甲烷【提高】知識(shí)導(dǎo)航甲烷有機(jī)化合物和烴甲烷的結(jié)構(gòu)甲烷的物理性質(zhì)甲烷的化學(xué)性質(zhì)氧化反應(yīng)取代反應(yīng)高溫分解甲烷的實(shí)驗(yàn)室制法甲烷一、有機(jī)化合物和烴概念組成元素有機(jī)化合物含有

元素的化合物一定含有

元素，常含有氫、氧元素，有的還含有氮、硫、磷、鹵素等烴僅含有

兩種元素的有機(jī)物_______(寫(xiě)元素符號(hào))一、有機(jī)化合物和烴概念組成元素有機(jī)化合物含有碳元素的化合物一定含有碳元素，常含有氫、氧元素，有的還含有氮、硫、磷、鹵素等烴僅含有碳、氫兩種元素的有機(jī)物

C、H(寫(xiě)元素符號(hào))典型例題例1.某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)甲、乙、丙、丁四種固體樣品的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下表：則這四種固體物質(zhì)中最可能是有機(jī)物的是（）

A．甲B．乙C．丙D．丁甲乙丙丁熔點(diǎn)高低高低水溶性溶不溶不溶溶高溫加熱穩(wěn)定分解穩(wěn)定穩(wěn)定導(dǎo)電性導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電典型例題例1.某實(shí)驗(yàn)小組對(duì)甲、乙、丙、丁四種固體樣品的性質(zhì)進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果如下表：則這四種固體物質(zhì)中最可能是有機(jī)物的是（）

A．甲B．乙C．丙D．丁【答案】B甲乙丙丁熔點(diǎn)高低高低水溶性溶不溶不溶溶高溫加熱穩(wěn)定分解穩(wěn)定穩(wěn)定導(dǎo)電性導(dǎo)電不導(dǎo)電不導(dǎo)電導(dǎo)電二、甲烷1.分子組成及結(jié)構(gòu)(1)分子組成分子式電子式結(jié)構(gòu)式分子模型球棍模型比例模型二、甲烷1.分子組成及結(jié)構(gòu)(1)分子組成分子式電子式結(jié)構(gòu)式分子模型球棍模型比例模型CH4二、甲烷(2)空間結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及空間構(gòu)型4個(gè)C—H鍵的

、

和

相同，具有

結(jié)構(gòu)，鍵角均為

。二、甲烷(2)空間結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)示意圖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及空間構(gòu)型4個(gè)C—H鍵的

長(zhǎng)度

、

強(qiáng)度

和

夾角

相同，具有_正四面體

結(jié)構(gòu)，鍵角均為

109°28′

。典型例題例2.有5種物質(zhì)：①金剛石②白磷③甲烷④四氯化碳⑤二氯甲烷，其中分子具有正四面體結(jié)構(gòu)且鍵角為109°28′的是（）A.②③④⑤B.①②③④C.①③④D.全部典型例題例2.有5種物質(zhì)：①金剛石②白磷③甲烷④四氯化碳⑤二氯甲烷，其中分子具有正四面體結(jié)構(gòu)且鍵角為109°28′的是（）A.②③④⑤B.①②③④C.①③④D.全部【分析】分子中原子的空間關(guān)系使分子表現(xiàn)出不同的空間構(gòu)型。

二、甲烷正四面體構(gòu)型總結(jié)：中學(xué)化學(xué)常見(jiàn)的物質(zhì)和微粒中，是正四面體結(jié)構(gòu)的有：白磷、金剛石、晶體硅、CH4、CCl4、NH4+等二、甲烷2.甲烷物理性質(zhì)俗名：

、

，是

的主要成分二、甲烷2.甲烷物理性質(zhì)俗名：沼氣、坑氣，是天然氣的主要成分無(wú)色氣態(tài)難小二、甲烷3.化學(xué)性質(zhì)通常情況下，甲烷比較穩(wěn)定，不容易發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。但在特定條件下，甲烷也會(huì)跟某些物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。（1）氧化反應(yīng)

CH4＋2O2CO2＋2H2O

火焰的顏色：藍(lán)色思考：還有哪些物質(zhì)在空氣中燃燒會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的火焰？

產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰的物質(zhì)又有哪些？

烴燃燒的通式：

點(diǎn)燃二、甲烷思考：還有哪些物質(zhì)在空氣中燃燒會(huì)產(chǎn)生藍(lán)色的火焰？

產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰的物質(zhì)又有哪些？

火焰顏色小結(jié)（在空氣中燃燒）：產(chǎn)生藍(lán)色火焰的物質(zhì)：CH4、H2S、H2、CO等產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰的物質(zhì)：固態(tài)S、液態(tài)酒精等

烴燃燒的通式：CxHy＋(x+y/4)O2xCO2＋y/2H2O點(diǎn)燃典型例題例3.甲烷和過(guò)量氧氣混合，用電火花引爆，測(cè)得爆炸后混合氣體的密度是同溫同壓下H2密度的15倍（溫度為120℃），則原混合氣體中甲烷和氧氣的體積比為

。典型例題例3.甲烷和過(guò)量氧氣混合，用電火花引爆，測(cè)得爆炸后混合氣體的密度是同溫同壓下H2密度的15倍（溫度為120℃），則原混合氣體中甲烷和氧氣的體積比為

?！窘馕觥勘绢}考查甲烷燃燒的計(jì)算。據(jù)氧氣過(guò)量，反應(yīng)后體系溫度為120℃，所以反應(yīng)后的氣體為O2、CO2以及水蒸氣，反應(yīng)后氣體平均分子量=15×2=30據(jù)反應(yīng)前后氣體質(zhì)量及氣體物質(zhì)的量不變[CH4+2O2CO2+2H2O(g)]，設(shè)甲烷和氧氣共1mol，則

16g·mol－1×n(CH4)+32g·mol－1×[1-n(CH4)]=1mol×30g·mol－1

解得，n(CH4)=1/8molV(CH4)∶V(O2)=1/mol∶(1－1/8)mol=1∶7典型例題例4.將0.5mol的某烴完全燃燒后氣體通入過(guò)量石灰水中，產(chǎn)生白色沉淀100g，若取相同質(zhì)量的該烴完全燃燒后將全部產(chǎn)物通過(guò)裝有足量過(guò)氧化鈉的干燥管充分作用后，干燥管增重30g，試計(jì)算推導(dǎo)該烴的分子式。典型例題例4.將0.5mol的某烴完全燃燒后氣體通入過(guò)量石灰水中，產(chǎn)生白色沉淀100g，若取相同質(zhì)量的該烴完全燃燒后將全部產(chǎn)物通過(guò)裝有足量過(guò)氧化鈉的干燥管充分作用后，干燥管增重30g，試計(jì)算推導(dǎo)該烴的分子式?！窘馕觥吭O(shè)該烴為CxHy,那么0.5mol該烴完全燃燒生成CO2的物質(zhì)的量為1mol（由CaCO3的質(zhì)量為100g計(jì)算得到），所以x=2。

故該烴的分子式為C2H4

2Na2O2+2H2O4NaOH+O2

Δm

2mol

4g

n

m2=2g

解得n=1mol，即0.5molCxHy完全燃燒生成1molH2O,所以y=4Na2O2+2CO2

2Na2CO3+O2

Δm

2mol

56g

1mol

m1

解得m1=28g，所以m2=30-28=2g

規(guī)律總結(jié)M=22.4d分子量M=MADA化學(xué)方程式分子式C、H兩元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最簡(jiǎn)式完全生成CO2和H2O的量（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）烴的有關(guān)內(nèi)容的關(guān)系圖規(guī)律總結(jié)確定烴分子式的基本方法：方法一：根據(jù)有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（或元素的質(zhì)量比），求出有機(jī)物的最簡(jiǎn)式（也稱(chēng)實(shí)驗(yàn)式），再根據(jù)有機(jī)物的式量確定化學(xué)式。即：質(zhì)量分?jǐn)?shù)最簡(jiǎn)式分子式方法二：根據(jù)有機(jī)物的摩爾質(zhì)量和有機(jī)物中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（或元素的質(zhì)量比），推算出1mol該有機(jī)物中各元素的原子物質(zhì)的量，從而確定分子中的各原子個(gè)數(shù)，即質(zhì)量分?jǐn)?shù)1mol物質(zhì)中各元素的原子物質(zhì)的量分子式方法三：燃燒通式法。如烴的分子式可設(shè)為CxHy，由于x和y是相對(duì)獨(dú)立的，計(jì)算中數(shù)據(jù)運(yùn)用簡(jiǎn)便，根據(jù)烴的燃燒方程式，借助通式CxHy進(jìn)行計(jì)算，解出x和y，最后得出烴的分子式鞏固練習(xí)1.某氣態(tài)烴10mL與50mL氧氣在一定條件下作用，剛好耗盡反應(yīng)物。生成水蒸氣40mL，一氧化碳和二氧化碳各20mL（均在相同狀況下測(cè)定），該烴分子式為（）

A.C3H8B.C4H6C.C3H6D.C4H8鞏固練習(xí)1.某氣態(tài)烴10mL與50mL氧氣在一定條件下作用，剛好耗盡反應(yīng)物。生成水蒸氣40mL，一氧化碳和二氧化碳各20mL（均在相同狀況下測(cè)定），該烴分子式為（）

A.C3H8B.C4H6C.C3H6D.C4H8【解析】CxHy+O2CO+CO2+H2O

相同狀況下，體積比等于物質(zhì)的量之比，配平方程式

CxHy+5O22CO+2CO2+4H2O

得到：x=4y=8

故選D點(diǎn)燃點(diǎn)燃鞏固練習(xí)2.取標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4和過(guò)量O2的混合氣體840mL，點(diǎn)燃，將燃燒后的氣體用過(guò)量堿石灰吸收，堿石灰增重0.600g。計(jì)算:(1)堿石灰吸收后所剩余氣體的體積（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）(2)原混合氣體中CH4跟O2的體積比

【答案】（1）336mL，（2）1:4二、甲烷(2)取代反應(yīng)①定義：有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。②甲烷與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)反應(yīng)條件光照(強(qiáng)光照射會(huì)發(fā)生爆炸)反應(yīng)物氣態(tài)鹵素單質(zhì)和甲烷生成物鹵化氫和各種鹵代甲烷的混合物，其中鹵化氫的量最多反應(yīng)特點(diǎn)①鹵素單質(zhì)不同，反應(yīng)速率不同②逐步取代，各步反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行③取代1molH原子，消耗1molX2，生成1molHX二、甲烷③取代反應(yīng)和置換反應(yīng)的比較類(lèi)別取代反應(yīng)置換反應(yīng)實(shí)例定義有機(jī)物分子里的原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)一種單質(zhì)和一種化合物，生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)反應(yīng)物一種化合物和一種化合物或單質(zhì)一種單質(zhì)和一種化合物生成物一般為2種新化合物另一種單質(zhì)和另一種化合物反應(yīng)中電子得失不一定發(fā)生電子轉(zhuǎn)移一定發(fā)生電子轉(zhuǎn)移典型例題例5.下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是（）①CH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H2O

②2CH3CH2OH→CH3CH2OCH2CH3+H2O

③CH3CH3+2Cl2→CH2ClCH2Cl+2HCl

④+HNO3→+H2O

A．③B．①③

C．①③④D．全部典型例題例5.下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是（）①CH3CH2OH+HBr→CH3CH2Br+H2O

②2CH3CH2OH→CH3CH2OCH2CH3+H2O

③CH3CH3+2Cl2→CH2ClCH2Cl+2HCl

④+HNO3→+H2O

A．③B．①③C．①③④D．全部【答案】D典型例題例6.在常溫下，把一個(gè)盛有一定量的甲烷和氯氣的密閉玻璃容器放在光亮的地方，兩種氣體發(fā)生反應(yīng)，下列敘述中不正確的是（）反應(yīng)產(chǎn)物量最多的是CHCl3B.如果氯氣過(guò)量，則最終產(chǎn)物只有一種C.反應(yīng)前后容器內(nèi)壓強(qiáng)不變D.發(fā)生的反應(yīng)都屬于取代反應(yīng)典型例題例6.在常溫下，把一個(gè)盛有一定量的甲烷和氯氣的密閉玻璃容器放在光亮的地方，兩種氣體發(fā)生反應(yīng)，下列敘述中不正確的是（）A.反應(yīng)產(chǎn)物量最多的是CHCl3B.如果氯氣過(guò)量，則最終產(chǎn)物只有一種C.反應(yīng)前后容器內(nèi)壓強(qiáng)不變D.發(fā)生的反應(yīng)都屬于取代反應(yīng)【答案】D鞏固練習(xí)3.在光照條件下，將1mol的甲烷和1mol的氯氣混合充分后，得到的產(chǎn)物為（）A.CH3ClB.HCl、CCl4

C.CH3Cl、CH2Cl2

D.CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl鞏固練習(xí)3.在光照條件下，將1mol的甲烷和1mol的氯氣混合充分后，得到的產(chǎn)物為（）A.CH3ClB.HCl、CCl4

C.CH3Cl、CH2Cl2

D.CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl【答案】D（3）高溫分解：在隔絕空氣并加熱至1500℃條件下的分解反應(yīng)

反應(yīng)方程式：

。

二、甲烷（3）高溫分解：在隔絕空氣并加熱至1500℃條件下的分解反應(yīng)

反應(yīng)方程式：CH4C＋2H2氫氣是合成氨及汽油等工業(yè)的原料；炭黑是橡膠工業(yè)的原料。二、甲烷1500℃以上二、甲烷4.甲烷的實(shí)驗(yàn)室制取（1）原理CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3（2）藥品：無(wú)水醋酸鈉粉末和堿石灰堿石灰中CaO的作用：a.吸水干燥，b.使反應(yīng)混合物疏松,以利CH4氣體逸出，c.減輕NaOH在高溫時(shí)對(duì)玻璃的腐蝕△二、甲烷4.甲烷的實(shí)驗(yàn)室制?。?）裝置（4）收集排水法向下排空氣法典型例題例7.下列實(shí)驗(yàn)操作中能夠成功的是(

)

A.由醋酸鈉晶體與堿石灰共熱制取CH4

B.加熱食鹽晶體和稀硫酸制氯化氫氣體

C.向裝有生石灰的圓底燒瓶中加入濃氨水制氨氣

D.將甲烷和氯氣的混合氣體光照得到純凈的四氯化碳典型例題例7.下列實(shí)驗(yàn)操作中能夠成功的是(

)

A.由醋酸鈉晶體與堿石灰共熱制取CH4

B.加熱食鹽晶體和稀硫酸制氯化氫氣體

C.向裝有生石灰的圓底燒瓶中加入濃氨水制氨氣

D.將甲烷和氯氣的混合氣體光照得到純凈的四氯化碳【解析】制取CH4必須用無(wú)水醋酸鈉和堿石灰共熱產(chǎn)生，故A不能成功；

制取氯化氫氣體是由食鹽晶體與濃硫酸共熱制取，故B不能成功；將甲烷和氯氣混合光照得到的CH3Cl（常溫下氣態(tài)）、CH2Cl2（常溫下是液態(tài)）、CHCl3（常溫下是液態(tài)）、CCl4（常溫下是液態(tài)）以及HCl氣體，不能得到純凈的四氯化碳，故D不成功。

鞏固練習(xí)4.將20mL0.1mol/L氫氧化鈉溶液與10mL0.1mol/LCH3COOH溶液混合后，加熱蒸干并灼燒，最后得到的固體是（）NaOHB.CH3COOHC.NaOH和CH3COOHD.Na2CO3鞏固練習(xí)4.將20mL0.1mol/L氫氧化鈉溶液與10mL0.1mol/LCH3COOH溶液混合后，加熱蒸干并灼燒，最后得到的固體是（）NaOHB.CH3COOHC.NaOH和CH3COOHD.Na2CO3【答案】D課堂練習(xí)1.下列說(shuō)法正確的是(

)A．凡是含有碳元素的化合物都屬于有機(jī)物B．有機(jī)物中一定含有碳元素C．有機(jī)物都是易燃物D．有機(jī)物都是非電解質(zhì)課堂練習(xí)1.下列說(shuō)法正確的是(

)A．凡是含有碳元素的化合物都屬于有機(jī)物B．有機(jī)物中一定含有碳元素C．有機(jī)物都是易燃物D．有機(jī)物都是非電解質(zhì)【解析】這類(lèi)題型考查知識(shí)的全面性，解答時(shí)宜用列舉特例的方法，切忌以偏概全。特別注意：有機(jī)物和無(wú)機(jī)物之間并無(wú)嚴(yán)格的界線(xiàn)。有機(jī)物中一定含有碳元素，但無(wú)機(jī)物中也有含碳元素的物質(zhì)。A錯(cuò)，B對(duì)。有機(jī)物并非都易燃，如CCl4可用于滅火，C錯(cuò)。大多數(shù)有機(jī)物屬于非電解質(zhì)，但羧酸類(lèi)物質(zhì)屬于弱電解質(zhì)的范疇，D錯(cuò)。課堂練習(xí)2.與甲烷的分子結(jié)構(gòu)相同的物質(zhì)是（）NH3B.CCl