2020年高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料与有机化合物第1课时天然气的利用甲烷课件苏教版必修2.ppt

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1、第一单元化石燃料与有机化合物第一单元化石燃料与有机化合物第第1课时天然气的利用甲烷课时天然气的利用甲烷一、甲烷的组成、结构与性质一、甲烷的组成、结构与性质1化石燃料的组成与成分化石燃料的组成与成分知知 识识 梳梳 理理化石燃料化石燃料天然气天然气石油石油煤煤组组成元素成元素主要是主要是_主要是主要是 _，还还有少量有少量S、O、N等等含含量量最最高高的的元元素素是是_，其其 次次 是是 _，还还有有少少量量S、P、N等等 主要成分主要成分甲甲烷烷各种液各种液态态碳碳氢氢化合化合物，其中溶有气物，其中溶有气态态和固和固态态碳碳氢氢化合物化合物_和和_组组成成的的复复杂杂混合物混合物C、H C、H

2、 C H、O 有机化合物有机化合物 无机物无机物 2.组成与结构组成与结构CH4 正四面体正四面体 CH3.物理性质物理性质4.化学性质化学性质(1)稳稳定定性性：在在通通常常情情况况下下，甲甲烷烷是是比比较较稳稳定定的的，跟跟强强酸酸、强强碱碱或或强强氧氧化化剂剂等等一一般般不不起起反反应应。甲甲烷烷不不能能使使酸酸性性KMnO4溶液褪色，也溶液褪色，也_使溴的四氯化碳溶液褪色。使溴的四氯化碳溶液褪色。(2)氧氧化化反反应应：纯纯净净的的甲甲烷烷在在空空气气中中安安静静的的燃燃烧烧，火火焰焰呈呈_色色，放放 出出 大大 量量 的的 热热，反反 应应 的的 化化 学学 方方 程程 式式 为为：

3、_。颜颜色色气味气味状状态态(与空气相比与空气相比)密度密度水溶性水溶性_无色无色 无味无味 气体气体 小小难溶难溶 不能不能 淡蓝淡蓝(3)取代反应取代反应实验探究：实验探究：按要求完成下列实验，并填写下表：按要求完成下列实验，并填写下表：变浅变浅 油状液滴油状液滴 上升上升 少量固体析出少量固体析出 原子原子(或原子或原子团团)原子原子(或原子或原子团团)替代替代 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl CH4Cl2【自主思考自主思考】1已已知知甲甲烷烷的的密密度度在在标标准准状状况况下下是是0.717 gL1，含含碳碳75%，含氢含氢25%，试通过计算确定甲烷的分子式。，

4、试通过计算确定甲烷的分子式。提提示示甲甲烷烷的的摩摩尔尔质质量量为为M22.4 Lmol10.717 gL116 gmol13如如何何用用最最简简单单的的方方法法和和操操作作验验证证CH4燃燃烧烧有有H2O和和CO2生生成成？提提示示可可在在火火焰焰上上方方罩罩一一冷冷而而干干燥燥的的烧烧杯杯，若若出出现现水水雾雾，证证明明有有水水产产生生；取取下下烧烧杯杯，立立即即加加入入澄澄清清石石灰灰水水，振振荡荡变变浑浊，证明有浑浊，证明有CO2产生。产生。4如果如果CH4和和Cl2按体积比按体积比11混合反应，能否只得到混合反应，能否只得到CH3Cl?提提示示不不能能。CH4与与Cl2的的取取代代反

5、反应应是是逐逐步步进进行行的的，无无论论二二者者的的物物质质的的量量之之比比是是多多少少，反反应应一一旦旦引引发发，反反应应不不会会停停留留在在哪哪一一步步上上，所所以以四四种种取取代代产产物物都都会会生生成成，得得不不到到纯纯净净的的CH3Cl。二、烷烃与同系物二、烷烃与同系物1烃烃：仅仅含含_和和_两两种种元元素素的的有有机机物物称称为为_，又称又称_。2烷烃烷烃(1)概概念念：烃烃分分子子里里每每个个碳碳原原子子形形成成四四个个单单键键，除除碳碳原原子子之之间间以以单单键键结结合合外外，剩剩余余的的价价键键均均与与氢氢原原子子结结合合，使使每每个个碳碳原原子子的的化化合合价价都都充充分分

6、利利用用，达达到到饱饱和和，这这样样的的烃烃叫叫作作饱饱和和烃，又称为烷烃。烃，又称为烷烃。碳碳氢氢碳氢化合物碳氢化合物 烃烃(2)几种烷烃几种烷烃(3)通式：通式：_。名称名称 乙乙烷烷丙丙烷烷正丁正丁烷烷异丁异丁烷烷分子式分子式_结结构构简简式式 _ _C2H6 C3H8 C4H10 C4H10 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CnH2n2(n1且且n为为整数整数)(4)命命名名：分分子子中中含含110个个碳碳原原子子的的烷烷烃烃，按按照照分分子子中中碳碳原原子子数数目目依依次次用用_命命名名，如如C5H12称称为为_。分分子子中中碳碳原原子子数数超超过过10个

7、个的的，直直接接根根据据_称称为为某某烷烷，如如C16H34称称为为_。当当碳碳原原子子数数n相相 同同 时时，用用 _来来 区区 别别。如如：CH3CH2CH2CH2CH3称称为为正正戊戊烷烷，CH3CH(CH3)CH2CH3称称为为_，C(CH3)4称为称为_。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 戊烷戊烷 碳原子数碳原子数 十六烷十六烷 正、异、新正、异、新 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷(5)性性质质：物物质质的的组组成成、结结构构决决定定物物质质的的性性质质，这这个个规规律律在在有有机机物物中中体体现现得得尤尤其其明明显显。烷烷烃烃的的化化学学性性

8、质质与与甲甲烷烷相相似似，请写出下列反应的化学方程式请写出下列反应的化学方程式(有机物写结构简式有机物写结构简式)：丙烷的燃烧：丙烷的燃烧：_。光光照照条条件件下下，乙乙烷烷与与氯氯气气发发生生取取代代反反应应(只只要要求求写写一一氯氯取取代代)：_。3同系物同系物同同 系系 物物：结结 构构 _，在在 分分 子子 组组 成成 上上 相相 差差_的有机物互称为同系物。的有机物互称为同系物。相似相似 一个或若干个一个或若干个“CH2”原子原子团团【自主思考自主思考】5分子组成符合分子组成符合CnH2n2(n1且且n为整数为整数)的烃一定是烷烃吗？的烃一定是烷烃吗？提示提示一定是烷烃。一定是烷烃。

9、6如何理解同系物的概念？如何判断是否为同系物？如何理解同系物的概念？如何判断是否为同系物？提提示示(1)同同系系物物概概念念的的内内涵涵有有两两个个，一一是是分分子子结结构构相相似似，二二是是分分子子组组成成上上相相差差一一个个或或若若干干个个CH2原原子子团团。两两者者要要联联系在一起，缺一不可。系在一起，缺一不可。(2)同同系系物物具具有有相相同同的的通通式式，但但是是通通式式相相同同的的有有机机物物不不一一定定互互为为同同系系物物，同同系系物物的的前前提提是是同同一一类类物物质质且且分分子子组组成成上上相相差差一一个个或或若若干干个个CH2原原子子团团。(3)同同系系物物的的组组成成元元

10、素素相相同同，同同系系物物之之间间相相对分子质量相差对分子质量相差14n(n1,2,3，)。(4)判断两种化合物互为同系物的关键是看：判断两种化合物互为同系物的关键是看：同：两种物质属于同一类物质，物质结构相似；同：两种物质属于同一类物质，物质结构相似；差：两种物质分子组成上相差一个或若干个差：两种物质分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。原子团。1判断正误，正确的打判断正误，正确的打“”，错误的打，错误的打“”。(1)有有机机物物都都含含有有碳碳元元素素，则则含含有有碳碳元元素素的的化化合合物物都都是是有有机机物。物。()(2)煤主要含有碳元素，煤是纯净物。煤主要含有碳元素，煤是纯净物。(

11、)(3)石石油油主主要要的的组组成成元元素素是是碳碳和和氢氢，同同时时还还含含有有少少量量的的硫硫、氧、氮等。氧、氮等。()(4)天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源。天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源。()(5)点燃甲烷前必须验纯度再点燃。点燃甲烷前必须验纯度再点燃。()(6)甲烷与甲烷与Cl2的反应条件是点燃或加热。的反应条件是点燃或加热。()(7)甲烷与甲烷与Cl2光照下反应产物可能有光照下反应产物可能有5种。种。()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)效效 果果 自自 测测解解析析B项项它它们们与与其其他他烷烷烃烃互互为为同同系系物物；C项项化化学学性性质质相相

12、似似；D项它们结构相似，相差项它们结构相似，相差4个个“CH2”原子团，互为同系物。原子团，互为同系物。答案答案B 【合作交流合作交流】1CH4能使溴水褪色吗？能使溴水褪色吗？提示提示不能，不能，CH4与溴水不反应。与溴水不反应。2CH4与足量与足量Cl2充分反应只生成一种有机物吗？充分反应只生成一种有机物吗？提示提示不是。四种有机物均有，但含量不同。不是。四种有机物均有，但含量不同。探究一、烷烃的取代反应探究一、烷烃的取代反应【点拨提升点拨提升】1甲烷的取代反应甲烷的取代反应2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取代反应应置置换换反反应应反反应应物物一种化合物和另一种化合一

13、种化合物和另一种化合物或物或单质单质一种一种单质单质和一种化合和一种化合物物生成物生成物一般生成两种新化合物一般生成两种新化合物另一种化合物和另一另一种化合物和另一种种单质单质反反应应中中电电子得失子得失不一定不一定发发生生电电子子转转移，因移，因此不一定是氧化此不一定是氧化还还原反原反应应一定一定发发生生电电子子转转移，移，一定是氧化一定是氧化还还原反原反应应反反应应是否是否可逆可逆有不少是可逆反有不少是可逆反应应一般是不可逆反一般是不可逆反应应【典典题题例例证证1】某某课课外外活活动动小小组组利利用用如如图图所所示示装装置置探探究究甲甲烷烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题：与氯气的反应

14、。根据题意，回答下列问题：(1)CH4与与Cl2发生反应的条件是发生反应的条件是_。(2)实实验验中中可可观观察察的的实实验验现现象象有有：量量筒筒内内壁壁出出现现油油状状液液滴滴，饱和食盐水中有少量固体析出，饱和食盐水中有少量固体析出，_等。等。(3)用用饱饱和和食食盐盐水水而而不不用用水水的的原原因因是是_。(4)实实验验中中生生成成的的油油状状液液滴滴中中的的氯氯仿仿可可作作局局部部麻麻醉醉剂剂，常常因因保保存存不不慎慎而而被被空空气气氧氧化化，产产生生剧剧毒毒气气体体光光气气，反反应应的的化化学学方方程程式式为为2CHCl3O22COCl22HCl，上上述述反反应应_(填填选项符号，下

15、同选项符号，下同)。A属于取代反应属于取代反应B不属于取代反应不属于取代反应解解析析CH4和和Cl2光光照照反反应应生生成成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等等物物质质，随随着着反反应应的的进进行行，Cl2不不断断被被消消耗耗，黄黄绿绿色色逐逐渐渐消消失失。又又由由于于生生成成的的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常常温温下下是是无无色色液液体体，且且Cl2易易溶溶于于有有机机溶溶剂剂，故故量量筒筒内内壁壁上上有有油油滴滴。因因生生成成的的HCl易易溶溶于于水水，量量筒筒内内的的压压强强减减小小，量量筒筒内内液液面面上上升升。HCl溶溶于于水水后后，溶液中溶液中Cl浓度增

16、大，使浓度增大，使NaCl固体析出。固体析出。答答案案(1)光光照照(或或光光亮亮处处)(2)量量筒筒内内黄黄绿绿色色气气体体颜颜色色变变浅浅、量量筒筒内内液液面面上上升升(3)降降低低Cl2在在水水中中溶溶解解度度，抑抑制制Cl2和和水水的的反反应应(4)B【学学以以致致用用1】把把1体体积积CH4和和4体体积积Cl2组组成成的的混混合合气气体体充充入入试试管管中中，将将此此试试管管倒倒立立在在盛盛有有AgNO3溶溶液液的的水水槽槽中中，放放在在光光亮亮处处，片片刻刻后后发发现现试试管管壁壁上上有有油油状状液液滴滴出出现现，该该油油状状液液滴滴可可能能是是 _，水水槽槽中中还还观观察察到到

17、_，原原因因是是 _(用用离离子子方方程程式式解解释释)。若若向向水水槽槽中中再再滴滴入入几滴紫色石蕊试液又观察到几滴紫色石蕊试液又观察到 _。解析解析CH4与与Cl2反应的产物中，反应的产物中，HCl极易溶于水，能电离出极易溶于水，能电离出H和和Cl，其其他他产产物物均均为为有有机机物物，部部分分呈呈气气态态，部部分分为为油油状状液液体体。CH4和和Cl2在在光光照照条条件件下下反反应应生生成成CH3Cl(气气体体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，随随着着反反应应进进行行，Cl2不不断断消消耗耗，试试管管中中黄黄绿绿色色逐逐渐渐消消失失，又又由由于于生生成成的的CH2Cl2、C

18、HCl3、CCl4常常温温下下均均为为无无色色液液体体，使使试试管管壁壁上上有有油油状状液液滴滴出出现现；因因生生成成的的HCl易易溶溶于于水水，反反应应后后，试试管管内内气气体体压压强强减减小小，试试管管内内水水位位上上升升，HCl溶溶于于水水后后，与与AgNO3反反应应生生成成AgCl白白色色沉沉淀淀，同同时时溶溶液液显显酸酸性，故加入紫色石蕊试液后溶液变红。性，故加入紫色石蕊试液后溶液变红。答答案案CH2Cl2、CHCl3、CCl4有有白白色色沉沉淀淀产产生生AgCl=AgCl溶液变红溶液变红【合作交流合作交流】3烷烃的特征反应是什么反应？条件是什么？烷烃的特征反应是什么反应？条件是什么

19、？提示提示取代反应，光照取代反应，光照提提示示不不对对，二二者者不不相相差差CH2基基团团，它它们们分分子子式式相相同同，结结构不同，互为同分异构体。构不同，互为同分异构体。探究二、烷烃性质与同系物判断探究二、烷烃性质与同系物判断【点拨提升点拨提升】1烷烃的结构与性质烷烃的结构与性质2同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较【典题例证【典题例证2】下列叙述正确的是】下列叙述正确的是()A.含含5个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成4个个CC键键B.正戊正戊烷烷分子中所有原子均在一条直分子中所有原子均

20、在一条直线线上上C.碳碳碳碳间间以以单单键键结结合合，碳碳原原子子剩剩余余价价键键全全部部与与氢氢原原子子结结合合的的烃烃一定符合通式一定符合通式CnH2n2D.分子式分子式为为C3H8与与C6H14的两种有机物一定互的两种有机物一定互为为同系物同系物解析解析含含5个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成5个个CC键，例如环戊烷，键，例如环戊烷，A错误；由于饱和碳原子是正四面体结构，所错误；由于饱和碳原子是正四面体结构，所以正戊烷分子中所有原子不可能在一条直线上，以正戊烷分子中所有原子不可能在一条直线上，B错误；碳碳间错误；碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全

21、部与氢原子结合的链状烃是饱和以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的链状烃是饱和链烃，若不是链状，则可能是环烷烃，链烃，若不是链状，则可能是环烷烃，C错误；分子式为错误；分子式为C3H8与与C6H14的两种有机物一定是烷烃，二者互为同系物，的两种有机物一定是烷烃，二者互为同系物，D正确，答正确，答案选案选D。答案答案D解解析析只只含含C、H两两种种元元素素的的有有机机物物属属于于烃烃；分分子子式式符符合合通通式式CnH2n2(n1)的的烃烃属属于于烷烷烃烃；结结构构相相似似，分分子子组组成成上上相相差差一一个个或或多多个个CH2原原子子团团的的物物质质互互为为同同系系物物；分分子子式式相相同同，结结构构不不同同的的物物质互为同分异构体。质互为同分异构体。答案答案(1)(2)(3)(4)