3.1.2+甲烷+課件高一下學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）必修第二冊

3.1.2甲烷一、甲烷在自然界的存在天然氣油田氣煤礦坑道氣沼氣西氣東輸是中國西部大開發(fā)標志性工程注意：煤氣的主要成分是H2、CO二、甲烷的物理性質(zhì)（P94）顏色氣味狀態(tài)密度(與空氣相比)水溶性___色___味___體0.717g/L，比空氣_____溶無無氣小

極難

向下排空氣法排水法三、甲烷的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡式CH4最簡式（實驗式）：CH4電子式結(jié)構(gòu)式分子式CH4+1-4甲烷分子的真實構(gòu)型是平面正方形還是立體構(gòu)型？CH甲烷的空間立體結(jié)構(gòu)：（1）以碳原子為中心，四個氫原子為頂點的正四面體。（2）４個C—H的鍵長和鍵能相同，相互之間夾角相等，都為109°28’。表示一個分子中原子種類和數(shù)目的式子由元素符號和表示最外層電子的“·”

或“×”組成的式子用短線“-”表示原子所形成的共價鍵而表示物質(zhì)結(jié)構(gòu)的式子（不表示空間結(jié)構(gòu)）省略了部分或全部單鍵短線“-”的式子（雙鍵、三鍵不能?。└髟觽€數(shù)最簡整數(shù)比甲烷——最簡單烴、最簡單的有機物三、甲烷的結(jié)構(gòu)甲烷分子的立體結(jié)構(gòu)：正四面體結(jié)構(gòu)109°28′或空間填充模型球棍模型X射線衍射技術(shù)證實：CH4分子為正四面體結(jié)構(gòu)注：由于有機物的立體結(jié)構(gòu)式,書寫起來比較費事，為方便起見，一般采用平面的結(jié)構(gòu)式。最能反映真實結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點：原子之間以_______________結(jié)合，空間構(gòu)型為________________，碳原子位于______________。分子式電子式結(jié)構(gòu)式空間結(jié)構(gòu)球棍模型空間填充模型CH4

109°28′單鍵（共價鍵）正四面體形正四面體的中心三、甲烷的結(jié)構(gòu)動手：搭建有機化合物分子的球棍模型試用不同顏色的小球分別代表碳原子、氫原子、氧原子和氯原子等，按下列要求動手搭建有機化合物分子的球棍模型，并寫出相應(yīng)有機化合物分子的結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)簡式。1.搭建甲烷分子的球棍模型CHHHH2.搭建含兩個或三個碳原子的烴分子的球棍模型乙烷(C2H6)乙烯(CH2=CH2)乙炔(CH-CH)CCCHHHHHH環(huán)丙烷(C3H6)CCHHHHHHCCHHHHCCHH碳碳雙鍵碳碳三鍵單鍵四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)結(jié)論：甲烷不與酸、堿以及酸性KMnO4等強氧化劑反應(yīng)（1）甲烷的穩(wěn)定性KMnO4溶液溴水CH4滴有石蕊的酸溶液滴有石蕊的堿溶液現(xiàn)象：溶液顏色沒有變化CH4化學(xué)性質(zhì)：可以燃燒，產(chǎn)物為二氧化碳和水。相同狀況下，1mol甲烷比1molCO和1molH2燃燒放出的熱量更多，所以天然氣是一種優(yōu)良的氣體燃料。甲烷燃燒的化學(xué)方程式：CH4+2O2CO2+2H2O點燃（2）氧化反應(yīng)--還原性、可燃性實驗現(xiàn)象：淡藍色火焰，放出大量熱檢驗產(chǎn)物：a.在在火焰的上方罩干燥潔凈的燒杯b.在火焰上方罩內(nèi)壁掛有石灰水的燒杯實驗室：點燃前要驗純生產(chǎn)生活中：加強通風、禁止明火在空氣中燃燒火焰呈淡藍色的物質(zhì)氣體：CH4、H2、H2S等固體：硫液體：乙醇等四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)[實驗·探究]甲烷和氯氣的取代反應(yīng)()1.取代反應(yīng)的實驗：取兩支試管，均通過排飽和NaCl溶液的方法收集半試管CH4,和半試管Cl2，分別用鐵架合固定好，將其中一支試管用鋁箔套上，另一支試管放在光亮處(不要放在陽光直射的地方)。靜置，比較兩支試管內(nèi)的現(xiàn)象。交流·研討將盛有甲烷和氯氣混合氣體的試管倒立于水槽中，光照?，F(xiàn)象：a.試管內(nèi)氣體黃綠色逐漸_____，b.試管內(nèi)壁有_________出現(xiàn)，c.試管中有少量白霧生成，d.試管內(nèi)液面_____，e.水槽中有_________變淺油狀液滴上升固體析出四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)（3）取代反應(yīng)一、烷烴4.甲烷的化學(xué)性質(zhì)套上鋁箔的試管光亮處的試管無明顯現(xiàn)象實驗結(jié)論：光照條件下，甲烷與氯氣發(fā)生了反應(yīng)光亮處的試管氣體顏色（黃綠色）逐漸變淺；

試管壁出現(xiàn)黃色油狀液滴；出現(xiàn)少量白霧；

試管內(nèi)液面上升；

飽和食鹽水中有少量固體析出；Cl2發(fā)生反應(yīng)生成液態(tài)有機物氣體體積減小生成了HClNaCl過飽和析出[實驗·探究]甲烷和氯氣的取代反應(yīng)CH4

＋Cl2CH3Cl＋HCl光照一氯甲烷四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)化學(xué)方程式：有機反應(yīng)往往比較復(fù)雜，常有副反應(yīng)發(fā)生。化學(xué)方程式中，常用

“→”。CH3Cl能否繼續(xù)與氯氣發(fā)生反應(yīng)呢？+C——HHHH——ClCl—→光照C——ClHHH——+HCl—+C——ClHHH——ClCl—→光照C——ClClHH——+HCl—一氯甲烷二氯甲烷四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)+C——ClClHH——ClCl—→光照C——ClClHCl——+HCl—+C——ClClHCl——ClCl—→光照C——ClClClCl——+HCl—三氯甲烷四氯化碳四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)要點：①烷烴發(fā)生取代(鹵代)反應(yīng)，氫原子是被逐步取代的。②反應(yīng)速度非常慢，四步反應(yīng)同時發(fā)生；

③連鎖反應(yīng),即使甲烷與氯氣按1∶1混合反應(yīng),得到的有機產(chǎn)物也不是只有一氯甲烷,而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物，不適宜制備鹵代烴。[思考]：反應(yīng)產(chǎn)物有幾種成分？分別是哪幾種，誰的量最大？④產(chǎn)物共有五種，四種有機物與一種無機物且HCl量最大。四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)同時發(fā)生、逐步取代、連鎖反應(yīng)，產(chǎn)物混合，HCl最多交流·研討

(一氯甲烷，氣態(tài))（二氯甲烷，液態(tài)，常作溶劑）（三氯甲烷，液態(tài)，俗稱氯仿，曾用作麻醉劑）（四氯甲烷，液態(tài)，又叫四氯化碳，ρ>H2O，有機溶劑、曾用作滅火劑）四種氯代有機物均難溶于水，非電解質(zhì)四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)像這種H原子被鹵素原子取代的化合物叫做鹵代烴。取代反應(yīng):有機物分子里某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應(yīng)一上一下，取而代之甲烷的取代反應(yīng)注意事項①反應(yīng)條件：光照（室溫下在暗處不發(fā)生反應(yīng)。陽光直射，會爆炸）②反應(yīng)物質(zhì)：純鹵素單質(zhì)(F2、Cl2、Br2、I2)，而不是其水溶液；（如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，與Cl2、溴單質(zhì)光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)）③甲烷分子中的四個氫原子可逐一被取代，故甲烷的鹵代物并非一種，而是幾種鹵代物的混合物，二氣三液。(與量無關(guān)）四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別

取代反應(yīng)置換反應(yīng)實例甲烷與氯氣反應(yīng)Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑定義有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應(yīng)一種單質(zhì)跟一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)反應(yīng)產(chǎn)物都為化合物反應(yīng)物、生成物中一定有單質(zhì)反應(yīng)條件反應(yīng)受催化劑、溫度、光照等條件的影響水溶液中置換反應(yīng)遵循“強制弱”(活潑性)的原則反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移情況不一定有電子的轉(zhuǎn)移一定有電子的轉(zhuǎn)移兩種物質(zhì)一種物質(zhì)A.

CH3Cl只代表一種物質(zhì)C.

CHCl3只代表一種物質(zhì)B.

CH2Cl2只代表一種物質(zhì)D.

CCl4只代表一種物質(zhì)下列事實能證明甲烷分子中是以C

原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，而不是平面正方形結(jié)構(gòu)的是B若CH4為平面正方形結(jié)構(gòu)若CH4為空間正四面體結(jié)構(gòu)將1mol甲烷和適量的Cl2混合后光照，充分反應(yīng)后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為(

)A．1.5mol B．3molC．4.5mol D．6molB各種產(chǎn)物的物質(zhì)的量之間的關(guān)系a.n(HCl)最大，且

n(HCl)=

n(Cl2)b.n(CH4)=

n(CH3Cl)+

n(CH2Cl2)+

n(CHCl3)+

n(CCl4)c.

n(HCl)=n(CH3Cl)+

2n(CH2Cl2)

+

3n(CHCl3)

+

4n(CCl4)烷烴發(fā)生取代反應(yīng)的規(guī)律2.反應(yīng)條件為光照（室溫或陰暗處不反應(yīng)）3.烷烴和鹵素的氣態(tài)單質(zhì)反應(yīng)，溶液不反應(yīng)(例如甲烷和溴水，溴的CCl4溶液不反應(yīng)）4.反應(yīng)一旦發(fā)生，不會停留在某一步，即使氯氣不足量，產(chǎn)物依然是五種物質(zhì)的混合物。5.有機物參加的反應(yīng)往往比較復(fù)雜，有副產(chǎn)物生成，因此有機方程式中用箭頭而不用等號1.“一上一下，取而代之”，用一個鹵素原子代替一個氫原子，下來的氫原子與鹵素原子形成鹵化氫。四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)(4）烷烴的分解反應(yīng)（了解）隔絕空氣加強熱等條件下，烷烴可以發(fā)生分解反應(yīng)，如：石油的裂化就是利用烷烴的這一性質(zhì)，在一定條件下把相對分子質(zhì)量大。沸點高的烴斷裂為相對分子質(zhì)量較?。环悬c低的烴。而石油的裂解是用更高的溫度，使斷裂成乙烯、丙烯等短鏈不飽和烴作為石油化工原料C16H34C8H18+C8H16催化劑▲四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)CH4

C

+

2H2高溫工業(yè)制炭黑炭黑：橡膠工業(yè)的原料制造顏料、油墨、油漆等合成氨無水五、甲烷的用途

可燃冰是天然氣（甲烷等）的水合物，它易燃燒，外形似冰，被稱為“可燃冰”。“可燃冰”儲量較大，可燃冰將成為最理想替代能源。天然氣水合物——可燃冰可燃冰的開采知識清單一、甲烷是天然氣、沼氣、煤礦坑道氣、油田氣等的主要成分；二、甲烷是無色、無味、極難溶于水的氣體，密度比空氣小；三、甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，4個C-H鍵的長度和強度相等，鍵角為109°28′四、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：通常狀況下，甲烷性質(zhì)比較穩(wěn)定，與強酸、強堿、強氧化劑都不反應(yīng)。1.氧化反應(yīng)：與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生淡藍色火焰，放出大量熱。

2.取代反應(yīng):有機物中某些原子或原子團被其它原子或原子團所代替的反應(yīng)實驗現(xiàn)象:氯氣的黃綠色逐漸變淺；試管內(nèi)液面上升，出現(xiàn)白霧；