甲烷课件

1.1 g 0.025 mol, 由甲烷燃烧前后碳原子守恒知CH4的物质 1 44 gmol
的量为0.025 mol,所以V(CH4)=0.025 mol×22.4 L·mol-1=
0.56 L。
5.(1)某气态烃在标准状况下的体积为2.8 L,其质量为2 g,该 烃中氢元素的质量分数为25%,则该烃的分子式为 ,电
无味 _____ _____ _____ 无色 气体
4.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):
淡蓝色 。 ①现象:甲烷在空气中完全燃烧,火焰呈_______ CH4+2O2 点燃 CO2+2H2 O ②化学方程式:______________________ 。
【误区警示】
(1)甲烷的卤代反应的产物是混合物。 (2)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 难以控制的,因此制备卤代烃一般不采用取代反应。
【变式训练】(2013·临海高一检测)光照对下列反应几乎无影 响的是( A.H2与Cl2 ) B.CH4与Cl2
C.CH4与O2
D.次氯酸分解
B.只有纯净甲烷在空气中安静燃烧 C.甲烷与溴水发生取代反应 D.甲烷在空气中燃烧只生成二氧化碳和水 【解析】选A。甲烷难溶于水,可以用排水法收集,A项正确;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,甲 烷就能安静燃烧,B项错误;甲烷与卤素单质发生取代反应的条
件是光照,甲烷不能与溴水反应,C项错误;在氧气不足条件下,
特
点
(3)很多反应进行不完全, 化合物
速率慢 (4)产物不唯一 (3)一般能进行完全,速率快 (4)产物唯一
取代反应 反 应 反应受催化剂、温度、光
置换反应 水溶液中置换遵循“以强制
条
件 实 例
照的影响
弱”的原则
CH4+X2 光照 CH3X(一卤代物)+HX
Zn＋H2SO4====ZnSO4＋H2↑
3.若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合,在光照下得到的产 物:①CH3Cl,②CH2Cl2,③CHCl3,④CCl4,⑤HCl,其中正确的是 ( A.只有①⑤ C.①②③⑤的混合物 B.只有③⑤ D.①②③④⑤的混合物 )
【解析】选D。甲烷和氯气在光照下,会发生四步取代反应,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 决定的,在光照下得到产物一定是混合物且其中HCl的量最多。
2.分子结构:
(1)组成和结构: CH4
(2)空间结构:
正四面体 结构: 甲烷分子具有_________ 碳原子 为中心,_______ 氢原子 为顶点, _______ 其中4个C—H键的长度和 相同 夹角_____ 相等 。 强度_____,
3.物理性质: 颜色 状态 气味 密度(与空气相比) 比空气小 _________ 水溶性 极难溶于水 ___________
(2)CH4和Cl2发生的一系列反应属于什么反应类型?请写出CH4和
Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式。
提示:CH4和Cl2发生取代反应,生成一氯甲烷的化学方程式是 CH4+Cl2 光照 CH3Cl+HCl。
(3)若要使0.5 mol CH4完全和Cl2发生取代反应,并生成相同物
质的量的4种取代产物,请计算需要Cl2的物质的量。
【解析】选C。甲烷分子具有空间正四面体结构而非平面正方
形结构。
【名师点评】讲解本题时要注意以下3点: (1)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; (2)甲烷分子中的四个C—H键长度和强度相同,夹角相等;
(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
力。
【方法规律】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,碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合 ,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 ,即 这四个原子一定不共平面,若这四个原子相同,则紧邻该碳原子 的四个原子构成正四面体结构。
【知识备选】取代反应与置换反应的比较
取代反应
定 义 有机物分子内的某些原子
置换反应
一种单质和一种化合物反应
或原子团被其他原子或原
子团所替代的反应 或化合物
生成另一种单质和另一种化
合物的反应 化合物
(1)反应物:有机物与单质 (1)反应物:一种单质和一种
反 应 (2)生成物:不一定有单质 (2)生成物:新的单质和新的
甲烷燃烧会生成一氧化碳和水,D项错误。
1.近年来,一些大城市的部分公交车改用天然气作为燃料,这样 做的主要目的是( A.加大发动机动力 )
B.降低成本
C.减少对空气的污染 D.减少二氧化碳的排放量 【解析】选C。天然气的主要成分为甲烷,燃烧比较充分,可以 减少对空气的污染。
2.(双选)下列说法中正确的是(
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
一、有机化合物
碳元素
氢、氧
碳和氢
二、甲烷 1.存在和用途: 天然气 、_____ 沼气 、油田气和煤矿坑道气的主要成 (1)存在:是_______ 分。
(2)用途:是一种高效、低耗、污染小的清洁能源①,还是一种
重要的化工原料。
)
A.由碳、氢、氧三元素组成的化合物一定是有机物
B.烃是仅含有碳元素和氢元素的化合物 C.大多数有机物熔、沸点较低 D.有机物都易燃烧 【解析】选B、C。由碳、氢、氧三元素组成的化合物不一定是 有机物,如碳酸是无机物;仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃; 多数有机物熔、沸点较低;有机物不一定易燃,如四氯化碳。
再
见
类型 一
甲烷的分子结构
【典例】(2013·信阳高一检测)下列关于甲烷的说法不正确的
是(
)
A.甲烷分子具有正四面体结构 B.甲烷分子中的四个C—H键是完全相同的 C.甲烷分子是平面正方形结构
D.甲烷分子的结构式是
【解题指南】解答该题要注意以下3点: (1)甲烷分子具有正四面体结构,不是平面正方形; (2)甲烷分子中的四个C—H键是完全相同的; (3)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。
3
光照Βιβλιοθήκη 光照光照②取代反应 原子或原子团 被其 有机物分子里的某些_____________ 他_____________ 原子或原子团 所替代的反应。
甲烷取代反应的注意事项: 1．反应条件为光照，在室温暗处不发生反应，但不能 用强光直接照射，否则会发生爆炸。
2．反应物中卤素为纯卤素，如甲烷通入溴水中不反应。
4.(2013·青岛高一检测)将一定量的甲烷完全燃烧,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,盛 有氢氧化钠的玻璃管质量增加了1.1 g,则甲烷在标准状况下的 体积为( A.2.24 L C.0.56 L ) B.1.12 L D.0.28 L
【解析】选C。氢氧化钠吸收CO2的物质的量为n(CO2)=
提示:0.5 mol CH4生成等物质的量的4种取代产物,即
0.125 mol CH3Cl、0.125 mol CH2Cl2、0.125 mol CHCl3、 0.125 mol CCl4,则所需n(Cl2)=0.125 mol×1+0.125 mol ×2+0.125 mol×3+0.125 mol×4=1.25 mol。
,CH4为其分子式,
C错误;CCl4分子同CH4结构相似,4个碳氯键完全相同,D正确。
【变式备选】(2013·琼海高一检测)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( )
【解析】选D。这几种形式都可表示甲烷这种物质,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,
【解题指南】解答本题时要注意以下两点: (1)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。
(2)甲烷与氯气分步取代,各步同时进行,四种有机物都会存在。
【解析】选C。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。
子式为
,结构式为
,其空间构型为
。
(2)如图立方体中心的“”表示甲烷分子中的碳原子,请在立方
体的顶点用“”表示出与之紧邻的4个氢原子的位置。
【解析】(1)该烃的物质的量为n=2.8 L/22.4 L·mol-1=
0.125 mol,该烃的摩尔质量为M=2 g/0.125 mol=
16 g·mol-1;1 mol该烃中含氢原子的物质的量为n(H)= 16 g×25%/1 g·mol-1=4 mol;1 mol该烃中含碳原子的物质的量 为n(C)=16 g×(1-25%)/12 g·mol-1=1 mol,所以分子式为CH4。 (2)CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构,在立方体中互 不相邻的四个顶点即构成正四面体结构。
但其中比例模型更能形象地表达出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,故答案为D。
类型 二
甲烷的性质
)
【典例】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
【解析】选C。A项,H2+Cl2 ==== 2HCl,A有影响;B项,CH4与Cl2 在光照时发生取代反应,B有影响;CH4与O2在点燃时才发生反应,