2018-2019学年高一化学同步苏教版必修2学案:专题3 第一单元 第一课时 天然气的利用 甲烷

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第一单元化石燃料与有机化合物 第一课时

天然气的利用 甲烷 [课标要求]

1.会书写甲烷的分子式、结构式、电子式,知道甲烷分子的结构特点。 2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应,会书写相应的化学方程式。 3.知道取代反应的概念。

1.甲烷分子是正四面体结构,碳原子位于正四面体的中心,四个氢原子位于四个顶点。烷烃中与碳原子相连的四个原子构成四面体结构。

2.甲烷的氧化反应:甲烷可在空气中安静的燃烧,但不能被酸性KMnO4溶液氧化。

3.甲烷的特征性质——取代反应:

(1)生成一氯甲烷的反应:CH4+Cl2――→CH3Cl+HCl;

(2)量的关系:1 mol H被取代,消耗1 mol Cl2,生成1 mol HCl。

4.烷烃的分子通式是CnH2n+2,在烷烃分子中,碳原子间以碳碳单键相连,其余价键均与氢原子相连,并达到饱和。

甲烷的存在、用途及结构

1.甲烷的存在与用途 (1)存在

甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中

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西部地区及海底。

(2)主要用途

甲烷易燃烧,完全燃烧生成CO2、H2O并放出大量的热量,因此甲烷可用作燃料。天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用作化工原料。

2.甲烷的组成与结构

分子式 电子式 结构式 空间构型 甲烷的分子 模型 正四面体结构,C原子位CH4 于正四面体中心,H原子位于四个顶点上

1.已知标准状况下,甲烷的密度是0.717 g·L1,你能确定甲烷的相对分子质量吗?甲

烷中含碳75%、含氢25%,则甲烷的分子式是什么?

提示:甲烷的相对分子质量是0.717×22.4≈16, 甲烷分子中碳原子数为

16×75%

=1, 12

16×25%

氢原子数为=4,

1故甲烷的分子式为CH4。

2.根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种?

提示:甲烷的立体结构为置,CH2Cl2只有一种结构。

,因此,CH2Cl2中的2个Cl在空间一定处于相似位

1.证明甲烷分子是正四面体结构的方法

甲烷的正四面体结构,可以通过研究CH2Cl2存在几种结构来确定。CH4有四个等同的C—H键,在空间上可能有两种对称分布:正四面体结构和平面正方形结构,如图所示。

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若是正四面体结构,甲烷分子中任意两个氢原子被两个氯原子取代,CH2Cl2的结构只有一种;若是平面正方形结构,则取代的两个氢原子分邻位和对位,CH2Cl2的结构有两种。科学研究发现,CH2Cl2的结构只有一种,说明甲烷是正四面体结构。

2.甲烷空间结构的两点拓展应用

(1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代,则形成的分子结构仍为正四面体结构。

(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子替代,则形成的分子结构仍为四面体,但不属于正四面体,如CH3Cl、CH2Cl2等。

1.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键相同 C.甲烷分子是平面正方形结构

D.甲烷分子的结构式是

解析:选C 甲烷分子的空间结构是正四面体,不是平面正方形。

2.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分子,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,但比例模型更能形象的表达出甲烷分子中H、C原子

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