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1、第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物甲烷第1课时甲烷的性质1.1.了解有机化合物的概念。了解有机化合物的概念。2.2.掌握甲烷的分子结构掌握甲烷的分子结构, ,了解甲烷的物理性质及存在、用途。了解甲烷的物理性质及存在、用途。3.3.掌握甲烷的化学性质掌握甲烷的化学性质, ,认识取代反应的特点。认识取代反应的特点。一、有机化合物一、有机化合物碳元素碳元素氢、氧氢、氧碳和氢碳和氢二、甲烷二、甲烷1.1.存在和用途存在和用途: :(1)(1)存在存在: :是是_、_、油田气和煤矿坑道气的主要成、油田气和煤矿坑道气的主要成分。分。(2)(2)用途用途: :是一种高效、低耗、污染小的清洁能源是一种高
2、效、低耗、污染小的清洁能源, ,还是一种还是一种重要的化工原料。重要的化工原料。天然气天然气沼气沼气2.2.分子结构分子结构: :(1)(1)组成和结构组成和结构: :CHCH4 4(2)(2)空间结构空间结构: :甲烷分子具有甲烷分子具有_结构结构: :_为中心为中心,_,_为顶点为顶点, ,其中其中4 4个个C CH H键的长度和键的长度和强度强度_,_,夹角夹角_。正四面体正四面体碳原子碳原子氢原子氢原子相同相同相等相等3.3.物理性质物理性质: :颜色颜色状态状态气味气味密度密度( (与空气相比与空气相比) )水溶性水溶性_ _ _无色无色气体气体无味无味比空气小比空气小极难溶于水极难
3、溶于水4.4.化学性质化学性质: :通常状况下通常状况下, ,甲烷比较稳定甲烷比较稳定, ,与与_等强氧化等强氧化剂不反应剂不反应, ,与强酸、强碱也不反应。与强酸、强碱也不反应。(1)(1)氧化反应氧化反应( (燃烧燃烧):):现象现象: :甲烷在空气中完全燃烧甲烷在空气中完全燃烧, ,火焰呈火焰呈_。化学方程式化学方程式:_:_。高锰酸钾高锰酸钾点燃点燃 CHCH4 4+2O+2O2 2 CO CO2 2+2H+2H2 2O O淡蓝色淡蓝色(2)(2)取代反应取代反应: :甲烷与氯气反应的实验探究甲烷与氯气反应的实验探究实验实验操作操作实验实验现象现象光照时光照时: :a.a.试管内气体颜
4、色逐渐试管内气体颜色逐渐_;_;b.b.试管内壁有试管内壁有_出现出现; ;c.c.试管中有试管中有_;_;d.d.试管内液面试管内液面_;_;e.e.水槽中水槽中_。无光照时无光照时:_:_。变浅变浅油状液滴油状液滴少量白雾少量白雾上升上升有固体析出有固体析出无明显现象无明显现象实验实验结论结论甲烷与氯气在光照时发生反应，甲烷与氯气在光照时发生反应，化学反应方程式为化学反应方程式为_(_(一氯代物一氯代物) )_(_(二氯代物二氯代物) )_(_(三氯代物三氯代物) )_(_(四氯代物四氯代物) )其中，其中，CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CC
5、lCCl4 4都都_于水，除于水，除CHCH3 3ClCl是是_外，其余三种都是液体。外，其余三种都是液体。 光照光照 CHCH4 4+Cl+Cl2 2 HCl+CH HCl+CH3 3ClCl光照光照 CHCH3 3Cl+ClCl+Cl2 2 HCl+CH HCl+CH2 2ClCl2 2光照光照 CHCH2 2ClCl2 2+Cl+Cl2 2 HCl+CHCl HCl+CHCl3 3光照光照 CHClCHCl3 3+Cl+Cl2 2 HCl+CCl HCl+CCl4 4不溶不溶气体气体取代反应取代反应有机物分子里的某些有机物分子里的某些_被其他被其他_所替所替代的反应。代的反应。原子或原子
6、团原子或原子团原子或原子团原子或原子团【思考辨析【思考辨析】1.1.判断正误判断正误: :(1)CH(1)CH4 4、CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2等都是烃。等都是烃。( )( )分析分析: :烃是由碳和氢两种元素形成的化合物烃是由碳和氢两种元素形成的化合物,CH,CH4 4是最简单的是最简单的烃烃,CH,CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2不是烃。不是烃。(2)(2)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。( )( )分析分析: :甲烷是可燃性气体甲烷是可燃性气体, ,为防止爆炸为防止爆炸, ,点燃之前应检验其纯点燃之前应检验其纯
7、度。度。(3)CH(3)CH4 4的结构式是的结构式是 , ,所以甲烷是平面结构。所以甲烷是平面结构。( )( )分析分析: :结构式不表示分子的空间构型结构式不表示分子的空间构型, ,实际上实际上, ,甲烷分子是正四甲烷分子是正四面体结构。面体结构。(4)(4)甲烷和氯气的反应是置换反应。甲烷和氯气的反应是置换反应。( )( )分析分析: :该反应是取代反应该反应是取代反应, ,其特点是有机物分子里的某些原子或其特点是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。原子团被其他原子或原子团所替代。2.2.问题思考问题思考: :(1)CO(1)CO和和H H2 2COCO3 3都是含碳
8、化合物都是含碳化合物, ,二者都是有机物吗二者都是有机物吗? ?分析分析: :不是不是, ,含有碳元素的化合物是有机物含有碳元素的化合物是有机物, ,但但COCO、COCO2 2、H H2 2COCO3 3及及碳酸盐等碳酸盐等, ,其结构、性质与无机物相似其结构、性质与无机物相似, ,因此属于无机物。因此属于无机物。(2)(2)能用甲烷与氯气反应来制取纯净的能用甲烷与氯气反应来制取纯净的CHCH3 3ClCl吗吗? ?分析分析: :不能不能, ,甲烷与氯气的取代反应是连锁反应甲烷与氯气的取代反应是连锁反应, ,反应生成的是反应生成的是多种产物的混合物多种产物的混合物, ,得不到纯净的得不到纯净
9、的CHCH3 3ClCl。【知识链接【知识链接】天然气作为能源的优点天然气作为能源的优点天然气是一种优良的气体燃料天然气是一种优良的气体燃料, ,通常状况下通常状况下,1 mol,1 mol甲烷在空气甲烷在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水中完全燃烧生成二氧化碳和水, ,放出放出890 kJ890 kJ的热量的热量, ,目前全世界目前全世界20%20%的能源需求由天然气提供。天然气燃烧时仅排放少量的二的能源需求由天然气提供。天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物氧化碳和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物, ,是一种是一种清洁的能源。清洁的能源。饱和食盐水的目的
10、饱和食盐水的目的氯气在饱和食盐水中的溶解度很小氯气在饱和食盐水中的溶解度很小, ,便于收集氯气便于收集氯气; ;反应生成氯反应生成氯化氢溶于水使氯离子浓度增大化氢溶于水使氯离子浓度增大, ,故水槽中有氯化钠结晶析出。故水槽中有氯化钠结晶析出。一、有机化合物的组成和结构的表示方法一、有机化合物的组成和结构的表示方法表示方法表示方法( (以甲烷为例以甲烷为例) )含义含义分子式分子式:CH:CH4 4用元素符号表示物质分子组成的式子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可反映一个分子中原子的种类和数目最简式最简式( (实验式实验式):):CHCH4 4表示物质组成的
11、各元素原子最简整数表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子比的式子表示方法表示方法( (以甲烷为例以甲烷为例) )含义含义用小黑点等符号代替电子用小黑点等符号代替电子, ,表示原子最表示原子最外层电子成键情况的式子外层电子成键情况的式子具有分子式所能表示的意义具有分子式所能表示的意义, ,能反映能反映物质的结构物质的结构表示分子中原子的结合或排列顺序表示分子中原子的结合或排列顺序的式子的式子, ,但不表示空间构型但不表示空间构型表示方法表示方法( (以甲烷为例以甲烷为例) )含义含义结构简式结构简式:CH:CH4 4结构式的简便写法结构式的简便写法, ,着重突出结构特点着重突出结构特点小球表示
12、原子小球表示原子, ,短棍表示化学键短棍表示化学键, ,展示展示了空间构型了空间构型表明了原子的相对大小和空间的相对表明了原子的相对大小和空间的相对位置位置【知识备选【知识备选】结构简式的具体写法结构简式的具体写法把结构式中表示价键的小短线去掉把结构式中表示价键的小短线去掉, ,把碳原子连接的氢原子与把碳原子连接的氢原子与碳原子合并为碳氢原子团碳原子合并为碳氢原子团, ,如如C C2 2H H6 6的结构式是的结构式是 , ,其其结构简式是结构简式是CHCH3 3CHCH3 3。【学而后思【学而后思】(1)CH(1)CH4 4是正四面体结构是正四面体结构,CH,CH3 3ClCl、CHCH2
13、2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4也都是正也都是正四面体结构吗四面体结构吗? ?提示提示: :CHCH4 4是正四面体结构是正四面体结构, ,碳原子处于正四面体的中心碳原子处于正四面体的中心, ,四个氢四个氢原子处于正四面体的四个顶点上。根据甲烷是正四面体结构推原子处于正四面体的四个顶点上。根据甲烷是正四面体结构推理理, ,有机物分子中碳原子以有机物分子中碳原子以4 4个单键与其他原子或原子团相结合个单键与其他原子或原子团相结合, ,如如 , ,若若a a、b b、c c、d d相同相同, ,则构成正四面体结构则构成正四面体结构, ,如如CClCCl4 4; ;若若a
14、 a、b b、c c、d d不相同不相同, ,则构成四面体则构成四面体, ,但不是正四面体但不是正四面体, ,如如CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3。(2)(2)如果甲烷是平面结构如果甲烷是平面结构, ,则则CHCH2 2ClCl2 2有几种结构有几种结构? ?实际上有几种实际上有几种结构结构? ?提示提示: :如果甲烷是平面结构如果甲烷是平面结构, ,则则CHCH2 2ClCl2 2有有2 2种结构种结构, ,分是分是 、 , ,实际为空间四面体结构实际为空间四面体结构, ,所以二氯甲烷只有一种结所以二氯甲烷只有一种结构。构。二、甲烷与氯气的取代反应
15、二、甲烷与氯气的取代反应1.1.反应物反应物: :甲烷与氯气反应甲烷与氯气反应, ,与氯水不发生反应。与氯水不发生反应。2.2.反应条件反应条件: :光照光照, ,黑暗处不发生反应。黑暗处不发生反应。3.3.生成物生成物: :甲烷与氯气生成四种有机产物甲烷与氯气生成四种有机产物:CH:CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4和无机物和无机物HClHCl, ,其中其中HClHCl的产量最多。的产量最多。4.4.反应特点反应特点: :(1)(1)连锁反应连锁反应: :甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代, ,各步反应同各步
16、反应同时进行时进行, ,即第一步反应一旦开始即第一步反应一旦开始, ,后续反应立即进行后续反应立即进行; ;(2)(2)数量关系数量关系: :每取代每取代1 mol1 mol氢原子氢原子, ,消耗消耗1 mol Cl1 mol Cl2 2, ,生成生成1 mol 1 mol HClHCl。【知识备选【知识备选】取代反应与置换反应的比较取代反应与置换反应的比较取代反应取代反应置换反应置换反应定定义义有机物分子内的某些原子有机物分子内的某些原子或原子团被其他原子或原或原子团被其他原子或原子团所替代的反应子团所替代的反应一种单质和一种化合物反应一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化生成另一
17、种单质和另一种化合物的反应合物的反应反反应应特特点点(1)(1)反应物反应物: :有机物与单质有机物与单质或化合物或化合物(2)(2)生成物生成物: :不一定有单质不一定有单质(3)(3)很多反应进行不完全很多反应进行不完全, ,速率慢速率慢(4)(4)产物不唯一产物不唯一(1)(1)反应物反应物: :一种单质和一种一种单质和一种化合物化合物(2)(2)生成物生成物: :新的单质和新的新的单质和新的化合物化合物(3)(3)一般能进行完全一般能进行完全, ,速率快速率快(4)(4)产物唯一产物唯一取代反应取代反应置换反应置换反应反反应应条条件件反应受催化剂、温度、光反应受催化剂、温度、光照的影响
18、照的影响水溶液中置换遵循水溶液中置换遵循“以强制以强制弱弱”的原则的原则实实例例CHCH4 4+X+X2 2 CH CH3 3X(X(一卤代物一卤代物)+HX)+HXZnZnH H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4H H2 2光照光照 【学而后思【学而后思】(1)(1)甲烷与溴水能发生反应吗甲烷与溴水能发生反应吗? ?与溴蒸气呢与溴蒸气呢? ?提示提示: :甲烷除了能与氯气在光照时反应外甲烷除了能与氯气在光照时反应外, ,与其他的卤素单质的与其他的卤素单质的气体也能发生反应气体也能发生反应, ,但必须是纯卤素如溴蒸气但必须是纯卤素如溴蒸气, ,与溴水不反应。与溴水不反应。(2)(2
19、)假设假设1 mol1 mol甲烷中的氢原子完全被取代甲烷中的氢原子完全被取代, ,最多能与多少氯气最多能与多少氯气反应反应? ?提示提示: :发生取代反应时发生取代反应时1 mol1 mol氯气只能取代氯气只能取代1 mol1 mol氢原子氢原子,1 mol,1 mol甲烷中的氢原子完全被取代甲烷中的氢原子完全被取代, ,最多能与最多能与4 mol4 mol氯气反应。氯气反应。类型类型 一一 甲烷的分子结构甲烷的分子结构【典例【典例】(2013(2013信阳高一检测信阳高一检测) )下列关于甲烷的说法不正确的下列关于甲烷的说法不正确的是是( () )A.A.甲烷分子具有正四面体结构甲烷分子具
20、有正四面体结构B.B.甲烷分子中的四个甲烷分子中的四个C CH H键是完全相同的键是完全相同的C.C.甲烷分子是平面正方形结构甲烷分子是平面正方形结构D.D.甲烷分子的结构式是甲烷分子的结构式是【解题指南【解题指南】解答该题要注意以下解答该题要注意以下3 3点点: :(1)(1)甲烷分子具有正四面体结构甲烷分子具有正四面体结构, ,不是平面正方形不是平面正方形; ;(2)(2)甲烷分子中的四个甲烷分子中的四个C CH H键是完全相同的键是完全相同的; ;(3)(3)结构式表示分子中原子的结合或排列顺序结构式表示分子中原子的结合或排列顺序, ,不表示空间构型。不表示空间构型。【解析【解析】选选C
21、 C。甲烷分子具有空间正四面体结构而非平面正方。甲烷分子具有空间正四面体结构而非平面正方形结构。形结构。【名师点评【名师点评】讲解本题时要注意以下讲解本题时要注意以下3 3点点: :(1)(1)用结构式能表示物质的组成和结构用结构式能表示物质的组成和结构, ,但是不能表示空间结构但是不能表示空间结构; ;(2)(2)甲烷分子中的四个甲烷分子中的四个C CH H键长度和强度相同键长度和强度相同, ,夹角相等夹角相等; ;(3)(3)由甲烷的典型结构能培养学生对分子的空间结构的想象能由甲烷的典型结构能培养学生对分子的空间结构的想象能力。力。【方法规律【方法规律】有机物分子中紧邻碳原子的四个原子的空
22、间构型有机物分子中紧邻碳原子的四个原子的空间构型有机物分子中有机物分子中, ,碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合, ,则则紧邻该碳原子的四个原子形成的空间结构就是四面体结构紧邻该碳原子的四个原子形成的空间结构就是四面体结构, ,即即这四个原子一定不共平面这四个原子一定不共平面, ,若这四个原子相同若这四个原子相同, ,则紧邻该碳原子则紧邻该碳原子的四个原子构成正四面体结构。的四个原子构成正四面体结构。【变式训练【变式训练】下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是( () )A.A.甲烷分子中碳、氢原子间是离子键甲烷分子中碳、氢原子间是离子键B.B.甲烷分子
23、的空间结构是正方体甲烷分子的空间结构是正方体C.C.甲烷的结构式为甲烷的结构式为CHCH4 4D.D.甲烷的取代产物甲烷的取代产物CClCCl4 4分子中分子中4 4个碳氯键完全相同个碳氯键完全相同【解析【解析】选选D D。非金属元素之间形成共价键。非金属元素之间形成共价键, ,甲烷分子中碳、氢甲烷分子中碳、氢原子间是共价键原子间是共价键,A,A错误错误; ;甲烷分子的空间结构是正四面体甲烷分子的空间结构是正四面体, ,而不而不是正方体是正方体,B,B错误错误; ;甲烷的结构式为甲烷的结构式为 ,CH,CH4 4为其分子式为其分子式, ,C C错误错误;CCl;CCl4 4分子同分子同CHCH
24、4 4结构相似结构相似,4,4个碳氯键完全相同个碳氯键完全相同,D,D正确。正确。【变式备选【变式备选】(2013(2013琼海高一检测琼海高一检测) )下列各图均能表示甲烷的下列各图均能表示甲烷的分子结构分子结构, ,哪一种更能反映其真实存在状况哪一种更能反映其真实存在状况( () )【解析【解析】选选D D。这几种形式都可表示甲烷这种物质。这几种形式都可表示甲烷这种物质, ,其中分子结其中分子结构示意图、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, ,但其中比例模型更能形象地表达出但其中比例模型更能形象地表达出H H、C C的位置及所
25、占比例。电的位置及所占比例。电子式只反映原子的最外层电子的成键情况子式只反映原子的最外层电子的成键情况, ,故答案为故答案为D D。类型类型 二二 甲烷的性质甲烷的性质【典例【典例】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( () )A.A.甲烷与氯气的物质的量之比为甲烷与氯气的物质的量之比为11,11,混合发生取代反应只生混合发生取代反应只生成成CHCH3 3ClClB.B.甲烷与氯气的取代反应甲烷与氯气的取代反应, ,生成的产物中生成的产物中CHCH3 3ClCl最多最多C.C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D.
26、1 molD.1 mol甲烷生成甲烷生成CClCCl4 4最多消耗最多消耗2 mol2 mol氯气氯气【解题指南【解题指南】解答本题时要注意以下两点解答本题时要注意以下两点: :(1)(1)甲烷与氯气的反应中每取代甲烷与氯气的反应中每取代1 mol1 mol氢原子氢原子, ,消耗消耗1 mol1 mol氯气氯气, ,生成生成1 mol HCl1 mol HCl。(2)(2)甲烷与氯气分步取代甲烷与氯气分步取代, ,各步同时进行各步同时进行, ,四种有机物都会存在。四种有机物都会存在。【解析【解析】选选C C。甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某。甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步
27、一步, ,四种有机物都会产生四种有机物都会产生, ,故得不到纯净的故得不到纯净的CHCH3 3Cl,ACl,A错误错误,C,C正正确确; ;甲烷与氯气的反应中每取代甲烷与氯气的反应中每取代1 mol1 mol氢原子氢原子, ,消耗消耗1 mol1 mol氯气氯气, ,生成生成1 mol HCl1 mol HCl, ,故产物中故产物中HClHCl最多最多,B,B错误错误;1 mol;1 mol甲烷生成甲烷生成CClCCl4 4最多消耗最多消耗4 mol4 mol氯气氯气,D,D错误。错误。【误区警示【误区警示】(1)(1)甲烷的卤代反应的产物是混合物。甲烷的卤代反应的产物是混合物。(2)(2)甲
28、烷等有机物与氯气发生取代反应时甲烷等有机物与氯气发生取代反应时, ,取代的位置和个数是取代的位置和个数是难以控制的难以控制的, ,因此制备卤代烃一般不采用取代反应。因此制备卤代烃一般不采用取代反应。【变式训练【变式训练】(2013(2013临海高一检测临海高一检测) )光照对下列反应几乎无影光照对下列反应几乎无影响的是响的是( () )A.HA.H2 2与与ClCl2 2 B.CH B.CH4 4与与ClCl2 2C.CHC.CH4 4与与O O2 2 D. D.次氯酸分解次氯酸分解【解析【解析】选选C C。A A项项,H,H2 2+Cl+Cl2 2 2HCl,A2HCl,A有影响有影响;B;
29、B项项,CH,CH4 4与与ClCl2 2在光照时发生取代反应在光照时发生取代反应,B,B有影响有影响;CH;CH4 4与与O O2 2在点燃时才发生反应在点燃时才发生反应, ,光照条件下不反应光照条件下不反应,C,C符合题意符合题意;D;D项项,2HClO 2HCl+O,2HClO 2HCl+O2 2,D,D有影响。有影响。光照光照=光照光照=【变式备选【变式备选】下列关于甲烷的说法正确的是下列关于甲烷的说法正确的是( () )A.A.实验室可以用排水法收集甲烷实验室可以用排水法收集甲烷B.B.只有纯净甲烷在空气中安静燃烧只有纯净甲烷在空气中安静燃烧C.C.甲烷与溴水发生取代反应甲烷与溴水发
30、生取代反应D.D.甲烷在空气中燃烧只生成二氧化碳和水甲烷在空气中燃烧只生成二氧化碳和水【解析【解析】选选A A。甲烷难溶于水。甲烷难溶于水, ,可以用排水法收集可以用排水法收集,A,A项正确项正确; ;甲甲烷与空气的混合物中甲烷的体积分数只要在爆炸极限之外烷与空气的混合物中甲烷的体积分数只要在爆炸极限之外, ,甲甲烷就能安静燃烧烷就能安静燃烧,B,B项错误项错误; ;甲烷与卤素单质发生取代反应的条甲烷与卤素单质发生取代反应的条件是光照件是光照, ,甲烷不能与溴水反应甲烷不能与溴水反应,C,C项错误项错误; ;在氧气不足条件下在氧气不足条件下, ,甲烷燃烧会生成一氧化碳和水甲烷燃烧会生成一氧化碳
31、和水,D,D项错误。项错误。1.1.近年来近年来, ,一些大城市的部分公交车改用天然气作为燃料一些大城市的部分公交车改用天然气作为燃料, ,这样这样做的主要目的是做的主要目的是( () )A.A.加大发动机动力加大发动机动力B.B.降低成本降低成本C.C.减少对空气的污染减少对空气的污染D.D.减少二氧化碳的排放量减少二氧化碳的排放量【解析【解析】选选C C。天然气的主要成分为甲烷。天然气的主要成分为甲烷, ,燃烧比较充分燃烧比较充分, ,可以可以减少对空气的污染。减少对空气的污染。2.(2.(双选双选) )下列说法中正确的是下列说法中正确的是( () )A.A.由碳、氢、氧三元素组成的化合物
32、一定是有机物由碳、氢、氧三元素组成的化合物一定是有机物B.B.烃是仅含有碳元素和氢元素的化合物烃是仅含有碳元素和氢元素的化合物C.C.大多数有机物熔、沸点较低大多数有机物熔、沸点较低D.D.有机物都易燃烧有机物都易燃烧【解析【解析】选选B B、C C。由碳、氢、氧三元素组成的化合物不一定是。由碳、氢、氧三元素组成的化合物不一定是有机物有机物, ,如碳酸是无机物如碳酸是无机物; ;仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃; ;多数有机物熔、沸点较低多数有机物熔、沸点较低; ;有机物不一定易燃有机物不一定易燃, ,如四氯化碳。如四氯化碳。3.3.若甲烷与氯气以物质的量之比若
33、甲烷与氯气以物质的量之比1313混合混合, ,在光照下得到的产在光照下得到的产物物: :CHCH3 3Cl,Cl,CHCH2 2ClCl2 2, ,CHClCHCl3 3, ,CClCCl4 4, ,HCl,HCl,其中正确的是其中正确的是 ( () )A.A.只有只有 B.B.只有只有C.C.的混合物的混合物 D.D.的混合物的混合物【解析【解析】选选D D。甲烷和氯气在光照下。甲烷和氯气在光照下, ,会发生四步取代反应会发生四步取代反应, ,而而反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的决定的, ,在光照下得到产物一定
34、是混合物且其中在光照下得到产物一定是混合物且其中HClHCl的量最多。的量最多。4.(20134.(2013青岛高一检测青岛高一检测) )将一定量的甲烷完全燃烧将一定量的甲烷完全燃烧, ,使所生成使所生成的气体依次通过装有足量无水氯化钙和氢氧化钠的玻璃管的气体依次通过装有足量无水氯化钙和氢氧化钠的玻璃管, ,盛盛有氢氧化钠的玻璃管质量增加了有氢氧化钠的玻璃管质量增加了1.1 g,1.1 g,则甲烷在标准状况下的则甲烷在标准状况下的体积为体积为( () )A.2.24 L B.1.12 LA.2.24 L B.1.12 LC.0.56 L D.0.28 LC.0.56 L D.0.28 L【解析
35、【解析】选选C C。氢氧化钠吸收。氢氧化钠吸收COCO2 2的物质的量为的物质的量为n(COn(CO2 2)=)= 由甲烷燃烧前后碳原子守恒知由甲烷燃烧前后碳原子守恒知CHCH4 4的物质的物质的量为的量为0.025 mol,0.025 mol,所以所以V(CHV(CH4 4)=0.025 mol)=0.025 mol22.4 L22.4 Lmolmol-1-1= =0.56 L0.56 L。11.1 g0.025 mol,44 g mol5.(1)5.(1)某气态烃在标准状况下的体积为某气态烃在标准状况下的体积为2.8 L,2.8 L,其质量为其质量为2 g,2 g,该该烃中氢元素的质量分数
36、为烃中氢元素的质量分数为25%,25%,则该烃的分子式为则该烃的分子式为, ,电电子式为子式为, ,结构式为结构式为, ,其空间构型为其空间构型为。(2)(2)如图立方体中心的如图立方体中心的“”“”表示甲烷分子中的碳原子表示甲烷分子中的碳原子, ,请在立方请在立方体的顶点用体的顶点用“”“”表示出与之紧邻的表示出与之紧邻的4 4个氢原子的位置。个氢原子的位置。【解析【解析】(1)(1)该烃的物质的量为该烃的物质的量为n=2.8 L/22.4 Ln=2.8 L/22.4 Lmolmol-1-1= =0.125 mol,0.125 mol,该烃的摩尔质量为该烃的摩尔质量为M=2 g/0.125
37、mol=M=2 g/0.125 mol=16 g16 gmolmol-1-1;1 mol;1 mol该烃中含氢原子的物质的量为该烃中含氢原子的物质的量为n(Hn(H)=)=16 g16 g25%/1 g25%/1 gmolmol-1-1=4 mol;1 mol=4 mol;1 mol该烃中含碳原子的物质的该烃中含碳原子的物质的量为量为n(Cn(C)=16 g)=16 g(1-25%)/12 g(1-25%)/12 gmolmol-1-1=1 mol,=1 mol,所以分子式为所以分子式为CHCH4 4。(2)CH(2)CH4 4分子是以碳原子为中心的正四面体结构分子是以碳原子为中心的正四面体结
38、构, ,在立方体中互在立方体中互不相邻的四个顶点即构成正四面体结构。不相邻的四个顶点即构成正四面体结构。答案答案: :(1)CH(1)CH4 4 正四面体结构正四面体结构(2) (2) 或或甲烷与氯气发生取代反应的实验探究甲烷与氯气发生取代反应的实验探究三个装有三个装有CHCH4 4和和ClCl2 2混合气体的集气瓶混合气体的集气瓶, ,用玻璃片盖好瓶口后用玻璃片盖好瓶口后, ,分分别作如下处理别作如下处理: :置于黑暗中置于黑暗中; ;将点燃的镁条靠近集气瓶外将点燃的镁条靠近集气瓶外壁壁; ;放在有光线的房子里。放在有光线的房子里。(1)(1)请根据有关知识判断请根据有关知识判断、中分别产生
39、怎样的现象。中分别产生怎样的现象。提示提示: :对于有机反应对于有机反应, ,反应条件非常重要反应条件非常重要, ,通过控制反应条件通过控制反应条件, ,可可使使CHCH4 4和和ClCl2 2的取代反应发生的现象不同的取代反应发生的现象不同: :无明显现象无明显现象; ;爆炸爆炸; ;黄绿色逐渐变浅黄绿色逐渐变浅, ,有油状液滴生成。有油状液滴生成。(2)CH(2)CH4 4和和ClCl2 2发生的一系列反应属于什么反应类型发生的一系列反应属于什么反应类型? ?请写出请写出CHCH4 4和和ClCl2 2反应生成一氯甲烷的化学方程式。反应生成一氯甲烷的化学方程式。提示提示: :CHCH4 4
40、和和ClCl2 2发生取代反应发生取代反应, ,生成一氯甲烷的化学方程式是生成一氯甲烷的化学方程式是CHCH4 4+Cl+Cl2 2 CHCH3 3Cl+HClCl+HCl。光照光照 (3)(3)若要使若要使0.5 mol CH0.5 mol CH4 4完全和完全和ClCl2 2发生取代反应发生取代反应, ,并生成相同物并生成相同物质的量的质的量的4 4种取代产物种取代产物, ,请计算需要请计算需要ClCl2 2的物质的量。的物质的量。提示提示: :0.5 mol CH0.5 mol CH4 4生成等物质的量的生成等物质的量的4 4种取代产物种取代产物, ,即即0.125 mol CH0.12
41、5 mol CH3 3ClCl、0.125 mol CH0.125 mol CH2 2ClCl2 2、0.125 mol CHCl0.125 mol CHCl3 3、0.125 mol CCl0.125 mol CCl4 4, ,则所需则所需n(Cln(Cl2 2)=0.125 mol)=0.125 mol1+0.125 mol 1+0.125 mol 2+0.125 mol2+0.125 mol3+0.125 mol3+0.125 mol4=1.25 mol4=1.25 mol。(4)(4)若事先在集气瓶中盛有少量饱和食盐水若事先在集气瓶中盛有少量饱和食盐水, ,则则中会观察到怎中会观察到怎样的现象样的现象? ?提示提示: :因为甲烷与氯气在光照时反应会生成氯化氢因为甲烷与氯气在光照时反应会生成氯化氢, ,溶于水使溶溶于水使溶液中氯离子浓度增大液中氯离子浓度增大, ,因此会有白色晶体析出。因此会有白色晶体析出。(5)(5)若将氯气换为溴蒸气若将氯气换为溴蒸气, ,中又会观察到怎样的现象中又会观察到怎样的现象? ?提示提示: :甲烷和溴蒸气在光照时也会发生取代反应甲烷和溴蒸气在光照时也会发生取代反应, ,故瓶中红棕色故瓶中红棕色逐渐变浅逐渐变浅, ,同时瓶壁上有油状液体出现。同时瓶壁上有油状液体出现。