甲烷及烷烃 （含答案） 人教版（2019） 选择性必修3 第二章 烃 第一节 烷烃

甲烷及烷烃 【核心素养发展目标】 1．熟知甲烷的结构、性质及用途，熟悉甲烷的取代反应的条件 2．认识烷烃的组成和结构特征，能以典型代表物为例，理解烷烃的化学性质 【主干知识梳理】 一、甲烷的结构及性质 1．甲烷分子的组成与结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 CH4 CH4 结构特点 CH4的空间结构为正四面体形，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。分子中的4个C－H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等，键角为109°28′ 2．甲烷的物理性质：无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体 3．甲烷的化学性质———通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂等不反应 (1)甲烷的氧化反�———燃烧反应 甲烷与氧气燃烧的化学方程式：CH4＋2O2 HYPERLINK "http://www./" EMBED Equation.3 CO2＋2H2O 【微点拨】 ①甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ热量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源 ②甲烷具有可燃性，点燃甲烷之前一定要检验甲烷的纯度 ③煤矿中的爆炸事故多与CH4气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施 (2)甲烷的取代反应 ①实验探究 实验过程 取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管CH4和半试管Cl2，分别用铁架台固定好。将其中一支试管用铝箔套上，另一试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置，比较两支试管内的现象 实验装置 实验现象 A装置 试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾生成，且试管内液面上升，水槽中有固体析出 B装置 无明显现象 实验结论 CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应 ②反应的机理 ③化学反应方程式 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl ④取代反应：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替代的反应叫做取代反应 【微点拨】 a．反应条件：光照，其光照为漫射光，在室温暗处不发生反应，但不能用日光或其他强光直射，以防爆炸 b．对反应物状态的要求：卤素单质的气态，如甲烷和溴蒸气、碘蒸气在光照条件下也能发生取代反应，但CH4与氯水、溴水则不反应 c．反应产物：虽然反应物的比例、反应时间的长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多 d．反应特点———连锁反应：甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，并不只发生反应CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，其他反应也在进行 e．定量关系———n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋…＝n(HX) 甲烷四种取代产物性质 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 名称 一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯甲烷 俗称 ——— ——— 氯仿 四氯化碳 状态 气态 液态 液态 液态 结构式 空间构型 四面体 四面体 四面体 正四面体 密度 ——— 大于水 大于水 大于水 用途 ——— ——— 溶剂 溶剂、灭火剂 (3)甲烷的受热分解：CH4 HYPERLINK "http://www./" EMBED Equation.3 C＋2H2 (分解温度通常在1000°C以上，说明甲烷的热稳定性很强) 【对点训练1】 1．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　) A．甲烷与氯气以物质的量之比为1∶4混合时只生成CCl4 B．甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．1 mol甲烷生成CH2Cl2，最多消耗1 mol氯气 2．如图所示，在光照条件下，将盛有CH4和Cl2的试管倒扣于盛有饱和食盐水的水槽中进行 ... ...