高中化学第一节 最简单的有机化合物--甲烷教案

教学过程

一、课堂导入

天然气主要成分是甲烷，瓦斯主要成分也是甲烷，为了更好利用天然气，避免瓦斯爆炸事故再次发生，我们有必要进一步了解甲烷的性质特点。

二、复习预习

1、复习有机物的概念

2、复习正四面体构型

3、复习甲烷燃烧的化学方程式

三、知识讲解

知识点1 有机物与烃

1．有机化合物

(1)定义：含碳元素的化合物叫有机物。

(2)组成元素：除含碳元素外，常含有氢元素、氧元素，有些有机物还含有氮、硫、卤素、磷等。

2．烃

(1)定义：仅由碳和氢两种元素组成的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。

(2)典型代表物：最简单的烃是甲烷。

知识点2 甲烷及其性质

1、甲烷的分子结构 

（1）甲烷的分子式：CH4   ，电子式：          ，结构式：              。 

（2）甲烷分子的结构特点为：正四面体   ， 常用的分子模型有球棍模型和比例模型 两种。

2、甲烷的物理性质

   甲烷是无色、无臭的气体，密度是0.717g/L（标准状况），极难溶于水。 

3、甲烷的化学性质

（1）氧化反应：

（2）取代反应：

知识点3 烷烃及其性质

4、烷烃的结构特点和通式：

（1）烷烃：仅含C—C键和C—H键的饱和链烃，又叫烷烃。（若C—C连成环状，称为环烷烃。） 

烷烃的通式：CnH2n+2 (n≥1)

5、烷烃的化学性质 

（1）氧化反应 

CnH2n+2+(3n+1)O2           nCO2+(n+1)H2O 

通常情况下，烷烃与高锰酸钾等强氧化剂不发生反应，不能与强酸和强碱溶液反应。 

（2）取代反应 

其它烷烃与甲烷一样，一定条件下能发生取代反应。因为可以被取代的氢原子多，所以发生取代反应，其它烷烃比甲烷复杂。 

（3）烷烃的受热分解 由于其它烷烃的碳原子多，所以其它烷烃分解比甲烷复杂。一般甲烷高温分解、长链烷烃高温裂解、裂化。

知识点5 烷烃的命名和同分异构体

1．烷烃的命名

(1)表示

(2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。

(3)举例：C6H14命名为己烷，C18H38命名为十八烷；C4H10的两种分子的命名：

无支链时：CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷；

有支链时：命名为异丁烷。

2．同系物

(1)概念：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。

(2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。

3．同分异构体

(1)概念

同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。

同分异构体：具有同分异构现象的化合物。

(2)写出C4H10的同分异构体

CH3CH2CH2CH3和。

(3)戊烷有3种，己烷有5种，庚烷有9种。

四、例题精析

【例题1】下列说法中，不正确的是(    )

A.甲烷与二氯甲烷的分子结构相同，都是正四面体结构

B.烷烃同系物随着碳原子数的增多，一般熔沸点逐渐升高

C.正丁烷的沸点高于异丁烷的沸点

D.可以用分液的方法将水与己烷的混合物分离且从分液漏斗下层分离出的液体是水

【答案】A

【解析】A、甲烷是正四面体结构，二氯甲烷是甲烷中的2个氢原子被氯原子取代，原子不同，正四面体被压缩，为四面体结构，故A错误．B、烷烃同系物随着碳原子数的增多，相对分子质量增大，结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，故B正确；C、互为同分异构体，支链越多，分子的重合性越小，分子间作用力越弱，沸点越低，故C正确；D、水与己烷不互溶，水与己烷的混合物分分层，水的密度比己烷大，分层后水在下层，己烷在上层，可以用分液的方法将水与己烷的混合物分离且从分液漏斗下层分离出的液体是水，故D正确．故选：A。

【例题2】

2．下列关于甲烷的叙述正确的是(　　)

A．甲烷分子的立体构型是正四面体，所以CH2Cl2有两种不同构型

B．甲烷可以与氯气发生取代反应，因此，可以使氯水褪色

C．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的重要威胁之一

D．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色

【解析】　A中，由于甲烷是正四面体结构，四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系，故CH2Cl2不存在不同构型；B中，CH4只能跟氯气在光照下反应，与氯水不反应；D中，CH4比较稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化。

【答案】　C 

【例题3】

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的物质的量相等，则消耗的氯气为(　　)

A．0.5 mol B．2 mol

C．2.5 mol D．4 mol

【解析】　1 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×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根据取代反应特点，1/2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 mol＋2.5 mol＝5 mol，参加反应的氯气为n(Cl2)＝2.5 mol。

【答案】　C

【例题4】

下列说法正确的是(　　)

A．饱和烃就是烷烃

B．随着碳原子数的递增，烷烃的熔、沸点逐渐降低

C．取代反应中可能有单质生成

D．任何烷烃分子都不可能为平面结构

【解析】　饱和链烃是烷烃，随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高，据CH4的分子结构可知，烷烃分子不可能是平面结构，A、B错误，D正确；由取代反应的定义可知C错误。

【答案】　D

【例题5】

下列各组内的物质不属于同系物的是(　　)

【解析】　虽然A项中的3种物质有的是直链结构，有的是带支链的结构，但它们通式相同，都属于烷烃，在分子组成上依次相差一个CH2原子团，故为同系物；B项中的3种物质均只含一个碳碳双键，在分子组成上依次相差一个CH2原子团，也属于同系物；C项中3种物质结构相似，在组成上依次相差一个CH2原子团，属于同系物；D项中3种物质互为同分异构体，因此选D项。

【答案】　D

【例题6】

分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)(　　)

A．7种 B．8种

C．9种 D．10种

【解析】　有机物C4H8Cl2的碳骨架有两种结构：

。

(1)碳骨架为C—C—C—C的同分异构体有

  ①　　　　  　　②　　　　  　③

   ④　　　　　  　⑤　　　　　  　⑥

(2)碳骨架为的同分异构体有

　　①　　　   　②　　　　　　　③

则C4H8Cl2的同分异构体共有9种。

【答案】　C

课堂运用

【基础】光照混合在试管中的甲烷和氯气的混合气体后，拔开试管塞，在实验的过程中不可能观察到的现象是(    )

A.试管中气体的黄绿色变浅

B.试管中有火星出现

C.试管壁上有油状液滴出现

D.试管口有白雾

【答案】B

【解析】A．随反应进行，氯气的浓度减小，试管中气体的黄绿色变浅，故A正确； B．反应过程中试管中无火星出现，故B错误；C．试管壁上有油状液滴（三氯甲烷与四氯甲烷）出现，故C正确；D．反应有氯化氢生成，氯化氢极易溶于水，故试管口有白雾，故D正确．故选B

2．

【巩固】

1．下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是(　　)

A．CH3CH2CH2CH3   B．

C．   D．

【答案】C

【解析】A项生成2种一氯代烃；B项生成2种一氯代烃；D项生成4种一氯代烃。

【拔高】

1. 某烃分子中碳、氢两种元素质量比为5∶1，且分子中含有3个甲基，则该烃分子的一氯代物共有(不考虑空间异构)(　　)

A．1种   B．2种

C．3种   D．4种

【答案】D

【解析】解析: n(C)∶n(H)＝5∶12，所以该烃的分子式只能为C5H12，分子中含有3个甲基，所以只有一个支链，碳的骨架只能为，一氯代物为4种。

课程小结

1、重点掌握取代反应

2、甲烷的化学性质同分异构体的个数是考试的重点和难点