第三章有机化合物

高一化学活动单

第三章 有机化合物

第一节 最简单的有机化合物—甲烷3.3

课题1 甲烷的结构和性质

【学习目标】：

1．认识化石燃料综合利用的意义。

2．了解甲烷的分子结构和主要性质。

3．了解烷烃同系物和同分异构的概念。

【活动方案】：

活动一：通过计算和推理，认识甲烷的分子结构

天然气．沼气．油田气．煤矿坑道气的主要成分都是甲烷，我国新疆．四川．甘肃．青海等西部地区丰富的天然气资源，具有划时代意义的“西气东输”工程就是将这些地区的天然气通过管道输送到我我国东部地区（西起新疆．东至上海）。我国南海．东海海底发现的天然气水合物外形似冰，易燃烧，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。

1．已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g ·L -1

，含碳75℅，含氢25℅。通过计算确定甲

烷的分子式。

2．碳原子与氢原子形成的化合物中，碳原子最外层常为8电子稳定结构，氢原子最外层常

为2电子，试写出甲烷分子的电子式和结构式。

3．已知甲烷分子中四个氢原子所处的化学环境完全相同，据此 推测其结构有平面四边形和正四面体形两种可能，如右图所 示，请你根据下列事实确定甲烷分子的空间构型，写出推理 过程。 （1）甲烷分子中四个C —H 键两两之间键角均相等。 平面正方形 正四面体

（2）甲烷与氯气反应的产物CH 3Cl 只有一种结构。

（3）甲烷与氯气反应的产物CH 2Cl 2只有一种结构。

（4）甲烷与氯气反应的产物CHCl 3只有一种结构。

H

H C H H |

|--

4．根据上述推测，搭出甲烷分子的球棍模型和比例模型，归纳甲烷分子的结构特点。

活动二：通过实验探究，了解甲烷的性质。

1．探究甲烷和氧气的反应。

实验1：将贮气瓶中甲烷和氧气的混合气体[V(CH4):V(O2) = 1:2]通入蒸发皿里的肥皂液中形成肥皂泡，点燃肥皂泡，观察现象。

实验2：点燃贮气瓶中纯净的甲烷气体，用干冷的小烧杯罩于火焰上方，注意观察小烧杯内壁涂有澄清石灰水的小烧杯，观察小烧杯中产生的现象。

（1）通过上述实验，你能感知到甲烷的哪些物理性质。

（2）写出甲烷燃烧的化学方程式。

（3）“瓦斯爆炸”是煤矿时刻要防止的灾难事故。我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为5℅～15.4℅(体积分数)。高温火源的存在，是引起瓦斯爆炸的必要条件之一。井下抽烟．电气火花．明火作业等都易引起瓦斯爆炸。回答下列问题：

①为什么当瓦斯浓度为9.5℅时，其爆炸威力最大？

②请说出两种预防瓦斯爆炸的措施。

2．探究甲烷与氯气的反应

实验3：取两个大试管，用排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，分别固定在铁架台上。其中一支试管（编号为A）用预先准备好的黑色纸套套上

避光，另一支试管（编号B）放在光亮的地方（注意不能强光直射，以免引起

爆炸）。一段时间后，仔细观察．比较两支试管，回答下列问题。

（1）观察A．B两支试管中产生的现象。

（2）进行对比实验的目的是什么？根据A．B两支试管中实验结果的不同你能获得哪些启

示？

（3）B 试管中有如下反应发生，像这种有机物分子中的原子或原子团被其他原子或原子团

所替代的反应叫做取代反应。

光 + Cl-Cl → + H-Cl

① 产物CH 3Cl （一氯甲烷，沸点-24.2℃）还能继续与氯气反应发生取代反应，请

用结构简式写出后续反应的化学方程式。

② 事实上，甲烷与氯气反应可生成四种有机物，写出其中生成氯仿（三氯甲烷）的化学方程式。

【课堂反馈】

1．下列物质的主要成分不是CH 4的是

A ．天然气

B ．沼气

C ．水煤气

D ．煤矿坑道气

2．鉴别CH 4．CO ．H 2三种无色气体的方法是

A ．将气体分别通入溴水，再通入澄清的石灰水

B ．分别点燃气体，观察火焰的颜色

C ．分别点燃气体，在火焰上方罩上涂有澄清石灰水的烧杯，再将气体通入溴水

D ．分别点燃气体，在火焰上方罩上干燥的冷烧杯，然后再换罩涂有澄清石灰水的烧杯

3．将等体积相同的CH 4和Cl 2（常温常压下）混合，在光照条件下得到的混合物中物质的

量最多的是

A ．CH 3Cl

B ．CH 2Cl 2

C ．CHCl 3

D ．HCl

4．下列事实中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 ．CH 3Cl 只代表一种物质

B ．CH 2Cl 2只代表一种物质

C ．CHCl 3只代表一种物质

D ．CCl 4只代表一种物质

5．下列反应中，属于取代反应的是

A ．CH 4−−−→−一定条件 C + 2H 2

B ．2HI + Cl 2 = 2HCl + I 2

C ．CH 4 + 2O 2−−

→−点燃

CO 2 + 2H 2O D ．C 2H 6 + Cl 2−−

→−光照C 2H 5Cl + HCl H H C H H ||--H Cl C H H

||

--

7．下列叙述中正确的是

A ．含碳的化合物都是有机化合物

B ．有机物都是由碳．氢．氧三种元素组成的

C ．有机物不但存在于动植物体内，而且可以通过人工的方法合成

D ．烃是指燃烧后只生成二氧化碳和水的有机化合物

8．等质量的下列烃完全燃烧时，消耗氧气最多的是

A ．CH 4

B ．

C 2H 6 C ．C 3H 6

D ．C 6H 6

9．（1）在通常情况下，甲烷的化学性质比较稳定，它既不与 等强氧化剂反应，也

不与 或 反应；在一定条件下，甲烷能发生 和 反应。

（2）为了除去混在甲烷中的二氧化碳和水蒸气，可将混合气体先通过盛有 的

洗气瓶除去 ；再通过盛有 的洗气瓶除去 。

10．如图所示，将等物质的量的Cl 2和CH 4充入一容积为25mL 的量筒，并将量筒倒置在盛

有饱和食盐水的水槽中，用日光照射，可观察到的现象是： （1）量筒中气体颜色________________________________，

（2）量筒中的液面__________________________________，

（3）量筒壁上有____________________________________，

（4）若将饱和食盐水改为“硅酸钠溶液”其他条件相同，

则观察到的现象是____________________________________________________。

11．一定量的CH 4燃烧后得到的产物为CO ．CO 2．H 2O （g ），此混合气的质量为49.6 g 。

当其缓慢地通过足量的无水CaCl 2时，气体质量减少了25.2 g ，求混合气体中CO 的质量。要使这些CH 4充分燃烧，还需要多少升氧气（标准状况）？

Cl 2