11.1 碳氢化合物的宝库——石油（2）

【学习目标】

一、知识与技能 1、理解甲烷的分子结构、电子式和结构式。

2、理解甲烷的化学性质及取代反应。

二、过程与方法 在甲烷分子结构的探究中，学习准确观察模型利用模型帮助思维的方法。

三、情感态度与价值观 在揭示甲烷性质与用途的关系的过程中感受化学知识在生产生活中的作用和价值。

【教学重、难点】

1、重点：甲烷的分子结构，甲烷的化学性质

2、难点：取代反应

【教学过程】

【复习】有机物的概念——大多数含碳的化合物。

辨析：1、有机物一定含有碳元素。√

2、含碳元素的化合物一定是有机物。×

【讲述】有机物除了含碳外，一般还含有H、O、N、S、P卤素等元素，我们把只含碳氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，观察字形，故烃是指碳氢化合物。

一、烃：碳氢化合物。

最简单的烃是甲烷。

二、甲烷

1、甲烷的存在

【阅读一段文字】甲烷在自然界里广泛存在。天然气的主要成分是甲烷 （按体积计，天然气里一般约含有甲烷80%-90%） ，除天然气外，石油伴生的油田气、池沼底部的沼气、煤矿的坑道气（通常称瓦斯）的主要成分也是甲烷。海底中含大量天然气。

俗称：天然气、沼气、坑气。

2、甲烷的性质

【设问】从上述气体知道，甲烷有什么性质？

⑴物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水。

【问】在标况下，气体的密度如何求算？

M 16

ρ= — = — =0.717g/L

Vm 22.4

⑵化学性质

①燃烧【视频】

现象：明亮的淡蓝色火焰，放出大量热。

原理：CH4+2O2→CO2+H2O(点燃)

【思考1】使用甲烷作燃料需注意些什么？

【讲述】甲烷是一种可燃性气体，它的爆炸极限是5%~15.4%（体积分数）。点燃甲烷之前，必须验纯。

【思考2】从管道煤气（CO）转为天然气，煤气喷嘴应如何改造？

2C+O2→2CO （喷嘴改小）

②分解反应

【讲述】甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解，阅读书本，甲烷的分解需要什么条件？

隔绝空气，1000℃以上

原理：CH4→C+2H2 (高温)

用途：炭黑是橡胶工业的重要原料，是黑色颜料，油漆，涂料中的主要着色剂。

【过渡】甲烷还能和氯气反应【视频】

③与氯气的反应——取代反应

现象：a.混合气体的黄绿色逐渐变淡，直至消失，

b.试管中的水位不会上升，

c.试管壁上有液滴生成。

分析：不可能是氢气，不然水位不会上升，该反应不是置换反应。

有HCl，则水溶液有酸性，只需取液体加石蕊变红即可验证。

是碳氯化合物或碳氢氯化合物。

原理：CH4+Cl2→CH3Cl+HCl（光） 一氯甲烷——无色气体

CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl（光） 二氯甲烷——难溶于水的无色液体

CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl（光） 三氯甲烷，氯仿——有机溶剂

CHCl3+Cl2→CCl4+HCl（光） 四氯甲烷，四氯化碳——有机溶剂，灭火剂

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代替的反应。

——有机反应重要的类型之一

【过渡】科学家们对有机物经过长期的研究，发现有机物的性质和他们的组成以及原子的连接方式有关，那么甲烷分子的结构是怎样的呢？

3、甲烷的结构

分子式 电子式 结构式

【思考】甲烷的结构式能否反映甲烷的空间结构？

结构式仅仅表示原子的连接方式，不能表示分子的空间构型，那么甲烷的空间结构式怎样的呢？

【提示】甲烷是一种非极性分子，所谓非极性分子是指空间结构式非常对称的。

科学方法：

问题 甲烷的空间结构

↓

假设 甲烷是平面结构

↓

实验 二氯甲烷有几种？测得二氯甲烷的熔点只有一个。

↓

推论 二氯甲烷只有1种，所以不可能是平面结构，甲烷是空间立体结构

空间结构：空间正四面体。（C原子在体心，4个H原子在4个顶点）

4、甲烷的制取

【实验原理】无水醋酸钠与氢氧化钠在加热的条件下可发生脱羧反应，生成甲烷气体。

CaO

CH3COONa+NaOH → Na2CO3+CH4↑

△

发生装置：固+固 加热 （O2、NH3）

收集装置：排水法

作业：练习纸

课后反思：

【板书】

一、烃：碳氢化合物。

最简单的烃是甲烷。

二、甲烷

1、甲烷的存在

俗称：天然气、沼气、坑气。

2、甲烷的性质

⑵化学性质

①燃烧【视频】

现象：明亮的淡蓝色火焰，放出大量热。

原理：CH4+2O2→CO2+H2O(点燃)

验纯

②分解反应

原理：CH4→C+2H2 (高温)

用途：炭黑是橡胶工业的重要原料，是黑色颜料，油漆，涂料中的主要着色剂。

③与氯气的反应——取代反应

现象：a.混合气体的黄绿色逐渐变淡，直至消失，

b.试管中的水位不会上升，

c.试管壁上有液滴生成。

原理：CH4+Cl2→CH3Cl+HCl（光） 一氯甲烷——无色气体

CH3Cl+Cl2→CH2Cl2+HCl（光） 二氯甲烷——难溶于水的无色液体

CH2Cl2+Cl2→CHCl3+HCl（光） 三氯甲烷，氯仿——有机溶剂

CHCl3+Cl2→CCl4+HCl（光） 四氯甲烷，四氯化碳——有机溶剂，灭火剂

3、甲烷的结构

分子式 电子式 结构式

空间结构：空间正四面体。（C原子在体心，4个H原子在4个顶点）

4、甲烷的制取

CaO

CH3COONa+NaOH → Na2CO3+CH4↑

△

发生装置：固+固 加热 （O2、NH3）

收集装置：排水法

高中化学 - 甲烷