最簡單的有機化合物—甲烷____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．認識有機物的組成和結構特點，建立有機物的立體結構模型；2．認識甲烷的立體結構和取代反應，以及同系物和同分異構體知識點一．有機化合物和烴概念組成元素有機化合物大部分含有碳元素的化合物一定含有C，常含有H,O，有的還含有N,P,S,Cl等(寫元素符號，下同)。烴僅含有C,H的有機物有機化合物都含有碳元素，但含有碳元素的物質不一定都是有機物，如CO、CO2、碳酸鹽、碳酸氫鹽都屬于無機物。知識點二．甲烷1．存在和用途(1)存在：甲烷是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。(2)用途：天然氣是一種高效、低耗、污染小的清潔能源，還是一種重要的化工原料。2．組成與結構(1)表示方法化學式電子式結構式分子結構示意圖球棍模型比例模型CH4(2)結構特點甲烷分子是以碳原子為中心，氫原子為頂點的正四面體結構，其中C—H鍵的鍵長和鍵角相同。3．物理性質顏色狀態(tài)氣味密度(與空氣相比)水溶性無色氣態(tài)無味小極難溶4.化學性質通常狀況下，甲烷比較穩(wěn)定，與KMnO4等強氧化劑不反應，與強酸、強堿也不反應。但在特定的條件下，甲烷也能發(fā)生某些反應。(1)氧化反應純凈的甲烷在空氣中安靜的燃燒，火焰呈淡藍色，放出大量的熱，反應的化學方程式為CH4＋2O2eq\o(――→,\s\up7(點燃))CO2＋2H2O。(2)取代反應①取代反應：有機化合物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應。②甲烷與氯氣的取代反應實驗操作實驗現象a.氣體顏色變淺，最后消失b.試管內壁有油狀液滴出現c.試管內液面逐漸上升d.試管中有少量白霧有關化學方程式CH4＋Cl2eq\o(――→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2eq\o(――→,\s\up7(光))CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2eq\o(――→,\s\up7(光))CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2eq\o(――→,\s\up7(光))CCl4＋HCl③取代產物水溶性：甲烷的四種氯代產物均不溶于水。狀態(tài)：常溫下除一氯甲烷是氣體，其余三種均為液體。④取代反應和置換反應的區(qū)別。類類別實例區(qū)別取代反應置換反應甲烷與氯氣的反應Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑定義有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應一種單質跟一種化合物反應，生成另一種單質和另一種化合物的反應參與物質反應物和生成物中不一定有單質反應物、生成物中一定有單質反應條件反應受催化劑、溫度、光的影響水溶液中置換遵循強制弱的原則反應中電子得失不一定有電子的轉移一定有電子的得失知識點三．烷烴1．烷烴定義及通性：烴的分子里所有的碳原子均達到“飽和”的鏈烴即所有的碳原子間均以單鍵的形式連接叫做飽和鏈烴，也叫烷烴。通式：CnH2n+2（n≥1）,如乙烷、丙烷、丁烷等。通性：①n≤4為氣體，溶沸點、密度隨碳原子數增大而增大②通常狀況下，很穩(wěn)定，與酸、堿和氧化劑都不發(fā)生反應，也難與其它物質化合。③可燃：在空氣中燃燒生成二氧化碳和水（充分）。④取代：在光照條件下，都能與氯氣等發(fā)生取代反應。2.同系物：結構相似，分子組成上相差若干個CH2的物質互稱為同系物。如：甲烷、乙烷、丙烷互稱為同系物，它們都屬于烷烴。3．同分異構體：化合物具有相同的化學式，但具有結構不同的化合物的現象，叫做同分異構現象。如正丁烷和異丁烷。具有同分異構現象的化合物互稱為同分異構體。類型一：甲烷的取代例1.在光照下，將等物質的量的CH4和Cl2充分反應，得到產物的物質的量最多的是A.CH3ClB.CH2Cl2C.CCl4D.HCl解析：由CH4與Cl2發(fā)生取代反應的化學方程式可知，每生成1mol鹵代烴，可生成1molHCl，由于CH4與Cl2發(fā)生的每一步取代反應中都有HCl生成，所以，產物中HCl的物質的量最多。這里注意，不要簡單地按CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl進行考慮。其實，該反應一旦進行，生成的CH3Cl立即與Cl2發(fā)生“連鎖”反應。答案：D類型二：燃燒的分析例2.一定量的CH4燃燒后得到的產物是CO、CO2、H2O（g），此混合物的質量為49.6g，當其緩緩通過足量的無水CaCl2時氣體質量減少25.2g，則混合氣中CO的質量為A.24.4gB.13.2gC.12.5gD.11.2g解析：設產物中CO的物質的量為x，CO2的物質的量為y。由C原子守恒可得CH4的物質的量為（x+y）,又由H原子守恒可得生成H2O的物質的量為2（x+y）。則解得x=0.4mol，y=0.3molm（CO）=0.4mol×28g·mol－1=11.2g答案：D類型三：化學中的四同例3.下列各組物質：①金剛石和C60②H2、D2和T2③和④CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3⑤乙烷和已烷⑥CH3CH2CH2CH(CH2CH3)CH3和CH3(CH2)2CH(CH3)CH2CH3中，互為同位素的是（填序號，下同），互為同素異形體的是，互為同系物的是，屬于同一物質的是。解析：互為同位素的是和，互為同素異形體的是金剛石和C60，互為同系物的是乙烷和已烷，屬于同一物質的是CH3CH2CH2CH(CH2CH3)CH3和CH3(CH2)2CH(CH3)CH2CH3。答案：③；①；⑤；⑥類型四：取代產物與壓強例4.如圖所示，集氣瓶內充滿某混合氣體，置于光亮處，將滴管內的水擠入集氣瓶后，燒杯中的水會進入集氣瓶，集氣瓶內氣體是()①CO、O2 ②Cl2、CH4 ③NO2、O2 ④N2、H2A．①② B．②④C．③④ D．②③解析：②Cl2、CH4光照下反應，且生成的HCl極易溶于水，使得集氣瓶內氣體壓強減?。虎?NO2＋H2O＝2HNO3＋NO、2NO＋O2＝2NO2。答案：D基礎演練一．選擇題1．下列說法正確的是()A．有機物的水溶液都不導電B．有機物都易燃燒C．有機物只能從有機體中獲得D．有機物中都含有碳元素2．烴是()A．含有碳、氫元素的有機物B．含有碳元素的化合物C．僅由碳、氫兩種元素組成的有機物D．完全燃燒只生成二氧化碳和水的化合物3．下列物質屬于烴類的是()A．C6H6 B．H2CO3 C．C2H4O D．CHCl34．如圖是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型圖。下列說法正確的是()A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結構B．CH4、CCl4都是正四面體結構C．CH4和CCl4中的化學鍵完全相同D．CH4、CCl4的結構相同，性質也相同5．下列事實中能證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結構的是()A．CH3Cl只代表一種物質 B．CH2Cl2只代表一種物質C．CHCl3只代表一種物質 D．CCl4只代表一種物質6．下列敘述中錯誤的是()A．點燃甲烷不必事先進行驗純B．甲烷燃燒放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料C．煤礦的礦井要注意通風和嚴禁煙火，以防爆炸事故的發(fā)生D．點燃甲烷不一定會爆炸7．在光照條件下，將等物質的量的甲烷和氯氣混合充分反應后，得到產物的物質的量最多的是()A．CH3Cl B．CHCl3 C．CCl4 D．HCl8．CH4和H2混合氣體10mL，完全燃燒后生成6mLCO2氣體(氣體的體積在相同狀況下測定)，則混合氣體中CH4和H2的體積之比為()A．2∶3 B．3∶2 C．2∶1 D．1∶29．關于取代反應和置換反應的下列說法中，正確的是()A．取代反應和置換反應中一定都有單質生成B．取代反應和置換反應一定都屬于氧化還原反應C．取代反應大多是可逆的，反應速率慢，而置換反應一般是單向進行的，反應速率快D．取代反應和置換反應的產物都是惟一的，不會有多種產物并存的現象10．1molCH4與Cl2發(fā)生取代反應，待反應完全后，測得四種有機取代物的物質的量相等，則消耗的Cl2為()A．0.5mol B．2mol C．2.5mol D．4mol二．填空題11．衣服上沾有動、植物油污，用水洗不掉，但可用汽油洗去，這是因為大多數有機物難_________而易__________________。有機化工廠附近嚴禁火種，這是因為絕大多數有機物_________。12．某元素的原子最外層電子數是次外層電子數的兩倍，該元素是，它和氫元素組成的最簡單的化合物的化學式為，在這種化合物中氫元素的質量分數為。13．將一支試管中盛滿甲烷和氯氣的混合氣體，倒置于盛有飽和食鹽水的水槽中，在漫射光的照射下，產生的現象是：①____________________，②____________________，③____________________，④____________________。鞏固提高一．選擇題1．下列氣體的主要成分不是甲烷的是()A．沼氣 B．煤氣 C．天然氣 D．坑道氣2．以下關于甲烷的說法中錯誤的是()A．甲烷分子是由極性鍵構成的分子B．甲烷分子具有正四面體結構C．甲烷分子中四個C—H鍵是完全等價的鍵D．甲烷分子中具有非極性鍵3．有機物中的烴是__________________的化合物()A．含有碳元素 B．含有碳元素和氫元素C．僅含有碳元素和氫元素 D．燃燒后生成二氧化碳和水4．用于制造隱形飛機的物質具有吸收微波的功能，其主要成分的結構如下圖，它屬于()A．無機物 B．烴C．高分子化合物 D．有機物5．下列反應屬于取代反應的是()A．CH4eq\o(――→,\s\up7(高溫))C＋2H2B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2C．CH4＋2O2eq\o(――→,\s\up7(點燃))CO2＋2H2OD．CH4＋Cl2eq\o(――→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl6．常溫下把體積相同的甲烷和氯氣充入一個無色的集氣瓶中，光照一段時間后，發(fā)現氣體的黃綠色變淺，集氣瓶上有淡黃綠色液滴，此時集氣瓶中最多含有氣體物質的種數是()A．5種 B．6種 C．4種 D．3種7．某有機物在O2中充分燃燒生成CO2和H2O的物質的量之比為1∶1，由此可得出的結論是()A．該有機物分子中C、H、O原子個數比為1∶2∶3B．該有機物分子中C、H原子個數比為1∶2C．該有機物中必定含有氧元素D．該有機物化學式為C2H4二．填空題8.如圖所示，某氣體X可能由H2、CO、CH4中的一種或幾種組成，將X氣體點燃，將燃燒后的氣體通過A、B兩個洗氣瓶。試根據實驗現象回答下列問題：(1)若A洗氣瓶的質量增加，B洗氣瓶的質量不變，則X氣體是________。(2)若A洗氣瓶的質量不變，B洗氣瓶的質量增加，則X氣體是________。(3)若A、B兩個洗氣瓶的質量都增加，則X氣體可能是________。9.如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解度可以忽略。將封閉有甲烷和氯氣的混合氣體的裝置放置在有光亮的地方，讓混合氣體緩慢地反應一段時間。(1)假設甲烷與氯氣反應充分，且只產生一種有機物，請寫出化學方程式：________。(2)若題目中甲烷與氯氣的體積比為1∶1，則得到的產物為________。A．CH3ClHClB．CCl4HClC．CH3ClCH2Cl2D．CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4HCl(3)經過幾個小時的反應后，U形管右端的水柱變化是________。A．升高 B．降低 C．不變 D．無法確定(4)若水中含有Na2SiO3，則在U形管左端會觀察到________。(5)右端玻璃管的作用是_________。1.某烷烴含200個氫原子，則該烴的分子式是A．C97H200B．C98H200C．C99H200D．C100H2002.可燃冰是天然氣與水相互作用形成的晶體物質，主要存在于凍土層和海底大陸架中。據測定每0.1m3固體“可燃冰”要釋放20ｍ3的甲烷氣體，則下列說法中不正確的是（）A．“可燃冰”釋放的甲烷屬于烴B．“可燃冰”是水變油，屬于化學變化C．“可燃冰”將成為人類的后續(xù)能源D．青藏高原可能存在巨大體積的“可燃冰”3.在光照下，將等物質的量的CH4和Cl2充分反應，得到產物的物質的量最多的是（）A.CH3ClB.CH2Cl2C.CCl4D.HCl4.把純凈的甲烷與氯氣混合氣放在集氣瓶中，用玻璃片蓋好瓶口，放在光亮的地方一段時間后，下列說法中，不正確的是()A．氣體發(fā)生爆炸反應B．瓶內氣體的顏色變淺C．用一根蘸有濃氨水的玻璃棒伸入瓶內時有白煙產生D．集氣瓶壁有油狀液體生成5.甲烷氣體在氧氣中燃燒生成二氧化碳和水的實驗事實說明 （）A．甲烷的分子式為CH4B．甲烷氣體中含碳元素和氫元素C．甲烷氣體中只含有碳元素和氫元素D．甲烷的化學性質比較穩(wěn)定6.已知瓦斯氣又叫煤層氣，它與天然氣成分無異，下列有關說法不正確的是（）A．瓦斯氣主要成分是甲烷B．瓦斯氣在空氣中占任意體積分數時，均會發(fā)生爆炸C．井下及時通風透氣、加強監(jiān)測，控制瓦斯氣的濃度并嚴禁明火，是安全生產的關鍵之一D．煤層氣直接排放到空氣中，不僅浪費資源還會加劇溫室效應。7.下列微粒中，與甲烷分子具有相同的質子數和相同的電子數的是（）A.HClB.NH3C.NH4＋D.OH-8.將一定量的甲烷完全燃燒，使所生成的氣體依次通過裝有足量無水CaCl2和NaOH的玻璃管。結果盛NaOH的玻璃管質量增加了1.1g，則原來甲烷在標準狀況下的體積為（）A.2.24LB.1.12LC.0.56LD.0.28L二．填空題9.目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤氣，浦東新區(qū)居民開始使用東海天然氣作為民用燃料。管道煤氣的主要成分為CO、H2和少量烴類，天然氣的主要成分是CH4。它們的燃燒反應如下：根據以上化學方程式判斷，燃燒相同體積的管道煤氣和天然氣，消耗空氣體積較大是。因此燃燒管道煤氣的灶具如需改燃天然氣，灶具的改進方法是進風口（填“增大”或“減少”），如不作改進可能產生的不良后果是，管道煤氣中含有的烴類，除甲烷外，還有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它們的某些性質見下表：乙烷丙烷丁烷熔點（℃）-183.3-189.7-138.4沸點（℃）-88.6-42.1-0.5試根據以上某個關鍵數據解釋冬天嚴寒的季節(jié)有時管道煤氣火焰很小，并且呈斷續(xù)狀態(tài)的原因是。10.（2015首師大附中高一下期末）利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業(yè)上已成為現實。某化學興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下根據要求填空：(1)B裝置有三種功能：①_________________；②____________；③_____________。(2)設

(Cl2)/

(CH4)=，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則值的取值范圍為___________。(3)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是___________________。(4)E裝置的作用是_______________（填編號）。A．收集氣體

B．吸收氯氣C．防止倒吸

D．吸收氯化氫(5)在C裝置中，經過一段時間的強光照射，發(fā)現硬質玻璃管內壁有黑色小顆粒產生，寫出置換出黑色小顆粒的化學方程式。(6)E裝置除生成鹽酸外，還含有有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為。該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣主要成分為（填編號）。A．CH4

B．CH3ClC．CH2Cl2

D．CHCl3E．CCl4__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________一．選擇題1．北京奧運會“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷，下列有關丙烷的敘述錯誤的是（）A．分子中的3個碳原子在一條直線上 B．在光照條件下能和氯氣發(fā)生取代反應C．充分燃燒的產物是水和二氧化碳 D．丙烷和丁烷互為同系物2．將等體積的甲烷與氯氣混合于一集氣瓶中，加蓋后置于光亮處，下列有關此實驗的現象和結論敘述不正確的是（）A．瓶中氣體的黃綠色逐漸變淺B．瓶內壁有油狀液滴形成C．若日光直射，可能發(fā)生爆炸D．生成物只有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl43．一定質量的甲烷燃燒后得到的產物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體質量為49.6g，當其緩慢經過無水CaCl2時，CaCl2增重25.2g。原混合氣體中CO的質量為（）A．24.4gB．19.7gC．13.2gD．11.2g4．若要使1mol甲烷和Cl2發(fā)生取代反應，反應后CH4與Cl2均無剩余，并生成相同物質的量的四種取代物，則需要Cl2的物質的量為（）A．0.5molB．2molC．2.5molD．4mol5.1mol某烷烴完全燃燒，需要8mol氧氣，這種烷烴的化學式是（）A.C3H8B.C4H10C.C5H12D.C6H146.下列物質在一定條件下，可與CH4發(fā)生化學反應的是（）A.氯氣B.溴水C.氧氣D.KMnO4溶液7．下列各組物質中，互為同系物的是（）A．CH4和CH3CH2CH3B．和C．D．8.互稱為同分異構體的物質不可能具有（）A．相同的相對分子質量B.相同的結構C．相同的通式D.相同的化學式二．填空題9.（2015理工附期末考試）據報道，某煤礦井下采煤面瓦斯突出，發(fā)生爆炸，當場造成56人死亡，92人生死不明。截至記者發(fā)稿時，經過全力搜救，目前又發(fā)現4名遇難礦工遺體，死亡人數增加至60人。其中，55人系窒息死亡。目前，尚有88名礦工下落不明。根據以上信息回答下列問題：(1)寫出瓦斯爆炸的化學方程式(2)可燃性氣體的爆炸都有一個爆炸極限，所謂爆炸極限是指可燃氣體（或蒸汽或粉塵等）與空氣混合后，遇火產生爆炸