课后作业(十三) [基础巩固] 一、甲烷的结构、存在和用途 1．在我国的南海、东海海底已发现天然气(含甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。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．②③④ C．①③④D．①②④ [解析]甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO2和H2O，所以可燃冰是一种极具潜力的能源，因此C项正确。 [答案] C 2．能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是( ) A．甲烷的四个碳氢键的强度相等 B．甲烷的四个碳氢键的键长相等 C．甲烷的一氯代物只有一种 D．甲烷的二氯代物只有一种 [解析]甲烷无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，CH4中都含有4个相同的C—H，键的强度、键长均相等；且一氯代物均只有一种。所以A、B、C三项错误；CH2Cl2若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即 ，若是正四面体结构，则其结构只有一种；所以D项正确。 [答案] D 3．下列关于甲烷分子结构的说法正确的是( )
A ．甲烷分子的电子式为 ，分子中各原子都达到8电子稳定结构 B ．甲烷分子中的化学键全部为非极性键 C ．CH 4分子比SiH 4分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强 D ．CH 3Cl 的四个价键的键长和强度相同，夹角相等 [解析] 甲烷分子中H 原子最外层只有2个电子，不是8电子稳定结构，A 项错误；甲烷分子中的化学键均为极性键，B 项错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，反之也成立，C 项正确；一氯甲烷中C —Cl 键与C —H 键的键长和强度不同，故四个键的键角也不完全相等，D 项错误。 [答案] C 二、甲烷的燃烧及相关计算 4．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 [解析] 点燃，用干燥的烧杯可以检验出是否生成水，从而确定原气体是否含有氢元素；用涂有澄清石灰水的烧杯可检验出是否生成CO 2，从而确定原气体中是否含有碳元素。 [答案] C 5．将标准状况下11.2 L 甲烷和22.4 L 氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为( ) A ．11.2 L B ．22.4 L C ．33.6 L D ．44.8 L [解析] CH 4＋2O 2――→点燃 CO 2＋2H 2O ，因标准状况下11.2 L 甲烷与22.4 L 氧气恰好完全反应生成11.2 L 的CO 2气体，此时H 2O 不是气体，故选A 。 [答案] A 三、取代反应的理解 6．下列化学反应中不属于取代反应的是( ) A ．CH 2Cl 2＋Br 2――→光照 CHBrCl 2＋HBr
第1课时甲烷的性质 课后篇巩固提升 基础巩固 1.下列有关有机化合物的说法不正确的是( ) A.有机化合物都易燃烧 B.有机化合物中一定含碳元素 C.有机化合物的熔、沸点一般较低 ,如CCl4可做灭火剂。 ,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 B.②③④ C.①③④ D.①②④ ,属于正四面体结构的是( ) A.CCl4 B.CHCl3 2 D.CH3Cl CCl4是正四面体,另外三种物质都只是四面体,但不是正四面体。 ( ) A.CH4C+2H2 B.2HI+Cl22HCl+I2 C.CH4+2O2CO2+2H2O 2CH3Cl+HCl 项属于分解反应;B项属于置换反应;C项属于氧化反应;D项属于取代反应,要从反应实质的 ( ) A.甲烷分子的立体构型是正四面体,所以,CH2Cl2有两种不同构型 B.甲烷可以与氯气发生取代反应,因此,可以使氯水褪色 C.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸,因此,是矿井安全的重要威胁之一 KMnO4溶液褪色 项,由于甲烷是正四面体结构,四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系,故CH2Cl2只有一种B项,CH4只能跟氯气在光照下反应,与氯水不反应。D项,CH4比较稳定,不能被酸性KMnO4溶液 3种无色气体的方法,是将它们( ) A.先后通入溴水和澄清石灰水 B.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯 C.点燃,先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯 ,通入溴水 4、CO和H2与溴水、澄清石灰水都不反应,A项不可选。CH4和CO燃烧都生成CO2,B、D项不 ,涂有澄清石灰水的烧杯可检验燃烧产物中是否有CO2生成。
分子球棍模型的使用（三）： 学习丁烷的构象初步知识 学习丁烷的构象，将使构象知识有一个提升。 这次学习的方法，是选用网上关于丁烷构象分析的图示，我们以实际的分子球棍模型一步步对照练习，从而真正弄懂这个资料的讲述。在学习过程中，我们要有一个自我提高的感觉。 资料一：正丁烷有4个典型构象，其形成可用下面的图示表示，每两个相邻构象是旋转60度形成的。 现在，我们用练习对照的方法，学习这个图示： 1， 先搭建一个对位交叉式的球棍模型，其模型的照片如下图所示： 注意：这个模型是按全交叉式搭建的，即相邻两个碳之间都是交叉相连的，搭建好的标 准是：○ 1 4个碳原子都成锯齿形，且在同一个平面上；○ 2 每个碳原子都各有一个氢原子落在桌面上且交叉地位于碳链的两侧，看起来很有对称性。○ 3 当向内（向自己方向）翻转90度时，变成2，4两个碳原子的4个氢原子落在桌面上；再向内翻转90度时，又变成每个碳原子的各一个氢原子落在桌面上；再翻转90度时，变成1，3 碳原子的各两个氢原子落在桌1234
面上；再翻转90度时还原为开始的状态。每次翻转都调整到如上面的氢原子落在桌面上则是搭建准确了的。 这一步的搭建准确是很重要的，在接下来的转动中就很符合图中所示了。 图中1，4两个碳及其氢换成其他的颜色，能更好地表示位置区分，不换也可以,只要标记出碳3的一个氢原子能看到转动时的角度就行了。 2，这个图的上面一排是纽曼式投影，纽曼式投影的方法是：右手拿着碳2，让碳链与身体平行，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，这时看到各原子在空间的位置就是纽曼式投影的结果。 这个图的下面一排是纽曼式投影对映的球棍模型的照片。 3，现在我们从左边一个“对位交叉”图看起：右手拿着碳2，让碳链与身体平行，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，一直看到各原子在空间的位置很像左边这个图的样子为止。这一步很重要，弄清楚怎样拿模型，怎样看模型，把对位交叉式看懂了，其余的就好办了，一点不要含糊，这就弄懂什么叫纽曼式投影了。 4，再看第二个“部分重叠”图：右手拿着碳2，眼睛顺着C2-C3键看去，让C2，C3两原子重合，右手不动，左手握住C3，让C2-C3键顺时针转动60度，看到C4原子和C2左边那个氢原子相重合，这时看到各原子在空间的位置，一直到看到很像左边这个“部分重叠” 图的样子为止，这就是“部分重叠”的构象了； 5，依照上面的方法，各次都转动60度，依次看到最右边这个“邻位交叉”，这里要说明的是，本图还应当继续画下去：再转动60度，得到“部分重叠”图；再转动60度，得到“对位交叉”图，这样一共转动6次，共转动360度而还原。得到7个图形：两个相同的“对位交叉”、两个相同的“部分重叠”图、两个相同的“邻位交叉”图，一个全重叠图，这就是正丁烷的4个典型构象体，即“对位交叉”、“部分重叠”、“邻位交叉”、“全重叠”。 6，资料二，现在，我们从下面这个图来比较这几个典型构象的能量关系：
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21007 CAS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
课时分层作业(十一) (建议用时：30分钟) [合格基础练] 1．下列化合物不是有机化合物的是( ) A．CH 4B．CHCl 3 C．CO 2D．CH 3 COOH [答案] C 2．在我国的南海、东海海底已发现天然气(含甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。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．②③④ C．①③④D．①②④ C [甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下 密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO 2和H 2 O，所以可燃冰是一种 极具潜力的能源，因此C正确。] 3．下列物质分子中，属于正四面体结构的是( ) A．CCl 4B．CHCl 3 C．CH 2Cl 2 D．CH 3 Cl [答案] A 4．取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( ) A．此反应无光照也可发生 B．甲烷和Cl 2反应后的产物只有CH 3 Cl和HCl C．盛放饱和食盐水的水槽底部会有少量晶体析出
D．CH 4和Cl 2 完全反应后液面上升，液体充满试管 C [甲烷与Cl 2在光照条件下发生取代反应生成CH 3 Cl、CH 2 Cl 2 、CHCl 3 、CCl 4 和HCl，其中CH 2Cl 2 、CHCl 3 、CCl 4 是油状液体，CH 3 Cl是气体，故液体不会充满试 管，A、B、D三项错误。甲烷与Cl 2 反应后产物最多的是HCl，HCl溶于饱和食盐水会有少量NaCl晶体析出，C项正确。] 5．下列反应属于取代反应的是( ) A．C 2H 4 ＋3O 2 ――→ 点燃 2CO 2 ＋2H 2 O B．Zn＋CuSO 4===ZnSO 4 ＋Cu C．CH 2Cl 2 ＋Cl 2 ――→ 光 CHCl 3 ＋HCl D．CH 2===CH 2 ＋Br 2 ―→ [答案] C 6．瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%～15%(体积分数)时遇火所产生的，发生爆炸最剧烈时，甲烷在空气中的体积分数大约为 ( ) A．10.5% B．9.5% C．8% D．5% B [由CH 4＋2O 2 ――→ 点燃 CO 2 ＋2H 2 O可知，瓦斯爆炸最剧烈时，CH 4 和O 2 的体积比 应为1∶2，因此CH 4与空气的体积比为1∶(2× 100 21 )＝ 21 200 ，那么它在空气中的体 积分数为21 200＋21 ×100%≈9.5%。] 7．如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭，充有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在光亮的地方，让混合气体缓慢反应足够长的时间。 (1)假设甲烷与氯气充分反应，且只生成一种有机物，请写出该反应的化学方程式_________________________________________________________________
第 一 节 甲烷 1、 使学生了解甲烷的结构式和甲烷的正四面体结构。 2、 使学生掌握甲烷的化学性质，实验室制法和收集方法。 3、 使学生了解取代反应。 4、 培养学生观察、分析实验现象，形成规律性认识，并应用概念认识新事物的思维能力。 甲烷的实验室制法，甲烷的化学性质，取代反应。 甲烷的分子结构、甲烷的取代反应。 实验5——1、实验5——2用品 二课时 自学——辅导法 [引 言]1、什么是有机物？定义：含碳元素的化合物（碳氢化合物及其衍生 物）称为有机化合物。简称有机物（注意：CO 、CO 2、H 2CO 3及碳 盐例外，它们称为无机物）。 2、有机物与人类的关系。 3、人类早期、和现在取得有机物的手段。 [阅 读]P115页上 [提 问]1、有机物和无机物的种类比较（多少） 2、为什么有机物的种类繁多？ 3、组成有机物的元素。 4、那类有机物叫烃？最简单的烃是什么？ [简 述]有机物的特点： ①有机物种类繁多，结构复杂。 ②大多数有机物难溶于水而易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂。 ③绝大多数有机物受热易分解，而且容易燃烧。 ④绝大多数有机物是非电解质，不易导电，熔点低。 ⑤有机物所起的化学反应比较复杂，一般比较慢，并且还常伴随有副反应发 生。 [板 书] 第一节 甲 烷 一、甲烷的分子结构 [阅 读]P115页——116页上 要求掌握：⑴甲烷的分子式 ⑵甲烷的电子式 ⑶甲烷的结构式 ⑷甲烷的分子结构示意图
[展示甲烷的球辊模型和比例模型]加深对甲烷的正四面体结构的认识。 CH4分子中1个C与4个H形成一个四面体，C在正四面体中心，4个H在正四面体的4个顶点。 ①键角：109°28 ˊ正四面体 ②键长：C-H键键长：1.09×10-10m ③键能：413 KJ·mol-1 但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。 [板书]甲烷的物理性质 ⑴无色、无味气体 ⑵在标准状况下，ρ=0.717g·L-1 ⑶极难溶于水 [板书]二、甲烷的实验室制法 1、原料：无水CH 3 COONa和干燥的碱石灰（NaOH和CaO）。 2、反应原理： CH 3-C0ONa + NaOH △ → Na 2 CO 3 + CH 4 ↑ CaO的作用 ①干燥剂（吸收反应中的水分产生） ②疏松剂（使生产的CH 4 易于外逸） ③防止试管破裂（防止NaOH在高温下与玻璃反应） [提问]讨论制取甲烷的装置与制取什么气体相同？为什么？[学生回答]与制氧气、氨气的装置相同（S+S g） [板书]三、甲烷的化学性质 1、甲烷的氧化反应 CxHy + (x+y/4) O 2点燃 → xCO 2 + y/2H 2 O *若在甲烷燃烧导管上方罩一个烧杯，烧杯内沾有石灰水能观察到什么现象？ 火焰呈淡蓝色，烧杯内部有水蒸气凝结，石灰水变浑浊，同时放出大量的热。 证明：甲烷燃烧时有二氧化碳和水生成 用途：甲烷燃烧时要放出大量的热，故甲烷可用作燃料。 注意：如果点燃甲烷和氧气（或空气）的混和物，它立即发生爆炸，爆炸极限为：空气中含甲烷：5—15% 氧气中含甲烷：5.4—59.2%。所以点燃甲烷前必须检验纯度。 在煤矿矿井里要采取通风，严禁烟火等安全措施。 [实验5——4]演示 [讲述]高锰酸钾的酸性溶液是强的氧化剂。甲烷与之不反应说明甲烷很稳定，甲烷与强酸、强碱也不反应。 [板书]2、甲烷的取代反应 [实验5——2]演示 [学生讨论]由你观察到的现象，可以分析得到那些实验信息？ [回答] 1、混合气体在光照下发生了化学反应。 2、生成了新的油状物质。
实验活动8搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点 实验目的 1．加深对有机化合物分子结构的认识。 2．初步了解使用模型研究物质结构的方法。 实验用品 分子结构模型 实验步骤 1．认识甲烷分子结构，搭建甲烷分子的球棍模型 甲烷分子中的5个原子不在同一平面内，而是形成正四面体结构，碳原2.搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比较三者结构 碳碳之间形成双键，2个 键之间的夹角
问题讨论 1．根据乙烷、乙烯、乙炔的球棍模型，归纳碳原子的成键特点及烷烃、烯烃、炔烃的化学键类型。 提示(1)碳原子成键特点：碳原子最外层有4个电子，可以和其他原子形成4个价键，既可以形成单键也可以形成双键或三键。 (2)烷烃、烯烃、炔烃分子中成键特点比较 碳碳单键碳碳双键 注含多个碳原子的烯烃及炔烃，分子中除含碳碳双键，碳碳三键和碳氢键之外，还存在和饱和碳原子间的碳碳单键。 2．根据甲烷的结构，推测验证二氯甲烷有没有同分异构体？ 提示二氯甲烷可以看作甲烷分子中的2个氢原子被2个氯原子代替的产物，根据甲烷的分子结构，二氯甲烷的分子结构是以碳原子为中心，2个氢原子和2个氯原子为4个顶点的四面体结构，C—H键键长小于C—Cl键键长，故分子结构不为正四面体，分子不存在同分异构体。 3．根据碳原子的成键特点，推测4个碳原子的烃有多少种结构？ 提示根据碳原子的成键特点，碳原子间可以形成单键、双键、三键，也可以形成碳链或碳环，故4个碳原子组成的常见烃可能有9种结构。 (1)形成饱和烷烃，结构简式为：CH3CH2CH2CH3、。 (2)形成烯烃：结构简式为：CH2==CH—CH2—CH3、、CH3—CH==CH—CH3。
第一节最简单的有机化合物——甲烷 第1课时甲烷 (时间:40分钟) 知识点题号 有机物判断与计算3,8,11,12 甲烷的结构与性质1,2,4,5,7 综合6,9,10,13,14 基础过关 1.(2016·甘肃庆阳期末)下列关于甲烷分子结构的叙述中,正确的是( D ) A.甲烷分子中C、H原子间是离子键 B.甲烷分子的空间结构是正方体 C.甲烷的结构式为CH4 D.甲烷分子中4个碳氢键完全相同 解析:非金属元素之间形成共价键,甲烷分子中C、H原子间是共价键,A错误;甲烷分子是空 间正四面体结构,结构式为,4个碳氢键完全相同,B、C错误,D正确。 2.(2017·黑龙江哈尔滨六中期中)下列关于甲烷的说法正确的是( B ) A.实验室可用向上排空气法收集甲烷 B.甲烷点燃之前需要验纯 C.甲烷可以与溴水发生取代反应 D.甲烷在空气中燃烧只可能生成CO2和H2O 解析:甲烷的密度比空气的小,不能用向上排空气法收集,A错误;甲烷与溴蒸气能发生取代反应,与溴水不能发生取代反应,C错误;甲烷在空气中若不完全燃烧,会产生CO,D错误。 3.下面列举的是某化合物的组成和性质,能说明该物质肯定是有机物的是( A ) A.仅由碳、氢两种元素组成 B.仅由碳、氢、氧三种元素组成 C.在氧气中燃烧只生成二氧化碳 D.熔点低而且难溶于水 解析:烃都是有机化合物,A正确;碳酸(H2CO3)不属于有机物,B错误;单质碳、一氧化碳在氧气中燃烧只生成二氧化碳,它们均不属于有机物,C错误;Br2、CO等熔点低且难溶于水但不属于有机物,D错误。 4.为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素,可将其燃烧产物通过①浓硫酸;②澄清石灰水;③无水硫酸铜。正确的顺序是( D ) A.①②③ B.②③ C.②③① D.③② 解析:甲烷的燃烧产物是H2O和CO2,先通过无水硫酸铜(变蓝色),证明生成物中有H2O,则证明甲烷中含有氢元素;再通过澄清石灰水(变浑浊),证明生成物中有CO2,则证明甲烷中含有碳元素,D正确。
搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点 【教学目标】 知识与技能： 1.加深对有机化合物分子结构的认识。 2.初步了解使用模型研究物质结构的方法。 过程与方法： 1.通过搭建球棍模型真正提高学生的思维能力，归纳碳原子的成键特征和各类烃分子中的化学键类型。 2.对同分异构体及同分异构现象有一个整体的认识，能准确判断同分异构体及其种类的多少。 情感态度与价值观： 1.体会物质之间的普遍性与特殊性。 2.认识到事物不能只看到表面，要透过现象看本质。 【教学重难点】 重点：了解使用模型研究物质结构的方法。 难点：归纳碳原子的成键特征和各类烃分子中的化学键类型，准确判断同分异构体及其种类的多少。 【教学过程】 一、实验原理 有机化合物分子的立体模型常用的有凯库勒模型和斯陶特模型。应用最广泛的是凯库勒模型。它用不同大小和不同颜色的圆球代表不同的原子或官能团，用木棍代表化学键，因此又称为球棍模型。 碳原子最外层有4个电子，不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子。碳原子通过共价键与氢、氧、氮、硫、磷等多种非金属形成共价化合物。科学实验证明，甲烷分子里，1个碳原子与4个氢原子形成4个共价键，构成以碳原子为中心，4个氢原子位于四个顶点的正四面体立体结构。键角均为109o28’。 键长：原子核间的距离称为键长，越小键能越大，键越稳定。 键角：分子中1个原子与另外2个原子形成的两个共价键在空间的夹角，决定了分子的空
间构型。 键能：以共价键结合的双原子分子，裂解成原子时所吸收的能量称为键能，键能越大，化学键越稳定。 二、实验步骤 观察甲烷、乙烯、乙炔的球棍模型，思考碳原子的成键方式与分子的空间构型、键角有什么关系？ 观察乙烷分子的模型 当碳原子与4个原子以单键相连时，碳原子与周围的4个原子都以四面体取向成键。 三、问题和讨论 1.碳原子成键规律： ①当一个碳原子与其他4个原子连接时，这个碳原子将采取四面体取向与之成键。 ②当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成双键时，形成双键的原子以及与之直接相连的原子处于同一平面上。 ③当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成叁键时，形成叁键的原子以及与之直接相连的原子处于同一直线上。 ④烃分子中，仅以单键方式成键的碳原子称为饱和碳原子；以双键或叁键方式成键的碳原子称为不饱和碳原子。 ⑤只有单键可以在空间任意旋转。
分子球棍模型的使用（五）：葡萄糖结构的初步知识（1） 作者敬言：编写《分子球棍模型的使用》，意在与中学师生共享共勉，目前作为大家开展课外活动的参考资料，也为今后立志从事生命科学和生物科技的同学打下一点入门的基础，算是一个“中升大”的“兴趣班”吧！ “葡萄糖在生物学领域具有重要地位，是活细胞的能量来源和新陈代谢中间产物，即生物的主要供能物质”，这段话已经说明了学习葡萄糖结构和性质的重要意义了。我们在中学算是接触到了葡萄糖，继续学习葡萄糖将会感到有很多结构和性质上的难点知识，以我自己的体会，如果老师照本宣科地讲，学生即使认真地听，也很难听懂的。我这里用分子球棍模型作为学习葡萄糖结构和性质的工具是很有效的，大家要有一个动手动脑的学习习惯，讲到哪种有机物的性质和结构，先搭建好它的分子球棍模型。事实上，你在搭建模型的过程中，不但是一个动手的过程，更是一个动脑的过程，这样边学这做，学得快，记得牢，是一种不错的学习方法。 一，葡萄糖的结构（1） 1，葡萄糖的链式结构， 我们已知的是一种开链式结构，其结构简式大家很熟悉（略），但这个简式不能反映各原子或基团在空间的排布。后来，有一个德国化学家费歇尔，经过毕生的 研究，形成“费歇尔投影式”，为此他得了1902年的化学诺贝尔奖。他把葡萄糖的 结构用下面的式子表示： 左边的表示图，标出了碳原子的序号、各原子或基团的左右位置，有星号的是手性 碳原子（碳原子的四个键连接着的四个基团各不相同）；右边的表示法是以“△” 代表－CHO，-CH2OH用“○”表示，羟基用“－”表示，而碳、氢原子则不写出，显然， 更简化了费歇尔表示法。 现在，我们第一个学习内容，就是由费歇尔表示法来建立球棍模型，尽管这个球棍模型远远不是葡萄糖分子的真实样子，但它能加深对于葡萄糖分子结构的想象，这是一种很重要的学习方法。 开始搭建这个模型是有一定难度的！当你按上面这个费歇尔式搭建葡萄糖的分子球棍模型时，是否感到有些不顺利！下面一边说明碰到的问题是什么，一边指出 解决方法：○1为了要满足各原子的排列关系，搭成的模型没有规律，“扯不直， 拉不伸”，六个碳原子不在一个平面上，纽来纽去的！这是经常碰到的情况。 解决的办法是：先把这六个碳原子连成锯齿形，并使所有的碳原子都在一个平面上，再插上每个碳原子的键，这个操作很容易的吧； ○2按照左图来看，碳链是一条直线，“在左”“在右”是很明显的，
甲烷的结构与性质 高考频度：★★☆☆☆难易程度：★★☆☆☆ 典例在线 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CH3Cl B．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 【参考答案】C 【试题解析】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。 解题必备 （1）点燃甲烷前，必须检验其纯度。 （2）甲烷与氯气发生取代反应的特点：①反应条件为光照，在室温或暗处，二者均不发生反应，也不能用阳光直射，否则会发生爆炸；②反应物必须用卤素单质，甲烷与卤素单质的水溶液不反应；③该反应是连锁反应，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，因此产物是五种物质的混合物，其中HCl的量最多；④1 mol氢原子被取代，消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即参加反应的Cl有一半进入有机产物中，另一半进入HCl。 （3）存在和用途 ①甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 ②天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。 甲烷在光照条件下与氯气反应生成的4种取代产物的比较： 分子结构CCl4是正四面体，其他均为四面体但不是正四面体 俗名CHCl3：氯仿，CCl4：四氯化碳 状态常温下，CH3Cl是气体，其他均为液体 溶解性均不溶于水，CHCl3和CCl4是工业上重要的溶剂
第三章有机化合物 第一节最简单的有机化合物----甲烷（第1课时） 【学习目标】 1、了解甲烷在自然界的存在和用途。 2、掌握甲烷的电子式、结构式和甲烷的正四面体结构。 3、掌握甲烷的重要化学性质，并理解取代反应的涵义。 【本课新知识】 一、有机物 1、有机物的定义：，但为无机物。 2、大多数有机物的特点： (1)结构复杂(2)熔沸点低(3)难溶于水、易溶于有机溶剂( 4)易燃烧、不易导电、导热( 5)绝大多数有机物为非电解质，如乙醇、蔗糖等。 3、烃是指的有机物。其中是最简单的有机物。 二、甲烷的结构与性质 1、甲烷的存在：。 2、甲烷的分子式：，电子式：，结构式：。甲烷的分子分子结构及分子模型： 甲烷分子的结构特点为：①CH4是非极性分子②空间结构，碳原子位于氢原子位于，键角③碳氢单键 【思考】（Ⅰ）下列物质的结构CH3Cl、CH2Cl2 、CHCl3 、CCl4 （Ⅱ）如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2有几种结构？ 3、甲烷的物理性质：色，味的气体，溶于水，密度空气。 4、甲烷的化学性质 在通常情况下，甲烷稳定，与、、不反应。但在特定条件下也能发生某些反应。 （1）甲烷的氧化反应
甲烷是一种优良的气体燃料，甲烷燃烧时，火焰呈_______________，生成___________和__________，燃烧的化学方程式为________________。甲烷气体在点燃前需______________。【思考】甲烷燃烧时，若在火焰上方罩一干燥的烧杯，会有何现象？如何证明反应中有二氧化碳生成？ （2）甲烷的取代反应 阅读教材P61【科学探究】，思考下列问题？ ①实验原理： ②实验现象（从试管内的液面、试管壁上的物质、试管中气体的颜色等方面描述） 【说明】 （Ⅰ）有机反应比较复杂，常伴有副反应发生，所以在书写有机反应方程式时一般用 符号而不用等号。 （Ⅱ）认识四种物质：CH3Cl、CH2Cl2 、CHCl3 、CCl4 （名称和状态）（Ⅲ）甲烷的取代反应是逐步进行的，故反应后的生成物成分有、、、四种有机物，其中最多。 （Ⅳ）甲烷取代反应的规律：取代氢原子，消耗氯气 5、取代反应的定义： 取代反应的特点：原子或原子团有上有下 【课堂训练】 1、用一支试管收集一定量的甲烷和氯气倒扣于盛有AgNO3溶液的水槽中，光照时会有怎样 的现象？ 2、（1）甲烷与溴水能发生反应吗？与溴蒸气呢？条件呢？ （2）假设1mol甲烷中的氢原子完全被取代，最多能与多少氯气反应？
人类发现认识甲烷的历程 甲烷是最简单的烷烃，同时甲烷也是最简单的有机物，是含碳量最小含氢量最大的烃，是沼气、天然气、瓦斯、坑道气以及油田气的主要成分，在这篇小文章里，似说甲烷，但实质上是通过人们对甲烷结构的认识来回溯一下人们认识微观世界分子中原子相互作用关系的历史。 甲烷的发现 公元前1066至公元前771年，我国西周年代写成的算卦占卜的书《周易》中，在谈到一些自然界发生的现象时说：“象曰：‘泽中有火。’”这里的“泽”就是沼泽。“火井”是我国古代人们给天然气井的形象命名。根据现已发现的文字记载，在我国辽阔的土地上，北起长城内外，南到云贵高原，西至玉门关外，东临黄海之滨和台湾省，古代都曾发现过天然气，有的地方早在2000年前就钻凿了天然气井。 18世纪的欧洲科学家们发现了甲烷后，科学地研究了它。发明电池的意大利物理学家伏打（A.Volta,1745—1827）,在1776年11月14日、21日、26日和12月8日写给他的友人的信中，叙述了发现甲烷的经过。他在意大利北部科摩（Como）湖的淤泥中收集到一种气体，是用木棒搅动淤泥，让冒出的气泡通入倒转过来并充满水的瓶中。他点燃了这一气体火焰呈青蓝色，燃烧较慢，需要10-12倍体积的空气才会燃烧爆炸，不同于可燃性空气（氢气）的燃烧。提出原子论的英国化学家道尔顿也和伏打一样收集了沼气，并进行了研究。1790年英国医生奥斯汀发表燃烧甲烷和氢气的报告。他测定了甲烷比氢气重。而且氢气燃烧生成水，甲烷燃烧生成水和二氧化碳。他确定甲烷是碳和氢的化合物。 对甲烷的早期研究 对于甲烷这么一个最简单的有机物，人类为了认识它的分子结构并达到了今天的程度，花去了百年以上的时间！更不知道有多少化学界的前辈，用了多少无眠的夜晚，一遍遍的思索想象和探求着。 1808年，被恩格斯誉为近代化学之父的原子论创立者道尔顿用 表示甲烷的分子结构，这个表示方法表明，道尔顿认为甲烷分子是有两个氢原子和一个碳原子构成的，这在今天看来显然是很不正确的，但是这么表示是利用了当时初建的原子分子学说，这个表示式是化学科学中出现最早的一个结构式，它的提出开创了深入认识物质本性的先例。
甲烷对全球气候暖化的影响 姓名：李萍 班级：高2010级04班 学号：20100404 摘要：随着全球人口的增长，人们对物质生活的要求越来越高，使得人类活动加剧，导致大气中温室气体的含量大量增加，全球暖化已经成为全世界所关注的热点。而甲烷作为一种温室气体，对温室效应的作用仅次于二氧化碳。到2005年，世界甲烷排放量达到6607490千吨，所以正确认识甲烷的产热机理和作用尤为重要。 关键词：甲烷全球气候暖化 1.引言 随着全球人口的增加，科学技术的突飞猛进，人们对大自然空间的夺取越来越剧烈，对自然环境的影响不断加大而且影响的范围也越来越大。所以，人类在创造伟大的同时，也在毁灭这份伟大，并付出了沉重的代价：能源危机、大气污染、水土流失、植被退化、厄尔尼诺、赤潮、臭氧层空洞等等全球气候变迁问题出现，使得地球的大气、土壤和水源遭到严重破坏。 近年来，人类活动的加剧，排入大气中的气体也迅速增长，其中二氧化碳、氧化亚氮、甲烷等温室气体，使得大气中温室气体的含量成倍地增加，这些气体影响气候系统，并
通过气候系统控制环境中自然能量的流动，即借助大气的循环运动，改变大气气候，增加全球气候暖化的可能性，从而影响全球气候。 ２.温室效应全球暖化是温室效应所带来的后果,而非温室效应的另一含义,温室效应的含义是温室气体的排放超过一定的平衡值(即地球可正常"消化"的数量单位),而温室效应的产生,其中一个恶果即是全球暖化.全球暖化导致冰川加速溶解,海平面上升,人类可居住地减少等负面反应。所谓温室气体，就是能使温度升高的气体。有二氧化碳、甲烷、氟碳化物、氧化亚氮、六氟化碳等气体。而这些气体具有很强的吸收辐射的能力，它们选择性的吸收地球辐射的长波辐射，并释放一些长波辐射，在一定程度上补偿了地面因长波辐射而失去的热量，结果使大气中的热能积聚，于是造成了地球温度比其辐射平衡时的温度高，形成了温室效应。 自工业革命以来，人类活动使大气中的温室气体含量不断增加，例：甲烷在工业革命前为(0．6～0．8)×10-6，到1992年增加到1．72×10-6，增加了大约145％。温室气体增加结果直接导致了地表增暖和海平面上升。据显示，自19世纪以来，全球平均气温上升了0．3～0．6℃【1】。如果没有措施对此进行控制的话，到2100年全球表面平均温度将上升0．9～3．5℃【2】。而且全球温度升高，海洋热膨胀和冰川、极地冰区的融化，过去150年来地球上的冰川面积一直在缩
课题：甲烷的结构与性质烷烃 主编人：肖显维审核人审批人周次 所需课时姓名班组组评 【学习目标】 1、了解甲烷在自然界的存在和用途，初步认识甲烷分子的空间结构。 2、掌握甲烷电子式、结构式的正确写法。 3、了解甲烷的化学性质，通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理。 【学习重点】甲烷的结构特点和取代反应 【学习难点】甲烷的空间结构 【学法指导】了解甲烷的物理性质，结合课本及有关资料，理解甲烷的化学性质，结合模型，理解甲烷的空间结构本学案供9---13班用 【自主学习】 一、甲烷的结构与性质 1、甲烷的存在：。 2、甲烷的分子式：，电子式：， 结构式：。 甲烷分子的结构特点为：， 对应的CH2Cl2有几种结构？ 常用的分子模型有两种。 3、物理性质: 甲烷是色、味、溶于水的气体，密度比空气密度（大或小）。用 或收集甲烷。 4、化学性质 在通常情况下，甲烷稳定，与不反应，与也不反应。因为有机反应比较复杂，常伴有副反应发生，所以在书写有机反应方程式时一般用箭头而不用等号。 （1）甲烷的氧化反应 写出甲烷与氧气反应的化学反应式：。 有机方程式与无机方程式写法的区别：。 （2）甲烷的取代反应 （教材实验3-3）将一瓶甲烷与一瓶氯气混合， 倒立在盛有饱和食盐水，高压汞灯照射， 观察到什么现象？ 化学反应现象：光照时，氯气的黄绿色逐渐，瓶壁上有 生成，液面， 试管中有少量。 化学反应方程式为： ①常如何验证HCl的生成呢？ ②常温下，除了CH3Cl是气体外，其他三种都是无色液体，为什么我们看到黄色油珠呢？ 。 其实，在该反应中，生成的有机产物除一氯甲烷外，还有 。 请写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学反应方程式： ③取代反应的定义： <归纳小结>：甲烷取代反应 条件： 特点： （3）、热分解： CH 4 二、烷烃通性 1．烷烃的概念：烷烃又叫_____________。结构特点是碳原子间都以______键结合成_______，碳原子上剩余价键全部跟___________相结合． 2．烷烃的通式：______________(n≥1) 3．烷烃的性质 ①物理性质：烷烃的物理性质随着分子里碳原子数的增多，呈规律性的变化．如常温下其状态由变到又变到_______沸点逐渐________相对密度__________。 名称结构简式常温时的状态熔点/℃沸点/ ℃相对密度水溶性甲烷CH4-182 -164 0.466 乙烷CH3CH3-183.3 -88.6 0.572
分子球棍模型的使用（六）：葡萄糖结构的初步知识（２） 一，几个最常见的基本概念 １，什么是葡萄糖的Ｄ式和Ｌ式 甘油醛有两种结构式，如下图所示。先看C-2碳原子的结构特点，与它相连的四 个原子或基团是不相同的，这样的碳原子叫做手性碳原子。其中，羟基在左边的 叫做L-甘油醛，羟基在右边的叫做D-甘油醛。这两种甘油醛互为镜面对称。 葡萄糖和果糖的空间构型，是以手性碳原子C-5（即离羰基最远的手性碳原子）上的－OH在空间的排列与甘油醛的手性碳原子上的－OH相比较而确定的。如果与D-甘油醛相同，则为D-型，如与L-甘油醛相同，则为L-型。如下图： CHO O 因为自然界的葡萄糖都是D-型的，所以经常提到的是D-型葡萄糖， D-型葡萄糖的结构和D-甘油醛相同，L-型葡萄糖的结构和L-甘油醛相同。 2，怎样确定一种葡萄糖是D-型还是L-型，这是一个重难点！ 这要分两种情况，一是给出的是实物如何确定，二是给出的是某种表示式如何确定。 ○1当给出的是实物时，就用旋光仪器来检验它的旋光方向，如果是右旋的，就是D- 型葡萄糖，如果是左旋的，就是L-型葡萄糖。但注意的是，对于葡萄糖可以这样确定，但不能是任何糖类都可以用旋光方向来确定，因为构型和旋光性不是一回事。也就是说，D-型糖类的旋光性既有右旋的也有左旋的。 ○2当给出的是一种表示式，一般要分成以下几种： 如果是开链式的，已如上述，看它的C-5的羟基在左边还是在右边； 如果是哈沃斯式，由于C-5的羟基已不再存在，又由于C-1的半缩醛羟基受α，β的影响，也不能用于判断，故只能用C-2 、C-3和C-4的羟基判断，我们就用C-3来判断吧：C-3的羟基在上，就是D-型葡萄糖；C-3的羟基在下，就是L-型葡萄糖。 如果是一种椅式构象式，则C-3的羟基向上倾是D-型葡萄糖；C-3的羟基向下倾是L-型葡萄糖；
有机物的结构式、结构简式比例模型、球棍模型以及最简式学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．下列表示正确的是（） A．双氧水的电子式： B．二氧化硅的分子式：SiO2 C．聚氯乙烯的结构简式： D．乙炔的球棍模型： 2．下列有关化学用语的说法中不正确 ．．．的是（） A．－OH与都表示羟基 B．次氯酸的结构式为：H—Cl—O C．CH4分子的球棍模型： D．苯分子的比例模型： 3．下列化学用语表示正确的是（） A．苯的比例模型： B．乙酸的结构式：C2H4O2 C．羟基的电子式： D．CH2=CHCH=CH2的系统命名：1，3—二丁烯 4．下列表述正确的是:（） A．羟基的电子式 B．制取硝基苯： C．苯甲酸的结构简式： D．聚丙烯的结构简式：
5．下列有关化学用语表示正确的是（） A．乙烯的结构简式：CH2CH2 B．丙烯的键线式： C．醛基的电子式： D．乙醇分子的球棍模型： 6．所下列化学用语的理解正确的是（） A．比例模型既可以表示甲烷分子，也可以表示四氯化碳分子 B．电子式H既可以表示羟基，也可以表示氢氧根离子 C．丙烯的最简式可表示为CH2 D．结构简式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷，也可以表示异丁烷 7．下列有关化学用语使用正确的是（） A．次氯酸的结构式：H—Cl—O B．电子式：可以表示羟基，也可以表示氢氧根离子 C．比例模型：可以表示甲烷分子，也可以表示四氯化碳分子 D．丙烷分子的球棍模型： 二、填空题 8．依据A～E几种烃分子的示意图填空。 （1）B的名称是____________。 （2）D的分子式是________________。 （3）最简单的饱和烃是_____________（填序号）。 （4）属于同一物质的是_____________（填序号）。 （5）上述分子中属于C的同系物的是_____________（填序号）。 9．有机物的表示方法多种多样，下面是常用的有机物的表示方法： ⑥②③CH4④⑤
分子球棍模型的使用（四）：环已烷构象的初步知识 下面是作者搭建模型照片：左面一张是船式构象照片，右面一张是椅式构象照片： （一） 按照上述照片，我们先分析两种构象的结构特点，然后搭建模型： 在船式结构中： ○ 11，2，3和4，5，6这两组碳原子相互间成交叉排列；1和6、 3和4[这两组碳原子成重叠排列；（碳原子的编号可以改变） ○21，3，4，6 这四个碳原子在同一个平面上，位于“船身” 2，5这两个碳原子在另一个平面上，位于“船头”和“船尾” ○31和6的氢原子相重叠、3和4的氢原子相重叠；2和5各有一个氢原子相距很近。 在椅式结构中： ○ 1 6个碳原子相邻排列都是交叉式；有三个碳原子是相间地直立的，另三个是相间地倒立的；六个a 键相间地向上或向下，六个e 键相间地上倾或下倾； ○2有三个碳原子在同一平面，另三个在另一平面上，但六个碳原子是等同的，翻转180度就成了完全相同的构象。 （二）模型搭建好后，是否符合要求，要按照下面进行调整： （1）船式模型的调整： ○1将船式模型放置如上面左图所示，这时，1，6，3，4四个碳向下倾的四个氢原子应能全部落在桌面上，否则要进行调整； ○2将船式模型放置如上面左图所示，再向前翻动时4，5，6三个碳向下倾的 氢原子同时落在桌面上；同样，向后翻动1，2，3三个碳向下倾的氢原子也同时落在在桌面上，否则要进行调整； 1 6 5 4 3 2
○3将船式模型放置如上面左图所示，再向左翻动时至1，6两个碳的四个氢原子应同时落在桌面上；同样，当向右 翻动时，3，4两个碳四个氢原子应同时落在桌面上，否则要进行调整。 （2）椅式构象的调整：按照上面椅式构象的结构特点进行调整就行了。 （三）两种结构相互翻转的方法： （1）由船式变为椅式的操作：船头碳2不动，将船尾碳5向环外下翻成倒立碳原子就基本上成型了，再稍加调整就成为椅式构象了。 （2）由椅式变为船式的操作：将任意两个相对的碳原子向内压陇，放开后再作调整就行了。 二，环已烷构象的表示方法： 1，下面所表示的是两种构象的锯架式透视法， 在椅式画法中，每个键都有着对应的平行关系，a键是很清楚的平行了，每个e键都可以找到和它相互平行的N个e键； 在船式画法中，每个键都有着对应的对称关系，中间那条红虚线就是各个键相互的对称轴，只要有一个键找不到与之对称的键，这个图就明显的错了。船式图另一个特点是没有直立的或倒立的碳原子，如 果出现直立的键或倒立的键也是明显的画错了。 我们画出的图一定要体现出平行关系或对称关系，否则图形就不规范了。 2，下面的表示法是纽曼式投影法 纽曼式投影法的画法要点，是根据模型的对称性，找到观察的那些碳碳键，再顺着这些碳碳键的方向看去，以下面所示的两个纽曼式画法进行对照练习就容易了。注意的是，在锯架式中，每个碳原子都画出了4个键，而在纽曼式中只能画出三个键，因为有一个键被“顺着键的方向看去”时重合掉了。
