8.1.1- 天然气的利用 甲烷-课件-2026-2027学年高一下学期化学苏教版必修第二册

该高中化学课件聚焦甲烷的性质、结构及烷烃基础，通过西气东输与可燃冰情境导入引出核心物质甲烷，以物理性质、分子结构模型、化学性质为学习支架，逐步过渡到烷烃定义、通式及同系物，构建有机化合物认知脉络。 其亮点在于融合“证据推理与模型认知”，用球棍模型和CH₂Cl₂结构实验证据解析甲烷正四面体结构，通过对比实验装置（A光照反应、B遮光无现象）及表格区分取代与置换反应，强化科学思维。情境联系能源实际培养科学态度，结构化小结助力学生系统掌握，为教师提供丰富教学素材。

第一节 化石燃料与有机化合物 课时1 天然气的利用　甲烷 专题八 有机化合物的获得与应用 1 学习目标 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。 一、甲烷 情境导入：西气东输与可燃冰 宏大工程：西气东输 “西气东输”是我国距离最长、口径最大的输气管道工程。它将西部丰富的天然气资源输送到东部沿海，极大地优化了能源结构，改善了大气环境。 未来能源：可燃冰 “可燃冰”学名天然气水合物，广泛分布于深海沉积物或永久冻土中。它储量巨大、燃烧污染小，被誉为21世纪最具潜力的理想替代新能源。 无论是跨越千山万水的天然气，还是沉睡海底的可燃冰，它们的核心成分都是—— 甲烷 (CH₄) 知识讲解：甲烷的物理性质 甲烷物理性质一览表 颜色、状态、气味 无色、无味的气体 — 密度 比空气小 (标准状况下) 向下排空气法 溶解性 极难溶于水 排水法 物理性质 表现特征 实验室收集方法 知识拓展：甲烷的密度在标准状况下约为 0.717 g/L，约为空气密度（1.293 g/L）的一半。其极难溶于水的特性决定了排水法是收集纯净甲烷的最佳选择。 物理性质的实际应用 基于"密度比空气小" 安全与报警： 天然气泄漏时气体易向上扩散，不易在低洼处聚集，从而降低了爆炸风险。基于此特性，家用燃气泄漏报警器必须安装在靠近天花板的位置，以便第一时间检测到泄漏。 基于"极难溶于水" 输送与储存： 在天然气长途管道输送和地下水封石洞库储存过程中，甲烷不会因接触水分而大量溶解流失。这一特性有效保证了能源的输送效率和储存安全，降低了损耗。 甲烷发现史 知识讲解：甲烷的分子结构 核心视角：宏观-微观-符号三重表征 核心理念：结构决定性质，性质决定用途 符号与微观表征 分子式： CH4 电子式： 碳原子与四个氢原子共用四对电子 结构式： 平面十字形 仅为平面表示 立体结构与宏观性质 空间构型： 正四面体结构 碳原子位于中心，四个氢原子位于四个顶点。 键角： 109°28′ 结构决定 性质： 这种高度对称的稳定结构，决定了甲烷在常温下化学性质非常稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应。这进一步决定了其作为清洁燃料和化工原料的用途。 甲烷的组成与结构、球棍模型与空间填充模型 知识讲解：甲烷的分子结构 正四面体 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，键角是109。28’ 注意：CH4中的四个H是等效的，四个碳氢键完全相同，键长短，键能大（413KJ/mol），所以碳氢共价键很牢固，不易破坏。 知识讲解：甲烷的分子结构 从能量最低的角度推断甲烷结构 知识讲解：甲烷的分子结构 从球棍模型的角度推断甲烷结构 实验证明：组成为CH2Cl2的结构，只有一种结构。 知识讲解：甲烷的分子结构 从球棍模型的角度推断甲烷结构 实验证明：组成为CH2Cl2的结构，只有一种结构。 知识讲解：甲烷的分子结构 知识讲解：甲烷的化学性质 CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 点燃 （1）氧化反应（可燃性） 实验现象： 淡蓝色火焰,放出大量热，生成水和能使澄清石灰水浑浊的气体。 有机反应方程式中 用“ → ”不用“＝” 点燃甲烷和空气，可能会发生爆炸（空气中爆炸极限5% ~15%） ，因此，在点燃甲烷之前，必须进行的操作是检验纯度。 知识讲解：甲烷的化学性质 （2）取代反应 知识讲解：甲烷的化学性质 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。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： （4/5体积Cl2， 1/5体积CH4） 知识讲解：甲烷的化学性质 从微观结构认识甲烷与氯气反应的历程 知识讲解：甲烷的化学性质 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。 取代反应 Cl H Cl H C H H 特点：“有上有下、有进有出” 知识讲解：甲烷的化学性质 请写出甲烷与氯气的相关化学反应方程式 H H C Cl H 光照 + H Cl 一氯甲烷(g) H H C H H Cl Cl + H C H H Cl + Cl Cl 光照 H C Cl H Cl + H Cl 二氯甲烷(l) 知识讲解：甲烷的化学性质 Cl H C Cl Cl 光照 + H Cl 三氯甲烷(l) 俗名：氯仿 Cl Cl C H H Cl Cl + Cl C H Cl Cl + Cl Cl 光照 Cl C Cl Cl Cl + H Cl 四氯化碳(l) 知识讲解：甲烷的化学性质 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 知识讲解：甲烷的化学性质 甲烷发生取代反应的有关规律 光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。 反应条件 与卤素单质反应，如氯气、溴蒸气。 甲烷与氯水、溴水不反应。 反应物 生成四种有机物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 和无机物HCl，其中HCl量最多。 数量关系：每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl 生成物 知识讲解：甲烷的化学性质 应用：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 CH4与Cl2发生取代反应时，每有1 mol H被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。 D 知识讲解：甲烷的化学性质 自由基型链反应 连锁反应：甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。 反应特点 知识讲解：甲烷的化学性质 知识讲解：甲烷的化学性质 在隔绝空气并加热至1000℃的高温下，甲烷分解 CH4 C + 2H2 高温 合成氨、汽油的原料 橡胶工业的原料 可以用于制造颜料、油墨、油漆等 （3）受热分解 典例解析 例1．下列说法正确的是(　　) A．CHCl3只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构B．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气 C．标准状况下，11.2 L CCl4中含有C—Cl键的数目为2NA D．在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度 D 二、烷烃 二、烷烃 以上三种物质结构有什么共同特点？ 二、烷烃 CnH2n＋2 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 烷烃的分子通式是什么？ 二、烷烃 烷烃怎么命名？ 碳原子数(n)及表示 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 相应数字＋烷 碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃命名之前加上“正、异、新”加以区别。 正戊烷 异戊烷 新戊烷 二、烷烃 烷烃都是立体结构 碳原子不在一条直线上，直链烷烃的空间构型是折线形或锯齿形。 且碳碳单键可以旋转。 二、烷烃 随着烷烃中碳原子数的递增，物质的熔沸点、密度逐渐增大。 对于碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔沸点越低。 二、烷烃 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，如CH4和CH3CH3。 (2)特点：通式相同，结构相似，化学性质相似，物理性质一般随碳原子数的增多而呈规律性变化。 二、烷烃 同系物判断的三个关键点 (1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。(2)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。 典例解析 例2．如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合。 (1)图中与甲烷互为同系物的是________(填编号，下同)。(2)图中互为同分异构体的是A与________；B与________；D与________。 A　　　 B　　　 C　　　 D E　　　 F　　 G　　　 　 H A、C C　 E、F、H 　G 二、烷烃 同系物判断的几个“一定”和“不一定” 同系物在分子组成上一定相差1个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物不一定是同系物。 同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机化合物不一定是同系物。 同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。 同系物的相对分子质量一定不相同。 课堂小结 甲烷 烷烃 甲烷物理性质 甲烷结构 甲烷化学性质 烷烃结构 烷烃性质 同系物 随堂练习 1．下列叙述错误的是(　　) A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱和强氧化剂都不反应 B．甲烷化学性质稳定，不能被任何氧化剂氧化 C．甲烷与Cl2反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应 D．甲烷的四种有机取代产物中有一种为气态，其余三种为液态，且都不溶于水 B 随堂练习 2．下列关于同系物的说法中错误的是(　　) A．同系物具有相同的最简式 B．同系物能符合同一通式 C．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差1个“CH2”原子团 D．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化 A Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.70 Lavf58.29.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.73 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $