8.1第1课时 天然气的利用 甲烷 【学习目标】 1.知道化石燃料的成分。 2.认识甲烷的分子组成、结构特征、主要化学性质及其应用。 3.了解取代反应的特征。 4.了解烃、烷烃及同系物的概念。 【合作探究】 【学习情境】 在人们担心化石能源将被耗尽的时候,科学家发现在各个大陆向海洋延伸的大陆边缘水深300~500 m 的深度,尤其是在海底以下1000~1100 m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,科学家把它们称为“易燃冰”或“可燃冰”。 任务1 甲烷的结构 【新知生成】 1.甲烷分子具有 空间结构。 2.若把甲烷分子中的一个H换成Cl,则它 (填“是”或“不是”)正四面体结构。根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2的结构有 种,通过搭建其球棍模型来证明。 【答案】1.正四面体 2.不是 1 【核心突破】 典例1 下列各图均能表示甲烷的分子结构,哪一种更能反映其真实存在状况( )。 A.分子结构示意图 B.电子式 C.球棍模型 D.空间填充模型 【答案】D 【解析】这几种形式都可表示甲烷分子,其中分子结构示意图、球棍模型及空间填充模型均能反映甲烷分子的空间构型,但空间填充模型更能形象地表达出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。电子式只反映出原子的最外层电子的成键情况。 【归纳总结】 1.证明甲烷分子是正四面体结构的方法 甲烷的正四面体结构,可以通过研究CH2Cl2存在几种结构来确定。CH4有4个等同的C—H键,在空间上可能有两种对称分布:正四面体结构和平面正方形结构,如图所示。 若是正四面体结构,则甲烷分子中任意2个氢原子被2个氯原子取代,CH2Cl2的结构只有1种;若是平面正方形结构,则取代的2个氢原子分邻位和对位,CH2Cl2的结构有两种。科学研究发现,CH2Cl2的结构只有1种,说明甲烷是正四面体结构。 2.甲烷空间结构的两点拓展应用 (1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代,则形成的分子结构仍为正四面体结构。 (2)若CH4分子中的氢原子被其他原子替代,则形成的分子结构仍为四面体,但不一定属于正四面体,如CH3Cl、CH2Cl2等。 训练1 下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型。下列说法正确的是( )。 A.CH3Cl是正四面体结构 B.CCl4是正四面体结构 C.CH4和CCl4的电子式完全相同 D.CH4和CCl4的性质完全相同 【答案】B 【解析】CH3Cl是四面体结构,但不是正四面体结构,A项错误;CCl4可看作CH4中的4个H原子被4个Cl原子代替,因此CCl4继承了CH4的正四面体空间结构,B项正确;CH4的电子式为H,CCl4的电子式为,C项错误;CH4是可燃性气体,CCl4是不能燃烧的液体,D项错误。 任务2 甲烷的性质 【新知生成】 一、物理性质 甲烷是一种 色、 味、 溶于水的 体,密度比空气 。 二、化学性质 1.性质 ,不与 、 、 等物质反应。 2.可燃性:甲烷是高效而洁净的 , 燃烧的化学方程式为 。 3.取代反应 (1)有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被 原子(或原子团)所 的反应。 (2)实验探究———甲烷与氯气的反应 实验操作 实验现象 a.集气瓶内气体黄绿色逐渐消失,最后变为 色 b.集气瓶内壁有 出现 c.集气瓶内液面 ,水槽内有少量固体析出 反应原理 CH4+Cl2 CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+Cl2 CHCl3+Cl2 产物特点 常温下CH3Cl是 体,CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是不溶于水的 体 取代反应 有机物分子里的某些 被其他 所取代的反应 4.检验甲烷燃烧产物的简便操作方法是 。 5.1 mol C ... ...
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