2020人教版化学必修2 第3章 第1节 第1课时 甲烷的性质
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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。
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。
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——甲烷第一课时甲烷的性质——————————————————————————————————————[课标要求]1.了解有机化合物的概念。
2.掌握甲烷的分子结构,了解甲烷的物理性质及存在、用途。
3.掌握甲烷的化学性质,认识取代反应的特点。
1.甲烷分子具有正四面体结构,其中碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子位于正四面体的四个顶点上。
2.甲烷结构与性质的记忆口诀:性质稳定是甲烷,光照氯代四连环;立体构型四面体,易燃防爆分解难。
3.甲烷与氯气的取代反应是分步进行的,每有1 mol氢原子被取代,需消耗1 mol氯气。
4.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。
甲烷的分子结构1.有机化合物和烃(1)有机化合物①概念:含有碳元素的化合物,简称有机物。
②组成:一定含有碳元素,常含有氢、氧元素,某些有机物还含有氮、硫、卤素、磷等元素。
(2)烃①概念:仅含碳和氢两种元素的有机物。
②典型代表物:最简单的烃是甲烷。
2.甲烷的分子结构(1)存在与用途①存在:是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。
②用途:是一种高效、低耗、污染小的清洁能源,还是一种重要的化工原料。
(2)分子结构 ①分子结构:甲烷分子不是平面结构,即5个原子不在同一平面内,而是呈正四面体结构。
1.已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g·L -1,含碳75%,含氢25%,利用这些数据怎样确定它的分子式?提示:甲烷的摩尔质量为0.717 g·L-1×22.4 L·mol -1≈16 g·mol -1,相对分子质量为16,分子中含碳原子数:16×75%12=1,含氢原子数:16×25%1=4,故甲烷的分子式为CH 4。
2.若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代,得到的CH 3Cl 还是正四面体结构吗?提示:不是正四面体而是四面体结构,其中CH 3Cl 中3个H 原子和1个Cl 原子仍位于四面体的4个顶点,但不是正四面体。
3.根据甲烷的正四面体结构推测CH 2Cl 2的结构应该有几种?提示:甲烷的立体结构为 ,因此CH 2Cl 2中的2个Cl 在空间一定处于相邻的位置,CH 2Cl 2只有一种结构。
1.有机化合物组成和结构的表示方法比例模型:.甲烷空间结构的拓展根据甲烷的正四面体结构推知,有机物分子中碳原子以4个单键与其他原子相连。
若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子代替,即a、b、c、d相同,则形成的分子为正四面体结构,如CCl4;若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子代替,即a、b、c、d不完全相同,则形成的分子为四面体,但不属于正四面体,如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。
1.在西部大开发中,国家投巨资兴建“西气东输”工程,将西部蕴藏的丰富资源通过管道输送到东部地区。
这里所指的“西气”的主要成分是( )A.CO B.CH4C.H2 D.NH3解析:选B “西气”中的气指天然气,主要成分是CH4。
2.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的状况()解析:选D 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结构,但其中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。
甲烷的性质1.物理性质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。
(1)氧化反应(燃烧)①现象:甲烷在空气中完全燃烧,火焰呈淡蓝色。
②化学方程式:CH 4+2O 2――→点燃CO 2+2H2O 。
(2)取代反应①实验探究(甲烷与Cl 2的取代反应)②甲烷四种氯代产物的性质: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。
[特别提醒](1)有机反应比较复杂,常有很多副反应发生,因此有机反应化学方程式常用“―→”,而不用“===”。
(2)CH4与Cl2的反应是逐步进行的,书写化学方程式时应分步书写。
1.甲烷能否使酸性KMnO4溶液褪色?提示:甲烷不能被酸性KMnO4溶液氧化,故不能使酸性KMnO4溶液褪色。
2.甲烷和氯气发生反应时,所得的产物有几种?其反应类型是什么?提示:产物有5种,分别为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl;取代反应。
3.能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示:CH4和Cl2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CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物,CH3Cl的产率低,因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。
甲烷与氯气的取代反应归纳1.下列物质中,在一定条件下,可与甲烷发生化学反应的是( )A.氯气B.溴水C.四氯化碳 D.酸性KMnO4溶液解析:选A A项,氯气与甲烷可以发生取代反应,正确;B项,甲烷不与溴水发生反应,错误;C项,甲烷不与四氯化碳发生反应,错误;D项,甲烷不能与酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应而褪色,错误。
2.在标准状况下,22.4 L CH4与氯气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,则消耗的氯气为( )A.0.5 mol B.2 molC.2.5 mol D.4 mol解析:选C 1 mol CH4与氯气发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol,该四种取代物中 n(Cl)=0.25 mol×(1+2+3+4)=2.5 mol,根据取代反应特点,1/2的氯原子进入氯化氢,所以n(HCl)=2.5 mol,故生成物中所含氯原子共2.5 mol+2.5 mol=5 mol,参加反应的氯气为n(Cl2)=2.5 mol。
[三级训练·节节过关]1.下列有关甲烷的叙述中不正确的是( )A.甲烷燃烧火焰呈淡蓝色B.甲烷的密度比空气的小C.甲烷极难溶解于水D.甲烷性质稳定,不与任何其他物质反应解析:选D 甲烷的性质稳定,但在特定条件下也可以与其他物质(如O2)反应。
2.要验证甲烷中含有C、H元素,可将其完全燃烧产物依次通过( )①浓硫酸②无水硫酸铜③澄清石灰水A.①②③B.②③C.②③① D.③②解析:选B 要验证甲烷中含有C、H元素,可检验燃烧产物中含有水和二氧化碳,其中水遇无水硫酸铜粉末变蓝色,二氧化碳使澄清石灰水变浑浊,故将燃烧产物依次通过无水硫酸铜和澄清石灰水即可。
3.下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。
下列说法正确的是( )A.CH4、CCl4和CH3Cl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中的化学键完全相同D .CH 4、CCl 4的结构相同,性质也相同解析:选B CH 3Cl 是四面体结构而不是正四面体,A 错误;CH 4和CCl 4中的C —H 键和C —Cl 键不同,C 错误;CH 4和CCl 4的结构性质不同,D 错误。
4.将等物质的量的甲烷和氯气混合后,在漫射光的照射下充分反应,生成物中物质的量最大的是( )A .HClB .CH 3ClC .CH 2Cl 2D .CCl 4解析:选A 若CH 4和Cl 2均为1 mol ,二者反应后生成CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4和HCl ,根据反应原理和碳、氯原子守恒可知,前四种物质与剩余CH 4的物质的量之和为1 mol ,HCl 为1 mol 。
5.如图所示,U 形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。
将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出化学方程式:________________________________________________________________________。
(2)若题目中甲烷与氯气的体积之比为1∶1,则得到的产物为________(填字母)。
A .CH 3Cl HCl B .CCl 4 HCl C .CH 3Cl CH 2Cl 2D .CH 3Cl CH 2Cl 2 CHCl 3 CCl 4 HCl(3)经过几个小时的反应后,U 形管右端的水柱变化是________(填字母)。
A .升高 B .降低 C .不变D .无法确定(4)若水中含有Na 2SiO 3,则在U 形管左端会观察到_______________________。
(5)右端玻璃管的作用是____________。
解析:(1)因Cl 2足量,若充分反应,则CH 4中的四个H 原子可完全被取代,生成CCl 4和HCl ,CH 4+4Cl 2――→光CCl 4+4HCl 。
(2)甲烷与氯气的取代反应,是四步反应同时发生,故得到四种氯代产物和HCl 。
(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应,U 形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水,压强减小,U 形管右侧液面下降,左侧液面上升。
(4)因左侧生成HCl 溶于水后发生反应2HCl +Na 2SiO 3===H 2SiO 3↓+2NaCl ,所以观察到有白色胶状沉淀生成。
(5)为了平衡气压,在U 形管右侧插有一个玻璃管。
答案:(1)CH 4+4Cl 2――→光 CCl 4+4HCl (2)D (3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压。