第1课时 甲烷的性质

甲烷甲烷分子式CH4。

最简单的有机化合物。

甲烷是没有颜色、没有气味的气体，沸点-161.4℃，比空气轻，它是极难溶于水的可燃性气体。

甲烷和空气成适当比例的混合物，遇火花会发生爆炸。

化学性质相当稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂（如KMnO4）等一般不起反应。

在适当条件下会发生氧化、热解及卤代等反应。

甲烷在自然界分布很广，是天然气、沼气、坑气及煤气的主要成分之一。

它可用作燃料及制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及文字甲醛等物质的原料。

413kJ/mol、109°28′，甲烷分子是正四面体空间构型，上面的结构式只是表示分子里各原子的连接情况，并不能真实表示各原子的空间相对位置。

1.物质的理化常数:国标编号21007CAS号74-82-8中文名称甲烷英文名称methane；Marsh gas别名沼气分子式CH4 外观与性状无色无臭气体分子量16.04 蒸汽压53.32kPa/-168.8℃闪点：-188℃熔点-182.5℃沸点：-161.5℃溶解性微溶于水，溶于醇、乙醚密度相对密度(水=1)0.42(-164℃)；相对密度(空气=1)0.55 稳定性稳定危险标记4(易燃液体) 主要用途用作燃料和用于炭黑、氢、乙炔、甲醛等的制造2.对环境的影响:一、健康危害侵入途径：吸入。

健康危害：甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。

当空气中甲烷达25%-30%时，可引起头痛、头晕、乏力、注意力不集中、呼吸和心跳加速、共济失调。

若不及时脱离，可致窒息死亡。

皮肤接触液化本品，可致冻伤。

二、毒理学资料及环境行为毒性：属微毒类。

允许气体安全地扩散到大气中或当作燃料使用。

有单纯性窒息作用，在高浓度时因缺氧窒息而引起中毒。

空气中达到25～30%出现头昏、呼吸加速、运动失调。

急性毒性：小鼠吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用；兔吸入42%浓度×60分钟，麻醉作用。

危险特性：易燃，与空气混合能形成爆炸性混合物，遇热源和明火有燃烧爆炸的危险。

第1课时甲烷的结构和性质情境导入盗墓贼的下场1928年夏天，军阀徐源泉部下的一名军长孙殿英，把贪婪的目光盯上了豪华富丽的东陵慈禧墓，他要趁军阀混战、群龙无首的机会开墓取宝，发笔横财。

经过了两三个月的挖掘和爆破，奉命开墓的官兵终于打开了慈禧墓，进入墓室后，他们首先看到的是一个精致的烟盒装着上等的鸦片，旅长韩大宝烟瘾顿发，摸出火柴就想美美地抽它几口，可刚把火柴一划，墓室就发生了爆炸，突然间卷起了一片火光，他们被炸得血肉横飞。

到底是什么东西使盗墓贼横遭厄运？原来是一种叫甲烷(CH4)的气体创下的奇迹，我们这一节课就来认识甲烷的一些性质！互动课堂知识互动知识点一甲烷分子组成与结构1、甲烷的分子式：CH4 ；电子式：；结构式：。

2、甲烷空间结构的描述：甲烷是正四面体结构，碳原子位于正四面体中心，顶点都是氢原子。

3、甲烷是正四面体的事实和依据：甲烷有四个等同的C-H键，在空间可能有两种对称分布，正四面体结构和平面正方形结构，如图：。

若甲烷的空间结构是平面正方形的的结构，虽然四个C-H键都相同，但四个顶点的氢原子的位置关系却不同，可能是相邻，也可能是对角关系，则其二氯取代物CH2Cl2就有两种不同的结构，属于两种物质，如图a和图b。

若甲烷的空间构型为正四面体，其四个顶点的位置完全一样，即任意两个顶点的关系都是相邻，则其二氯取代物CH2Cl2就只有一种。

而事实上CH2Cl2只有一种，因此说甲烷的空间构型为正四面体结构。

知识点二甲烷的性质1、物理性质：无色无味的气体，密度比空气大，极难溶于水。

2、化学性质：一般情况下，性质比较稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不发生反应。

(１)甲烷的氧化反应：甲烷可以燃烧，是一种优良的气体燃料。

燃烧的方程式为：CH4(g)＋2Ｏ２(g) CO2(g)+2H2O(l)【注意】点燃甲烷前一定要检验其纯度！否则发生爆炸。

“盗墓贼的下场”中爆炸的原因就是甲烷与空气的混合气体，遇见明火发生的爆炸！任何可燃性气体在点燃前都要检验纯度！（2）甲烷的取代反应：【实验探究】【点拨】水槽中加入饱和食盐水是为了降低氯气的溶解度。

第一节最简单的有机化合物——甲烷第1课时甲烷的性质[学习目标定位] 1.会写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷的结构特点。

2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会写化学方程式。

3.知道取代反应的概念和甲烷发生取代反应时的断键和成键情况。

一甲烷的存在、用途及结构1．甲烷的存在与用途(1)甲烷的存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。

我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。

(2)甲烷的主要用途甲烷易燃烧，完全燃烧生成CO2、H2O并放出大量的热量，因此甲烷可用作燃料。

天然气和沼气都是理想的清洁能源。

甲烷还可用作化工原料。

2．甲烷的组成与结构分子式电子式结构式空间构型甲烷的分子模型CH4正四面体结构，C原子位于正四面体中心，H原子位于四个顶点上归纳总结1．结构式：用短线来表示一对共用电子的图式叫做结构式。

2．一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时，无论这4个原子是否相同，都分别在四面体的顶点上，但不一定为正四面体，也不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。

1．以下关于甲烷的说法中错误的是()A．甲烷分子是由极性键构成的分子B．甲烷分子具有正四面体结构C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键D．甲烷分子中具有非极性键答案 D2．下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中更能反映其真实存在状况的是()答案 D解析在这几种形式中，分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出H、C的位置及所占比例；电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。

二甲烷的性质1．甲烷的物理性质甲烷是一种无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体。

2．甲烷的化学性质 (1)甲烷的氧化反应将甲烷在空气中点燃观察现象：①甲烷燃烧的化学方程式为CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 。

甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol 甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ 热量。

甲烷的性质及化学方程式1.甲烷的物理性质甲烷是无色无味、极难溶于水、密度比空气小的气体。

2.甲烷的化学性质（1）具有稳定性通常情况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱不反应，与髙猛酸钾溶液等强氧化剂也不反应。

（2）氧化反应一一可燃性将甲烷在空气中点燃，观察燃烧现象并检验燃烧产物。

甲烷的检验定义：甲烷在自然界的分布很广，是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。

它可用来作为燃料及制造氢气、碳黑、一氧化碳、乙烘、氢氤酸及甲醛等物质的原料。

分子式为CH“甲烷是最简单的有机物，别名：天然气，沼气，可燃冰。

也是含碳量最小（含氢量最大）的有机物，是沼气，天然气，瓦斯，坑道气和油田气的主要成分.物理性质：颜色：无色，燃烧后有蓝色火焰气味：无味熔点：-182. 5°C沸点：-161. 5°C溶解度：在2（TC、0. 1千帕时，100单位体积的水，能溶解3个单位体积的甲烷。

化学性质：点燃纯净的甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，很快就可以看到有水蒸气在烧杯壁上凝结。

倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。

说明甲烷燃烧生成水和二氧化碳。

化学方程式为:CH4+202=点燃==C02+2H20甲烷的检验：点燃待检验的气体，在火焰上方罩一个干燥的烧杯，若有水珠出现，且滴入澄清石灰水后变混浊，则证明甲烷存在。

甲烷燃烧的化学方程式完全燃烧：CH4+202二C02+2H20不完全燃烧：2CH4+302=2C0+4H20甲烷的存在与用途(1)甲烷的存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。

我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。

(2)甲烷的主要用途以甲烷为主要成分的天然气和沼气都是理想的清洁能源。

甲烷还可用作化工原料。

归纳总结：甲烷分子空间构型为正四面体形，碳原子位于中心，4个氢原子位于顶点，4个C—H键的甲烷燃烧的化学方程式是什么甲烷燃烧因为区分完全燃烧和不完全燃烧两种情况，所以甲烷燃烧的化学方程式如下：CH4+202二C02+2H20（完全燃烧生成C02和水）；2、2CH4+302=2C0+4H20 （不完全燃烧时生成CO和水）。

初三化学甲烷学科：化学教学内容：初三化学甲烷【基础知识精讲】１．甲烷的性质（１）物理性质：通常状况是一种无色、无味气体，密度比空气小，难溶于水．（２）化学性质：可燃性CH4 + 2O2点燃CO2 + 2H2O可燃气体点燃前都必须检验其纯度．２．有机化合物含有碳元素的化合物叫做有机化合物，简称有机物，但ＣＯ、CO 2以及含CO32-原子团的化合物（如CaCaCO3）不是有机物，大多数有机物都难溶于水，溶点低，受热易分解、易燃、不易导电，【重点难点解析】例１点燃某气体后，在火焰上方罩一干而冷的烧杯，烧杯内壁有水显现．把烧杯迅速倒过来，赶忙向杯内注入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊，该气体可能是（）Ａ.ＣH4B.H2Ｃ．ＣＯＤ．ＣＯ和H2的混合气分析由题意知，该气体燃烧有ＣO2和Ｈ2Ｏ生成解答选（Ａ）（Ｄ）例２在煤矿井里，为了防止瓦斯爆炸事故，常采纳的安全措施是（）Ａ. 预备灭火器Ｂ．戴呼吸面罩．C．进矿井前点火检查是否有甲烷的混合气体Ｄ．通风并严禁烟火分析（Ａ）只能灭火不能防止爆炸；（Ｂ）用来防止烟尘和毒气；（Ｃ）因为矿井中含有大量ＣH4和空气的混合气体，点火可能导致爆炸，故以上均不对．解答选（Ｄ）例３如何样用化学方法鉴别甲烷、氢气、二氧化碳、一氧化碳和氧气五种无色气体，简述鉴别过程．分析可从助燃性、可燃性及燃烧产物加以区别．解答分别取少量气体于集气瓶中，用燃着的木条分别伸入盛有五种气体的集气瓶中：木条熄灭，则被检验气体为CO2；木条燃烧更旺，则被检验气体为O2；能燃烧的气体，在火焰上方罩上一个冷烧杯：杯壁无水珠，则被检验气体为ＣＯ；对有水珠显现的两只烧杯迅速倒过来，分别倒入少量澄清石灰水，振荡，显现浑浊的，被检验气体为ＣH4，不变浑浊的，被检验气体为Ｈ2．例４３ｇ某物质在氧气中充分燃烧生成８.8ｇ二氧化碳和５.４ｇ的水，据此可判定该物质的组成中（）Ａ.只含有碳、氢元素Ｂ．可能含有氧元素Ｃ．一定含有氧元素Ｄ．氢元素的质量分数为20％分析按照化学反应前后元素种类不变可知该物质中必含碳、氢两种元素，可能含有氧元素；对氧元素的准确判定要从定量角度进行运算，８.８克二氧化碳中，含碳２．４ｇ，5.4g水中含氢0.6ｇ，因为２.4ｇ＋0.6ｇ＝３ｇ，因此该物质中不含氧元素，氢元素的质量分数为：（0.6ｇ÷３ｇ）×100％＝２０％解答选（Ａ）（Ｄ）【命题趋势分析】甲烷与其它可燃气体的鉴别，自然界中甲烷的存在和产生的缘故，利用植物，动物粪便发酵产生沼气与环保、节能等热点咨询题的联系，辨认一些常见的有机物．【典型热点考题】例１南京闻名的风景点珍宝泉，水底有大量气泡冒出，像串串珍宝，珍宝泉由此得名．估量这种气体可能是沼气，查资料得知沼气中含６0%－７０%的ＣH4，还含有CO2、Ｎ2和ＣＯ等．他想用实验检验珍宝泉冒出气体的组成，设计了如图５－１４所示的取气方法：将空的雪碧汽水塑料瓶装满水，倒放在泉水中，瓶口对准水底冒出的气泡收集．图5-14（1）这种集气方法叫．针对瓶口太小不便于收集的缺点，在不换瓶的情形下你的改进方法是.(２)如图５－１４所示，若用水将瓶中的气体排出，水龙头应接导管（填“Ａ’或“Ｂ”）．（３）假设将这种未知气体通过澄清石灰水，石灰水变浑浊，剩余气体通过浓硫酸（以上两步，能被吸取的气体均被完全吸取），再通入纯氧气中点燃，将燃烧后生成的气体依次通过无水硫酸铜、澄清石灰水，观看到无水硫酸铜变蓝，石灰水变浑浊．仅由以上实验现象分析本知气体的组成，结论是.分析由图５－１４可知，在水中收集气体所以用排水法．瓶口较小接气面小，可用漏斗集气．（３）中前两步吸取了CO2和水蒸气，由于ＣH4燃烧有CO2和H2Ｏ生成，无法确定原气体中是否含有ＣＯ．解答（１）排水集气法；用倒置的漏斗插手瓶口内（２）Ａ（３）一定含有二氧化碳和其它含碳氢元素的可燃性气体．例２现有火柴、一张干燥的白纸、一只光洁干燥的玻璃杯、澄清的石灰水，试设计一个小实验，证明纸张的组成中含有碳、氢元素．分析从给定的用品来看，白纸必须通过燃烧，然后对其产物进行检查，再来确定其元素组成，因此实验要依此设计．解答操作：点燃，将玻璃杯罩在火焰上方，过一会迅速倒转玻璃杯，并加入少量澄清石灰水，振荡．现象：玻璃杯内有水膜（或水雾）产生；澄清石灰水变浑浊．结论：白纸中确信有碳、氢两种元素．【同步达纲练习】一、选择题１．以下物质不能提供能量的是（）Ａ. 鸡蛋Ｂ．牛油Ｃ．蔗糖Ｄ．食盐２．下列气体和空气混合后点燃，可能发生爆炸的是（）Ａ. 二氧化碳气体Ｂ．白磷Ｃ．石墨Ｄ．液化石油气３．下列化合物中，不属于有机物的是（）Ａ. 甲烷Ｂ．淀粉Ｃ．碳酸镁Ｄ．蔗糖４．相同条件下，甲烷密度比空气小；常温下，它难溶于水．则在实验室里收集甲烷（）Ａ. 只能用向上排空气法Ｂ．只有用向下排空气法Ｃ．只能用排水法Ｄ．可用向下排空气法或排水法５．我国农村中可用于发酵产生沼气的要紧材料是①秸秆；②杂草、树叶；③石灰石；④木炭；⑤人畜粪便（）Ａ. ①②③Ｂ．①②④Ｃ．②③④Ｄ．①②⑤６．下列讲法正确的是（）Ａ．凡可燃性气体点燃时都要先检验纯度Ｂ．某物质在空气中燃烧生成二氧化碳和水，该物质一定为甲烷Ｃ．沼气、天然气、煤气的要紧成份差不多上甲烷Ｄ. 甲烷和氢气一样也是一种最理想的气体燃料７. 鉴别甲烷和一氧化碳的方法是（）Ａ. 用澄清石灰水Ｂ．点燃后观看火焰的颜色”Ｃ．检验燃烧产物Ｄ．闻气味．８. 关于下列物质燃烧的现象和结论的描述都正确的是（）Ａ．木炭在氧气中燃烧，发出红光，生成无色气体二氧化碳Ｂ．硫在氧气中燃烧，发出柔弱的蓝色火焰，生成有刺激性气味的二氧化硫气体Ｃ．磷在氧气中燃烧，产生大量白烟，产物是白色气体五氧化二磷Ｄ．甲烷在氧气中燃烧，发出明亮的蓝色火焰，同时有水蒸气和无色无味的二氧化碳气体生成二、填空题９．市售打火机里装的不是汽油，而是液体丁烷（Ｃ４Ｈ10）．丁烷在空气中完全燃烧后产生二氧化碳和水蒸气．写出丁烷完全燃烧的化学方程式．１０．某碳氢化合物１.5ｇ，在纯氧中完全燃烧生成CO24.4ｇ，则此化合物中氢元素的质量分数为，Ｃ、Ｈ两元素的质量比为．１１．面对湖水被严峻污染，有人建议：（１）建立拦污闸，对入湖污水预先进行治理．（２）将长江水引入冲洗，使死水变活．（３）复原湖中荷藕、菱、水葫芦的种植，利用植物的净水作用，并将植物叶茎回收，经沼气池发酵产生沼气．从长远观点看，你同意（填序号）（方案）．不同意有关方案的理由是: ．【素养优化训练】１２．蔗糖是一种有机物，把蔗糖隔绝空气加热时，能产生碳和水，按照这一事实回答：（１）蔗糖，由哪几种元素组成？( 2)若使蔗糖在足量的纯氧中燃烧，生成哪些产物？(３)蔗糖+ 水催化剂葡萄糖，而葡萄糖和果糖的化学式完全相同，分子结构不同，试推断葡萄糖和果糖由哪些元素组成？１３．某种试验气可能是ＣH4、Ｈ2、ＣＯ中的一种或二种，将它们在氧气中燃烧，把燃烧后生成的气体依次通过如图５－１５所示的装置．回答以下咨询题．图5-15（１）若装置Ａ的质量增加，Ｂ的质量不变，则试验气是，燃烧化学方程式（２）若装置Ａ的质量不变，Ｂ的质量增加，则试验气是，在Ｂ瓶中的反应方程式是．（３）若装置Ａ、Ｂ的质量都增加，则试验气是．【生活实际运用】１４．生活垃圾已成为困扰市民生活和都市进展的一大难题．我国已有少数都市在垃圾处理方面取得突破．其方案之一: 垃圾分装，便于金属、玻璃、塑料容器等资源的回收利用．方案之二：其它生活垃圾变原先的露天直截了当焚烧改为垃圾填埋，并在垃圾填埋场附近建立发电厂，利用填埋场里产生的燃料进行火力发电．试分析：（１）露天直截了当焚烧生活垃圾的危害.（２）垃圾填埋场邻近的火力发电厂的燃料要紧成份是什么？它是如何样产生的？有什么优点？１５．鉴别织物是蚕丝（真丝）或是人造丝的方法是（）Ａ. 滴加浓硝酸Ｂ．滴加浓硫酸Ｃ．滴加酒精Ｄ．灼烧后嗅气味【知识验证实验】２００１年１１月，武汉市正式启动“川气入汉”工程，估量三年后四川忠县地区蕴藏的优质可燃气体通过７０３ｋｍ输气管道输送武汉地区，供千家万户使用．那个地点所指的“川气”的要紧成份是什么？请写出它燃烧的化学方程式．【知识探究学习】讨论与运算：某不纯的甲烷气体31ｇ，在密闭的容器中与氧气充分反应后生成８８ｇCO2．甲同学认为该甲烷气体混入了ＣＯ，已同学认为该甲烷气体中混入了乙烷（C2Ｈ6）．试判定（１）甲、乙两位同学的讲法哪个对？（２）运算甲烷与混入的另一气体的质量比是多少？参考答案:【同步达纲练习】一、1.D 2.D 3.C 4.D 5.D 6.A 7.C 8.D二、9.2C4H10+13O28CO2+10H2O 10.20% 4:1 11.(1)(3)造成二次污染【素养优化训练】12．(1)碳、氢、氧三种元素组成；（2）二氧化碳和水；（３）碳、氢、氧三种元素组成13.（1）H2+O22H2O；（2）CO Ca(OH)2+CO2=Ca CO3↓+H2O;(3)CH4【生活实际运用】14.（1）产生有毒气体污染空气；（2）甲烷 发酵 减少污染变废为宝15.AD【知识验证实验】 CH4,CH4+2O2CO2+2H2O 【知识探究学习】解答：（1）由CH4～CO2可知，若全部是CH4，产生88gCO2需CH432g ，而现在CH4的混合气体只有31g ，则表明混合气体中另一气体的含碳量应高于CH4,才可得到88g,又由CH4～ＣＯ～ＣＨ3(C2H6)知（C2H6）的含碳量大于CH4含量，则乙同学正确.（２）设CH4质量为ｘ，C2H6质量为ｙ，则CH4 ～ CO2，C2H6 ～ 2CO216 44 30 88x 1644x y 3088y。

第一节 最简单的有机化合物——甲烷第1课时 甲烷的性质一 甲烷的存在、用途及结构 1.化石燃料的组成与成分2.甲烷的存在与用途 (1)甲烷的存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。

我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。

(2)甲烷的主要用途通常状况下，1 mol 甲烷完全燃烧放出890 kJ 能量。

因此以甲烷为主要成分的天然气和沼气都是理想的清洁能源。

甲烷还可用作化工原料。

3.组成与结构特别强调：1.结构式：用一条短线来表示一对共用电子的图式叫做结构式。

2.一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时：(1)如果这4个原子相同，则分别在四面体的顶点上，构成正四面体。

(2)如果这4个原子不相同，则分别在四面体的顶点上，但不是正四面体。

(3)无论这4个原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。

二 甲烷的性质 1.物理性质2.化学性质(1)稳定性：在通常情况下，甲烷是比较稳定的，跟强酸、强碱或强氧化剂等一般不起反应。

甲烷不能使酸性KMnO 4溶液褪色，也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。

(2)氧化反应：纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色，放出大量的热，反应的化学方程式为：CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 。

(3)取代反应 ①实验探究：②概念：有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所替代的反应叫取代反应。

①甲烷与氯气反应：在光照条件下发生反应得到的产物有CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4、HCl 。

写出生成CH 3Cl 的方程式：CH 4＋Cl 2――→光CH 3Cl ＋HCl ； CH 3Cl ＋Cl 2――→光CH 2Cl 2＋HCl ； CH 2Cl 2＋Cl 2――→光CHCl 3＋HCl ； CHCl 3＋Cl 2――→光CCl 4＋HCl 。

强调：CH 4和Cl 2反应的四种取代产物都不溶于水，除一氯甲烷常温下是气体外，其他三种都是油状液体。