18学年高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料与有机化合物教学案苏教版必修2.docx

1、18学年高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料与有机化合物教学案苏教版必修2第一单元 化石燃料与有机化合物第一课时天然气的利用甲烷课标要求1会书写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷分子的结构特点。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。3知道取代反应的概念。1.甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于四个顶点。烷烃中与碳原子相连的四个原子构成四面体结构。2甲烷的氧化反应：甲烷可在空气中安静的燃烧，但不能被酸性KMnO4溶液氧化。3甲烷的特征性质取代反应：(1)生成一氯甲烷的反应：CH4Cl2CH3ClHCl；(2)量的关系：1 mo

2、l H被取代，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl。4烷烃的分子通式是CnH2n2，在烷烃分子中，碳原子间以碳碳单键相连，其余价键均与氢原子相连，并达到饱和。甲烷的存在、用途及结构1甲烷的存在与用途(1)存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。(2)主要用途甲烷易燃烧，完全燃烧生成CO2、H2O并放出大量的热量，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。2甲烷的组成与结构分子式电子式结构式空间构型甲烷的分子模型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已知标准状况下，甲烷的密

3、度是0.717 gL1，你能确定甲烷的相对分子质量吗？甲烷中含碳75%、含氢25%，则甲烷的分子式是什么？提示：甲烷的相对分子质量是0.71722.416，甲烷分子中碳原子数为1，氢原子数为4，故甲烷的分子式为CH4。2根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？提示：甲烷的立体结构为，因此，CH2Cl2中的2个Cl在空间一定处于相似位置，CH2Cl2只有一种结构。1证明甲烷分子是正四面体结构的方法甲烷的正四面体结构，可以通过研究CH2Cl2存在几种结构来确定。CH4有四个等同的CH键，在空间上可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构，如图所示。若是正四面体结构，甲烷分子中任

4、意两个氢原子被两个氯原子取代，CH2Cl2的结构只有一种；若是平面正方形结构，则取代的两个氢原子分邻位和对位，CH2Cl2的结构有两种。科学研究发现，CH2Cl2的结构只有一种，说明甲烷是正四面体结构。2甲烷空间结构的两点拓展应用(1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。1下列关于甲烷的说法不正确的是()A甲烷分子具有正四面体结构B甲烷分子中的四个CH键相同C甲烷分子是平面正方形结构D甲烷分子的结构式是解析：选C甲烷

5、分子的空间结构是正四面体，不是平面正方形。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状况()解析：选D这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。电子式只反映出原子的最外层电子的成键情况。甲烷的性质1物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性无色气体无味比空气小极难溶于水2.化学性质(1)甲烷燃烧的现象和化学方程式现象：在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。化学方程式：CH42O2CO22H2O。(2)CH4与Cl2在光照时反应的化学方程式CH4Cl2CH3ClHCl

6、；CH3ClCl2CH2Cl2HCl；CH2Cl2Cl2CHCl3HCl；CHCl3Cl2CCl4HCl。(3)甲烷的4种氯代产物的性质常温下为气体的是CH3Cl，常温下为液体的是CH2Cl2、CHCl3和CCl4。不溶于水的是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4。特别提醒有机反应比较复杂，常有副反应发生，因此有机反应的化学方程式常用“”而不是“=”。1如何检验CH4的燃烧产物？提示：将甲烷点燃，在火焰上方罩一洁净而干燥的烧杯，若烧杯内壁有水雾生成，则证明燃烧产物中有H2O，然后迅速将烧杯倒转过来，向其中加入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，则说明有CO2生成。21 mol甲烷与1 mo

7、l Cl2在光照条件下充分反应，所得的产物只有一氯甲烷吗？提示：1 mol CH4与1 mol Cl2光照条件下发生取代反应得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物。3CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl2在量上有什么关系？提示：因为在CH4和Cl2的取代反应中，每一步都有HCl生成，故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知，每生成1 mol HCl则消耗1 mol Cl2，故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。甲烷与氯气等卤素单质反应时注意的问题(1)反应条件光照但不能用强光直接照射，否则会发生爆炸，在黑暗处不发生反应。(2)物质状态

8、与氯气相似，其他卤素单质在光照条件下，也能与甲烷发生取代反应。反应物中的卤素为卤素单质，如甲烷通入溴水中不反应。 (3)连锁反应甲烷的取代反应是一种连锁反应，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行。 (4)产物 光照甲烷与氯气的混合物，得到甲烷各种氯代物与HCl的混合物，生成物中HCl的物质的量最多。(5)数量关系CH4与Cl2发生取代反应时，有1 mol H被取代，就有1 mol Cl2被消耗，同时生成1 mol HCl。即1 mol CxHy与Cl2发生取代反应时，最多可消耗y mol Cl2。1在标准状况下，22.4 L CH4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

9、的物质的量相等，则消耗的氯气为()A0.5 mol B2 molC2.5 mol D4 mol解析：选C1 mol CH4与氯气发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol，该四种取代物中n(Cl)0.25 mol(1234)2.5 mol，根据取代反应特点，的氯原子进入氯化氢，所以n(HCl)2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol2.5 mol5 mol，参加反应的氯气为n(Cl2)2.5 mol。2用“短线”将甲烷与Cl2在广口瓶内混合并在光照条件下发生反应的实验现象和产生这些现象的原因连接起来。广口瓶内气体 颜色变浅ACH2Cl2、CH

10、Cl3、CCl4都 是难溶于水的油状液体广口瓶内壁有 油状液滴出现B生成的HCl极易溶于水， 导致广口瓶内气体压强减小广口瓶中有少 量白雾产生C.Cl2被消耗，产生无色物质广口瓶内液面上升D反应中产生的HCl与水蒸 气结合形成盐酸小液滴答案：CADB烷烃1两个概念2烷烃(1)分子通式：CnH2n2(n1)。(2)习惯命名n1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n10直接根据碳原子数称某烷C16H34：十六烷，C18H38：十八烷(3)化学性质(类似甲烷)稳定性：通常状态下烷烃性质稳定。可燃性：烷烃都能燃烧，燃烧通式为CnH2n2O2nCO2(n1)H2O。取代反应：

11、烷烃都能与卤素单质在光照下发生取代反应。写出C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式：C2H6Cl2C2H5ClHCl。3同系物(1)概念“相似”分子结构相似；“相差”分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团。(2)实例CH4与CH3CH3、丙烷(CH3CH2CH3)、正丁烷(CH3CH2CH2CH3)互为同系物。1由烷烃的分子通式计算烷烃分子中能形成多少条共价键？提示：烷烃的通式为CnH2n2(n为碳原子数)，碳、氢原子提供的成键电子数之和为4n2n26n2，电子对数也就是共价键数为(6n2)3n1，即能形成3n1条共价键。2互为同系物的两种化合物的最简式一定相同吗？提示：不一定

12、。CH4与CH3CH3互为同系物，但CH3CH3的最简式为CH3。3相对分子质量相差14的化合物是否属于同系物？提示：不一定；如乙烷(相对分子质量30)和CO2(相对分子质量44)相差14，但二者不属于同系物。判断同系物的方法1判断标准“同类不同碳”2组成特点(1)同系物必须结构相似。(2)分子组成通式相同。(3)同系物相对分子质量相差14或14的整数倍。3判断方法4注意事项(1)同系物必须是“有机化合物”。(2)同系物一定具有不同的分子式。若分子式相同就可能属于同分异构体。(3)具有相同通式的有机物除烷烃外都不能确定是不是同系物。1下列有关简单烷烃的叙述中正确的是()都是易燃物特征反应是取代

13、反应相邻两个烷烃在分子组成上相差一个CH3原子团A BC D解析：选D烷烃含有碳和氢两种元素，都能燃烧生成二氧化碳和水，正确；烷烃都易发生取代反应，正确；相邻两个烷烃在分子组成上相差一个“CH2”，不正确。2下列数据是有机物的相对分子质量，可能互为同系物的一组是()A16、30、58、72 B16、28、40、52C16、32、48、54 D16、30、42、56解析：选A由于同系物在组成上相差若干个CH2原子团，因此在相对分子质量上相差14或其整数倍，只有A符合。三级训练节节过关1下列关于甲烷的说法正确的是 ()A能使溴的四氯化碳溶液褪色B是天然气的主要成分C不能发生燃烧反应D能使酸性KMn

14、O4溶液褪色解析：选BA项，甲烷不能与溴的四氯化碳溶液发生取代反应，将甲烷通入溴的四氯化碳溶液，无现象，错误；B项，天然气的主要成分是甲烷，正确；C项，甲烷是一种可燃性气体，可在空气中安静地燃烧，错误；D项，甲烷性质稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化，错误。2下列物质中，属于烷烃的是()AC8H16 BCH3CH2OHC DCH2CH2解析：选CA不符合烷烃通式CnH2n2；B不是烃(含O)；D项分子中碳原子间不是单键结合，不是烷烃。3下列叙述正确的是()A分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质B通式相同的不同物质一定属于同系物C分子式相同的不同物质一定是同分异构体D同系物的性质完全

15、相同解析：选C分子式相同的物质，结构不一定相同，可能是同分异构体；通式相同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；同系物的化学性质相似，物理性质不同。4将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是()AHCl BCH3ClCCH2Cl2 DCCl4解析：选A等物质的量的CH4和Cl2混合后反应，CH3Cl、CH2Cl2、CCl4、CHCl3都有生成，生成这四种物质的时候，都有HCl生成，即HCl的物质的量最大。5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14)的混合气体，假定氯气在水中溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混

16、合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢的反应一段时间。(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)经过几个小时的反应后，U形管右端的玻璃管中水柱变化是_。A升高 B降低C不变 D无法确定(3)甲烷通常用来作燃料，其燃烧反应的化学方程式是_。解析：(1)甲烷与氯气的体积之比是14时，若只生成一种有机产物，则该产物是四氯化碳，甲烷分子中的H原子全部被取代，化学方程式是CH44Cl2CCl44HCl。(2)因为HCl溶于水，所以反应完全后，气体的压强减小，则左侧水面升高，右侧水面降低。(3)甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式是CH42O2CO22H2O

17、。答案：(1)CH44Cl2CCl44HCl(2)B(3)CH42O2CO22H2O1右图是某物质分子的比例模型，该物质的分子式是()ANH3 BCH4CH2O DC2H4解析：选B从图上看出，符合甲烷的结构。2光照对下列反应几乎无影响的是()A氢气与氯气 B甲烷与氯气C甲烷与氧气 D次氯酸分解解析：选CCH4与O2反应需点燃；H2与Cl2反应可光照，也可点燃；CH4与Cl2光照发生取代反应；2HClO2HClO2。3有下列物质：氯气；硝酸；溴水；烧碱；氧气；酸性KMnO4溶液，其中在一定条件下可与甲烷反应的是()A BC D解析：选C甲烷在光照条件下可与Cl2发生取代反应，在点燃条件下可与O

18、2反应生成CO2和H2O；甲烷与硝酸、溴水、烧碱、酸性KMnO4溶液均不发生化学反应。4下列反应属于取代反应的是()解析：选DA属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化还原反应(燃烧)，D属于取代反应。5下列关于同系物的说法中，错误的是()A同系物具有相同的分子式B同系物符合同一通式C相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团D同系物的化学性质基本相似解析：选A同系物结构相似，属于同一类物质，因此有同一通式，但一定不具有相同的分子式，A错误，B正确；相邻同系物在分子组成上相差一个CH2原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，D正确。6下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是()ACH

19、3Cl BCCl4CCH2Cl2 DCH4解析：选B甲烷和CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3均能与氯气发生取代反应，但CH4分子中的氢原子全部被取代后即CCl4与氯气不能再发生取代反应。7等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关实验现象和结论中，正确的是 ()反应后Cl2完全反应而CH4有剩余瓶内壁有油状液滴生成最后有CH4、Cl2、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl七种物质共存只有CH3Cl和HCl两种产物A BC D解析：选B有机化学反应进行不彻底，故反应后有CH4和Cl2剩余，产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl。8下列

20、叙述错误的是()A通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应B甲烷是正四面体结构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甲烷的四种取代物常温下均为液体解析：选D通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，A正确；甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，B正确；甲烷与Cl2在光照时发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl五种产物，其中四种有机产物中CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，C正确，D错误。9已知某烷烃的相对分子质量为30。(1)该烷烃的分子式为_。(2)该烷烃在光照时与

21、Cl2反应生成一氯代物的化学方程式为_，属于_反应。解析：烷烃的通式为CnH2n2，则14n230，得n2，即C2H6。答案：(1)C2H6(2)CH3CH3Cl2光照,CH3CH2ClHCl取代10如下图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲中注入10 mL CH4，同温同压下乙中注入50 mL Cl2，将乙中气体推入甲中，用漫散光照射一段时间，气体在甲中反应。(1)下列是某同学预测的实验现象：气体最终变为红色；实验过程中，甲中活塞向内移动；甲中内壁有油珠；产生火花。其中正确的是。(2)甲管中发生反应的反应类型为。(3)反应后，甲中剩余气体能用下列试剂吸收的是。A水 B氢氧化钠溶液

22、C硝酸银溶液 D饱和食盐水(4)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到_。若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到_。解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4Cl2CH3ClHCl，CH3ClCl2CH2Cl2HCl，CH2Cl2Cl2CHCl3HCl，CHCl3Cl2CCl4HCl。(1)理论上，甲烷与氯气按体积比为14时二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为5141，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。反应过程中不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲中活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一

23、取代，故甲中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。(4)生成的HCl会与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。答案：(1) (2)取代反应(3)B(4)液体分为两层，产生白色沉淀溶液先变红后褪色1下列物质互为同系物的是()CCH3CH2Cl与CH2ClCH2ClDCH4与CH3CH2Cl解析：选BA项为同种物质，B项互为同系物，C项所含氯原子数不同，分子组成不是相差一个CH2原子团或其倍数，D项不是同一类别的物质，故不属于同系

24、物。2将甲烷与氯气按13的体积比混合于一试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处(如图所示)，下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是()A试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升B生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体C试管内壁有油状液滴形成D试管内有少量白雾解析：选BA项，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应，生成物均没有颜色，所以气体颜色变浅，氯化氢溶于水后导致试管内液面上升，正确；B项，甲烷和氯气反应的生成物只有一氯甲烷和HCl在标准状况下是气体，错误；C项，二氯甲烷和三氯甲烷都是液态有机物，所以试管内壁有油状液滴生成，正确；D项，该反应中有氯化氢生成，氯化氢遇空气中的水蒸气

25、形成白雾，正确。3鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是 ()A点燃通入澄清石灰水加入溴的四氯化碳溶液B点燃罩上小烧杯加入澄清石灰水C点燃通入澄清石灰水D点燃通入酸性KMnO4溶液解析：选B根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，H2燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2。在火焰的上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和H2，没有水雾的是CO；然后在有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。4甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是 ()ACH3Cl只有一种结构BCH2Cl2只有一种结构CCHCl3只有一种结构DCH

26、4中含有4个CH共价键解析：选B甲烷分子无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都是成立的，CH2Cl2若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即和，若是正四面体结构，则其结构只有一种。无论是正四面体结构还是正方形结构，CH4中含有4个CH共价键。51 mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔Cl2发生取代反应()A4 mol B8 molC2 mol D6 mol解析：选D乙烷的分子式为C2H6,1 mol Cl2只能取代烷烃中的1 mol H原子，故1 mol乙烷最多与6 mol Cl2发生取代反应。6有两种气态烷烃组成的混合物，标准状况下的密度为1.16 gL1，则关于

27、混合物的组成判断正确的是()A一定有甲烷B一定有乙烷C一定是甲烷和乙烷的混合物D可能是乙烷和丙烷的混合物解析：选A混合气体的平均摩尔质量是M(平均)1.16 gL122.4 Lmol126 gmol1，即平均相对分子质量为26，在烷烃中相对分子质量小于26的只有甲烷，因此一定含有甲烷。7将0.2 mol下列烃完全燃烧后，生成的气体缓缓通入0.5 L 2 molL1的NaOH溶液中，生成正盐和酸式盐的物质的量之比为13，则该烷烃是()A乙烷 B丙烷C丁烷 D戊烷解析：选C设该烷烃分子中含有n个C原子，则完全燃烧产生CO2的物质的量是0.2n mol。n(NaOH)0.5 L2 molL11 mol；又设产生的Na2CO3的物质的量为a mol，则NaHCO3为3a mol，根据钠原子守恒可得2a3a1，解得a0.2 mol，所以Na2CO3为0.2 mol，NaHCO3为0.6 mol；根据碳原子守恒可得0.2n0.8，n4，因此该烷烃是丁烷。8在一定的温度、压强下，向100 mL CH4和Ar的混合气体中通入400 mL O2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460 mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为()A14 B13C12 D11解析：选AAr是稀有气体，不参与反应，反应前后气体的体积变化由CH4燃烧生成的水引起。反应