2物质的量为(　　) A．0.5 mol B．1.25 mol C．2.5 mol D．3 mol　 D 析·典型范例 29 1.下列说法正确的是（ ） A.可燃冰是一种清洁能源 B.[CH4(H2O)]n是一种离子化合物 C.可燃冰在常温常压下能稳定存在 D.可燃冰是天然气冷却后得到的固体 A 练·技能实战 2.下列说法正确的是（ ） A.CH4有还原性，可使酸性高锰酸钾溶液褪色 B.甲烷的结构简式: C.甲烷的电子式为: ， 分子中各原子没有都达到“8电子“稳定结构 D.空间填充模型 可以表示甲烷分子或四氯化碳分子 C 练·技能实战 D 3.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的状况(　 ) 练·技能实战 4.如图所示，U形透明玻璃管的左端被溶液和胶塞封闭有甲烷和氯气的混合气体，将该装置放在日光灯下。一段时间后(不考虑水与氯气的反应)，下列关于U形管中可能出现的现象的叙述正确的是( ) A．液柱和气柱可能都不会发生变化 B．溶液很快变成蓝色 C．气柱缩小，右端液柱下降 D．气柱膨胀，右端玻璃管中有液体溢出 C 练·技能实战 5.实验是科学研究的重要方法。化学实验可以分为定性实验和定量实验。实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 D （1）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______ （2）若将1molCH4与一定量的Cl2反应，得到等物质的量的4种有机产物，则生成HCI的物质的量为________mol 2.5 练·技能实战 6.某课外活动小组利用如图所示装置探究CH4和Cl2的反应。 （1）CH4和Cl2发生反应条件是_______反应类型为___________，假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式_________________________。 （2）若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1,则得到的产物为______(填字母,下同)。  A.CH3Cl、HCl B.CCl4、HCl C.CH3Cl、CH2Cl2 D.CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl 光照 取代反应 D CH4+4Cl2 CCl4+4HCl 练·技能实战 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版必修第二册 $