精锐教育学科教师辅导讲义讲义编号
学员编号：年级：课时数： 3
学员姓名：辅导科目：化学学科教师：章馨元
课题必修2专题3第一单元化石燃料与有机化合物1
授课日期及时段
教学目的1、使学生了解甲烷的结构式、电子式和分子结构；
2、掌握甲烷的化学性质，了解有关实验的结论，了解取代反应；
3、使学生认识烷烃同系物在组成、结构式、化学性质上的共同点以及物理性质
随着分子里碳原子数目的递增而变化的规律性。
4、使学生掌握饱和链烃的概念。
5、通过同系物的教学，使学生进一步了解有机物的性质和结构间的关系。
教学内容
课前检测：
1、下列叙述正确的是( )
A、有机物一定来自有机体内
B、有机物与无机物可以相互转化
C、CO属于有机物
D、A-B + C-D ----- A-C +B-D 一定属于复分解反应
2、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高锰酸钾褪色的是（）
A、CH4
B、CO2
C、SO2
D、H2
3、向下列物质的水溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生的是（）
Ａ、ＣＨ３ＣlＢ、ＮaＣlＣ、ＫＣlＯ
３Ｄ、ＣＣl
４
4、下列物质中，属于纯净物的是
A．天然气B．航空煤油C．汽油D．乙烯
5、有关化石燃料的说法正确的是
A．化石燃料是可再生的，因此地球上的蕴藏量也是无限的
B．化石燃料虽然在地球上的蕴藏量有限，但形成化石燃料的速度相当快，所以化石燃料相当于是无限的
C．化石燃料的形成是非常复杂的，所需时间也较长，但化石燃料在地球上的蕴藏量是无限的
D ．化石燃料在地球上蕴藏量是有限的，而且又都是经过亿万年才能形成的非再生能源
答案：1、B 2、C 3、C 4、D 5、D 知识梳理：
化石燃料是指煤炭、石油、天然气等这些埋藏在地下不能再生的燃料资源。 煤、石油和天然气的组成
1、煤是复杂的混合物，主要含有碳元素，还含有氢元素和少量的氮、硫、氧等元素和无机矿物质。
2、石油主要含有碳元素和氢元素，是由多种化合物组成的混合物。
3、天然气一般是指在地下自然形成的可燃性气体，主要成分是甲烷，它是最简单的有机化合物，可以燃烧。
一、天然气的利用——甲烷
【探究活动】已知甲烷的密度在标准状况下是0．717g/L ，含碳75％，含氢25％，利用这些
数据怎样确定它的分子式？
解析：甲烷的Mr=0．717g/L×22.4 L/mol=16.06 g/ mol
碳原子与氢原子的个数比为：（75％/12）：（25％/1）=1：4 综合上述分析：可知甲烷的分子式为：CH 4
1、化学式：CH 4 结构式： 电子式：
2、球棍模型 比例模型
3、甲烷的空间结构：
试验证明：甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于四个顶点上。
甲烷的性质 1、物理性质
无色、无味的气体； ρ=0.717g/L （标准状况下）（密度求算公式：M=22.4 ρ）； 难溶于水；
C
H H
H
H
甲烷是沼气、天然气、坑道气和油田气的主要成分。 2、化学性质：
(1)常温下比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。
甲烷通入KMnO 4酸性溶液中
现象：紫色溶液没有变化
结论:甲烷不能使酸化的高锰酸钾溶液褪色
(2) 氧化反应:
①燃烧：CH 4＋2O 2 CO 2＋2H 2O
甲烷气体在空气或氧气中点燃，完全燃烧时生成二氧化碳和水，同时放出大量的热，还伴有淡蓝色的火焰。
注意： 点燃甲烷与空气或氧气的混合气体时，容易发生爆炸。因此，在点燃甲烷气体前，
必须进行纯度检验，只有纯度符合要求的甲烷气体才能点燃。
甲烷完全燃烧的生成物是CO 2和H 2O 。查阅资料了解1 mol 甲烷在通常状况下完全燃烧后放出的热量，写出甲烷燃烧的热化学方程式。
CH 4（g ）+2O 2（g ）==CO 2（g ）+2H 2O （l ）ΔH =-890 kJ/mol
②催化氧化：CH 4＋H 2O CO ＋3H 2 生成的混合气体能合成甲醇。（扩充）
(3) 取代反应
你从实验中得到哪些信息？
从所得的实验信息中你能得到哪些启示？ 现象：
混合气体的黄绿色变浅，量筒壁上出现油滴，量筒内的 液面上升。
讨论：分析上述实验中所观察到的现象，从中可以得到哪些结论？
1 说明量筒内的混合气体在光照的条件下发生了化学 反应。
催化剂 △ 点燃
科学探究
2 量筒壁上出现液滴，说明反应中生成了新的油状物质，且不溶与水。
3 量筒内液面上升，说明随着反应的进行，量筒内的气压在减小，即气体总体积在减小。
(4)裂解反应:CH 4 C+2H 2 制炭黑和氢气。
★重难点突破：
取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
① CH 4+Cl 2 CH 3Cl+HCl (一氯甲烷) ② CH 3Cl+Cl 2 CH 2Cl 2+HCl ；(二氯甲烷) ③ CH 2Cl 2+Cl 2 CHCl 3+HCl (三氯甲烷) (氯仿) ④ CHCl 3+Cl 2 CCl 4+HCl
*甲烷与氯气的反应，共得到五种产物。
课堂练习
1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式。
答案：CH 4+Br 2 CH 3Br+HBr CH 3Br+Br 2 CH 2Br 2+HBr CH 2Br 2+Br 2 CHBr 3+HBr
CHBr 3+Br 2 CBr 4+HBr
2、光照条件下，将1molCH 4和1molCl 2混合，充分反应后。 1、得到的产物为：
。 2、其中物质的量最多的产物是： 。
3、如将 1molCH 4完全和氯气发生取代反应，并且生成相同物质的量的四种有机取代产物， 则需Cl 2的物质的量是： 。 答案：1、CH 3Cl ；CH 2Cl 2；CHCl 3；CCl 4；HCl 2、HCl 3、2.5 mol
光
光 光 光 光 光 光 光
高温
二、烷烃
1、烷烃：烃分子中的碳原子之间都以单键结合成链状，碳原子的剩余价键均与氢原
子结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。
烷烃的结构特点：
①碳原子之间都以单键结合成链状。
②碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，达到“饱和”。
2、结构式和结构简式 结构式：
结构简式：乙烷：CH 3CH 3
丙烷：CH 3CH 2CH 3 丁烷：CH 3CH 2CH 2CH 3
3、烷烃的物理性质：各种烷烃的物理性质随着分子里碳原子数的递增，发生规律性的变化。
①常温下的状态是由气态（1～4个碳原子）、液态（5～16个碳原子）到固态（17个碳原子以上） ②沸点逐渐增加
③液态时的密度逐渐增加
4、烷烃的化学性质与甲烷相似
（1）稳定性：不与强酸、强碱反应，不能使酸性KMnO4溶液褪色。 （2）可燃性，完全燃烧生成CO2和H2O （3）在光照条件下与卤素单质发生取代反应。 （4）热稳定性逐渐减弱。
5、烷烃的通式：C n H 2n+2 （ n ≥1）
O
H n nCO O CnH n n 22222)1(1
3++??→?+++点燃
6、同系物：
结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
如：甲烷、乙烷、丙烷、十七烷、三十烷等互为同系物。
★重难点突破：
同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较。
概念同系物同分异构体同素异形体同位素定义结构相似，在分子组
成上相差一个或若干
个CH
2原子团的物质
分子式相同二结
构式不同的化合
物的互称
由同种元素组成
的不同单质的互
称
质子数相同而中子
数不同的同一元素
的不同原子的互称
分子式不同相同元素符号表示相
同，分子式可不同
——结构相似不同不同——研究对象化合物化合物单质原子课堂练习
1、下列各对物质中：
⑴、属于同系物的是—————
⑵、属于同位素的是—————
⑶、属于同素异形体的是————
A、126C与136C
B、O2与O3
C、CH4与C4H10
D、白磷、红磷
答案：（1）、C （2）、A（3）、BD
2、下列哪组是同系物？（）
A. CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3
B. CH3CH3、CH3CH(CH3)CH3
C. CH3－CH＝CH3
答案：B
例题解析
例1在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是（）
A.CH3Cl
B.CH2Cl2
https://www.doczj.com/doc/8a16863491.html,l4
D.HCl
解析由甲烷和氯气发生取代反应的化学方程式可以知道，每生成1mol卤代烃，可生成1molHCl；由于甲烷和氯气发生的是“连锁” 反应，反应一旦发生会有四种卤代烃产生，而每一步取代反应中都有HCl生成。
答案为（D）。
例2某烃中碳和氢的质量比是24∶5，该烃在标准状况下的密度是2.59g/L，写出该烃的分子式。
解析（1）先求实验式（表示构成物质的元素的原子个数最简比的式子）：C和H的原子个数比＝24/12∶5/1＝2∶5，所以实验式为C2H5。
（2）再求相对分子质量：
摩尔质量＝22.4×2.59=58g/mol，相对分子质量为58
（3）最后求分子式：
(C2H5)n＝58，解得n＝2，
分子式为C4H10。
例3室温时20mL某气态烃与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓硫酸，再恢复到室温，气体体积减少了50mL，剩余气体通过苛性钠溶液，体积又减少了40mL。求气态烃的分子式。
解析燃烧产物通过浓硫酸时，水蒸气被吸收，再通过苛性钠时，CO2气体被吸收，故CO2的体积为40mL。根据体积减少可考虑用体积差量法计算。
设烃的分子式为CxHy ，其燃烧的化学方程式为: CxHy ＋(x+y/4)O 2 xCO 2＋y/2H 2O △V 1 x+y/4 x 气体减少1+y/4 20mL 40mL 50mL 1∶x=20∶40 解得 x=2 1∶(1+y/4)=20∶50 解得 y=6 所以该气态烃的分子式为C 2H 6。
由例2、例3可总结出确定烃的分子式的基本途径有：
例4 丁烷催化裂解，其碳链按两种方式断裂，生成四种物质CH 4、C 2H 6、C 2H 4和C 3H 6。若丁烷的裂解率为90%，且裂解后C 2H 4和C 3H 6的质量相等，则裂解后得到的相对分子质量最小的气态烃，在棍合气体中的体积分数为( )。
A.11%
B.19%
C.40%
D.50% 解析 丁烷裂解后相对分子质量最小的烃是CH 4。解题的关键是C 2H 4和C 3H 6质量相等，由于质量未给定具体数值，所求结果又为比值，故可设C 2H 4和C 3H 6质量为一适当数值进行求算。
假设C 2H 4和C 3H 6的质量均为42g 。
C 4H 10 CH 4 + C 3H 6
1mol 1mol 42g 42/42=1mol C 4H 10 C 2H 4 + C 2H 6
1.5mol 1.5mol 42g 42/28=1.5mol
未裂解的丁烷的物质的量：(1十1.5)÷90%－(1十1.5)=0.28mol ；裂解后混合气体总物质的量：0.28十(1十1十l.5十1.5)=5.28mol 。因为在相同状况下，气体的体积之比等于物质的量之比，故甲烷占有的体积分数为：1/5.28×100%≈19%，故选(B)。这道题如设生成的C 2H 4和C 3H 6质量为ag ，或设裂解前丁烷为1mol 等，尽管同样可解，但计算比较繁琐，因而，设未知数也要讲究技巧。
点燃 ①C 、H 元素的质量 ②C 、H 元素的质量比 ③C 、H 元素的质量分数 ④燃烧产物的物质的量 ①M=22.4d
②M=DMr （M 为气体相对密度，
Mr 为气体相对分子质量） ③M ＝M 1a 1%+M 2a 2%+…
实验式 相对分子质量＝ 分子式
烃燃烧方程式计算、讨论
催化剂 △
催化剂 △
1、下列是属于取代反应的是 （ ） A ．CHCl 3 + HF CHFCl 2 + HCl B ．2KBr + Cl 2 == 2KCl + Br 2 C ．CH3CH 2OH + HBr CH3CH 2Br + H 2O D ．NaOH + HCl == NaCl + H 2O
2、在120℃和101kPa 的条件下，某气态烃和一定质量的氧气混合气，点燃完全反应再恢复到原来的温度时，气体体积缩小，则该烃分子内的氢原子个数一定是（ ） A ．小于4 B ．大于4 C ．等于4 D ．无法判断
3、指出CH
4、CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4五种分子的分子构型、极性、常温下状态、密度不同。其中常用作有机溶剂的是_______，常用作灭火剂的是__ 。______分子只有一种结构的事实能有效证明CH4是正四面体结构而非平面正方形结构
4、天然气、液化石油气燃烧的化学方程式分别为：CH 2O CO 2H O 4222+?→?
?+点燃
、C H 5O 3CO 4H O 38222+?→??+点燃现有一套以天然气为燃料的灶具，改燃液化石油气，应采用的正
确措施是： （ ） A ．两种气体进入量都减少 B ．增大空气进入量或减少液化气进入量
C ．两种气体进入量都增大
D ．减少空气进入量或增大液化气进入量
5、C 5H 12是一种烷烃，其名称是 ，写出十三烷的分子式 。
6、下列物质中是同系物的有 ，互为同分异构体的有 ，互为同素异形体的有
，同是同位素的有
，是同一种物质的有
。
（1）液氟
（3）白磷 （4）氯气 （6）氯水
（9）1735
Cl （10）红磷 （11）1737
Cl
7、一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO 2、CO 和水蒸气，此混合气体质量为49.6g ，当其缓慢经过无水CaCl 2时，CaCl 2增重25.2g 。求原混合气体中CO 2的质量。
答案：1、AC 2、A 3、CCl 4，CCl 4，CH 2Cl 2 4、B 5、戊烷，C 13H 28
6、⑵⑸或⑵⑻或⑵⑿，⑸⑻或⑻⑿，⑶⑽，⑼⑾，⑵⑺或⑸⑿
7、13.2g
重点：甲烷的结构与性质，取代反应，烷烃，同系物。
课后作业：
1、“可燃冰”又称“天然气水合物”，它是在海底的高压、低温条件下形成的，外观象冰。1体积“可燃冰”可贮载100～200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是
A “可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源
B “可燃冰”是一种比较洁净的能源
C “可燃冰”提供了水可能变成油的例证
D “可燃冰”的主要可燃成分是甲烷
2、已知天然气的主要成份CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的
A 是①、②、③
B 只有①
C 是①和②
D 只有③
3、1mol甲烷完全与氯气发生取代反应，若生成相同物质的量的四种取代物，则消耗氯气的物质的量为
A 1mol
B 2mol
C 2.5mol
D 4mol
4、等物质量的甲烷和氯气组成的混和气体，经较长时间的光照，最后得到的有机物是
①CH3Cl ②CH2Cl2③CHCl3④CCl4
A 只有①
B 只有②
C 只有①②③
D ①②③④
5、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
6、乙烷在光照的条件下与氯气混和，最多可以生成几种物质
A 6种
B 7种
C 9种
D 10种
7．下列物质：①金刚石②白磷③甲烷④四氯化碳，其中分子具有正四面体型的是（）
A. ①②③
B. ①③④ C .②③④ D. ①②③④
8、关于氟里昂-12：CF2Cl2的叙述正确的是（）
A.有两种同分异构体
B.是平面型分子
C.只有一种结构
D.有四种同分异构体
9、制取一氯乙烷最好采用的方法是（）
A.乙烷和氯气反应
B.乙烯和氯气反应
C.乙烯和氯化氢反应
D.乙烯和氢气、氯气反应
10、若要使0.5mol甲烷完全和氯气发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要氯气的物质的量为（）
A.2.5mol
B.2.0mol
C.1.25mol
D.0.5mol
11、石油气中主要含有含碳数目较少的烷烃。某石油气充分燃烧后，在相同条件下测得生成的二氧化碳的体积是该石油气体积的1.2倍，则石油气中一定含（）
A.甲烷
B.丁烷
C.戊烷
D.己烷
12、将0.2mol丁烷完全燃烧后生成的气体全部缓慢通入0.5L2mol/LNaOH溶液中，生成的Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为（）
A.3∶2
B.2∶3
C.2∶1
D.1∶3
13、作为国家实施的“西气东输”工程终点站，上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构，这对解决城市环境污染意义重大。目前上海大部分城市居民使用的燃料主要是管道煤气，浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料。管道煤气的主要成分是CO、H2和少量烃类。天然气的主要成分是CH4。燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是。因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气，灶具的改进方法是进风口（填增大或减小），如不做改进可能产生的不良结果是。
14、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饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象是：
①_______________；②_______________；③_______________；④_______________。https://www.doczj.com/doc/8a16863491.html,参考答案
1、C
2、C 3.C 4D 5B 6D 7C(说明金刚石是原子晶体不是分子晶体)
8、C 9、C 10、C 11、A 12、D
13天然气；增大；不能充分燃烧，产生有毒的CO
14、①黄绿色逐渐消失；②试管壁上有黄色油珠；③水位在试管内上升；④水槽内有少量晶体析出。https://www.doczj.com/doc/8a16863491.html,