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第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物——甲烷一、甲烷的存在、结构1．存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。
2．分子结构甲烷的分子式是CH 4；电子式是；结构式是。
实验证明，甲烷分子具有正四面体结构，其中四个C—H 键长度和强度相同，夹角相等。
提醒有机化合物必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO 、CO 2、碳酸及其盐等。
常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)表示方法含义分子式：CH 4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH 4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子电子式：用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子结构式：①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型球棍模型：小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)比例模型：用不同体积的小球表示不同大小的原子二、甲烷的性质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2、化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。
但在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。
1．氧化反应(燃烧)(1)化学方程式：CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 。
(2)现象：甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。
燃烧现象检验产物方法现象结论淡蓝色火焰在火焰上方罩一个干燥的烧杯烧杯内壁有水珠产生生成了H 2O 在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯烧杯内壁变浑浊生成了CO 22．取代反应(1)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。
(2)甲烷与氯气的取代反应①实验探究实验操作实验现象A 装置：a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管内壁有油状液滴出现；c.试管中有少量白雾；d.试管内液面上升；e.水槽中有固体析出B 装置：无明显现象实验结论CH 4与Cl 2在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为②产物性质CH 3ClCH 2Cl 2CHCl 3CCl 4状态气体均为油状液体水溶性都难溶于水点拨无论CH 4和Cl 2的比例如何，发生取代反应的产物都是CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4和HCl 的混合物。
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。
第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物——甲烷第一学时甲烷的性质一、选择题1.下列有关有机化合物组成的叙述正确的是()A．有机物只含有碳、氢两种元素B．一氧化碳、二氧化碳是含碳化合物，所以它们是有机化合物C．人类已知的化合物中，种类最多的是含ⅣA族元素的化合物D．有机物只能存在于动植物体内，不能通过人工的方法合成2.下列说法不属于有机化合物特点的是()A．大多数有机化合物难溶于水，易溶于有机溶剂B．有机化合物反应比较复杂，一般反应较慢C．绝大多数有机化合物受热不易分解，而且不易燃烧D．绝大多数有机化合物是非电解质，不易导电，熔点低3.下列关于烃的说法中，正确的是()A．烃是只含碳和氢两种元素的有机物B．烃是分子中含有碳元素的化合物C．烃是燃烧后生成二氧化碳和水的有机物D．烃是含有碳和氢元素的化合物4.下列关于甲烷性质叙述中不正确的是()A．甲烷是一种无色无味的气体B．甲烷极难溶解于水C．相同条件下甲烷的密度大于空气D．实验室常用排水集气法收集甲烷气体5.下列说法不正确的是()A．煤矿内瓦斯、煤气、油田气中都含有甲烷B．农村沼气池产生的可燃气体是甲烷C．煤矿坑气是植物残体经微生物发酵而产生D．甲烷是天然气的主要成分6.下列事实、事件、事故中与甲烷无关的是()A．天然气的主要成分B．造成“光化学烟雾”的气体C．“西气东输”工程D．煤矿中的瓦斯爆炸7.下列说法正确的是()A．甲烷分子的比例模型为，其二氯取代物有2种结构B．甲烷分子的球棍模型为C．天然气不属于可再生能源D．标准状况下，11.2 L CCl4中含有C—Cl键的数目为2N A8.下列关于甲烷的说法不正确的是()A．甲烷是一种气态氢化物B．甲烷是最简单的烃类有机物C．甲烷是氢元素质量分数含量最高的烃D．甲烷分子中碳、氢元素的质量比为1：49.下列事实能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是()A．四个C—H键完全相同B． CH4的一氯代物只有一种C．在常温常压下，CH2Cl2为液体D． CH2Cl2只有一种空间结构10.下列说法中正确的是()A．甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色B．甲烷能使溴水褪色C．甲烷能被浓硫酸氧化D．甲烷的热稳定性比水弱11.鉴别甲烷、一氧化碳和氢气等三种无色气体的方法是()A．通入溴水―→通入澄清石灰水B．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯C．点燃―→罩上干冷烧杯―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯D．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯―→通入溴水12.常温下，把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶内壁上有油状液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是()A． 5种 B． 6种 C． 4种 D． 3种13.下列反应属于取代反应的是()A． CH4＋2O2CO2＋2H2OB． CH4C＋2H2C． CH4＋Cl2CH3Cl＋HClD． Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑二、非选择题14.如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。
第一讲最简单的有机化合物甲烷子？新课标?高三化学〔人教版〕第一轮复习必修〔2〕单元讲座第三章有机化合物第一讲最简单的有机化合物一甲烷复习目标：1、了解甲烷在自然界存在和日常生活和化工生产中的应用；2、认识甲烷分子结构，学会书写甲烷的电子式和结构式；3、明白得典型的有机反应一一取代反应的特点，能辨认同系物和同分异构体。
复习重点：甲烷的结构特点和甲烷的取代反应；同分异构体和同系物。
复习难点：建立有机物立体结构模型，将甲烷和烷烃的结构特点、有机物的成键特点从实物模型转换为学生头脑中的思维模型，从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。
课时安排：两课时。
教学过程：知识梳理一、甲烷分子组成与结构1、三式：分子式：_______ ;电子式：_______ 结构式：__________ 。
2、甲烷空间结构的描述：甲烷是_______ 结构，碳原子位于__________ ，顶点差不多上________ 。
3、甲烷分子结构的参数：键角差不多上________ ; 键长1.09X 10 T°m键能是413kJ/mol 。
二、甲烷的性质1、物理性质：__ 色___ 味___ 体，比空气___ , ___ 溶于水。
2、化学性质：一样情形下，性质_____ 稳固，跟强酸、强碱或强氧化剂等_____ 反应。
(1 )甲烷的氧化反应：有机方程式书写不用”=''而用—表示。
点燃CH4(g) + 20 2 (g) ' ► CQ(g)+2H 2。
(1)咨询题：①点燃甲烷前要进行什么操作?[ _____ ]②火焰的颜色是什么?[ —]③燃烧时火焰是淡蓝色的气体还有哪些?[ ____ 、__ 、____ ]④燃烧后的产物如何检验?[ ___________](2)甲烷的取代反应：取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团 ___________________3、甲烷与氯气在光照条件下反应，现象：黄绿色逐步_______ ，瓶壁显现_______ ,讲明产生了不溶于水的物质。
第三章有机化合物第一节、最简单的有机化合物——甲烷知识组一、有机物化合物（1）定义：绝大多数含碳的化合物称为有机化合物，简称有机物。
（CO、CO2、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、金属氰化物等少数化合物，由于它们的组成和性质跟无机化合物相似，因而一向把它们作为无机化合物。
）（2）组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等（3）有机化合物与无机物之间的比较（4）有机物中碳的成键特征①有机物中都含有碳原子，碳原子有4个价电子，每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键，而且碳碳之间也可以以共价键相结合形成可长可短的碳链；碳链可以是直链或带直链或形成环状。
②在有机化合物中，碳原子的4个价电子全部参与成键，它总是形成4个键，其成键方式为或或知识组二、甲烷（1）甲烷的分子结构①分子式：CH4②结构式：。
③电子式是：④立体结构：正四面体的立体结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点分子结构示意图分子球棍模型比例模型（2）甲烷的性质①物理性质：无色、无味气体，密度比空气小（标准状况为0.717g/L)，极难溶于水，易溶于有机溶剂。
②化学性质：Ⅰ、稳定性：通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。
例如：将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液或溴水中，均不褪色Ⅱ、甲烷的氧化反应甲烷的氧化反应指的是它在点燃条件下可以燃烧，不能被酸性高锰酸钾等强氧化剂氧化。
有机反应方程式用“→”不用“＝”现象：火焰呈淡蓝色，并有水和能使澄清石灰水变浑浊的气体产生Ⅲ、甲烷的取代反应①取代反应是指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。
（“取而代之”特点“有机物断价键，留一半，换一半”）②a.光是反应发生的主要原因。
b .黄绿色逐渐褪去，瓶壁出现油状液滴，说明产生了不溶于水的物质。
c . 瓶口有白雾，使试纸变红，推断有氯化氢生成。
［结论］甲烷与氯气在光照条件、③A.甲烷与氯气反应的条件是光照，在室温、暗处不发生反应，但也不能用强光直接照射，否则会引起爆炸。
【2019最新】高中化学第三章有机化合物第一节有机化合物最简单的有机化合物_甲烷第2课时烷烃课时训练新人教版必修2(1)(时间:40分钟)选题表基础过关1.(2017·河南林州一中调研)下列说法中错误的是( D )①化学性质相似的有机物是同系物②分子组成相差一个或几个CH2的有机物是同系物③若烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们必是同系物④具有同一通式的物质属于同系物A.只有①②③B.只有①②④C.只有①③④D.①②③④解析:互为同系物的有机物结构相似,化学性质相似,但反之不成立,①错误;同系物的前提是结构相似,②不能保证这点,②错误;C2H4与C3H6具有相同的最简式,当然碳、氢的质量分数相同,但C2H4只能为CH2CH2,而C3H6若为时,两者不是同系物,③错误;C2H4与均符合通式CnH2n,但不是同类物质,不属于同系物,④错误。
2.(2016·福建三明期末)下列烷烃的分子式可以表示3种不同结构的是( A )A.C5H12B.C4H10C.C3H8D.C2H6解析:CH3CH3、CH3CH2CH3无同分异构体,丁烷有正丁烷、异丁烷2种同分异构体,戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体。
3.(2017·河南林州一中调研)下列烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是( D )A.丙烷B.异丁烷C.异戊烷D.新戊烷解析:由分子中氢原子的种类可知,丙烷和异丁烷的一氯代物有2种,异戊烷的一氯代物有4种,新戊烷的一氯代物只有1种。
4.(2017·山西怀仁一中月考)下列有关烷烃的叙述中,正确的是( C )①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键②烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃④烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色A.①③⑤B.②③C.①④D.①②④解析:烷烃分子中碳原子形成四个共价键全是单键,①正确;烷烃的结构决定了化学性质,碳原子是饱和状态,所以均不能使KMnO4(H+)溶液褪色,②错误;分子通式为CnH2n+2的烃,满足碳原子的价键全是单键,是饱和烃,所以一定是烷烃,③错误;烷烃的通性是饱和碳原子上的氢原子在一定条件下和氯气发生取代反应,所以烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应,④正确;光照条件下,乙烷通入溴水中,不反应,不能使溴水褪色,⑤错误。
5.下列关于同系物的说法正确的是( D )A.同系物可以是不同类别的物质B.通式相同,分子间相差n个CH2(n≥1)的物质互称同系物C.同系物的最简式相同,分子式不同D.同系物的化学性质相似解析:同系物一定属于同类别物质,同系物的最简式不一定相同,如烷烃。
6.(2017·河南洛阳期中)丁烷的一氯代物共有( C )A.3种B.5种C.4种D.2种解析:丁烷有2种同分异构体:正丁烷和异丁烷,正丁烷有2种氢原子,异丁烷有2种氢原子,所以一氯代物的数目为4,故选C。
7.(2017·河南洛阳期中)天然气的主要成分是甲烷,还含有一定量的乙烷、丙烷等可燃性气体。
下列有关说法不正确的是( D )A.甲烷与丙烷互为同系物B.甲烷不能使高锰酸钾酸性溶液褪色C.乙烷和氯气在光照的条件下可以发生取代反应D.甲烷、乙烷、丙烷中的化学键都是极性共价键解析:甲烷与丙烷结构相似,在分子组成上相差一个CH2原子团,互称为同系物,A正确;甲烷不能使高锰酸钾酸性溶液褪色,B正确;乙烷和氯气在光照的条件下可以发生取代反应,C正确;乙烷、丙烷中既有碳氢键,也有碳碳键,所以既有极性共价键,也有非极性共价键,D不正确。
8.在1.013×105 Pa下,测得的某些烷烃的沸点如下:据表分析,下列选项正确的是( D )A.在标准状况时,新戊烷是气体B.在1.013×105 Pa、20 ℃时,C5H12都是液体C.烷烃随碳原子数增加,沸点降低D.C5H12随支链增加,沸点降低解析:从表中可得到信息,新戊烷的沸点是9.5 ℃,标准状况下是液体,20 ℃时是气体,A、B错误;烷烃随碳原子数的增加,沸点升高,C错误;C5H12的三种同分异构体中,随支链增加,沸点逐渐降低,D正确。
9.如图表示4个碳原子相互结合的方式。
小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合。
(1)图中属于烷烃的是(填字母编号)。
(2)在上图的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成和;不仅可以形成,还可以形成碳环。
(3)上图中互为同分异构体的是A与;B与;D与(填字母)。
解析:依据图示和信息,可知一根小棍表示碳碳单键,两根表示碳碳双键……同时把碳原子剩余价键用氢原子补全,即得到相应的烃。
答案:(1)AC (2)碳碳双键碳碳三键碳链(3)C EFH G能力提升10.(2017·山西怀仁一中月考)下列说法正确的是( D )A.乙烷的一氯代物同分异构体有1种,二氯代物的同分异构体有3种B.丙烷的一氯代物同分异构体有2种,二氯代物的同分异构体有5种C.正丁烷的一氯代物同分异构体有2种,二氯代物的同分异构体有5种D.正戊烷的一氯代物同分异构体有3种,二氯代物的同分异构体有9种解析:乙烷分子中只有一种氢原子,所以一氯代物同分异构体只有1种,二氯代物的同分异构体有2种,A错误;丙烷分子中有2种氢原子,故一氯代物同分异构体有2种,二氯代物的同分异构体有4种,即CH3CH2CHCl2、CH3CCl2CH3、CH3CHClCH2Cl、ClCH2CH2CH2Cl,B错误;正丁烷分子中有2种氢原子,所以一氯代物同分异构体有2种,二氯代物的同分异构体有6种,即CH3CH2CH2CHCl2、CH3CH2CHClCH2Cl、CH3CHClCH2CH2Cl、CH2ClCH2CH2CH2Cl、CH3CCl2CH2CH3、CH3CHClCHClCH3, C错误;正戊烷分子中有3种氢原子,故一氯代物同分异构体有3种:CH3CH2CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CH2CHClCH3、CH3CH2CHClCH2CH3;当一氯代物为CH3CH2CH2CH2CH2Cl时,二氯代物有5种:CH3CH2CH2CH2CHCl2、CH3CH2CH2CHClCH2Cl、CH3CH2CHClCH2CH2Cl、CH3CHClCH2CH2CH2Cl、CH2ClCH2CH2CH2CH2Cl;当一氯代物为CH3CH2CH2CHClCH3时,二氯代物还有3种:CH3CH2CH2CCl2CH3、CH3CH2CHClCHClCH3、CH3CHClCH2CHClCH3;当一氯代物为CH3CH2CHClCH2CH3时,二氯代物还有1种:CH3CH2CCl2CH2CH3,故正戊烷的二氯代物的同分异构体共有9种,D正确。
11.如表中所列的都是烷烃,它们的一卤取代物均只有一种,分析下表中各项的排布规律,按此规律排布第6项应为( D )A.C14H30B.C17H36C.C20H42D.C26H54解析:由表格中数据可知,奇数项的C原子个数为前一奇数项中烷烃的C 和H原子个数之和,偶数项亦是如此。
第6项的C原子数为8+18=26,即为C26H54。
12.0.5 mol某烃完全燃烧后得到二氧化碳和水蒸气的混合气体。
若将该混合气体全部通入盛有足量澄清石灰水的洗气瓶中,洗气瓶内产生白色沉淀100 g;若将该混合气体全部通入盛有足量过氧化钠的干燥管,干燥管的质量增加30 g。
试完成下列问题:(1)该烃的化学式是。
(2)该烃是否为烷烃(填“是”或“否”),理由是。
解析:(1)烃是仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物,完全燃烧生成CO2和H2O,烃与CO2之间保持碳元素的质量守恒,烃与H2O之间保持氢元素的质量守恒。
100 g白色沉淀是CaCO3,其物质的量是1 mol,与其对应的CO2的物质的量也是1 mol。
设CO2使盛Na2O2的干燥管增加的质量是x。
则:2Na2O2+2CO22Na2CO3+O2 Δm2 mol 56 g1 mol xx=1 mol×56 g÷2 mol=28 g。
H2O使盛Na2O2的干燥管增加的质量是30 g-28 g=2 g。
设H2O的物质的量是y,则:2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑Δm2 mol 4 gy 2 gy=2 mol×2 g÷4 g=1 mol。
0.5 mol烃完全燃烧生成1 mol CO2和1 mol H2O,则每摩尔烃含2 molC和4 mol H,烃的化学式为C2H4。
(2)烷烃分子组成的通式为CnH2n+2,C2H4不是烷烃。
答案:(1)C2H4 (2)否C2H4不符合烷烃通式CnH2n+213.(2016·安徽六安期末)在烷烃分子中的基团:、、、中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用N1、N2、N3、N4表示。
例如: 分子中,N1=6,N2=1,N3=2,N4=1。
试根据不同烷烃的组成结构,分析出烷烃(除甲烷外)中各原子数的关系。
(1)烷烃分子中氢原子数N0与N1、N2、N3、N4之间的关系是N0= ;(2)4种碳原子数之间的关系为N1= ;(3)若分子中N2=N3=N4=1,则该分子的结构简式可能为(任写一种)。
解析:(1)由于烷烃的通式为CnH2n+2,C原子与H原子之间的数量关系为N0=2(N1+N2+N3+N4)+2,伯、仲、叔、季碳原子上含有的H原子数目分别为3、2、1、0,所以C原子与H原子之间的数量关系为N0=3N1+2N2+N3。
(2)由(1)中可得,2(N1+N2+N3+N4)+2=3N1+2N2+N3,故N3+2N4+2=N1。
(3)由(2)中N1=N3+2N4+2,当N2=N3=N4=1时,N1=5,碳原子总数为8,则该烷烃的分子式为C8H18,满足N2=N3=N4=1的结构可能有3种:(C H3)3C C H(C H3) CH2CH3、(CH3)3CCH2CH(CH3)2、(CH3)2CHC(CH3)2CH2CH3。
答案:(1)2(N1+N2+N3+N4)+2或3N1+2N2+N3(2)N3+2N4+2(3)(CH3)3CCH(CH3)CH2CH3或(CH3)3CCH2CH(CH3)2或(CH3)2CHC(CH3)2CH2CH3【教师用书备用】下列是四种烷烃分子的球棍模型或结构简式,下列说法正确的是( B )①②CH3CH2CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH3④CH3CH2CH3A.其中沸点最高的是④B.其中一氯代物有三种的是②③C.③中的化学键均为极性键D.①和③互为同系物解析:烷烃分子中含有的碳原子数目越多,沸点越高,①～④中,②为正己烷,含有的碳原子数目最多,所以沸点最高,故A错误;①为新戊烷,分子中只有一种等效氢原子,一氯代物只有一种,④分子中含有两种等效氢原子,其一氯代物有两种,②和③的分子中都含有三种等效氢原子,两者的一氯代物都有三种,故B正确;③CH3CH2CH2CH2CH3为正戊烷,其分子中含有碳氢极性键和碳碳非极性键,故C错误;①和③的分子式相同、结构不同,两者互为同分异构体,故D错误。
