第一節(jié)最簡單的有機化合物——甲烷課時1甲烷1.會寫甲烷的分子式、結(jié)構(gòu)式、電子式，知道甲烷的結(jié)構(gòu)特點。2.知道甲烷能發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng)，會寫相應(yīng)的化學(xué)方程式。重點3.知道取代反應(yīng)的概念和甲烷發(fā)生取代反應(yīng)時的斷鍵和成鍵情況。甲烷的組成與結(jié)構(gòu)[基礎(chǔ)·初探]教材整理1有機物與烴1．有機化合物(1)定義：含碳元素的化合物叫有機物。(2)組成元素：除含碳元素外，常含有氫元素、氧元素，有些有機物還含有氮、硫、鹵素、磷等。2．烴(1)定義：僅由碳和氫兩種元素組成的有機物稱為碳氫化合物，也稱為烴。(2)典型代表物：最簡單的烴是甲烷。3．甲烷的存在和用途教材整理2甲烷的組成與結(jié)構(gòu)1．甲烷的組成與結(jié)構(gòu)分子式CH4，電子式為，結(jié)構(gòu)式為。2．甲烷分子結(jié)構(gòu)示意圖甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子為中心，氫原子為頂點，其中4個C—H的長度和強度相同，夾角相等，其角度為109°28′。3．甲烷的分子模型為球棍模型，為比例模型。??eq\o(\a\al(小球表示原子，,棍表示共價鍵。))eq\x(\a\al(用不同體積的小球表示不同大小,的原子，更能反映分子的結(jié)構(gòu)。))特別說明：可利用CH4分子中共價鍵的夾角為109°28′且相同，說明CH4為正四面體形而不是正方形。[題組·沖關(guān)]1．下列說法中不正確的是()A．有機物一定含有碳元素B．烴屬于有機物，只含碳、氫兩種元素，不少有機物還含有氧、氮、硫等元素C．有機物都不溶于水，如CCl4、CS2等D．有機物有2000多萬種，所以在周期表中形成化合物種類最多的是第ⅣA族【解析】大多數(shù)有機物都不溶于水，但有一部分有機物溶于水，如乙酸、乙醇等，所以C項錯。第ⅣA族的元素中，硅是地殼和巖石的主要成分，所以人們稱硅是無機非金屬的主角；碳是有機物必含的元素，所以人們稱碳是有機界的主角，故D項正確?！敬鸢浮緾2．下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，哪一種更能反映其真實存在狀況()【導(dǎo)學(xué)號：】Ⅰ.結(jié)構(gòu)示意圖Ⅱ.電子式Ⅲ.球棍模型Ⅳ.比例模型A．Ⅰ B．ⅡC．Ⅲ D．Ⅳ【答案】D甲烷的性質(zhì)[基礎(chǔ)·初探]教材整理甲烷的物理性質(zhì)與化學(xué)性質(zhì)1．物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度(與空氣相比)水溶性無色氣體無味比空氣小極難溶于水2.化學(xué)性質(zhì)(1)穩(wěn)定性通常狀況下，CH4性質(zhì)穩(wěn)定，與強酸、強堿、強氧化劑均不反應(yīng)。(2)氧化反應(yīng)(燃燒)點燃條件下，CH4能在空氣中燃燒，化學(xué)方程式為CH4＋2O2eq\o(→,\S\UP7(點燃))CO2＋2H2O，燃燒火焰呈淡藍色。(3)與Cl2的取代反應(yīng)①CH4與Cl2在光照條件下，反應(yīng)生成一氯甲烷的化學(xué)方程式(用結(jié)構(gòu)式表示物質(zhì))。②甲烷的4種氯代產(chǎn)物都不溶于水，常溫下CH3Cl為氣體，其他三種為液體。3．有機物取代反應(yīng)概念：有機物分子中的某些原子或原子團被其他的原子或原子團所替代的反應(yīng)。[探究·升華][思考探究]探究甲烷與Cl2取代反應(yīng)的實驗探究圖①圖②問題思考：(1)圖①和圖②中有哪些現(xiàn)象？【提示】圖①無明顯現(xiàn)象。圖②：試管內(nèi)——氣體顏色逐漸變淺；內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)；有少量白霧；液面上升，水槽中——有固體析出。(2)圖①與圖②的現(xiàn)象說明甲烷與Cl2反應(yīng)的條件是什么？【提示】光照。(3)寫出Cl2與CH4發(fā)生反應(yīng)的系列方程式(用結(jié)構(gòu)簡式表示物質(zhì))?！咎崾尽緾H4＋Cl2eq\o(→,\S\UP7(光照))CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\S\UP7(光照))CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\S\UP7(光照))CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2eq\o(→,\S\UP7(光照))CCl4＋HCl。[認知升華]升華甲烷的取代反應(yīng)及產(chǎn)物特點1．甲烷與氯氣的取代反應(yīng)2．甲烷氯代物的結(jié)構(gòu)特點CH4分子的立體構(gòu)型為正四面體，4個C—H的長度、強度和夾角完全相同，因此CH4分子中的4個氫原子性質(zhì)完全相同。(1)若將CH4分子中的4個氫原子全部用其他相同的原子或原子團替代，則該原子形成的分子結(jié)構(gòu)仍為正四面體，如CCl4。(2)若CH4分子中的4個氫原子被其他不同的原子或原子團替代，則該原子形成的分子結(jié)構(gòu)仍為四面體，但不屬于正四面體，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。(3)CH4的一取代、二取代、三取代、四取代產(chǎn)物均只有一種。[題組·沖關(guān)]題組1甲烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．下圖是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型圖。下列說法正確的是()A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)B．CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)C．CH4和CCl4中的化學(xué)鍵完全相同D．CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同，性質(zhì)也相同【解析】CH4、CCl4中各自的鍵的長度、鍵的強度相等，故為正四面體結(jié)構(gòu)；CH3Cl中含C—H和C—Cl兩種不同的化學(xué)鍵，不是正四面體結(jié)構(gòu)。【答案】B2．下列關(guān)于甲烷的敘述正確的是()A．甲烷分子的立體構(gòu)型是正四面體，所以CH2Cl2有兩種不同構(gòu)型B．甲烷可以與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，因此，可以使氯水褪色C．甲烷能夠燃燒，在一定條件下會發(fā)生爆炸，因此，是礦井安全的重要威脅之一D．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色【解析】A中，由于甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，四個頂點中任意兩個氫原子都是相鄰關(guān)系，故CH2Cl2不存在不同構(gòu)型；B中，CH4只能跟氯氣在光照下反應(yīng)，與氯水不反應(yīng)；D中，CH4比較穩(wěn)定，不能被酸性KMnO4溶液氧化?！敬鸢浮緾題組2取代反應(yīng)及其數(shù)量關(guān)系3．有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應(yīng)叫取代反應(yīng)。下列化學(xué)反應(yīng)中不屬于取代反應(yīng)的是()A．CH2Cl2＋Br2eq\o(→,\S\UP7(光照))CHBrCl2＋HBrB．CH3OH＋HCleq\o(→,\S\UP7(光照))CH3Cl＋H2OC．CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\S\UP7(催化劑))CH3CH2OHD．CH3—CH2—Br＋H2Oeq\o(→,\S\UP7(NaOH),\s\do15(△))CH3—CH2—OH＋HBr【答案】C4．在標準狀況下，22.4LCH4與氯氣在光照下發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測得四種有機取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗的氯氣為()A．0.5mol B．2molC．2.5mol D．4mol【解析】1molCH4與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，該四種取代物中n(Cl)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4