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专题8 有机化合物的获得与利用
天然气的利用 甲烷
1．认识有机化合物的组成和结构特点。
2．能运用化学符号正确表示甲烷的组成和反应。
3．能运用结构模型描述或解释甲烷的性质，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。
中国可燃冰第二轮试采成功，创两项世界纪录
一、甲烷
可燃冰的燃烧
甲烷的存在
天然气
可燃冰
沼气
我国的天然气主要分布在西部地区及南海和东海的海底。
甲烷的物理性质
无色、无味、难溶于水的气体
熔点为-182.5 ℃
沸点为-164 ℃
密度比空气小
一、甲烷
正四面体
碳原子为中心，氢原子为顶点，其中4个C—H共价键的长度和强度相同，键角是109。28’
注意：CH4中的四个H是等效的，四个碳氢键完全相同，键长短，键能大（413KJ/mol），所以碳氢共价键很牢固，不易破坏。
一、甲烷
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
点燃
（1）氧化反应（可燃性）
实验现象：
淡蓝色火焰,放出大量热，生成水和能使澄清石灰水浑浊的气体。
有机反应方程式中
用“ → ”不用“＝”
点燃甲烷和空气，可能会发生爆炸（空气中爆炸极限5% ~15%） ，因此，在点燃甲烷之前，必须进行的操作是检验纯度。
甲烷化学性质
一、甲烷
（2）取代反应
一、甲烷
A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，水槽中有固体析出。B装置：无现象
实验现象：
甲烷和氯气在光照条件下发生了化学反应。
实验结论：
一、甲烷
有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应。
取代反应
Cl
H
Cl
H
C
H
H
特点：“有上有下、有进有出”
一、甲烷
请写出甲烷与氯气的相关化学反应方程式
H
H C Cl
H
光照
+
H Cl
一氯甲烷(g)
H
H C H
H
Cl Cl
+
H C H
H
Cl
+ Cl Cl
光照
H C Cl
H
Cl
+ H Cl
二氯甲烷(l)
一、甲烷
Cl
H C Cl
Cl
光照
+
H Cl
三氯甲烷(l) 俗名：氯仿
Cl
Cl C H
H
Cl Cl
+
Cl C H
Cl
Cl
+ Cl Cl
光照
Cl C Cl
Cl
Cl
+ H Cl
四氯化碳(l)
一、甲烷
取代反应与置换反应的区别
取代反应 置换反应
实例 甲烷与氯气反应 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
定义 有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应 一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应
参与物质 反应物和生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定有单质
反应条件 反应受催化剂、温度、光照等条件的影响 水溶液中置换反应遵循“强制弱”(活泼性)的原则
反应中电子转移情况 不一定有电子的转移 一定有电子的转移
一、甲烷
甲烷发生取代反应的有关规律
光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。
反应条件
与卤素单质反应，如氯气、溴蒸气。
甲烷与氯水、溴水不反应。
反应物
生成四种有机物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 和无机物HCl，其中HCl量最多。
数量关系：每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
生成物
一、甲烷
应用：在光照条件下，将1 mol CH4与Cl2反应，得到四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量之比为1∶2∶3∶4，则消耗Cl2物质的量为(　　)
A．0.5 mol B．1.25 mol
C．2.5 mol D．3 mol　
CH4与Cl2发生取代反应时，每有1 mol H被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。
D
一、甲烷
自由基型链反应
连锁反应：甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。
反应特点
一、甲烷
一、甲烷
在隔绝空气并加热至1000℃的高温下，甲烷分解
CH4 C + 2H2
高温
合成氨、汽油的原料
橡胶工业的原料
可以用于制造颜料、油墨、油漆等
（3）受热分解
一、甲烷
例1．下列说法正确的是(　　)
A．CHCl3只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构
B．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气
C．标准状况下，11.2 L CCl4中含有C—Cl键的数目为2NA
D．在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度
D
二、烷烃
以上三种物质结构有什么共同特点？
CnH2n＋2
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
烷烃的分子通式是什么？
二、烷烃
烷烃都是立体结构
碳原子不在一条直线上，直链烷烃的空间构型是折线形或锯齿形。
且碳碳单键可以旋转。
二、烷烃
烷烃怎么命名？
碳原子数(n)及表示
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
n>10 相应数字＋烷
碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃命名之前加上“正、异、新”加以区别。
正戊烷
异戊烷
新戊烷
二、烷烃
随着烷烃中碳原子数的递增，物质的熔沸点、密度逐渐增大。
对于碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔沸点越低。
二、烷烃
同系物
(1)概念：结构相似、分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物，如CH4和CH3CH3。
(2)特点：通式相同，结构相似，化学性质相似，物理性质一般随碳原子数的增多而呈规律性变化。
二、烷烃
同系物判断的三个关键点
(1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。
(2)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
二、烷烃
同系物判断的几个“一定”和“不一定”
同系物在分子组成上一定相差1个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物不一定是同系物。
同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机化合物不一定是同系物。
同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。
同系物的相对分子质量一定不相同。
二、烷烃
例2．如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合。
(1)图中与甲烷互为同系物的是________(填编号，下同)。(2)图中互为同分异构体的是A与________；B与____________；D与________。
A　　　 B　　　　　C　　　　 D E　　　 F　　　 G　　　　 H
A、C
C　 E、F、H G
1．下列叙述错误的是(　　)
A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱和强氧化剂都不反应
B．甲烷化学性质稳定，不能被任何氧化剂氧化
C．甲烷与Cl2反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应
D．甲烷的四种有机取代产物中有一种为气态，其余三种为液态，且都不溶于水
B
2．下列关于同系物的说法中错误的是(　　)
A．同系物具有相同的最简式
B．同系物能符合同一通式
C．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差1个“CH2”原子团
D．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化
A

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