高中化学学案必修2第3章第1节 最简单的有机化合物甲烷.docx
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高中化学学案必修2第3章第1节最简单的有机化合物甲烷
第三章有机化合物
第一节最简单的有机化合物—甲烷
第1课时甲烷
【学习目标】
1.了解甲烷的存在和用途。
2.了解甲烷分子的立体结构。
3.掌握甲烷的化学性质。
4.理解取代反应的概念和特点。
重点:
甲烷的结构和性质
难点:
甲烷的空间结构,取代反应的概念
课前自主预案
1、什么是有机物?
举例常见的有机物?
2、什么是烃?
仅含元素的有机物称为碳氢化合物,也称为烃,最简单的有机物是。
[典型例题]:
1、下列物质属于烃的是()
A、H2SB、C2H2C、CH3CLD、C2H5OHE、CH4F、H2
G、CH3COOHH、CO
[基础知识]
一、甲烷
1、甲烷的存在
甲烷是和的主要成分。
2、甲烷的结构
分子组成:
电子式:
结构式:
对应的CH2Cl2有几种结构?
分子结构和分子模型:
实验证明,甲烷分子里4个氢原子并不在同一个平面上,整个分子是一种对称的正四面体结构,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上,4个C—H键强度相同,夹角(109°28′)相同。
下图分别为甲烷的球棍模型、比例模型和分子结构示意图:
3、甲烷的物理性质
色味气体,比空气,溶于水。
用或收集甲烷。
4、化学性质:
一般情况下性质,跟、或等不反应。
(1)可燃性(甲烷的氧化反应)
CH4(g)+O2(g)
因为有机反应比较复杂,常伴有副反应发生,所以在书写有机反应方程式时一般用箭头而不用等号。
注意:
点燃甲烷前要进行
[实验]将CH4通入酸性KMnO4溶液中,观察现象
实验现象:
(2)甲烷的取代反应
[科学探究]:
化学反应现象:
光照时,氯气的黄绿色逐渐,瓶壁上有
生成,液面,试管中有少量。
水槽中有固体析出。
化学反应方程式为:
反应现象原理探究:
(1)光是反应发生的主要原因。
(2)黄绿色逐渐褪去,瓶壁出现油状液滴,说明产生了不溶于水的物质。
(3)瓶口有白雾,使试纸变红,推断有氯化氢生成。
[结论]:
甲烷与氯气在光照条件下可以反应。
即:
取代反应:
定义:
有机物分子里的某些的反应
甲烷的四种氯的取代产物的都有什么性质和用途
化学式
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CCl4
名称(俗名)
溶解性
常温状态
用途
注意:
1、无论氯气量多量少,四个反应同时进行,五种产物同时存在,1molH被取代需要1mol氯气
2、反应条件:
光照(在室温暗处不发生反应,但不能用强光直接照射,否则会发生爆炸)
反应物:
纯卤素(气体)
3、由于CH4是正四面体结构,C到H的距离相同,C—H键相同,说明四个H等效。
氯取代等效H中的任意一个几率相同,无顺序可言。
CH2Cl2无同份异构体(立体异构)可从实验事实角度证明,CH4是正四面体结构
【典例】例1.下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是
A.CH3Cl只代表一种物质B.CH2Cl2只代表一种物质
C.甲烷的四个碳氢键的键长相等D.甲烷的四个碳氢键的夹角相等
例2、下列关于甲烷的叙述错误的是
()
A.天然气的主要成分B.最简单的有机物
C.含碳质量分数最大的有机物D.与氯气在光照条件下能发生取代反应
例3、将1molCH4与Cl2发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相等,则消耗Cl2的物质的量为()
A.0.5molB.2molC.2.5molD.4mol
【跟踪训练】
1.下列说法中正确的是()
A.有机物都是从有机体中分离出来的物质B.有机物都是共价化合物
C.有机物不一定都不溶于水D.有机物不具备无机物的性质
2.2010年6月5日是第39个世界环境日,联合国环境规划署确定今年“六·五”世界环境日主题是:
“多样的物种·惟一的星球·共同的未来”,呼吁保护生物多样性和呵护地球家园;我国确定今年世界环境日的主题为:
“低碳减排·绿色生活”,号召公众从我做起,推进污染减排,践行绿色生活,为建设生态文明、构建环境友好型社会贡献力量。
为了减少大气污染,许多城市推广汽车使用清洁燃料。
目前使用的清洁燃料主要有两类,一类是压缩天然气(CNG),另一类是液化石油气(LPG)。
这两类燃料的主要成分都是()
A.碳水化合物B.烃类C.氢气D.醇类
3.1molCH4和1molCl2在光照条件下反应,下列叙述正确的是()
A.化合物与单质间的置换反应B.取代反应
C.既是置换反应,又是取代反应D.只生成一氯甲烷和氯化氢
4.将漫射日光照射到装有氯气和甲烷混合气体(体积比为4:
1)的装置上(如下图)。
现列出如下现象,其中正确的是( )
①试管内黄绿色逐渐消失
②试管内黄绿色加深 ③无任何现象
④试管内液面上升 ⑤试管内壁上有油状物生成
A.① B.①④和⑤C.①和⑤ D.②和⑤
第2课时烷烃
【学习目标】
知识目标
1.了解烷烃的概念和简单命名方法。
2.了解烷烃的物理性质及变化规律。
3.了解同系物的概念及烷烃的通式。
4.了解同分异构现象和同分异构体的概念。
重点:
烷烃的结构、性质、同系物和同分异构体
难点:
同系物和同分异构体
课前自主预案
【基础知识】
一、烷烃
1、烷烃的定义:
碳原子之间只以相结合,剩余的价键均与结合,使每个碳原子的化合价都达到“饱和”,像这样的烃叫做烷烃,也称为。
2、烷烃的结构
乙烷
丙烷
丁烷
分子式
结构式
结构简式
最简式(实验式)
规律总结:
烷烃的分子是空间立体结构,不是平面或直线结构,碳原子数为3个或3个以上的烷烃分子中碳原子都不在一条直线上。
3、烷烃的通式:
(n≥1)
4、物理性质(阅读课本表3—1)
(1)随着分子里含碳原子数的增加,熔点、沸点逐渐,相对密度,
(2)分子里碳原子数等于或小于4的烷烃在常温常压下都是气体,其他烷烃在常温常压下都是液体或固体。
(3)烷烃的相对密度都水的密度
5、化学性质
(1)烷烃化学性质比较稳定,常温下不和强酸、强碱、强氧化剂等反应,不能使KMnO4酸性溶液和溴水褪色。
(2)烷烃的可燃性
(3)光照下和卤素单质发生取代反应
二、同系物
1、定义:
结构___________,在分子组成上相差_______________原子团的物质互称同系物.
2、特点:
(1)同系物属于同一类物质,且有相同的通式。
(2)式量相差一定是14的倍数。
(3)同系物的化学性质相似,物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化
三、同分异构现象和同分异构体
1、定义:
具有,但具有的现象称为同分异构现象。
具有的化合物互称为同分异构体。
2、特点:
(1)分子式相同,即化学组成和相对分子质量相同
(2)可以是同类物质,也可以是不同类物质
(3)同分异构现象是产生有机物种类繁多的重要原因之一
3、同分异构体间的物理性质变化规律:
碳原子数相同,支链越多,熔沸点越低
4、烃基:
烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基,用“R—”表示。
5、烷烃同分异构体的书写
书写规律可概括为:
主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列对邻到间。
(1)先写出碳原子数最多的主链;
(2)写出少一个碳原子的主链,另一个碳原子作为甲基接到主链碳原子上;
(3)写出少两个碳原子的主链,另两个碳原子作为乙基或两个甲基接到主链碳原子上,并依次类推。
练习:
C6H14同分异构体的书写步骤
【小结】同系物、同位素、同分异构体、同素异形体的比较
概念
同位素
同素异形体
同系物
同分异构体
对象
原子
单质
有机物
有机物、无机物
判断
依据
原子数相同,中子数不同的原子之间
属同一种元素的单质之间
结构相似的同一类物质;符合同一通式;相对分子质量不同,且相差14
分子式相同,结构不同,不一定是同一类物质
性质
化学性质几乎一样,物理性质有差异
化学性质相似,物理性质差别较大
化学性质相似,熔沸点、密度呈规律性变化
化学性质可能相似也可能不同,物理性质不同
实例
H、D、T
红磷与白磷
甲烷与乙烷
正丁烷与异丁烷
三、烷烃的命名
1、习惯命名法
碳原子在十以内时,以_____________________依次代表碳原子数,其后加“烷”字,碳数在十以上,以代表,如________________。
2、系统命名法:
选主链,称某烷;编号码,定支链;取代基,写在前;注位置,连短线;不同基,简在前;相同基,二三连。
例:
例1、2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷,下列有关丙烷的叙述正确的是()
A.是天然气的主要成分B.光照下能够发生取代反应
C.与丁烷互为同分异构体D.分子中碳原子在一条直线上
例2、3-甲基戊烷的一氯代产物有(不考虑立体异构)()
A.3种B.4种C.5种D.6种
课堂练习
1.下列有关烷烃的叙述中,不正确的是()
A.在烷烃分子中,所有的化学键都为单键
B.所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应
C.烷烃的分子通式为CnH2n+2,符合该通式的烃不一定是烷烃
D.随着碳原子数的增加,烷烃的熔沸点逐渐升高
2.某烷烃含200个氢原子,则该烃的分子式是()
A.C97H200B.C98H200C.C99H200D.C100H200
3.下列烷烃的分子式可以表示3种不同结构的是()
A.C5H12B.C4H10C.C3H8D.C2H6
4.下列各组物质中,互为同分异构体的是()
A.白磷和红磷
B.CH3CH2CH3和CH3CH2CH2CH3
C.CH3CH(CH3)CH2CH3和CH3CH2CH(CH3)CH3
D.CH3CH(CH3)CH2CH3和CH3CH2CH2CH2CH3
第一节最简单的有机化合物—甲烷作业
(一)
姓名学号班级得分
1.下列气体中不含甲烷的是( )
A.天然气 B.水煤气 C.油田气 D.沼气
2.有机物中的烃是( )的化合物
A.含有碳元素B.含有碳元素和氢元素
C.仅含有碳元素和氢元素D.燃烧后生成二氧化碳和水
3.将标准状况下的11.2L甲烷和22.4L氧气混合点燃,恢复到原状况后,气体的体积为( )
A.11.2L B.22.4L C.33.6L D.44.8L
4.下列物质在一定条件下,可与CH4发生取代反应的是
A.氧气 B.溴水C.氯气 D.酸性KMnO4溶液
5.在我国的南海、东海海底已发现天然气(甲烷等)的水合物,它易燃烧,外形似冰,被称为“可燃冰”。
“可燃冰”的开采,有助于解决人类面临的能源危机。
下列说法正确的是( )
①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气
③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源
A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②④
6.下列叙述中错误的是( )
A.点燃甲烷需先进行验纯
B.甲烷燃烧能放出大量的热,所以它是一种很好的气体燃料
C.煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火,以防爆炸事故的发生
D.同温同压下同质量的CH4比O2占的体积小
7.某有机物在氧气中充分燃烧,生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2,下列说法正
确的是( )
A.分子中C、H、
O个数之比为1∶2∶3B.分子中C、H个数之比为1∶2
C.分子中可能含有氧原子D.此有机物的最简式为CH4
8.已全面启动的“西气东输”二线工程于2009年底与中亚天然气管道相连,预计于2011年竣工。
截止至2009年2月,已有4亿人从中受益。
这里的“气”指的是“天然气”,主要成分是甲烷。
下列关于甲烷的说法正确的是( )
A.实验室可以用排水法收集甲烷B.只有纯净甲烷在空气中安静燃烧
C.甲烷与氯水发生取代反应D.甲烷在空气中燃烧只生成二氧化碳和水
9.将下列气体通入酸性高锰酸钾溶液,能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是( )
A.CH4B.CO2C.SO2D.H2
10.在标准状况下,22.4LCH4与氯气在光照下发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相等,则消耗的氯气为
A.0.5mol B.2mol C.2.5mol D.4mol
11.下列物质在一定条件下,可与甲烷发生取代反应的是()
A.氧气B.氯气C.高锰酸钾溶液D.浓硫酸
12.下列反应中,光照对反应几乎没有影响的是()
A.氯气与氢气的反应B.氯气与甲烷的反应
C.氧气与甲烷的反应D.次氯酸的分解
13.下列叙述错误的是()
A.通常情况下,甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应
B.甲烷化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化
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.通常状况下CH3Cl为气体
14.鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法,是将它们分别()
A.先后通人溴水和澄清的石灰水
B.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C.点燃,先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯
D.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯,通人溴水
15.下列叙述中错误的是()
A.点燃甲烷不必先验纯
B.甲烷燃烧能放出大量的热,所以是一种很好的气体燃料
C.煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火,以防爆炸事故的发生
D.在人类已知的化合物中,品种最多的是第
A族元素的化合物
16.下列分子式不只代表一种物质的是()
A.CH2Cl2B.CHCl3C.CH3ClD.C
17.已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体,等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应,前者大。
下面是有关天然气的几种叙述:
①天然气与煤、石油相比是较清洁的能源;②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大;③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。
其中正确的是()
A.①②③B.只有①C.①和②D.只有③
18.2010年5月3日据《新华网》报导,贵州省金沙县一乡镇煤矿发生瓦斯爆炸事故,事故发生在2日上午7时50分左右,当时煤矿井下工作人员共有68人,事故发生后,有61人安全升井,7人死亡,1人受伤。
如果空气中混入甲烷的体积达到总体积的4.9%~16%,点燃时就会发生爆炸。
则发生爆炸最剧烈时,甲烷在空气中的体积分数约为()
A.5%B.8%C.9.1%D.10.5%
19.如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比
为1∶4)的混合气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。
将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方,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_________。
A.CH3Cl HClB.CCl4 HClC.CH3Cl CH2Cl2
D.CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
(3)经过几个小时的反应后,U形管右端的水柱变化是。
A.升高 B.降低 C
.不变 D.无法确定
(4)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察。
20.CH4和O2(过量)混合气体840mL(标准状况下),经电火花点燃充分反应,将反应后的气体(120℃)通过足量碱石灰(充分吸收CO2和H2O)
,碱石灰增重0.60g。
(1)原混合气体中CH4的物质的量为_______。
(2)通过足量碱石灰后剩余气体的体积为_______(标准状况下)。
(3)打火机中的燃料是丁烷(C4H10),写出丁烷完全燃烧的化学方程式:
_______。
第一节最简单的有机化合物—甲烷作业
(二)
姓名学号班级得分
1.下列有关烷烃的性质的说法中不正确的是()
A.随着分子中碳原子数的增加,烷烃熔沸点逐渐升高
B.碳原子数小于5的烷烃在常温下都是气态
C.烷烃的通式是CnH2n+2
D.烷烃化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化
2.异戊烷和新戊烷互为同分异构体的依据是()
A.具有相似的化学性质
B.具有相同的物理性质
C.分子具有相同的空间结构
D.分子式相同,但分子内碳原子的结合方式不同
3.已知:
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物,如甲烷、乙烷、丙烷等属于烷烃同系物。
则在同一系列中,所有的同系物都具有()
A.相同的相对分子质量B.相同的物理性质
C.相似的化学性质D.相同的最简式
4.2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷,下列有关丙烷的叙述中不正确的是()
A.分子中碳原子不在一条直线上 B.光照下能够发生取代反应
C.比丁烷更易液化 D.是石油分馏的一种产品
5.主链含5个碳原子,有甲基、乙基2个支链的烷烃有()
A.2种B.3种C.4种D.5种
6.己知丙烷的二氯代物有四种同分异构体,其六氯代物的同分异构体数目为()
A.2种B.3种C.4种D.5种
7.进行一氯取代反应后,产物只能生成3种沸点不同的烷烃的是()
A.(CH3)2CHCH2CH2CH3B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2D.(CH3)3CCH2CH3
8.对CH2Cl2的叙述正确的是()
A.有两种同分异构体B.是平面结构
C.只有一种结构D.有四种同分异构体
9.在常温常压下,下列四种气态烃各1mol分别在足量氧气中燃烧,消耗氧气最多的( )
A.CH4B.C2H6C.C3H8D.C4H10
10.某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物,该烃的分子式可以是()
A.C3H8B.C4H10C.C5H12D.C6H14
11.下列说法中错误的是
①化学性质相似的有机物是同系物 ②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物 ③若烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们必定是同系物 ④互为同分异构体的两种有机物的物理性质有差别,但化学性质必定相似
A.①②③④ B.只有②③C.只有③④ D.只有①②③
12.关于CH4和
的叙述正确的是( )
A.均能用组成通式CnH2n+2来表示
B.与所有烷烃互为同素异形体
C.因为它们结构相似,所以它们的化学性质相似,物理性质相同
D.通常情况下它们都是气态烷烃
13.下列说法中不正确的是
A.相对分子质量相同的有机物是同分异构体
B.分子组成相同、结构不相同的有机物是同分异构体
C.每个碳原子的化合价都已“饱和”,碳原子之间只以单键相结合的链烃一定是烷烃
D.分子式相同、结构相同的有机物一定是同一物质
14.有A、B两种烃,含碳的质量分数相同,关于A、B的下列说法正确的是( )
A.A和B一定是同分异构体
B.A和B不可能是同系物
C.A和B的实验式一定相同
D.各取1molA和B完全燃烧生成CO2的质量一定相同
15.下列说法正确的是( )
A.碳碳间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B.分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃
C.正戊烷分子中所有碳原子均在一条直线上
D.新戊烷的一氯取代物有2种
16.有两种气态烷烃的混合物,在标准状况下其密度为1.16g·L-1,则关于该混合物组成的说法正确的是( )
A.一定有甲烷B.一定有乙烷
C.不可能是甲烷和乙烷的混合物D.可能是乙烷和丙烷的混合物
17.写出下列各烷烃的分子式:
(1)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是氢气的36倍____________。
(2)烷烃B的分子中含有100个氢原子____________。
(3)1L烷烃D的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下15L的水蒸气____________。
(4)分子中含有22个共价键的烷烃____________。
18.下图表示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结合。
(1)图中属于烷烃的是_______(填字母)。
(2)在上图的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成_______和_______;不仅可以形成_______,还可以形成碳环。
(3)上图中互为同分异构体的是:
A与_______;B与_______;D与_______(填字母)。
19.相对分子质量为72的烷烃,其分子式是,若此有机物的一氯代物分子中有两个—CH3,两个—CH2—,一个
和一个—Cl,它的可能结构分别是____、、、。
20.化学上常用燃烧法确定有机物组成,这种方法是在电炉加热时用纯氧气氧化管内样品,根据产物的质量确定有机物的组成。
图中所列装置是用燃烧法确定有机物分子式常用的装置。
(每一组仪器只能使用一次)
回答下列问题:
(1)产生的氧气按从左到右流向,所选择的装置各导管的连接顺序是_____。
(2)C装置中浓硫酸的作用是_____。
(3)D装置中MnO2的作用是_____。
(4)若准确称取7.2g样品(只含C、H、O三种元素中的两种或三种),经充分燃烧后,A管质量增加22g,B管质量增加10.8g,则该有机物的最简式为_____。
(5)要确定该有机物的分子式,则_____(填“是”或“不”)需要测定其他数据,若能确定其分子式,若其一氯代物只有一种,则其结构简式为_____。
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