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专题8
第一单元　化石燃料与有机化合物
课时1　天然气的利用　甲烷
有机化合物的获得与应用
1．认识甲烷在解决能源危机和环境污染中的作用。
2．了解甲烷的分子结构和主要性质。
3．认识取代反应。
4．认识有机化合物中碳的成键特征。
5．认识烷烃的结构特征和特征反应，了解同系物概念。
活动一：了解甲烷的存在与结构
2017年，中国用“蓝鲸一号”钻井平台在南海试采“可燃冰”，创下了产气时长和总量两项世界纪录，“可燃冰”试采成功对我国的能源生产和消费革命具有深远的影响。
1．天然气的主要成分是什么？“可燃冰”的主要成分是什么？
【答案】 甲烷。天然气的水合物。
2．写出甲烷的电子式、结构式。
3．观察甲烷分子球棍模型，分析甲烷分子的空间结构。(注意原子半径的相对大小与空间位置)
【答案】 正四面体。
4．甲烷分子中的四个氢原子所处的化学环境完全相同，有人推测其结构有平面正方形和正四面体形两种可能，如下图所示。
下列事实中，哪一项可以确定甲烷分子为正四面体结构？
①甲烷分子中四个C—H键长均相等。
②CH3Cl只有一种结构。
③CH2Cl2只有一种结构。
④CHCl3只有一种结构。
【答案】 ③
活动二：了解甲烷的性质
1．阅读教材，了解甲烷的物理性质。
【答案】 甲烷是一种无色、无味、难溶于水的气体，熔点为－182.5 ℃，沸点为－164 ℃，密度比空气小。
2．了解甲烷的化学性质。
甲烷性质稳定，不与强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等物质反应。
(1) 甲烷具有可燃性。
点燃甲烷气体，观察燃烧现象，设计实验检验甲烷的燃烧产物。
燃烧现象 检验产物
方法 现象 结论


甲烷在空气中燃烧火焰呈淡蓝色，放出热量
干冷烧杯罩在火焰上方
内壁产生水珠
用内壁附着澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方
石灰水变浑浊
产物中含有水和二氧化碳
请描述现象：______________________________________________ ___________。
这些现象说明了什么？
________________________________________。
集气瓶中气体颜色变浅，液面上升，内壁有油状液体生成
氯气与甲烷在光照条件下发生了化学反应
甲烷分子中的H原子逐步被Cl原子取代，发生了下列反应：
阅读教材，了解生成的有机产物中哪些物质是气体，哪些物质是液体？产物中哪种物质最多？各有什么用途？
【答案】 生成的有机产物中，一氯甲烷为气体，其他有机产物为液体，产物中氯化氢的量最多，可用于制盐酸。
3．什么是取代反应？
【答案】 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，叫作取代反应。
活动三：了解烷烃结构特点、同系物的概念
从石油炼制的产品中可以获得一系列与甲烷结构很相似的化合物，如乙烷(C2H6)、丙烷(C3H8)等，它们的结构简式分别为CH3CH3、CH3CH2CH3，结构式如下图所示。
乙烷　　　　　　　　　丙烷
1．上述物质的元素组成有什么共同特点？阅读教材，了解烃、烷烃的概念。
【答案】 这些有机化合物都由碳、氢两种元素组成，我们称之为碳氢化合物，又叫烃。在甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等分子中，碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”，这一系列化合物被称为烷烃。
2．讨论烷烃结构上有什么共同特点？烷烃分子是直线形吗？
【答案】 每个碳形成4个共价键，碳碳之间以单键相连， 其余价键与氢原子相结合。烷烃分子不是直线形，是锯齿形。
3．烷烃分子的通式是什么？
【答案】 烷烃分子的通式为CnH2n＋2(n代表分子中碳原子的个数)。
4．烷烃是怎样命名的？
【答案】 分子中含1～10个碳原子的烷烃，按分子中碳原子的数目依次称它们为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、庚烷、辛烷、壬烷和癸烷。如果分子中碳原子数超过10个，就直接根据碳原子数称之为某烷。例如，我们将C16H34称为十六烷。
5．甲烷、乙烷、丙烷之间是什么关系？什么是同系物？
【答案】 互为同系物。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。
1．下列有机物分子中碳原子的结合方式错误的是 (　　)
1
C
A　　　　　　　B　　　　　　　C　　　　　 D
【解析】 C项中，碳原子形成了5个共价键，违背了碳原子的4个共价键的成键特点。
2．(教材习题)烷烃分子中的碳原子与其他原子的结合方式是(　　)
A．形成4对共用电子对 B．通过非极性键
C．通过两个共价键 D．通过离子键和共价键
2
A
【解析】 碳原子最外层有4个单电子，能与其他原子形成 4根共价键，即形成4对共用电子对，A正确。
3．如图所示均能表示甲烷的分子结构，下列说法错误的是 (　　)
A．Ⅰ将各原子看成了质点，为立体结构示意图
B．Ⅱ为电子式，表示甲烷分子中有8个电子
C．Ⅲ为球棍模型，棍代表甲烷分子内含有的共价键
3
B
Ⅰ　　　 　Ⅱ
Ⅲ　　　　Ⅳ
D．Ⅳ为空间填充模型，能表示出甲烷的空间结构及各原子的相对大小
【解析】 Ⅱ 表示甲烷分子的电子式，但略去了碳原子的内层电子，甲烷分子中应含有10个电子。
3
4. (2025无锡江阴月考)下列叙述错误的是(　　)
A. 通常情况下，甲烷跟强酸、强碱都不反应
B. 甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯
C. 甲烷与氯气反应，无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，都属于取代反应
D. 甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水
4
B
【解析】 甲烷与一定比例的空气混合，遇火花会爆炸，故点燃前需要验纯，B错误。
5．下列说法不正确的是 (　　)
A．H、D互为同位素
B．正丁烷和异戊烷互为同分异构体
C．CH4和CH3CH2CH3互为同系物
D．O2和O3互为同素异形体
5
B
【解析】 正丁烷和异戊烷的分子式不同，结构不同，不互为同分异构体，二者互为同系物，B错误。
A．可用水代替饱和食盐水收集Cl2
B．反应生成的有机物均为液态
C．反应结束后集气瓶中充满液体
D．反应生成的有机物都不存在同分异构体
6
D
【解析】 氯气能溶于水，不能用水代替饱和食盐水收集Cl2，A错误；反应生成的一氯甲烷为气体，B错误；反应后有一氯甲烷生成，一氯甲烷是难溶于水的气体，集气瓶中不能充满液体，C错误；甲烷是正四面体结构，所以反应生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都只有一种结构，D正确。
6
7．下列有关烷烃的叙述正确的是 (　　)
①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
③分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃
④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色
A．①③⑤ B．②③
C．①④ D．①②④
7
C
【解析】 烷烃中只含有碳碳单键(甲烷除外)、碳氢单键，①正确；烷烃均不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，②错误；分子通式为CnH2n＋2的烃处于饱和状态，一定属于烷烃，③错误；烷烃的特征反应为取代反应，所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，④正确；乙烷与溴水不能发生化学反应，⑤错误。故选C。
7
8．下面是五种链状烷烃的球棍模型：
8
(1) A、B、C三者之间的关系是______________。
(2) C、D、E三者之间的关系是__________________。
(3) B的分子式为________，名称是__________。
A　　　　　 B　　　　　　　C　　　　　　D　　　　　 E
互为同系物
互为同分异构体
C4H10
正丁烷
9．按要求写出下列链状烷烃的结构简式或分子式。
(1) 相对分子质量为44的烷烃的结构简式为_______________。
(2) 碳、氢原子个数比为2∶5的烷烃的分子式为__________。
(3) 分子中含14个氢原子的烷烃的分子式为_________。
9
CH3CH2CH3
C4H10
C6H14
10．(教材习题)某种烷烃完全灼烧后生成了17.6 g CO2和9.0 g H2O。请据此推测其分子式，并写出可能的结构简式。
10
【答案】 C4H10　CH3CH2CH2CH3、
10

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