《化石燃料与有机化合物-甲烷》学案7(苏教版必修2).docx

第一单元 化石燃料与有机化合物天然气的利用 甲烷 【我思我学】想一想: 西气东输工程是将中国塔里木和长庆气田的天然气通过管道输往中国上海的输气工程。管道全长4000公里左右设计年输气量120亿立方米。右图为我国西气东输工程示意图,“西气的主要成分是什么 这项工程对我国有什么重大意义 议一议: 我国的许多煤矿都是瓦斯煤矿,容易发生瓦斯爆炸事故,造成人员伤亡和财产损失。请分析矿井里在什么情况下容易发生瓦斯爆炸 对此应采取哪种平安措施 【同步导学】一、评价要点1.了解化石燃料种类与元素的组成。2. 知道天然气的主要成分甲烷的组成、结构、性质与利用，了解取代反响。3了解烷烃的组成、结构、通式、名称。二、方法指引1. 有机物分子式确实定有机物分子式确实定有多种类型 如利用化学方程式计算确定分子式；根据分子的平均组成及分子组成的通式确定分子式等。无论给出的是哪种形式，根本思路是一样的：先求出元素原子个数的比实验式，再根据其它的有关数据求得；或根据它的相对分子质量、各元素质量分数等直接求出。 2. 甲烷的化学性质(1)氧化反响：由于甲烷的分子结构稳定，所以通常不与强酸、强碱、强氧化剂如KMnO4反响，但能燃烧(2)高温分解：制取炭黑3取代反响：定义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取代的反响叫取代反响。CH4 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4生成的四种氯的取代物均不溶于水，甲烷中的4个氢原子逐步被氯原子取代,生成一系列甲烷的氯取代物和氯化氢。取代反响与置换反响的区别取代反响置换反响可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质反响物生成物中一定有单质反响能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大在水溶液中进行的置换反响遵循金属或非金属活动顺序。分步取代，很多反响是可逆的反响一般单向进行三、典型例题例题1历史上，科学家们在测定了甲烷的分子组成为CH4后，对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想：一种为正四面体型，一种为平面正方形。为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出：通过研究是否存在两种结构不同的二氯甲烷来确定。请思考，这一提案的依据是什么解析：假设甲烷分子呈正四面体型，那么二氯代物只可能有一种；假设甲烷分子呈平面正方形，那么二氯代物可有两种。所以，只要看一下甲烷的二氯代物的种数，即可判断甲烷分子的空间构型。例题2某种气态矿物燃料含有碳氢两种元素。为了测定这种燃料中碳氢元素的质量比，可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体依次通入装有枯燥剂的U型管和装有石灰水的广口瓶，得到如下表所列的实验结果假设产生的气体全部被吸收实验前实验后枯燥剂+U型管的质量101.1克102.9克石灰水+广口瓶的质量312.0克314.2克根据实验数据求：1实验完毕后，生成物中水的质量为克；假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为克；2生成的水中氢元素的质量为克；3生成的二氧化碳中碳元素的质量为克；4气态矿物中碳元素与氢元素的质量比为。解析：1根据枯燥剂+U型管实验前后的质量变化可知水的质量为1.8g；根据广口瓶中的质量变化可知正盐的质量为2.2g；2由水中氢元素的质量分数可求出氢元素质量为0.2g；3由碳元素的质量分数可求出碳元素质量为0.6g；4气态矿物中碳氢元素的质量比为3：1。【随堂检学】1以下关于甲烷性质表达中不正确的选项是A是一种无色无味的气体 B密度比空气的密度小C极难溶解于水 D性质稳定，不和其它物质反响2甲烷气体在氧气里燃烧生成二氧化碳和水的实验事实说明A甲烷的分子式为CH4 B甲烷气体中含有碳元素和氢元素C甲烷气体中只含碳元素和氢元素 D甲烷的化学性质比较稳定3以下化学反响中，光照对它几乎没有影响的是A氯气与氢气的反响 B氯气与甲烷的反响C次氯酸的分解反响 D甲烷的分解反响4甲烷和氯气组成的混合气体经光照完全反响后，生成的气态产物的种类有A2种 B3种 C4种 D1种5以下烷烃的沸点是：根据以下数据推断丙烷的沸点可能是物质甲烷乙烷丁烷戊烷沸点162891+36 A.约40 B.低于162 C.低于89 D.高于+366某烷烃含有200个氢原子，那么该烃的分子式是AC97H200 BC98H200 CC99H200 DC100H2007在标准状况下将11.2L甲烷和22.4L的氧气混和后点燃，恢复到原来的状态，气体的体积是A11.2L B22.4L C33.6L D44.8L8将一定量的甲烷燃烧后得到CO、CO2和水蒸气，混和气体的质量是49.6g，通过无水氯化钙时，无水氯化钙增重25.2g，那么CO2的质量是A12. 5g B13.2g C19.7g D24.4g9在煤矿矿井里，必须采取平安措施，如通风、严禁烟火等，而且要随时检测瓦斯的体积分数，空气中甲烷的爆炸极限为5%15%，氢气的爆炸极限为10%70%。以下说法中不正确的选项是A空气中混有可燃性气体遇明火或电火花都有可能引起爆炸B空气中混有氢气比混有甲烷的平安隐患更大C空气中混有甲烷时，当甲烷与氧气的体积比为12时，爆炸最强烈D空气中混有氢气时，当氢气与氧气的体积比为12 时，爆炸最强烈10最近我国开始从新疆开发天然气，贯穿东西引至上海的大工程，关于天然气的以下表达中不正确的选项是A天然气和沼气的主要成分都是甲烷B改液化石油气主要成分为C3H8为天然气做燃料，燃烧时应减小进空气量或增大进天然气量C天然气燃烧的废气中SO2等污染物的含量少D天然气与空气混合点燃，不会发生爆炸11实验室鉴别甲烷、氢气、一氧化碳三种气体时，可根据它们的燃烧产物加以区别。只生成_的是_；只生成_的是_；既生成_又生成_的是_。检验燃烧产物的方法是：把枯燥的烧杯罩在_，如果看到_，就证明燃烧产物中_。把烧杯倒转过来，向杯内注入少量的_，振荡，如果看到_，那么证明有_生成。12. 燃烧法是测定有机化合物化学式的一种重要方法。现在完全燃烧0.1mol某烃，燃烧产物依次通过右图所示的装置，实验结束后，称得甲装置增重10.8g，乙装置增重22g。求该烃的分子式。【活学活用】ACH4·14H2O BCH4·8H2O CCH4·(23/3)H2O DCH4·6H2O 2在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭容器放在光亮的地方，两种气体发生反响，以下表达中不正确的选项是 A容器内原子总数不变 B容器内分子总数不变C容器内压强不变 D发生的反响属于取代反响3甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体形结构，而不是正方形的平面结构，以下事实可作为论据的是 ACH3Cl只有一种结构 BCH2Cl2只有一种结构CCHCl3只有一种结构 DCH4只有一种结构4. 1molCH4与Cl2发生取代反响，待反响完成后测得四种取代物物质的量相等，那么消耗Cl2为A、0.5mol B、2mol C、2.5mol D、4mol5. 如下列图，U型管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气体积比为1：4的混和气体，假定氯气在水中溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混和气体的装置放置在有光亮的地方，让混和气体缓慢的反响一段时间。 1假设甲烷与氯气反响充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式。2经过几个小时的反响后，U型管右端的玻璃管中水柱变化是。A升高 B降低 C不变 D无法确定3U型管左端的气柱变化是。A体积增大 B体积减小 C消失 D不变 4试解释U型管右端的玻璃管中水柱变化的原因。_6. 将标准状况下甲烷和氧气的混合气体224mL，点燃完全燃烧，将生成的气体通入100mL 0.02mol/L的石灰水中，得到0.1g白色沉淀，求原混合气体中甲烷和氧气的体积比。参考答案【随堂检学】1 D 2 B 3 D 4 A 5 A. 6 C 7 A 8 B 9 D 10 D 11 H2O；H2；CO2；CO；H2O；CO2；CH4。燃烧的火焰上方；很快使烧杯内壁变得模糊，有水蒸气凝结；H2O；澄清的石灰水；石灰水变浑浊；CO2。12、分子式是C5H12。【活学活用】1.B 2C 3.B 4. C51；2B；3BC注意：体积消失是体积减小的极限4由上述化学方程式可知，此反响中气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低，左侧气柱消失。6. 解：因一定量CO2通入一定量石灰水，可能生成CaCO3，也可能生成CaCO3与Ca(HCO3)2，那么应分二种情况讨论。(1)设CH4的体积为x，假设石灰水过量，有CH4 CO2 CaCO322.4L 100gx×10-30.1gx=22.4mL那么氧气的体积为：224 mL22.4 mL =201.6mL因此，V(CH4)V(O2)=22.4mL201.6 mL =19(2)假设CO2过量，设完全沉淀0.02mol/L Ca(OH)2 100mL中Ca2+消耗CO2体积为a，溶解局部CaCO3用去CO2的体积为b，CaCO3最大沉淀质量为c，有CO2 Ca(OH)2 = CaCO3 + H2O22.4mL 1mol 100ga×10-3 0.02×0.1mol c解得a=44.8mL c=0.2gCO2 CaCO3 H2O=Ca(HCO3)222.4 mL 100gb×10-3 (0.2mol0.1mol)解得b=22.4mL那么V(CH4)=V(CO2)=ab=44.8 mL22.4 mL =67.2mL V(O2)=224 mL67.2 mL =156.8mL因此，V(CH4)V(O2)=67.2 mL156.8 mL =37