第三章有机化合物
第一节最简单的有机化合物——甲烷第1课时甲烷的结构和性质
一、有机化合物和烃
概念 组成元素 有机化合物 大部分含有______的化合物 一定含有____，常含有____，有的还含有____________等(写元素符号，下同)。 烃 仅含有______________的有机物 有机化合物都含有____元素，但含有____元素的物质不一定都是有机物，如CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐都属于______。
二、甲烷
1．存在和用途
(1)存在：甲烷是________、________、油田气和煤矿坑道气的主要成分。
(2)用途：天然气是一种______、______、________的清洁能源，还是一种重要的__________。
2．组成与结构
(1)表示方法
化学式 电子式 结构式 分子结构示意图 球棍模型 比例模型 (2)结构特点
甲烷分子是以______为中心，________为顶点的__________结构，其中C—H键的______和______相同。
3．物理性质
颜色 状态 气味 密度(与空气相比) 水溶性 4.化学性质
通常状况下，甲烷比较稳定，与______等强氧化剂不反应，与______、______也不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。
(1)氧化反应
纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈________，放出大量的热，反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
(2)取代反应
①取代反应：有机化合物分子里的某些________________被其他________________所代替的反应。
②甲烷与氯气的取代反应
实验操作 实验现象 a.气体颜色________，最后________
b.试管内壁有________出现
c.试管内液面逐渐________
d.试管中有少量白雾 有关化学方程式 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；
CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl；
CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl；
CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl ③取代产物
水溶性：甲烷的四种氯代产物均________。
状态：常温下除__________是气体，其余三种均为__________。
④取代反应和置换反应的区别。
取代反应 置换反应 甲烷与氯气的反应 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 定义 参与物质 反应条件 反应受________、____、____的影响 水溶液中置换遵循__________的原则 反应中
电子得失
知识点一认识有机物
1．下列说法正确的是()
A．有机物的水溶液都不导电
B．有机物都易燃烧
C．有机物只能从有机体中获得
D．有机物中都含有碳元素
2．烃是()
A．含有碳、氢元素的有机物
B．含有碳元素的化合物
C．仅由碳、氢两种元素组成的有机物
D．完全燃烧只生成二氧化碳和水的化合物3．下列物质属于烃类的是()
A．C6H6B．H2CO3C．C2H4OD．CHCl3
知识点二甲烷的组成和结构
4．如图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是()
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B．CH4、CCl4都是正四面体结构
C．CH4和CCl4中的化学键完全相同
D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同
5．下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是()
A．CH3Cl只代表一种物质B．CH2Cl2只代表一种物质
C．CHCl3只代表一种物质D．CCl4只代表一种物质
知识点三甲烷的性质
6．下列叙述中错误的是()
A．点燃甲烷不必事先进行验纯
B．甲烷燃烧放出大量的热，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．点燃甲烷不一定会爆炸
7．在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气混合充分反应后，得到产物的物质的量最多的是()
A．CH3ClB．CHCl3C．CCl4D．HCl
8．CH4和H2混合气体10mL，完全燃烧后生成6mLCO2气体(气体的体积在相同状况下测定)，则混合气体中CH4和H2的体积之比为()
A．2∶3B．3∶2C．2∶1D．1∶2
知识点四取代反应
9．关于取代反应和置换反应的下列说法中，正确的是()
A．取代反应和置换反应中一定都有单质生成
B．取代反应和置换反应一定都属于氧化还原反应
C．取代反应大多是可逆的，反应速率慢，而置换反应一般是单向进行的，反应速率快
D．取代反应和置换反应的产物都是惟一的，不会有多种产物并存的现象10．1molCH4与Cl2发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl2为()
A．0.5molB．2molC．2.5molD．4mol
练基础落实
1．下列气体的主要成分不是甲烷的是()
A．沼气B．煤气C．天然气D．坑道气
2．以下关于甲烷的说法中错误的是()
A．甲烷分子是由极性键构成的分子
B．甲烷分子具有正四面体结构
C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键
D．甲烷分子中具有非极性键
3．有机物中的烃是________的化合物()
A．含有碳元素B．含有碳元素和氢元素
C．仅含有碳元素和氢元素D．燃烧后生成二氧化碳和水
4．用于制造隐形飞机的物质具有吸收微波的功能，其主要成分的结构如下图，它属于()
A．无机物B．烃
C．高分子化合物D．有机物
5．下列反应属于取代反应的是()
A．CH4C＋2H2
B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2
C．CH4＋2O2CO2＋2H2O
D．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl
6.
如右图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，集气瓶内气体可能是()
①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2
④N2、H2
A．①②B．②④C．③④D．②③
7．常温下把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶上有淡黄绿色液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是()
A．5种B．6种C．4种D．3种
练方法技巧——燃烧法确定有机物分子组成
8．某有机物在O2中充分燃烧生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1，由此可得出的结论是()
A．该有机物分子中C、H、O原子个数比为1∶2∶3
B．该有机物分子中C、H原子个数比为1∶2
C．该有机物中必定含有氧元素
D．该有机物化学式为C2H4
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案 练综合拓展
9.
如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将X气体点燃，将燃烧后的气体通过A、B两个洗气瓶。试根据实验现象回答下列问题：
(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则X气体是________。
(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则X气体是________。
(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则X气体可能是_________________。
10.
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：________________________________________________________________________。
(2)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为________。
A．CH3ClHCl
B．CCl4HCl
C．CH3ClCH2Cl2
D．CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl
(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是
________________________________________________________________________。
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______________________________________。第三章有机化合物
第一节最简单的有机化合物——甲烷
第1课时甲烷的结构和性质
基础落实
一、
从左到右，从上到下：碳元素CH、ON、S、P、Cl碳元素和氢元素
C、H碳碳无机物
二、
1．(1)天然气沼气(2)高效低耗污染小化工原料
2．(1)CH4
(2)碳原子氢原子正四面体键长键角
3．无色气态无味小极难溶
4．KMnO4强酸强碱(1)淡蓝色CH4＋2O2CO2＋2H2O(2)①原子或原子团原子或原子团②a.变浅消失b．油状液滴c．上升③不溶于水一氯甲烷液体④从左到右，从上到下：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替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催化剂温度光强制弱不一定有电子的转移一定有电子的得失
对点训练
1．D2.C
3．A[烃是仅含有碳、氢两种元素的有机物，故选A。]
4．B
5．B[甲烷分子中有四个等同的C—H键，在空间可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构。本题主要考查学生的空间想象能力和逆向思维能力。本题用“反证法”，假设甲烷是平面正方形的结构，则CH2Cl2分子里的五个原子必在同一平面上，应有两种结构和即代表两种物质。而CH3Cl、CHCl3、CCl4就是写成平面结构，也只有一种结构。]
6．A[甲烷中如混有氧气，点燃可能会发生爆炸，因此点燃之前必须验纯。]
7．D[甲烷分子里的氢原子是逐步被氯原子取代的，虽然为等物质的量的甲烷和氯气混合反应，但发生任何一步反应，即每取代1mol氢原子都生成1molHCl，因此生成HCl的物质的量最多。]
8．B
[CH4＋2O2CO2＋2H2O
1 1
V(CH4) 6mL
V(CH4)＝＝6mL
V(H2)＝10mL－6mL＝4mL
故V(CH4)∶V(H2)＝6mL∶4mL＝3∶2。]
9．C[CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl就没有单质生成，A错；CH3COOC2H5＋H2O―→CH3COOH＋C2H5OH就不是氧化还原反应，B错；CH4与Cl2的取代反应，产物有5种，D错。]
10．C[1molCH4和Cl2反应，产生四种有机取代物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量相等，应各为0.25mol，则n(Cl2)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol。]
课后作业
1．B
2．D[甲烷分子的正四面体结构中，四个键的长度、角度相等，四个氢原子的位置一样，分子中的C—H键为极性键。]
3．C[从概念上看，烃中只含碳、氢两种元素，故C项正确，A、B错误；烃完全燃烧的产物为CO2和水，但仅含C、H、O三种元素的化合物完全燃烧产物也只有CO2和水，D项错误。]
4．D[本题以四硫富瓦烯为题材，考查学生运用已学的知识，将有机化合物分类的能力。选项A明显错误，化合物虽然含硫，但不是无机物；选项B容易造成误判，烃类化合物是指只含碳、氢元素的有机化合物，该化合物分子中还含有硫元素，因此不属于烃类；该化合物也不属于高分子化合物，选项C也是错误的。]
5．D[A属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化反应，D属于取代反应，要从反应实质的角度理解取代反应和置换反应的区别。]
6．D[中CH4与Cl2在光照下可发生反应，致使气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水；中发生4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3气体体积减小。]
7．C[此题考查甲烷的取代反应的产物种类，关键在于集气瓶中最多含有气体物质的种数，产物是气体的有CH3Cl、HCl，还有没有完全反应的甲烷和氯气。]
8．B[有机物充分燃烧后生成CO2和H2O的物质的量之比为11，可得有机物分子中n(C)n(H)＝12，B正确；由于无条件可证明生成物中氧元素是否由有机物部分或全部提供，所以A、C、D均不正确。]
9．(1)H2(2)CO(3)CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CO、CH4
解析写出三种气体燃烧反应的化学方程式，然后根据浓硫酸吸水，澄清石灰水吸收CO2可得：(1)若A瓶质量增加，B瓶质量不变，说明气体X燃烧只生成水，X为H2；(2)若A瓶质量不变，B瓶质量增加，说明气体X燃烧只有CO2生成，故X为CO；(3)若A、B两瓶质量都增加，说明气体X燃烧产物既有H2O又有CO2，故X气体为不确定成分。它可以是CH4，也可以是以下组合：H2与CO；H2与CH4；CO与CH4；H2与CO和CH4。
10．(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl(2)D(3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压
解析(1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，
CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。
(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。
(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，U形管右侧液面下降，左侧液面上升。
(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。
别
实
例
区
别
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