高二化学第五章烃第一节甲烷

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         第五章  烃             学案1

1、对有机物的初步认识：包括烃、烃的性质；

2、甲烷的结构、物理性质、化学性质及用途。

重点：甲烷的结构、化学性质及用途

学习方法：不仅是对这一节、对于整个有机化学的学习都是按照这个思路

因此，从本节课开始，你要格外注意对结构的掌握。

1、                                        有机物。

2、日常生活中你所遇到的有机物：

（1）吃：                                            

（2）穿：                                            

（3）住：                                             

（4）材料：                                            

    目前，从自然界发现的和人工合成的有机物约为        万种，无机物约为        万种。

3、有机物种类繁多的原因有：

 

 

 

4、根据你所了解的有机物：总结有机物的通性：

 

5、烃的概念：                                                 

可分为：                                               。

1、分子式：                    （相对分子质量为：      ）

 

2、电子式：                     3、结构式：

 

4、结构简式：                   5、空间构型：

1、甲烷是      色      味，密度是          ，（比空气的密度       ）；

2、是否溶于水？                    ；

3、甲烷是                气的主要成分。

    甲烷是一种很好的         ，在空气里容易燃烧生成      和     ，同时       大量的热。

    化学方程式：                                             ；

问题：反应物和生成物之间用         号连接，为什么？

思考：

现象               结论

通入到       KMnO₄  

甲烷              强酸    溶液中

强碱   

 

    将收集的CH₄和Cl₂混合，混合气体为               色，光照以后的现象为：（1）                 ；（2）                     ；

    （3）将盛有混合气体的试管倒置于盛水的水槽中，                 

在光照的条件下，CH₄和Cl₂发生了下述反应：

 

（1）

 

 

（2）

 

 

（3）

 

 

（4）

 

问题1：什么是取代反应？

 

 

问题2：

（1）CH₄和Cl₂的反应产物有      种，其中取代产物有      种，写出它们的结构简式：                                             ，这些取代产物中气体为          ，其余为          。

（2）取代反就置换反应有何异同？取代反应的条件是什么？在室温冷暗处能否反应？

 

 

（3）取代1mol CH₄中的H需要       mol Cl₂。

（4）甲烷的取代反应是分步进行的，所以甲烷的氯代物并不是一种，而是几种氯代物的          ；

（5）反应物状态：              

反应条件：                       

化学方程式：                                               

产物用途：                                                 

 

 

 

 

1、甲烷的分子式       ，电子式        ，结构式          ，结构简式      ，其空间构型为        ，其中碳原子位于      ，四个氢原子分别位于            。碳氢键之间的夹角都是          ，四个碳氢键的键长也都            。

2、国家已经规划建设新缰至上海的天然气管道干线，实施“西气东输”。

（1）天然气的主要成分是          ，它是由动物、植物残体在隔绝空气的情况下，经        形成的。

（2）开然气既是高效能源，也可作基本化工原料，生产乙炔、氢气、氯甲烷、甲醇、甲醛等化工产品，请写出开然气的主要成分经隔绝空气、高温反应生成乙炔（C₂H₂）和炭黑的化学方程式：

                                                  

3、甲烷和氯气按等物质的量混合，在光照下得到的产物是（  ）

①CH3Cl    ②CH2Cl2    ③CHCl3    ④CCl4

A、只有①  B、只有②  C、①②③的混合物D、①②③④的混合物

 

思维能力拓展：

    甲烷俗名沼气，它是沉积于池塘底部的植物残体在厌氧菌的作用下产生的。根据这一原理，人们发明了用发酵法获得沼气的沼气池。沼气池用的原料是人畜的粪便、杂草和垃圾等，而产生的沼气可以用来烧水、蒸饭、点灯、发电等，从而节约石油、煤炭和其他燃料；将沼气净化后得到的甲烷也可用于制取CCl₄和炭黑等化工原料；粪便、杂草和垃圾等经过沼气池发酵后，大部分寄生虫卵和病菌被杀死，改善了卫生条件，防止了疾病的发生，粪便等在发酵过程中，其中的蛋白质分解为氨，最终转为铵态氮肥，从而提高肥效。

 

在各个大陆向海延伸的大陆边缘水深超过300―500m的有利地带，尤其是在海底以下100―1100m深度的沉积地层中，以及高纬度地区广泛发育的永久冻土层中，蕴藏着丰富的气体水合物——天然气水合物资源，科学界把它们称之为“易燃冰”或“可燃冰”。

　　这种天然气水合物是一种由气体和水形成的冰状白色固体晶体，水分子一般通过氢键结合成多面体笼，笼中包含有固体的天然气分子。其分子式是M•nH₂O，式中M是气体分子，主要是甲烷、乙烷和丙烷等烃类同系物及CO₂、N₂和H₂S等，n是水分子数。水分子组成笼形类冰晶格架，气体分子充填在格架空腔中，组成单一或复合成分的天然气水合物。这种类冰水合物遇火即可燃烧。

    最初从理论上预言自然界可能存在气体水合物矿藏的是前苏联学者N•H•斯特里诺夫（1946年）。1972年，前苏联科学家终于在开发实践中证实位于北极圈内的麦索雅哈气田年发现）是天然气体水合物矿藏。1973—1975年前苏联学者H•H•Trofimuk等对世界海洋气体水合物的资源时进行了评价，他提出全球天然气体水合物含碳量估算大约为（2.7—14）´10³GT（1GT=10¹⁵g）。 1988年美国学者Kvenvolden和Claypool重新估算了全球水合物资源量，认为甲烷水合物含碳量较为合理的估计值应为1´10⁴GT。如果这一估计正确，气体水合物中甲烷的总含碳量则是当前已探明的所有化石燃料矿藏总含碳量的2倍。科学界普遍认为，气体水合物终将成为人类未来的极具潜势的洁净的能源资源。

    科学家的研究同时表明，当遭遇气候变化、构造活动、地震、火山以及人为开采等变化时，天然水合物所处的温度一压力平衡会遭到破坏，导致气体水合物发生解体和逃逸，进而影响全球气候变化。科学家猜测，全球性的温度增高可能是大量气体水合物因失稳作用造成的后果。

    我国东海陆坡、南海北部陆坡、台湾东北和东南海域、冲绳海槽，东沙和向沙海槽等地域均有天然气水合物产出的良好地质条件。科学界确信，人类使用全新的甲烷水合物洁净能源的时代即将到来。