甲烷的取代反应
甲烷的取代反应变化技能教案
甲烷的取代反应变化技能教案一、教学目标：1. 让学生掌握甲烷的化学性质，特别是取代反应的特点。
2. 培养学生运用实验方法观察和分析甲烷取代反应的能力。
3. 引导学生运用科学思维方法，探讨甲烷取代反应的机理。
二、教学内容：1. 甲烷的分子结构及性质。
2. 甲烷的取代反应原理。
3. 甲烷取代反应的实验操作。
4. 甲烷取代反应产物的分析与判断。
5. 甲烷取代反应的应用。
三、教学重点与难点：1. 教学重点：甲烷的取代反应原理、实验操作及产物分析。
2. 教学难点：甲烷取代反应的机理探讨。
四、教学方法：1. 采用实验教学法，让学生通过实验观察甲烷的取代反应过程。
2. 运用讲授法，讲解甲烷的取代反应原理及产物分析。
3. 引导学生运用讨论法，探讨甲烷取代反应的机理。
4. 利用案例分析法，介绍甲烷取代反应的应用。
五、教学准备：1. 实验室用具：试管、酒精灯、镊子、滴管等。
2. 实验试剂：甲烷、氯气、氢氧化钠溶液等。
3. 课件及教学素材。
4. 分组讨论教室。
六、教学过程：1. 引入新课：通过回顾甲烷的基本性质，引导学生关注甲烷的取代反应。
2. 讲解甲烷的取代反应原理：详细讲解甲烷与卤素气体发生的取代反应，重点阐述反应条件、反应类型及反应机理。
3. 演示实验：教师演示甲烷与氯气的取代反应实验，引导学生观察实验现象。
4. 学生实验操作：学生分组进行实验，亲身体验甲烷的取代反应过程。
5. 产物分析与判断：学生分析实验产物，判断取代反应的程度。
6. 讨论与探究：引导学生探讨甲烷取代反应的机理，分析反应条件对反应的影响。
7. 案例分析：介绍甲烷取代反应在实际应用中的例子，如氯甲烷的制备等。
8. 总结与评价：对本节课的内容进行总结，评价学生的实验操作及分析能力。
七、课时安排：本节课计划课时为45分钟，其中实验操作及讨论时间约为25分钟，课堂讲解及总结时间为20分钟。
八、教学评价：1. 学生实验操作的规范性与准确性。
2. 学生对甲烷取代反应原理的理解程度。
甲烷在光照条件下的氯代反应
甲烷在光照条件下的氯代反应是一个典型的自由基取代反应。
反应中，甲烷分子吸收光能被激发后，会在分子中的氢原子与氯原子之间形成一个不稳定的氯自由基。
这个氯自由基会与甲烷分子中的氢原子发生反应，生成一氯甲烷和氢自由基。
这个反应可以表示为：
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
这个反应是放热的，所以如果加热反应体系，会增加反应速率。
反应条件中的光照和压力也对反应有影响，光子的能量和光的强度都会影响甲烷分子的激发和反应。
压力则会影响气体分子的碰撞频率，从而影响氯自由基的形成和反应。
此外，这个反应是链式反应，也就是说，一旦氯自由基形成，它就会与更多的甲烷分子发生反应，产生更多的氯代甲烷和氢自由基。
这些氢自由基又会与氯气分子发生反应，产生更多的氯自由基，从而加速了整个反应过程。
总的来说，甲烷在光照条件下的氯代反应是一个典型的自由基取代反应，其过程涉及甲烷的激发、氯自由基的形成、氢自由基的产生以及新的氯代甲烷的生成等步骤。
这个反应的速率和产物受到光照、温度和压力等多种因素的影响。
甲烷的取代反应变化技能教案
甲烷的取代反应变化技能教案第一章：教学目标与内容1.1 教学目标让学生了解甲烷的取代反应的概念。
使学生掌握甲烷的取代反应的实验操作技能。
培养学生分析实验结果并得出结论的能力。
1.2 教学内容甲烷的取代反应定义。
甲烷的取代反应的实验原理。
甲烷的取代反应的实验步骤。
第二章：教学准备2.1 实验材料甲烷气体。
氯气。
光照条件下进行实验所需的装置。
2.2 实验仪器试管。
酒精灯。
导管。
集气瓶。
第三章：实验原理与步骤3.1 实验原理甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，氯代甲烷和氢氯酸。
反应方程式：CH4 + Cl2 →CH3Cl + HCl3.2 实验步骤连接实验装置，确保气密性良好。
将甲烷气体通过导管导入试管中。
将氯气通过导管导入试管中。
点燃酒精灯，提供光照条件。
观察实验现象，记录实验结果。
第四章：实验操作注意事项4.1 安全注意事项佩戴防护眼镜和手套，以防实验中产生的化学品对皮肤和眼睛造成伤害。
避免直接接触高温的实验装置。
4.2 实验操作技巧确保甲烷和氯气的导入速度适宜，避免过快或过慢。
控制酒精灯的火候，保证光照条件的稳定。
第五章：实验结果与分析5.1 实验结果观察观察试管中是否产生白色烟雾或白雾。
收集的氯代甲烷气体，并观察其性质。
5.2 实验结果分析分析实验结果，得出甲烷与氯气发生取代反应的结论。
讨论实验结果与实验原理之间的关系。
6.1 评估方法通过观察学生的实验操作是否规范来进行评估。
通过学生的实验结果和分析报告来评估学生对甲烷的取代反应的理解程度。
6.2 评估内容学生对甲烷的取代反应的概念的理解。
学生对甲烷的取代反应的实验操作的熟练程度。
学生对实验结果的分析能力。
第七章：教学反思7.1 教学效果反思反思学生对甲烷的取代反应的概念的理解程度。
反思学生对甲烷的取代反应的实验操作的熟练程度。
反思学生对实验结果的分析能力。
7.2 教学改进计划根据学生的表现，调整教学方法和教学内容，以提高学生的理解程度和操作技能。
甲烷氯气取代反应总方程式
甲烷氯气取代反应总方程式
甲烷氯气取代反应，简称MCR，是一种广泛应用于有机合成领域的重要反应。
反应总方程式如下：
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl
甲烷氯气取代反应，又称为“立体選擇性氯化”，是由主要原料甲烷和氯气发
生取代反应产生一氯甲烷和氢氯化物的反应。
它是一种反应性较强和有一定立体选择性的反应，所以人们把它作为有机合成中应用最广泛的反应之一。
在条件适宜的前提下，其反应机理可以分为三个步骤：第一步，甲烷和氯气分解，产生乙烯氯和氟氯。
第二步，在经历乙烯氯和氯气反应产生三氟氯环氧乙烷之后，乙烯氯发生取代反应。
第三步，三氟氯环氧乙烷发生甲烷氯气取代反应，产生一氯甲烷和氢氯化物。
其中，由于三氟氯环氧乙烷的cl－可以选择性地发生取代
反应，这就形成了一个立体选择性的反应。
除了具有立体选择性外，MCR反应还具有芳香性、便携性、反应条件温和等众
多优点，在有机合成和药物合成中特别是芳香族化合物的合成中得到了广泛的应用。
此外，由于MCR反应可以通过改变反应条件调节其立体选择性，因此它也可以
用于研究不同立体异构体及其阳离子衍生物的产生。
例如，MCR反应可以用于研究
醚类化合物和醇类化合物等复杂分子，以获得具有独特立体异构体和活性的立体异构体。
由于MCR反应具有芳香性、便携性以及立体选择性，被广泛应用于有机合成领域。
它的应用受到广大有机化学家的广泛重视，并受到学界的推崇，也可以有效地对多种芳香化合物进行有机反应。
甲烷的取代反应
南部县建兴中学
廖春
注意：装置要放在光亮的地方.
实验现象：
⑴ 试管内水面上升 ⑵ 试管内Cl2的黄绿色逐渐消失 ⑶ 试管内壁出现油状液滴
取代反应
光照
演示
例： CH4+Cl2
H
CH3Cl+HCl
一氯甲烷 光照
H C H + Cl —Cl H
CH3Cl+Cl2
H Cl
光照
CH2Cl2+HCl
练习 3 下列反应属于取代反应的是
高温 A．CH4――→C＋2H2 B．2HI＋Cl2=2HCl＋I2 点燃 C．2CO＋O2=====2CO2 D．CH3Cl＋H2O→CH3OH＋HCl
(
)
[解析]
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。CH3OH可看作CH3Cl分子
(3)物质的量的关系 CH4 与 Cl2 发生取代反应时，每 1 mol H 原子被取代，消耗 1 mol Cl2 分子，同时生成 1 mol 的 HCl 分子。 (4)注意： ①有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此有机反应方 程式常用“→”。 ②CH4 与 Cl2 的反应逐步进行，应分步书写。 光 ③当 n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1 时，反应并不只发生 CH4＋Cl2― ― → CH3Cl＋HCl，其他反应仍发生。
二氯甲烷
C H + Cl —Cl H
有机物分子里的某些原子或原子团被其他 原子或原子团所代替的反应。
CH4+Cl2
CH3Cl+HCl 光照 CH2Cl2+HCl CH3Cl+Cl2 光照 光照
光照
甲烷取代反应动画18张幻灯片
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
光照下甲烷与氯气发生取代反应
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋ HCl
光照
CH3Cl ＋ Cl2 CH2Cl2 ＋ HCl
光照
CH2Cl2 ＋ Cl2 CHCl3 ＋ HCl
光照
CHCl3 ＋ Cl2 CCl4 ＋ HCl
光照
谢谢！
供娄浪颓蓝辣袄驹靴锯澜互慌仲写绎衰斡染圾明将呆则孰盆瘸砒腥悉漠堑脊髓灰质炎(讲课2019)脊髓灰质炎(讲课2019)
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
氯气
甲烷
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
甲烷与氯气 光照条件下的取代反应
甲烷的取代反应变化技能教案
甲烷的取代反应变化技能教案第一章：甲烷的取代反应概述1.1 教学目标让学生了解甲烷的取代反应的定义和特点。
使学生掌握甲烷的取代反应的反应条件和机理。
培养学生对甲烷的取代反应的兴趣和好奇心。
1.2 教学内容甲烷的取代反应的定义和特点。
甲烷的取代反应的反应条件和机理。
甲烷的取代反应的实际应用。
1.3 教学方法采用多媒体演示和讲解相结合的方式，让学生直观地了解甲烷的取代反应。
通过实例分析和讨论，使学生掌握甲烷的取代反应的反应条件和机理。
布置相关的练习题，巩固学生对甲烷的取代反应的理解和应用。
第二章：甲烷的取代反应实验操作2.1 教学目标让学生掌握甲烷的取代反应的实验操作步骤。
培养学生对实验操作的规范性和安全意识。
使学生通过实验观察甲烷的取代反应的变化。
2.2 教学内容甲烷的取代反应的实验操作步骤。
实验中所需的仪器和试剂。
实验操作的注意事项和安全要求。
2.3 教学方法演示实验操作步骤，让学生直观地了解实验过程。
分组进行实验操作，培养学生的合作意识和实验操作能力。
通过实验观察和记录，使学生了解甲烷的取代反应的变化。
第三章：甲烷的取代反应机理探究3.1 教学目标让学生了解甲烷的取代反应机理。
使学生掌握甲烷的取代反应机理的相关概念和原理。
培养学生对甲烷的取代反应机理的探究能力。
3.2 教学内容甲烷的取代反应机理的概念和原理。
不同取代反应机理的比较和分析。
甲烷的取代反应机理的实际应用。
3.3 教学方法通过多媒体演示和讲解，让学生了解甲烷的取代反应机理。
进行实例分析和讨论，使学生掌握甲烷的取代反应机理的相关概念和原理。
布置相关的练习题和研究报告，培养学生的探究能力和思维能力。
第四章：甲烷的取代反应应用案例分析4.1 教学目标让学生了解甲烷的取代反应在实际中的应用。
使学生掌握甲烷的取代反应在工业生产中的应用。
培养学生对甲烷的取代反应应用案例的分析能力。
4.2 教学内容甲烷的取代反应在工业生产中的应用。
甲烷的取代反应在环境保护中的应用。
甲烷与氯气的取代反应产物的状态
甲烷与氯气的取代反应产物的状态引言甲烷与氯气之间的取代反应是一种常见的有机化学反应，也是取代反应中的一种重要类型。
在这种反应中，甲烷（CH4）和氯气（Cl2）的共价键被断裂，产生新的化学物质。
本文将详细探讨甲烷与氯气的取代反应产物的状态。
甲烷与氯气的取代反应机制甲烷与氯气的取代反应是一种自由基反应。
反应的机理如下所示：1.初始步骤：氯气（Cl2）分子在紫外光的作用下发生解离，产生两个氯自由基（Cl•）。
2.传递步骤：一个氯自由基（Cl•）与甲烷（CH4）发生反应，其中一个氢原子被取代，形成氯代甲烷（CH3Cl）和一个氢自由基（H•）。
3.连锁步骤：氢自由基（H•）与另一个氯气分子发生反应，产生氢氯化氢（HCl）和另一个氯自由基（Cl•）。
这个氯自由基继续参与传递步骤，并使反应持续进行。
甲烷与氯气取代反应的产物甲烷与氯气的取代反应产物主要是氯代甲烷（CH3Cl）。
但是，由于反应的复杂性和动力学控制，反应可能产生多种副产物。
以下是可能的副产物列表：1.二氯甲烷（CH2Cl2）：当反应温度较高时，甲烷与氯自由基可以发生多次取代，生成二氯甲烷作为副产物。
2.三氯甲烷（CHCl3）：当反应条件进一步改变时，甲烷与氯自由基可以再次发生取代，形成三氯甲烷。
3.四氯化碳（CCl4）：在高温高压条件下，甲烷与氯气的取代反应可能发生多次取代，最终生成四氯化碳。
产物状态的变化甲烷与氯气的取代反应产物的状态取决于反应条件、反应物的摩尔比和温度等因素。
以下是不同反应条件下产物状态的可能变化：低温条件下：•CH3Cl：液体中温条件下：•CH3Cl：气体•CH2Cl2：液体•CHCl3：液体高温条件下：•CH3Cl：气体•CH2Cl2：气体•CHCl3：气体•CCl4：气体结论甲烷与氯气的取代反应产物主要是氯代甲烷（CH3Cl），但根据反应条件的不同，还可能生成副产物，如二氯甲烷（CH2Cl2），三氯甲烷（CHCl3）和四氯化碳（CCl4）。
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(1)若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，如CCl4。则该原 子形成的分子结构为 正四面体 结构。
(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，如CH3Cl、CH2Cl2、 CHCl3。则该原子形成的分子结构为 四面体，但不属于正四面体 。
2、下列变化属于取代反应的是（ D ）
A. 硝酸银溶液与与氢氧化钠溶液的反应
D. 由甲烷制取四氯化碳
3、下列反应属于取代反应的是 D
A．CH4
C＋2H2
B．Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3
C．CH4＋2O2
CO2＋2H2O
D．CH3CH3＋Cl2
CH3CH2Cl＋HCl
3 气体通入含石蕊的 H2SO4溶液中
4 气体通入Br2水中
溶液不褪色 溶液不褪色
CH4与强酸不反应 CH4与Br2水不反应
归纳：甲烷在通常情况下性质比较稳定，与酸性高锰酸钾、强酸、强碱、强氧化剂不发 生反应。
四、 甲烷的物理性质：
无 色 无 味的 气 体，密度 比空气 小 ，难溶 溶于水。
收集
排水法 向下排空气法
甲烷的取代反应
教学目标
1.根据甲烷与氯气的反应，掌握发生取代反应时的断键和成键情况。 2.通过甲烷发生取代反应的机理，进一步加深对甲烷的空间结构的认识。 3.掌握甲烷发生取代反应的条件，会书写相应的化学方程式。
知识回顾：甲烷的结构
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
CHCl3 + HF
CHFCl2 + HCl
④甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢气的混合物，用它们
可以合成甲醇。
练习 1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（D ）
A.甲烷是一种黄绿色气体 B.甲烷是一种有臭味的气体 C.收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与空 气的密度相近。 D.甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水
你知道如何计算在标准状况下甲烷的密度是多少？
M = 22.4L/mol ×ρ
ρ = M ÷22.4L/mol
=0.717g•L-1(标准状况下)
五、甲烷的用途及前景
①除了做气体燃料，还是一种化工原料。 ②甲烷热分解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造 颜料、油墨和油漆等。 ③从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。
光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反
映实验现象的是
D
重难提炼 强化记忆
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。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。
件的影响
非金属）活动顺序
反应逐渐进行，多数是可逆的。一 反应多数为一步单向进行。一般指无
般指有机物的反应。
机物的反应。
补充：
实验过程
实验现象
1
气体通入KMnO4/H+溶 液
KMnO4/H+ 溶液不褪色
实验结论 CH4与KMnO4/H+ 不反应
2 气体通入含酚酞的 NaOH溶液中
溶液不褪色
CH4与强碱不反应
反应原理：
CH4＋Cl2 光照 CH3Cl ＋ HCl
一氯甲烷
CH3Cl＋Cl2 光照 CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2 光照 CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2 光照 CCl4＋HCl
二氯甲烷 三氯甲烷 四氯甲烷
三、甲烷的取代反应
有机物分子里的某些原子(或原子团)被其它原子(或原子团)所代替的 反应叫做取代反应。
6. 说明：二氯甲烷只有一种结构，才说明甲 烷不是平面结构，而是正四面体结构。
比较：取代反应与置换反应
取代反应 CH4＋Cl2 光照 CH3Cl ＋ HCl 生成物都是化合物
置换反应 （Zn + H2SO4 == ZnSO2 + H2↑） 生成物中一定有单质
反应受温度、压强催化剂等外界条 多数在水溶液中进行，遵循金属（或
A．CO2
B．CH4
C．NO
D．NO2
7、下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是
B
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 B．CH4、CCl4都是正四面体结构 C．CH4和CCl4中的化学键完全相同 D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同
8、(2018·全国卷Ⅱ)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在
(1)说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。
(2)试管壁上出现油状液滴，且不溶与水，说明反应中生成了新的油状物质。 (3)试管内液面上升，试管内的气压在减小，即气体总体积在减小。
结论：
(1)温室时，混合气体无光照，不发生反应。 (2)光照时，试管内气体颜色逐渐变浅，试管壁上出现液滴。试管内有少 量白雾 。 (3)试管内液面上升，试管内的气压在减小，即气体总体积在减小。
4、在光照条件下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的
物质的量最多的是（ D ）
A. CH3Cl B. CH2Cl2 C. CCl4 D. HCl
5、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高锰酸钾褪色的是 ( C )
A. CH4 B. CO2 C. SO2 D. H2
6、下列气体既能用排水法又能用向下排空气法收集的是（ B ）
提问： 甲烷在与Cl2中发生取代反应时，有没有选择性，
即选择先与哪个氢原子发生取代反应？为什么？
答： CH4分子的立体构型为正四面体，4个C—H的 长度、强度和夹角完全相同，因此CH4分子中的4个 氢原子性质完全相同，所以不存在优先选择的可能。
思考： CH4分子的立体构型为正四面体，4个C—H的长度、强度和夹角完全
空间构型：正四面体
经过大量的科学实验证明， 甲烷分子里的一个碳原子和四个 氢原子并不在同一个平面上，而 是形成了一个正四面体的立体结 构，碳原子位于正四面体的中心， 而四个氢原子分别位于正四面体 的四个顶点上。
实验探究：甲烷与Cl2的取代反应
取2支硬质试管，通过排饱和食盐水的方法 先后各收集半试管甲烷和半试管氯气，分别用铁 架台固定好（如图）。其中1支试管预先准备好 的黑色纸套套上，另1支试管放在光亮处（不要 放在日光直射的地方，以免引起爆炸）。片刻后， 比较2支试管中的物质，二者是否出现了区别？ 1、从实验中你得到哪些信息？2、从所得信息中你能获得哪些启示？
2. 反应物质：纯卤素单质。
3. 反应过程：分步、同时进行
4. 反应产物： (1)两种气体:CH3Cl、 HCl (2)三种油状液体:CH2Cl2、CHCl3、CCl4。 (3)甲烷的四种取代产物都难溶于水)。
5. 用途： (1)三氯甲烷又叫氯仿，曾用作麻醉 (2)四氯甲烷（四氯化碳）可用作灭火剂。 (3)它们都是重要的有机溶剂。
反应的微观分析
CH4＋Cl2 光照 CH3Cl ＋ HCl
CH3Cl＋Cl2 光照 CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2 光照 CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2 光照 CCl4＋ HCl
Cl
H— C—Cl
Cl
Cl—Cl
H
H— C —H
H H
H— C—Cl
H
Cl
H— C—Cl
H
Cl—Cl Cl—Cl Cl—Cl
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。
5．通常状况下，CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体；CHCl3 用作麻醉剂，CCl4用作溶剂。
(3)你觉得CH4的一取代、二取代、三取代、四取代产物分别有 均只有一种 种。
归纳甲烷的取代反应：
CH4＋Cl2 光照 CH3Cl ＋ HCl CH3Cl＋Cl2 光照 CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2 光照 CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2 光照 CCl4＋HCl
1. 反应条件：光照