发布时间 : 星期五 文章高中化学 专题3第1单元 化石燃料与有机化合物 第1课时 天然气的利用 甲烷学案 苏教版必修2更新完毕开始阅读ff1021f3590216fc700abb68a98271fe900eaf0a
学 习 资 料 专 题
第1课时 天然气的利用 甲烷
学习目标：1.认识甲烷的结构特点并会书写甲烷的分子式、结构式和电子式。2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。(重点)3.理解取代反应的概念并能进行判断。(重点)4.掌握同系物、同分异构体的概念并会判断是否为同分异构体或同系物。
[自 主 预 习·探 新 知]
一、化石燃料
?组成元素：主要是碳和氢，同时含少量的
??? 硫、氧、氮等
?石油?化学成分：液态的碳氢化合物及其溶有
?? 气态和固态的碳氢化合物化石燃料???组成物质：有机物和无机物组成的复杂混合物
?
组成元素：含量最高的为碳、其次是氢、氧及?煤?
? 少量的硫、磷、氮等??
二、甲烷的组成、结构与性质 1．甲烷的组成和结构
天然气：主要成分为甲烷，最简单的有机物。
分子式：CH4，电子式：，结构式：。
甲烷分子的空间结构是正四面体构型。碳原子位于四面体的中心，四个氢原子分别位于四面体的4个顶点。
2．物理性质
颜色 状态 气味 密度 水溶性 难溶 无色 气态 无味 ρ(CH4)＜ρ(空气) 3.化学性质 (1)稳定性
在通常情况下，甲烷是比较稳定的，跟强酸、强碱或强氧化剂等一般不起反应。甲烷不能使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。
(2)氧化反应
唐玲
纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色，放出大量的热，反应的化学方程式为点燃
CH4＋2O2――→CO2＋2H2O。
(3)取代反应
①甲烷与Cl2在光照下的反应实验探究
实验操作 (ⅰ)瓶内黄绿色逐渐消失，最后变为无色； 实验现象 (ⅱ)集气瓶内壁有油状液滴出现； (ⅲ)集气瓶内液面上升，水槽中有晶体。 光照CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl 光照CH3Cl＋Cl2――→CH2Cl2＋HCl 光照CH2Cl2＋Cl2――→CHCl3＋HCl 光照CHCl3＋Cl2――→CCl4＋HCl ②取代反应：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。
4．甲烷的利用
(1)利用甲烷与氯气发生取代反应的生成物三氯甲烷制备制冷剂—氟利昂，其过程反应方程式为CHCl3＋HF―→CHFCl2＋HCl。
被氧化一定条件
(2)合成甲醇，其过程为CH4――――→(CO＋H2)――――→CH3OH。
一定条件 高温
(3)高温分解生成炭黑，其反应方程式为CH4――→C＋2H2。
三、烷烃 同系物 1．烷烃
(1)烃：只由碳、氢两种元素组成的化合物叫碳氢化合物，也叫烃。
(2)烷烃：烃的分子里碳原子间都以碳碳单键互相连接成链状，碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合，达到饱和状态。其通式为CnH2n＋2。
(3)命名
反应原理 n≤10：依次称为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷……
n≥11：直接根据碳原子数称某烷，如C16H34称为十六烷。
2．同系物
唐玲
分子结构相似，组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物。如甲烷(CH4)、乙烷(CH3CH3)、丙烷CH3CH2CH3互为同系物。
[基础自测]
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)煤主要含有碳元素，煤是纯净物。( ) (2)点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。( ) (3)甲烷与氯水在光照条件下发生取代反应。( )
(4)烷烃的通式是CnH2n＋2(n≥1)，但符合通式CnH2n＋2(n≥1)的不一定是烷烃。( ) 【答案】 (1)× (2)√ (3)× (4)× 2．下列叙述不正确的是( )
A．甲烷与氯气发生取代反应后的产物中，常温下只有一种有机气体 B．甲烷化学性质比较稳定，一定不会发生氧化反应
C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应 D．甲烷与氯气反应后得到的所有有机物都难溶于水
B [甲烷与氯气发生取代反应后的五种产物中，常温下CH3Cl和HCl为气体，其余为液体，只有HCl能溶于水，其余的产物都难溶于水，A、D正确；CH4的性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但可以在氧气中燃烧，B错误；甲烷与氯气反应生成四种有机物的反应都属于取代反应，C正确。]
3．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．同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍 C．同系物符合同一通式 D．同系物的化学性质基本相似 A
[合 作 探 究·攻 重 难]
分析烷烃结构，推导烷烃化学性质 [背景材料] 甲烷、乙烷、丙烷和正丁烷结构式分别如下：
唐玲
[思考交流]
(1)观察上述结构式，总结烷烃在组成、结构上的相似之处。
【提示】 组成元素均只含有C、H两种元素；化学键均只含有C—C、C—H(CH4无C—C)；均为链状。
(2)结构决定性质，根据甲烷的性质推测其它烷烃的化学性质。 【提示】 稳定性、氧化反应(燃烧)、取代反应。
烷烃的化学性质
烷烃的化学性质和甲烷相似，通常情况下不与强酸、强碱以及强氧化剂发生反应，都不能够使酸性高锰酸钾溶液以及溴水褪色。
(1)在光照条件下与卤素单质发生取代反应 光照CnH2n＋2＋X2――→CnH2n＋1X＋HX。 (2)燃烧反应
3n＋1点燃CnH2n＋2＋O2――→nCO2＋(n＋1)H2O。
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[背景材料] 识别、判断同系物
[思考交流]
(1)上述三种烷烃互为同系物吗？为什么？
【提示】 互为同系物，因为这三种烃结构相似且分子组成上相差了n个CH2。
唐玲