2011年高一化学精品课件：3.1.1　甲烷、烷烃（苏教版必修2）

(共36张PPT)
第1课时　甲烷、烷烃
第1课时
课堂互动讲练
知能优化训练
课前自主学案
探究整合应用
课前自主学案
自主学习
一、化石燃料
化石燃料 天然气 石油 煤
组成元素 主要有C、H 主要有__________，还有少量S、O、N等　 主要有_________，还有少量S、P、N等
主要成分 _____ ___________ ___________和________组成的复杂混合物
C、H
C、H、O
甲烷
碳氢化合物
有机化合物
无机物
二、甲烷
1．存在：是________、_____、瓦斯、坑道气、可燃冰的主要成分。
2．分子结构
分子式 结构式 电子式 空间构型
CH4 CHHHH HC H
天然气
沼气
3．物理性质
颜色：_____；气味：_____；状态：气体；溶解性：难溶于水；密度：比空气小。
4．化学性质
(1)燃烧反应
①甲烷燃烧的实验
实验操作
燃烧现象 _________________________
无色
无味
安静燃烧，产生淡蓝色火焰
产物检验
方法 罩一只干燥的烧杯 罩一只内壁用澄清石灰水润洗过的烧杯
现象 __________________ ____________
结论 _____________ __________
烧杯内壁有水珠生成
石灰水变浑浊
有H2O生成
有CO2生成
②甲烷燃烧的热化学方程式
1 mol甲烷完全燃烧生成液态水时可以放出890 kJ的热量，其燃烧的热化学方程式为： _________________________________________ 　。
(2)取代反应
①定义
有机化合物分子中的某种__________________
被另一种______________________所取代的反应。
原子(或原子团)
原子(或原子团)
②甲烷与氯气的反应
实验操作
实验现象 a.黄绿色逐渐消失，最后变为无色；
b.集气瓶内壁有_________出现；
c.集气瓶内液面_____，水槽内有少量_____析出
油状液滴
上升
固体
反应原理
CO、H2
CH3OH　
1．(1)若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？
(2)在甲烷和氯气的取代反应实验中，集气瓶内液面为什么会上升？
【提示】　(1)因C—H键与C—Cl键的键长不同，故CH3Cl是四面体结构，但不是正四面体结构。
(2)该反应是气体体积减小的反应，而且生成的HCl极易溶于水，导致集气瓶内气体压强减小，在外界大气压的作用下，水槽内的饱和食盐水将会被压入集气瓶中，导致液面上升。
思考感悟
三、烷烃
1．烃
仅含_______两种元素的有机化合物，又叫___________。
2．烷烃
(1)结构：碳原子都以_________相连，其余的价键全部与_______结合，达到“饱和”。
(2)通式：______________。
碳和氢
碳氢化合物
碳碳单键
氢原子
CnH2n＋2(n≥1)
(3)命名：
①n≤10：依次称为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷……
②n≥11：直接根据碳原子数称为某烷，如C16H34称为_______。
(4)性质：和甲烷相似。
①可与O2发生燃烧反应，其化学方程式为：
十六烷
取代
3．同系物
分子结构______，组成上相差1个或若干个“_____”原子团的有机化合物互称为同系物。如甲烷(CH4)、乙烷(_________)、丙烷(___________)互为同系物。
2．CH3CH2CH2CH3分子中碳原子在同一条直上？
【提示】　烷烃分子中的碳原子以单键与其他原子相连，因此与之成键的四个原子构成四面体结构，碳原子不在同一条直线上，直链烷烃碳原子之间呈锯齿形。
相似
CH2
CH3CH3
CH3CH2CH3
自主体验
思考感悟
1．第28届国际地质大会提供的资料显示，在海底蕴藏着大量的天然气水合物，俗称“可燃冰”。其蕴藏量是地球上煤和石油的几百倍，因而是一种等待开发的巨大能源物质。有关可燃冰的下列预测中错误的是(　　)
A．高压、低温有助于可燃冰的形成
B．可燃冰的主要成分是甲烷
C．可燃冰是一种比较清洁的能源
D．可燃冰的微粒间存在着离子键
答案：D
2．判断下列叙述中错误的是(　　)
A．点燃甲烷必须事先进行验纯
B．甲烷燃烧能放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C．煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火，以防爆炸事故的发生
D．在空气中，将甲烷加热到1500 ℃以上，能分解成炭黑和氢气
答案：D
3．甲烷和氯气以物质的量比1∶1混合，在光照条件下得到的有机产物是(　　)
①CH3Cl　②CH2Cl2　③CHCl3　④CCl4　⑤HCl
A．只有①　　　　　 B．①和②的混合物
C．只有④ D．①②③④的混合物
答案：D
课堂互动讲练
甲烷与卤素单质的取代反应
项目 情况
反应条件 光照(放在光亮处，日光直接照射爆炸)
反应物要求 所用的卤素单质必须是纯净物，甲烷与卤素单质的水溶液不反应。卤素单质一般选用Cl2，因为F2与CH4反应太剧烈，而Br2、I2与CH4反应过于缓慢
反应特点 逐步取代，即CH4分子中的氢原子被氯原子逐步取代，但在同一个体系中，往往是各步反应同时发生，得到的产物是含多种成分的混合物
产物特点(以CH4与Cl2反应为例) (1)取代产物状态
常温下CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体。
(2)产物的量
①5种产物中HCl的物质的量最多。
②根据碳原子守恒，4种取代产物的物质的量之和与参加反应的CH4的物质的量相等。
③根据反应关系式，生成的HCl的物质的量一定等于参加反应的Cl2的物质的量
(2011年福州高一检测)如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：_________________________________________。
例1
(2)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为________(填字母代号)。
A．CH3Cl　HCl
B．CCl4　HCl
C．CH3Cl　CH2Cl2
D．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4　HCl
(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是________(填字母代号)。
A．升高 B．降低
C．不变 D．无法确定
(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到
________________________________________________________________________。
(5)右端玻璃管的作用是________________________________________________________________________。
【思路点拨】　解答该题需注意以下三点：
(1)甲烷的取代反应是一种连锁反应，第一步反应一旦开始后续反应立即进行。
(2)产物HCl易溶于水，会引起压强变小。
(3)硅酸是难溶性弱酸。
(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。
(5)为了平衡气压，在U形管右侧插有一个玻璃管。
变式训练1
把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛Na2SiO3溶液的水槽里，放在光亮处。
预测可能观察到的实验现象：
(1)试管中：
①_____________________________________；
②_____________________________________；
③___________________________________。
(2)水槽中：___________________________________。
解析：CH4和Cl2光照生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质，随着反应的进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，Cl2易溶于有机溶剂，使试管壁上有黄色油滴。因生成的HCl易溶于水，导致反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升。HCl溶于水后，与Na2SiO3反应生成白色胶状沉淀。
答案：(1)①气体颜色逐渐褪去
②水面上升
③试管壁上有黄色油状液滴
烷烃的化学性质
1．氧化反应
通常情况下性质稳定，不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，不能与强酸、强碱反应。烷烃的氧化反应一般指燃烧反应，其通式为：
(2011年龙岩高一检测)下列有关烷烃的叙述中，不正确的是(　　)
A．在烷烃分子中，所有的化学键都为单键
B．所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应
C．烷烃的分子通式为CnH2n＋2，符合该通式的烃不一定是烷烃
D．随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高
例2
【解析】　烷烃中的碳碳键、碳氢键均为单键；烷烃都能与Cl2发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一；随着碳原子数的增加，烷烃的分子间作用力增大，使其熔、沸点逐渐升高；因分子通式中CnH2n＋2中的氢原子已达饱和，故符合CnH2n＋2的有机物只可能是烷烃。
【答案】　C
变式训练2　科学家对中国首颗探月卫星发回的数据进行了分析，发现月球形成时可能存在稀薄的原始大气层，主要由氖、氢、氦、氩等气体组成，不含甲烷等碳氢化合物。下列关于碳氢化合物的说法正确的是(　　)
A．碳氢化合物的通式为CnH2n＋2
B．燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物
C．碳原子间以单键相连的烃是烷烃
D．碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数
解析：选D。CnH2n＋2是烷烃的通式，A错误；燃烧产物为二氧化碳和水的化合物不一定是碳氢化合物，化学式为CxHyOz的有机物的燃烧产物也是二氧化碳和水，B错误；碳原子间全部以单键相连的链烃才是烷烃，C错误；因为碳原子的相对原子质量(12)为偶数，烃分子中的氢原子数也为偶数，所以碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数是正确的。
探究整合应用
如何确定烃类的分子式
1．最简式法
最简式，又叫实验式，与分子式在数值上相差n倍，如乙烷的实验式为CH3。根据烃中各元素的质量分数(或元素的质量比)，求出该烃的实验式，再根据该烃的相对分子质量求n的值，即可确定分子式。
2．物质的量法
根据烃的摩尔质量和烃中各元素的质量分数(或元素的质量比)，推算出1 mol该烃中各元素的原子的物质的量，从而确定分子中各原子的个数。
3．原子守恒法
主要思路是：首先要判断有机物中所含元素的种类，然后根据题目所给条件确定有机物中各元素的原子数目，从而得到分子式。例如：1 mol烃完全燃烧得到ɑ mol CO2，则1 mol烃中碳原子物质的量为ɑ mol；得到b mol水，则1 mol烃中氢原子物质的量为2b mol，分子式为CɑH2b。
4．化学方程式法
某气态烷烃20 mL，完全燃烧时，正好消耗同温同压下的氧气100 mL，该烃的化学式是(　　)
A．C2H6 B．C3H8
C．C4H10 D．C5H12
例
【解析】　气态烷烃的燃烧方程式为：
【答案】　B