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第2课时 烷 烃[知 识 梳 理]一、烷烃 1．分子结构特点【自主思考】1．多碳原子烷烃(如CH 3—CH 2—CH 2—CH 2—CH 3)分子中，碳链是直线状吗？提示 不是。
烷烃分子中的碳原子以单键与其他原子相连，因此与之成键的4个原子构成四面体结构。
碳原子一定不在同一直线上，因为直链烷烃中碳原子的排列呈锯齿状。
2．物理性质(1)递变规律(随碳原子数n 递增)(2)相似性烷烃均难溶于水，相对密度均小于1。
3．化学性质(与CH 4相似) (1)稳定性在通常情况下，烷烃比较稳定，跟强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等都不反应。
(2)燃烧反应烷烃燃烧通式：C n H 2n ＋2＋3n ＋12O 2――→点燃n CO 2＋(n ＋1)H 2O 。
(3)取代反应烷烃能与氯气等卤素单质在光照条件下发生取代反应，如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学方程式为C 2H 6＋Cl 2――→光照C 2H 5Cl ＋HCl 。
4．习惯命名法 (1)表示(2)614命名为己烷，1838命名为十八烷。
(3)碳原子数n 相同结构不同时，用正、异、新表示，如C 4H 10的两种分子的命名： 无支链时，CH 3CH 2CH 2CH 3：正丁烷。
有支链时，：异丁烷。
【自主思考】2．正丁烷与异丁烷的沸点哪一个更高，有何规律？提示 正丁烷的沸点高。
碳原子数相同的烷烃，一般支链越多，沸点越低，所以沸点：正丁烷>异丁烷。
二、同系物 同分异构体 1．同系物(1)特点：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。
(2)实例：CH 4、CH 3CH 3、CH 3CH 2CH 3等烷烃互为同系物。
特别提醒 (1)同系物具有相同的通式，但是通式相同的有机物不一定互为同系物，同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个CH 2原子团。
(2)同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n (n ＝1,2,3……)。
第一节最简单的有机化合物——甲烷（第1课时）【教学设计思路】甲烷〔《化学·必修2》（人教版普通高中课程标准实验教课书）第三章第一节〕的学习是学生较为系统学习有机物的开始。
本章教学先呈现甲烷内容，首先考虑甲烷是最简单的有机物，便于学生从结构角度认识甲烷的性质，类推烷烃的结构和性质，建立从结构角度学习有机物性质的有机化学学习模式；其次充分体现有机化学对国民经济发展和人们生活水平提高的重要作用，以及对自然资源的合理开发、综合应用及可持续发展的观点。
所以甲烷作为系统学习有机物的起始章的第一节内容，就显得其地位的特别突出和重要。
本节教学的设计，要在学生初中知识的基础上，体现认识的渐进发展性原则；同时，考虑到学生前面已经具有了一些有关物质结构的概念，在有机化合物的学习中紧紧抓住结构与性质的关系，在学生的头脑中逐步建立有机物的立体结构模型，帮助学生打好进一步学习的方法论基础。
本节内容是在学生通过初中学习，初步认识甲烷的燃烧反应和一些主要用途的基础上，进一步从甲烷的分子结构角度来认识甲烷的化学性质（氧化反应，取代反应）等。
学生在学习中需要初步应用已有的原子结构、化学键等基础知识，从宏观、微观的角度来全面认识甲烷。
但由于学生对教材的内容比较陌生，基本没有形成有机物的学习方法，空间想象思维较弱，所以在学习中应用辩证的的观点从结构理解性质有一定的困难。
因而在教学中通过模型制作来培养逻辑思维和空间想象力。
本节教材内容较少，学生对CH4又有一定的了解，若按教材内容简单设计和施教，只让学生了解CH4的分子结构和主要的性质，就难以激发学生的学习兴趣。
为了更好的激发学生的求知欲望，又能体现新课程的三维目标。
本课采用信息加工模式，充分体现化学和生活的紧密联系。
通过讲解甲烷的存在、用途、性质、结构，让学生以甲烷作载体去体会有机化学学习的内容和特点。
【教学目标】《知识与技能》知道甲烷的结构式，理解甲烷的空间结构和取代反应，掌握甲烷的化学性质。
第一节最简单的有机化合物——甲烷课时1 甲烷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，会写相应的化学方程式。
(重点)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。
甲烷的组成与结构教材整理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。
3．甲烷的存在和用途教材整理2甲烷的组成与结构1．甲烷的组成与结构分子式CH4，电子式为，结构式为。
2．甲烷分子结构示意图甲烷分子具有正四面体结构，碳原子为中心，氢原子为顶点，其中4个C—H 的长度和强度相同，夹角相等，其角度为109°28′。
3．甲烷的分子模型为球棍模型，为比例模型。
⇓⇓小球表示原子，棍表示共价键。
用不同体积的小球表示不同大小的原子，更能反映分子的结构。
特别说明：可利用CH4分子中共价键的夹角为109°28′且相同，说明CH4为正四面体形而不是正方形。
[题组·冲关]1．下列说法中不正确的是()A．有机物一定含有碳元素B．烃属于有机物，只含碳、氢两种元素，不少有机物还含有氧、氮、硫等元素C．有机物都不溶于水，如CCl4、CS2等D．有机物有2000多万种，所以在周期表中形成化合物种类最多的是第ⅣA 族【解析】大多数有机物都不溶于水，但有一部分有机物溶于水，如乙酸、乙醇等，所以C项错。
第ⅣA族的元素中，硅是地壳和岩石的主要成分，所以人们称硅是无机非金属的主角；碳是有机物必含的元素，所以人们称碳是有机界的主角，故D 项正确。
【答案】 C2．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况( )【导学号：30032048】Ⅰ.结构示意图 Ⅱ.电子式 Ⅲ.球棍模型 Ⅳ.比例模型 A ．ⅠB ．ⅡC ．ⅢD ．Ⅳ 【答案】 D 甲烷的性质教材整理 甲烷的物理性质与化学性质1．物理性质 颜色状态 气味 密度(与空气相比) 水溶性 无色 气体 无味 比空气小 极难溶于水 (1)稳定性通常状况下，CH 4性质稳定，与强酸、强碱、强氧化剂均不反应。
教学设计
化学必修2 第三章第1节（第1课时）
认识有机化合物
【教学目标及分解】
1．课前预习先学目标
①了解日常生活中常见的有机化合物（见预习练习）；
②学习课本P58-60的内容，了解甲烷的物理性质、甲烷的燃烧、甲烷与氯气的反应。
2．课中目标
①观察甲烷的性质实验、思考甲烷的化学性质。
②了解有机反应类型之一取代反应。
③了解甲烷取代产物的性质和应用。
3．课后拓展目标
通过有机物燃烧产物推断有机物的分子式。
【教学重、难点】取代反应
【教学反思与改进】
对问题的讨论仍不够到位。
预习检测与预习内容、当堂检测与教学内容不完全匹配。
教学内容见课件。
第一节最简单的有机化合物——甲烷第1课时甲烷的性质[知识梳理]一、有机化合物和烃1．CO、CO2、H2CO3及碳酸盐属于有机物吗？提示CO、CO2、H2CO3及碳酸盐虽然含有碳元素，但其组成和性质大多具有无机物的特点，因此属于无机物。
二、甲烷1．分子结构(1)分子组成：(2)空间结构：2．若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？提示 因C —H 键与C —Cl 键的长度不同，故CH 3Cl 是四面体结构，但不是正四面体。
2．物理性质3.通常状况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂都不反应。
但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。
(1)氧化反应。
甲烷在空气中燃烧的化学方程式为CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O ； 现象为安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。
(2)取代反应①实验探究：甲烷与Cl 2的取代反应。
a．水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水。
b．状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体。
③取代反应概念：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。
4．存在与用途甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分，是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，也是一种重要的化工原料。
[效果自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)有机物都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物()(2)有机物都易燃烧()(3)烃是含有碳元素和氢元素的化合物()(4)烃在氧气中充分燃烧后只生成二氧化碳和水()(5)天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源()(6)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度()(7)甲烷与Cl2的反应是置换反应()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)√(7)×2．瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列叙述中错误的是()A．点燃甲烷不必事先进行验纯B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸答案 A3．下列叙述错误的是()A．通常情况下，甲烷和强酸、强碱不反应B．光照下甲烷与氯气发生取代反应C．甲烷的氯代物CHCl3、CCl4都难溶于水D．甲烷在光照条件下与氧气反应答案 D探究一、有机物组成和结构的表示方法【合作交流】1．从碳的原子结构分析，有机物成键有什么特点？提示碳的原子结构示意图，其最外层有4个电子，不易失电子，也不易得电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成多种形式的共价键。
2．若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代，生成的CH3Cl还是四面体结构吗？提示CH3Cl中3个H和1个Cl仍位于四面体的4个顶点，仍为四面体结构。
3．根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？提示甲烷的立体结构为，因此CH2Cl2中有2个Cl在空间一定处于相邻位置，CH2Cl2只有一种结构。
【点拨提升】1．甲烷空间结构的三点拓展应用(1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。
(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。
(3)由CH4的空间结构可推知CH3CH2CH3等有机物中的碳原子并不在一条直线上。
2．常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)电子式：结构式：球棍模型：比例模型：下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。
(1)甲烷的球棍模型是________________，甲烷的电子式是________________(填序号)。
(2)如果甲烷是平面结构，则CH 2Cl 2应该有________种结构，实际CH 2Cl 2有________种结构，证明甲烷不是平面结构，而是________结构，上述中的________更能反映其真实存在状况。
解析 (1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象地表达出H 、C 的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。
(2)甲烷的结构式为，其分子空间构型若为平面正方形结构，则二氯甲烷有2种结构：、；实际上甲烷为空间正四面体结构，所以二氯甲烷只有1种结构。
答案 (1)C B (2)2 1 正四面体 D【学以致用1】 下图是CH 4、CCl 4、CH 3Cl 的分子球棍模型图，下列说法正确的是( )A ．CH 4、CCl 4和CH 3Cl 都是正四面体结构B ．CH 4、CCl 4都是正四面体结构C ．CH 4和CCl 4中的化学键均为非极性键D ．CH 4、CCl 4的结构相同，性质也相同 答案 B探究二、甲烷的取代反应 【合作交流】1．取代反应是有机反应的基本类型之一。
甲烷与氯气光照条件下的反应属于取代反应，CH 4与Br 2(g)能否发生类似的反应，如何用化学方程式表示？提示 能；CH 4＋Br 2(g)――→光CH 3Br ＋HBr 。
2．CH 4和Cl 2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl 2在物质的量上有什么关系？ 提示 因为在CH 4和Cl 2的取代反应中，每一步都有HCl 生成，故产物中物质的量最多的是HCl 。
根据化学方程式可知，每生成1 mol HCl 则消耗1 mol Cl 2，故反应生成的HCl 与反应消耗的Cl 2的物质的量相等。
3．CH 4与Cl 2反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用CH 4和Cl 2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH 3Cl?提示 CH 4和Cl 2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3和CCl 4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH 3Cl 的产率低。
因此不能用CH 4和Cl 2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH 3Cl 。
【点拨提升】1．甲烷与卤素单质的取代反应2.(1)反应物：卤素单质(纯卤素)和甲烷，不能是卤素单质的水溶液。
(2)生成物：卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物，其中卤化氢的物质的量最多。
(3)反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应)。
(4)反应特点：用“―→”而不用“===”，仍遵守质量守恒定律，需要配平。
【典题例证2】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气解析甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，B错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气，D错误。
答案 C【学以致用2】在标准状况下，22.4 L CH4与Cl2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Cl2为()A．0.5 mol B．2 molC．2.5 mol D．4 mol解析方法一守恒法1 mol CH4与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol，这四种取代物中n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根据取代反应特点，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Cl2为n(Cl2)＝2.5 mol。
方法二根据化学方程式进行计算光设四种有机取代物的物质的量均为1 mol，写出取代反应总的化学方程式：4CH4＋10Cl2――→CH3Cl＋CH2Cl2＋CHCl3＋CCl4＋10HCl，由此可知，4 mol CH4正好与10 mol Cl2反应，当1 mol CH4反应时，消耗Cl2 2.5 mol。
答案 C1．近年来，科学家在海底发现了一种冰状物质——可燃冰，其有效成分为甲烷，下列说法正确的是()①甲烷属于烃类②在相同条件下，甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④答案 C2．能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是()A．甲烷分子中4个C—H键的强度相同B．甲烷分子中4个C—H键的长度相同C．甲烷的一氯代物只有1种D．甲烷的二氯代物只有1种解析若甲烷为平面正方形结构，则甲烷分子中4个C—H键的长度和强度也可以相同，A、B不能证明；若甲烷为平面正方形结构，则二氯甲烷应有2个氯原子分别在邻位和对位两种结构。
而实际上二氯甲烷只有1种结构，所以甲烷不是平面正方形结构，而是正四面体结构，D项能证明。
答案 D3．如图所示，一端封闭的U形管，封闭着的一端有CH4和Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，已知液体与气体不反应，使CH4与Cl2在稍暗的光线下缓慢反应，则中间气柱的长度如何变化(假设中间气柱未移出U形管的水平部分)()A．变大B．变小C．不变D．难以确定解析本题考查化学与物理知识，发生的反应为：CH4＋Cl2―→CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2―→CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2―→CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2―→CCl4＋HCl上述反应只有一个反应的产物CH3Cl是气体，其余CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是液体，反应后体积减少，故左边液柱高度上升，而右边液柱高度下降，那么对中间气柱的压强减小，则体积变大。
答案 A4．下列叙述错误的是()A．在通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂都不反应B．甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种有机取代物都不溶于水解析甲烷的性质比较稳定，在通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但甲烷能在空气中燃烧，A正确，B错误；甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应，生成四种有机产物，分别是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，且均不溶于水，故C、D均正确。
答案 B5．如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。
甲管中注入10 mL CH 4，同温同压下乙管中注入50 mL Cl 2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，试管放在光亮处一段时间。
