高中化學(xué)第三章有機(jī)化合物3.1.1甲烷的性質(zhì)課件新人教版.ppt
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第一節(jié) 最簡單的有機(jī)化合物——甲烷 第1課 甲烷的性質(zhì) [目標(biāo)定位] 1.了解有機(jī)化合物的概念,會判斷給定物質(zhì)是否是有機(jī)物。2.掌握甲烷的分子結(jié)構(gòu),能遷移應(yīng)用判斷甲烷衍生物的空間構(gòu)型。3.掌握甲烷的化學(xué)性質(zhì)及取代反應(yīng)的條件和特點,能運用其物質(zhì)的量關(guān)系進(jìn)行取代反應(yīng)的簡單計算。,1.有機(jī)物主要是指含鐵的化合物。二氧化碳、碳酸鈣、甲烷、乙醇、蔗糖五種物質(zhì)中屬于有機(jī)物的是 。 2.在元素周期表中,碳元素位于 ,原子的最外層有 個電子,其與氫原子形成 (填“離子鍵”或“共價鍵”)。,,甲烷、乙醇、,蔗糖,第二周期第ⅣA族,4,共價鍵,(2)CO、CO2、H2CO3及碳酸鹽中都含碳元素,它們屬于有機(jī)物嗎? 【答案】 不是,含有碳元素的化合物是有機(jī)物,但CO、CO2、H2CO3及碳酸鹽等,其結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與無機(jī)物相似,因此屬于無機(jī)物。,知識點一 甲烷的分子結(jié)構(gòu) 1.烴 (1)定義:由 兩種元素形成的化合物 (2)典型代表:最簡單的烴是甲烷,碳和氫,2.甲烷的存在和用途,3.甲烷的分子結(jié)構(gòu) (1)組成和結(jié)構(gòu),(2)空間結(jié)構(gòu),[對應(yīng)練習(xí)] 1.判斷正誤: (1)有機(jī)物都含有碳元素,所以含有碳元素的化合物都是有機(jī)物。( ) (2)有機(jī)物僅含有C、H兩種元素。( ) (3)有機(jī)物是烴類化合物中的一類重要物質(zhì)。( ) (4)烴是含有C、H、O三種元素的有機(jī)物。( ) (5)甲烷分子4個H原子在同一平面上。( ) 【答案】 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)×,2.以下關(guān)于甲烷的說法中錯誤的是( ) A.甲烷分子是由極性鍵構(gòu)成的分子 B.甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu) C.甲烷分子中四個C—H鍵是完全等價的鍵 D.甲烷分子中具有非極性鍵 【解析】 CH4分子中的化學(xué)鍵只有C—H鍵,因此是完全相同的極性鍵,且不存在非極性鍵。 【答案】 D,②取代反應(yīng) 有機(jī)物分子里的某些 被其他 所替代的反應(yīng)。 [對應(yīng)練習(xí)] 1.下列敘述中錯誤的是( ) A.點燃甲烷不必事先進(jìn)行驗純 B.甲烷燃燒放出大量的熱,所以是一種很好的氣體燃料,原子或原子團(tuán),原子或原子團(tuán),C.煤礦的礦井要注意通風(fēng)和嚴(yán)禁煙火,以防爆炸事故的發(fā)生 D.點燃甲烷不一定會爆炸 【解析】 甲烷中如果混有氧氣點燃可能會發(fā)生爆炸,因此點燃之前必須驗純。 【答案】 A,2.在一定條件下,下列物質(zhì)可與甲烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是( ) A.溴水 B.氯水 C.氧氣 D.高錳酸鉀溶液 【解析】 甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定,在常溫常壓下不易被氧氣、高錳酸鉀溶液氧化,但在點燃條件下與氧氣發(fā)生反應(yīng);甲烷與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng),但與溴水、氯水不反應(yīng)。 【答案】 C,,,,答:CH4是正四面體結(jié)構(gòu),碳原子處于正四面體的中心,四個氫原子處于正四面體的四個頂點上。根據(jù)甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)推理,有機(jī)物分子中碳原子以4個單鍵與其他原子或 原子團(tuán)相結(jié)合,如 ,若a、b、c、d相同,則構(gòu) 成正四面體結(jié)構(gòu),如CCl4;若a、b、c、d不相同,則構(gòu)成四面體,但不是正四面體,如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。,(2)根據(jù)甲烷4個碳?xì)滏I的長度、強(qiáng)度及夾角相等,可以證明甲烷是正四面體嗎? 答:假設(shè)甲烷是平面結(jié)構(gòu),則4個碳?xì)滏I的長度、強(qiáng)度及夾角也相等,所以上述條件不能證明甲烷是正四面體。,1.下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu),按要求回答下列各問題。,(1)對號入座(填序號): 甲烷的球棍模型是________,甲烷的電子式是________。 (2)如果甲烷是平面型,則CH2Cl2應(yīng)該有________種結(jié)構(gòu),實際CH2Cl2有________種結(jié)構(gòu),證明甲烷不是平面形,而是________結(jié)構(gòu),上面________更能反映其真實存在狀況。,【解析】 (1)這幾種形式都可表示甲烷這種物質(zhì),其中分子結(jié)構(gòu)示意圖(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空間構(gòu)型,但其中比例模型更能形象地表達(dá)出H、C的相對位置及所占比例;電子式(B)只反映原子最外層電子的成鍵情況。,【答案】 (1)C B (2)2 1 正四面體 D,探究點二 甲烷與氯氣的取代反應(yīng) 1.反應(yīng)物:甲烷與氯氣反應(yīng),與氯水不發(fā)生反應(yīng)。 2.反應(yīng)條件:光照,黑暗處不發(fā)生反應(yīng)。 3.生成物:甲烷與氯氣生成四種有機(jī)產(chǎn)物:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和無機(jī)物HCl,其中HCl的產(chǎn)量最多。,4.反應(yīng)特點: (1)連鎖反應(yīng):甲烷中的氫原子被氯原子逐步取代,各步反應(yīng)同時進(jìn)行,即第一步反應(yīng)一旦開始,后續(xù)反應(yīng)立即進(jìn)行; (2)數(shù)量關(guān)系:每取代1 mol氫原子,消耗1 mol Cl2,生成1 mol HCl。,(1)根據(jù)取代反應(yīng)的原理,能否用CH4和Cl2按1∶1的體積比混合來制得純凈的CH3Cl? 答:不能,因CH4和Cl2在光照下發(fā)生取代反應(yīng)生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl44種有機(jī)物和HCl形成的混合物,能否生成純凈的CH3Cl與CH4和Cl2的體積關(guān)系是否是1∶1沒有絕對關(guān)系。,(2)CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時,有機(jī)取代產(chǎn)物的總物質(zhì)的量與CH4的物質(zhì)的量有何關(guān)系? 答:根據(jù)碳元素守恒,四種有機(jī)取代產(chǎn)物的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)物CH4的物質(zhì)的量。 (3)假設(shè)1 mol甲烷中的氫原子完全被取代,最多能與多少氯氣反應(yīng)? 答:發(fā)生取代反應(yīng)時1 mol氯氣只能取代1 mol氫原子,1 mol甲烷中的氫原子完全被取代,最多能與4 mol氯氣反應(yīng)。,(4)甲烷與溴水能發(fā)生反應(yīng)嗎?與溴蒸氣呢? 答:甲烷除了能與氯氣在光照時反應(yīng)外,與其他的鹵素單質(zhì)的氣體也能發(fā)生反應(yīng),但必須是純鹵素如溴蒸氣,與溴水不反應(yīng)。 (5)若將氯氣換為溴蒸氣,③中又會觀察到怎樣的現(xiàn)象? 答:甲烷和溴蒸氣在光照時也會發(fā)生取代反應(yīng),故瓶中紅棕色逐漸變淺,同時瓶壁上有油狀液體出現(xiàn)。,2.如圖所示,U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體,假定氯氣在水中的溶解度可以忽略。將封閉有甲烷和氯氣混合氣體的裝置放置在有光亮的地方,讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時間。,(1)假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分,且只產(chǎn)生一種有機(jī)物,請寫出化學(xué)方程式:_________________________________。 (2)經(jīng)過幾個小時的反應(yīng)后,U形管右端的水柱變化是________。 A.升高 B.降低 C.不變 D.無法確定 (3)若水中含有Na2SiO3,則在U形管左端會觀察到________。 (4)右端玻璃管的作用是______________________。 (5)如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2發(fā)生取代反應(yīng)并生成等物質(zhì)的量的四種氯代物,則需要消耗氯氣________mol,生成HCl________mol。,【解析】 (1)因Cl2足量,若充分反應(yīng),則CH4中的四個H原子可完全被取代,生成CCl4和HCl,CH4+4Cl2 CCl4+4HCl。 (2)甲烷和氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng),U形管左側(cè)生成的氯化氫氣體易溶于水,壓強(qiáng)減小,U形管右側(cè)液面下降,左側(cè)液面上升。 (3)因左側(cè)生成HCl溶于水后發(fā)生反應(yīng)2HCl+Na2SiO3 H2SiO3↓ +2NaCl,所以觀察到有白色膠狀沉淀生成。 (4)為了平衡氣壓,在U形管右側(cè)插有一個玻璃管。,(5)利用原子守恒法:CH3Cl,CH2Cl2,CHCl3,CCl4中的碳原子都是從CH4中來的,故這四種氯代物共0.5 mol,每種氯代物均為0.125 mol,含Cl原子的物質(zhì)的量為0.125 mol×1+0.125 mol×2+0.125 mol×3+0.125 mol×4=1.25 mol。 而一個Cl2分子中只有一個Cl原子參加反應(yīng),因此消耗的Cl2的物質(zhì)的量也為1.25 mol,每消耗一個Cl2分子就會生成一個HCl分子,所以生成HCl的物質(zhì)的量與消耗Cl2的物質(zhì)的量相等,也為1.25 mol。,【答案】 (1)CH4+4Cl2 CCl4+4HCl (2)B (3)有白色膠狀沉淀生成 (4)平衡氣壓 (5)1.25 1.25,【例1】 (2016·信陽高一檢測)下列關(guān)于甲烷的說法不正確的是( ) A.甲烷分子的結(jié)構(gòu)簡式為CH4 B.甲烷分子中的四個C—H鍵是完全相同的 C.甲烷分子是平面正方形結(jié)構(gòu),【解析】 甲烷分子具有空間正四面體結(jié)構(gòu)而非平面正方形結(jié)構(gòu)。 【答案】 C 【知能提升】 有機(jī)物結(jié)構(gòu)簡式的寫法,【變式訓(xùn)練】 1.寫出下列有機(jī)物的分子式和結(jié)構(gòu)簡式:,【答案】 ①CH2Cl2 CH2Cl2 ②CH4 CH4 ③④同② ⑤C3H8 CH3CH2CH3 ⑥C4H10 CH3CH2CH2CH3,【例2】 下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)的敘述正確的是( ) A.甲烷與氯氣的物質(zhì)的量之比為1∶1,混合發(fā)生取代反應(yīng)只生成CH3Cl B.甲烷與氯氣的取代反應(yīng),生成的產(chǎn)物中CH3Cl最多 C.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)生成的產(chǎn)物為混合物 D.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯氣,【解析】 甲烷與氯氣一旦發(fā)生取代反應(yīng)就不會停止在某一步,四種有機(jī)物都會產(chǎn)生,故得不到純凈的CH3Cl,A錯誤,C正確;甲烷與氯氣的反應(yīng)中每取代1 mol氫原子,消耗1 mol氯氣,生成1 mol HCl,故產(chǎn)物中HCl最多,B錯誤;1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯氣,D錯誤。 【答案】 C,【知能提升】 (1)甲烷的鹵代反應(yīng)的產(chǎn)物是混合物。 (2)甲烷等有機(jī)物與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)時,取代的位置和個數(shù)是難以控制的,因此制備鹵代烴一般不采用取代反應(yīng)。,(3)取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的比較,【特別提醒】 (1)有機(jī)反應(yīng)比較復(fù)雜,常伴隨很多副反應(yīng)發(fā)生,因此有機(jī)反應(yīng)方程式中常用“―→”而不用“ ”。 (2)CH4與Cl2的取代反應(yīng)分步進(jìn)行,相關(guān)化學(xué)方程式應(yīng)分步書寫。,【變式訓(xùn)練】 2.下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是( ) A.C2H4+3O2 2CO2+2H2O B.Zn+CuSO4 ZnSO4+Cu C.NaCl+AgNO3 AgCl↓+NaNO3 D.CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl,【解析】 取代反應(yīng)是有機(jī)物分子中的原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。A項為C2H4的燃燒,不是取代反應(yīng);B項為置換反應(yīng);C項為復(fù)分解反應(yīng);D項中Cl原子取代了CH2Cl2中的一個H原子,屬于取代反應(yīng)。 【答案】 D,1.下列敘述中屬于烴的是( ) A.只含有碳元素的物質(zhì) B.含有碳元素和氫元素的物質(zhì) C.僅含有碳元素和氫元素的化合物 D.燃燒后生成二氧化碳和水的物質(zhì) 【解析】 僅含有碳元素和氫元素的有機(jī)物叫烴,烴燃燒后生成CO2和H2O,但烴的含氧衍生物燃燒也生成CO2和H2O,故只有C正確。 【答案】 C,2.下圖是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型圖,下列說法正確的是( ),A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu) B.CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu) C.CH4和CCl4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵 D.CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同,性質(zhì)也相同 【解析】 CCl4的分子結(jié)構(gòu)同CH4相似為正四面體結(jié)構(gòu),CH3Cl中的C—H和C—Cl鍵不同,不是正四面體結(jié)構(gòu),而是四面體結(jié)構(gòu)。 【答案】 B,3.在光照條件下,將1 mol CH4與Cl2反應(yīng),得到等物質(zhì)的量的4種取代物,則消耗Cl2物質(zhì)的量為( ) A.1 mol B.2 mol C.2.5 mol D.10 mol,【解析】 由于CH4+Cl2 CH3Cl+HCl,CH4+2Cl2 CH2Cl2+2HCl,CH4+3Cl2 CHCl3+3HCl,CH4+4Cl2 CCl4+4HCl。1 mol CH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各為0.25 mol,則消耗Cl2為0.25+0.25×2+0.25×3+0.25×4=2.5(mol)。 【答案】 C,4.(2016·青島高一檢測)將一定量的甲烷完全燃燒,使所生成的氣體依次通過裝有足量無水氯化鈣和氫氧化鈉的玻璃管,盛有氫氧化鈉的玻璃管質(zhì)量增加了1.1 g,則甲烷在標(biāo)準(zhǔn)狀況 下的體積為( ) A.2.24 L B.1.12 L C.0.56 L D.0.28 L,【答案】 C,5.如圖,某氣體X可能由H2、CO、CH4中的一種或幾種組成。將X氣體燃燒,把燃燒后生成的氣體通過A、B兩個洗氣瓶。試回答下列問題:,(1)若A洗氣瓶的質(zhì)量增加,B洗氣瓶的質(zhì)量不變,則氣體X是________。 (2)若A洗氣瓶的質(zhì)量不變,B洗氣瓶的質(zhì)量增加,則氣體X是________。 (3)若A、B兩個洗氣瓶的質(zhì)量都增加,試推測X可能有幾種組合,填寫下表。(有多少種寫多少種,不必填滿),【解析】 H2、CO、CH4燃燒的產(chǎn)物分別是H2O(g)、CO2(g)、CO2(g)和H2O(g)。H2O(g)可被濃H2SO4吸收,CO2可被澄清石灰水吸收。根據(jù)洗氣瓶質(zhì)量的變化,可判定生成的產(chǎn)物。 【答案】 (1)H2 (2)CO (3)①CH4 ②CH4與H2 ③CH4與CO ④H2與CO ⑤CH4、H2和CO,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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