2017-2018学年同步学习讲义之鲁科版必修二 第3章第1节 认识有机化合物（2课时） (共2份打包)

第1节　认识有机化合物 第1课时　甲烷的性质与结构 [学习目标定位]　1.了解有机物的性质。2.掌握甲烷的分子式、结构式、电子式、空间构型。3.掌握甲烷的氧化反应和取代反应。4.掌握取代反应的概念、特点，能判断一些有机化学反应是不是取代反应。 一、甲烷的存在、用途及结构 1．有机化合物 有机化合物是指绝大多数含碳元素的化合物，但含碳的化合物不一定是有机化合物。多数有机物具有较低的熔、沸点、难溶于水、易燃烧。 2．甲烷的存在与用途 (1)甲烷的存在 甲烷是天然气、沼气、石油气和煤矿坑道气(或瓦斯)的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。 (2)甲烷的主要用途 甲烷易燃烧，完全燃烧生成CO2、H2O并放出大量的热，因此甲烷可用作燃料。天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用作化工原料。 3．甲烷的组成与结构 分子式 电子式 结构式 空间构型 甲烷分子结构模型 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 1．结构式：用短线“—”表示原子所形成的共价键进而表示物质结构的式子叫做结构式。 2．一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时，无论这4个原子是否相同，都分别在四面体的顶点上，但不一定为正四面体，也不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。 1．下列关于甲烷的说法中错误的是(　　) A．甲烷分子是由极性键构成的分子 B．甲烷分子具有正四面体结构 C．甲烷分子中四个C—H键完全相同 D．甲烷分子中含有非极性键 答案　D 解析　甲烷分子含4个C—H极性键，键的强度和键与键之间的夹角完全相同，甲烷分子为正四面体结构。 2．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(　　) 答案　D 解析　甲烷的分子结构示意图、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空间构型，填充模型更能形象地表达出H、C的位置及所占比例；电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。 二、甲烷的性质 1．甲烷的物理性质 颜色 状态 气味 密度 溶解性 无色 气体 无味 比空气小 难溶于水 2.甲烷的化学性质 (1)甲烷的燃烧 ①将甲烷在空气中点燃观察现象，并填写下表： 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 ②甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O。 以甲烷为主要成分的天然气是一种理想的清洁能源。 特别提醒　点燃甲烷前必须检验纯度。空气中的甲烷含量在4.9%～16%(体积)范围内时，遇火花发生爆炸。 (2)甲烷的稳定性 实验操作 实验现象 实验结论 酸性高锰酸钾溶液不退色 通常情况下，甲烷化学性质比较稳定，不能被酸性KMnO4溶液、H2O2等强氧化剂氧化，也不与强酸、强碱等物质反应 (3)甲烷的取代反应 按要求完成下列实验，并填写下表： 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；试管内液面上升；水槽中有固体析出 B装置：无明显现象 实验结论 CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应 ①上述实验A中发生反应的化学方程式为 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl； CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl； CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。 ②取代反应是指有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团代替的反应。CH4和Cl2反应的四种取代产物都难溶于水，常温下除一氯甲烷是气体外，其他三种都是油状液体。 归纳总结 甲烷的取代反应 反应条件 光照 反应物 甲烷能与氯气、溴蒸气、碘蒸气等卤素单质反应，但不能与氯水、溴水、碘水等反应 反应特点 (1)甲烷分子的一个氢原子被卤素单质的一个原子取代，下来的氢原子与卤素单质的另一个原子形成卤化氢；(2)该反应为连锁反应，即使甲烷与氯气按1∶1混合反应，得到的有机产物也不是只有CH3Cl，而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物 反应产物 不论如何控制反应物的用量，反应产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，五种产物中HCl最多 物质的量的关系 参加反应的Cl2的物质的量＝生成的HCl的物质的量＝有机产物中氯原子的物质的量 3．在光照条件下，将1 mol CH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗Cl2物质的量为(　　) A．1 mol B．2 mol C．2.5 mol D．10 mol 答案　C 解析　由于CH4＋Cl2CH3Cl＋HC