高中化学苏教版必修二第一单元 化石燃料与有机化合物学案

天然气的利用 甲烷

班级_______学号_______姓名______________

[学习目标]

1、认识化石燃料的种类和组成元素，了解甲烷的分子组成和主要化学性质及用途，从化学键变化角度认识取代反应的含义与特点，了解烷烃的概念和含义；

2、培养学生的空间想象能力与探索推理能力，通过甲烷分子式的教学，使学生初步学会确定气态烃分子式的计算方法，这是有机化学中的最基本计算之一；

3、培养关心科学与社会的关系，渗透环保、能源问题的学习思想。

 [课前准备]

        什么是有机物？你熟悉的化石燃料包括哪些？它们的主要成分是什么？

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一、天然气的利用、甲烷

（一）天然气的利用

（1）什么是“西气东输”工程，”气”指的是__________，主要成分是________。

（2）可燃冰是什么？_______________________

（二）甲烷的组成与结构

天然气和__________的主要成分相同，都是甲烷

（1）已知甲烷在标准状况下的密度是0.717g/L，含碳元素质量分数75%，含氢元素质量分数25%。请根据以上数据确定甲烷中的原子个数比和分子式。

（2）根据所学知识，能写出甲烷的电子式和结构式吗？并观察右图的结构模型。

（三）甲烷的性质

1、物理性质：

常温下，甲烷是_____色_____味_____溶于水，密度比空气______的气体，_______、_______的主要成分都是甲烷。

2、化学性质

（1）氧化反应：

1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳气体和液态水放出890.6kJ的热量，试写出热化学方程式：

_______________________________________________

甲烷燃烧后的产物可以参与大气循环，相同条件下等体积的甲烷燃烧释放出的热量较氢气一氧化碳多，所以被称为高效、洁净的燃料。

         如何检验甲烷燃烧的产物，方法和现象又如何呢？

（2）取代反应

有机物分子里的某些________或_______被其它_______或_____所代替的反应叫取代反应。

甲烷与氯气发生取代反应，生成一系列甲烷的氯取代物和氯化氢的方程式

____________________________________________________________

____________________________________________________________

（3）高温分解

CH４在15000℃上高温下能比较完全地分解生成炭黑与氢气。________________________

（四）甲烷的用途

1、做优质燃料；

2、重要的化工原料：①制取氟利昂；②制甲醇；③制优质碳黑。

（五）烷烃的介绍

按照甲烷的分子结构特点，如果碳原子个数依次增加1个、2个、3个，氢原子个数应该怎么变，找出其中的规律性。

总结变化规律，说明这一类化合物组成和结构特点，用一个共同的式子表示出来。

1、烷烃的分子组成通式___________。

2、同系物的概念：分子结构________，分子组成上相差________________________的有机化合物互称为___________。

[学业测试]

一、选择题

1．下列说法中正确的是                                                  （    ）

A．烃是指含有碳、氢元素的有机物

B．燃烧后能产生CO2和H2O的有机物一定是烃

C．天然气、沼气、坑气、煤气的主要成分都是甲烷

D．形成化合物种类最多的元素位于周期表中第二周期第IVA族

2．不同条件下，甲烷可以发生如下反应，其中属于取代反应的是                （    ）

A．CH4+H2O→CO+3H2             B．2CH4→C2H2+3H2 

C．2CH4→C+2H2                  D．CH4+F2→CH3F+HF

3．在光照条件下，将体积相同的甲烷气体和Cl2（常温、常压下）混合，得到的混合物中物质的量最多的是                                                     （    ）

A．CH3Cl     B．CH2Cl2     C．CHCl3      D．HCl

4．下列关于CH2Cl2的叙述不正确的是                                     （    ）

A．有两种不同的结构      B．在常温下可能呈液态

C．不是正四面体          D．属于烃类

5．能证明甲烷的分子结构为正四面体而不是平面正方形的是                  （    ）

A．一氯甲烷没有同分异构体    B．二氯甲烷没有同分异构体

C．三氯甲烷没有同分异构体    D．四氯甲烷没有同分异构体

6．化学工作者从有机反应RH＋Cl2（气）RCl（液）＋HCl（气）受到启发，提出在农药和有机合成工业中可以获得副产品盐酸的设想已成为现实。试指出从上述反应产物中分离得到盐酸的最佳方法是                                           （    ）

A．蒸馏法    B．水洗分液法    C．升华法    D．有机溶剂萃取法

7．瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%～15%遇到火源所产生的爆炸。发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中所占的体积应是                                               （    ）

A．15%    B．10.5%    C．9.5%    D．5%

8．一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体重49.6g，当其缓缓通过足量无水氯化钙时，CaCl2固体增重25.2g，原混合气体中CO2的质量为（   ）

A．12.5g    B．13.2g    C．19.7g    D．24.4g

9．将1molCH4与氯气发生取代反应，待反应完全后，测定四种有机物的物质的量相等，则产生HCl的物质的量是                                                  （    ）

A．0.5mol         B．2 mol          C．2.5 mol         D．4mol

10．现有H2、CO、CH4的混合气体VL，其体积比为1:1:2。当aL该混合气体完全燃烧时，所需O2的体积为                                                      （    ）

A． L      B．5VL          C．5a L        D． L

二、填空题

11．（1）如图，把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有Na2SiO3溶液的水槽里，放在光亮处，片刻后发现试管中气体颜色____________，试管中的液面__________，试管壁上有________出现，水槽中还观察到：___________

（2）若将Na2SiO3溶液换为浓氨水，试管中会有什么现象_________________________。

12．近年来，有些城市在公交车和出租车中推行用天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展。走上街头你会发现不少公交车和出租车上印有“GNG”标志，代表它们是以天然气作为燃料的汽车。试问：

（1）推广这一改革的主要目的是                                         （    ）

A．延长发动机的寿命              B．促进地方经济发展

C．减少大气污染                  D．节约能源

（2）天然气是__      __在隔绝空气的条件下，经微生物发酵作用而生成的，因此，天然气中贮藏的化学能最终来自于______________________

（3）天然气的主要成分是______________，该主要成分若出现煤矿的坑道内，并达到一定浓度时遇到_________便会立即出现瓦斯爆炸。

（4）天然气的主要成分是一种很好的燃料。已知4g该主要成分完全燃烧生成CO2和液态H2O，放出222.5kJ的热量，则上述分成的燃烧的热化学方程式是：

____________________           __________________________________________

13．如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题：

（1）若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气

体X是____________________。

（2）若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气

体X是_____________________。

（3）若A、B两个洗气瓶的质量都增加，试推测气体X可

能有多少种组合填入下表，有多少种，写多少种，不必

填满，最少3种。

14．某有机物气体含碳82.7%，含氢17.3％，在标准状况下它的密度是2.59g/L。求（1）此有机物的相对分子质量为；(2)此有机物的分子式。

参考答案：

11．（1）变浅，上升，油状物，有白色沉淀生成。

   （2）有白烟生成

12．（1）C

   （2）古生物，太阳能

   （3）CH4，明火

   （4）CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(l)  △H=-890kJ/mol

13．（1）H2

   （2）CO

（3）

14．（1）58

   （2）C4H10