化石燃料与有机化合物

化石燃料与有机化合物 高一化学《必修2》 镇江市实验高级中学化学教研组 第一单元 化石燃料与有机化合物 3-1-1天然气的利用 甲烷(1) 【目标要求】 1、认识化石燃料综合利用的意义。 2、知道甲烷的分子结构。 3、了解甲烷的来源，了解甲烷的可燃性、取代反应等性质及主要用途。 4、以甲烷的存在和用途等为素材，增强化学在人类重要作用的认识。 【教学重点】 甲烷的化学性质。 【教学难点】 甲烷跟氯气的取代反应。 【教学过程】 [创设学习情景] 1、化石燃料指的是天然气、石油、煤。 2、西气东输工程是将中国塔里木和长庆气田的天然气通过管道输往中国上海的输气工程。管道全长4000公里左右,设计年输气量120亿立方米。“西气”的主要成分是什么? 甲烷。 [新课引入]天然气是大家熟悉的气体燃料，它的主要成分和沼气的主要成分相同，都是甲烷。 [板书]一、甲烷 1、甲烷在自然界的存在 植物残体 甲烷 甲烷 [交流与讨论]1、已知甲烷的密度在状况下是0(717g/L～含碳75,～含氢25,～利用这些数据怎样确定甲烷中碳、氢元素的质量比、原子个数比和分子式, 2、写出甲烷分子的电子式～说明它的分子结构特点, 3、通过球棍模型推测:甲烷分子中的原子在空间是如何分布的, [板书]2、分子式:CH ;电子式: ;结构式: ; 4 正四面体型结构 。 3、甲烷的物理性质 是一种无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水。 [观察与思考]1、点燃甲烷气体～观察燃烧现象～并检验燃烧产物。 1 高一化学《必修2》 镇江市实验高级中学化学教研组 检验产物 燃烧现象 方法 现象 结论 在火焰上方罩一 有水滴产生 有水生成 剧烈燃烧，发出只干燥的小烧杯 淡蓝色火焰，放在火焰上方罩一只蘸有 出大量的热。 石灰水变浑浊 有二氧化碳生成 澄清石灰水的小烧杯 [板书]4、甲烷的化学性质 (1)氧化反应(可燃性):CH + 2O CO + 2HO 4222 [观察与思考]2、观察下列实验: 用一只集气瓶作反应容器～用饱和食盐水法在集气瓶中先后充入4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体～用灯光照射瓶中的混合气体。 实验中能观察到什么现象,这些现象说明了什么, 现象:?瓶内气体的黄绿色消失;?瓶壁上出现油状液滴;?瓶内液面上升;?用pH试纸检验瓶内溶液，显酸性。 结论:甲烷与氯气在光照条件下直接起反应，生成了新物质。 [设问]这些新物质是什么?这一反应的发生过程又是怎样的? [板书](2)取代反应 光光CH3Cl，Cl2,,,CH2Cl2，HClCH4，Cl2,,,CH3Cl，HCl 光光CH2Cl2，Cl2,,,CHCl3，HClCHCl3，Cl2,,,CCl4，HCl[讲述]以下是甲烷与氯气反应的四种主要生成物的性质。 [设问]甲烷与氯气的反应属于哪一种的类型呢? [板书]取代反应:有机化合物分子中的某些原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所替代的反应。 [经典范例] 例1、历史上，科学家们在测定了甲烷的分子组成为CH后，对甲烷的分子结构曾提出了两4 种猜想:一种为正四面体型，一种为平面正方形。为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出:通过研究是否存在两种结构不同的二氯甲烷来确定。请思考，这一提案的依据是什么, 解析:若甲烷分子呈正四面体型，则二氯代物只可能有一种;若甲烷分子呈平面正方形，则二氯代物可有两种。所以，只要看一下甲烷的二氯代物的种数，即可判断甲烷分子空间构型。 例2、在光照条件下，将等物质的量的CH和Cl充分反应，得到的产物的物质的量最多的42 是 ( ) 2 高一化学《必修2》 镇江市实验高级中学化学教研组 A、一氯甲烷 B、二氯甲烷 C、氯仿 D、HCl (提示:该反应一旦发生，生成的CHCl与Cl发生“连锁”反应，四种取代物都有。而每32 1molCl反应，即生成1molHCl，故产物中HCl最多。答案为D) 2 例3、向下列物质的水溶液中滴加硝酸银溶液，能产生白色沉淀的是 ( ) A、CHCl B、NaCl C、KClO D、CCl 334 [作业布置] [板书设计] 一、甲烷 1、甲烷在自然界的存在 植物残体 甲烷 甲烷 2、分子式:CH ;电子式: ;结构式: ;正四面体型结构。 4 3、甲烷的物理性质 是一种无色、无味的气体，密度比空气小，难溶于水。 4、甲烷的化学性质 (1)氧化反应(可燃性):CH + 2O CO + 2HO 4222 (2)取代反应:有机化合物分子中的某些原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所替代的反应。 光光CH3Cl，Cl2,,,CH2Cl2，HClCH4，Cl2,,,CH3Cl，HCl 光光CH2Cl2，Cl2,,,CHCl3，HClCHCl3，Cl2,,,CCl4，HCl 3 高一化学《必修2》 镇江市实验高级中学化学教研组 3-1-1天然气的利用 甲烷(2) 【目标要求】 1、认识烷烃的组成和结构特点。 2、一般了解烷烃的普通命名法。 3、理解同分异构体概念。 【教学重点】 烷烃的组成和结构特点。 【教学难点】 烷烃的组成和结构特点。 【教学过程】 [观察与思考]观察下图中几种含碳化合物的结构式～各化合物分子中每个碳原子能形成几个共价键～碳原子之间是怎样连接的, [归纳]由上图可知，一个碳原子可以形成四个共用电子对，碳原子之间可以通过一对、两对或三对共用电子对相结合，分别构成碳碳单键(C,C)、碳碳双键(C=C)或碳碳叁键(C?C)。碳原子之间可以通过共价键彼此结合形成碳链，也可以连接形成碳环。碳原子之间连接方式的多样性，是含碳化合物种类繁多的原因之一。 [信息提示]几种烷烃的结构式与结构简式 乙烷、丙烷和正丁烷的结构式分别如下: 在有机化学中～常用结构简式表示有机化合物的结构。乙烷、丙烷、正丁烷的结构简式分别为CHCH、CHCHCH、CH(CH)CH。 333233223 [思考]请同学们来看一下我手里的几个模型。它们与甲烷有什么相同的地方?有什么不同的地方? [展示]乙烷、丙烷和正丁烷的球棍模型。 相同点:只含碳、氢两种元素;每个碳原子以四个单键与其它原子结合。 不同点:碳、氢原子数比甲烷多。 4 高一化学《必修2》 镇江市实验高级中学化学教研组 [讲述]这些有机化合物都是碳氢化合物，又称为烃。在上述这些烃分子里，碳原子之间以碳碳单键相连，碳原子剩余的价键全部与氢原子相结合，达到“饱和”。这一系列化合物称为烷烃。 [板书]二、烷烃 1、概念:碳原子之间以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”。 [讲述]烷烃的种类很多，含一个碳原子的我们称为甲烷，含两个碳原子的我们称为乙烷，以此类推，含三个碳原子的称为丙烷，含四个碳原子的称为丁烷。 2、命名:甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，主链碳原子数在十一以上的，就用数字来表示。 [讲述]烷烃种类很多，这种同归为一类的物质彼此之间是什么关系呢? [投影]从组成上看: 名称 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 化学式 CH CH CH CH 42638410 组成相差 CH CH CH 222 结论:相邻两种烷烃组成上都相差一个“CH”原子团，如果把碳原子数定为n，氢原子数2 就是2n+2。 [板书]三、同系物 1、概念:结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH”原子团的有机化合物互称为2 同系物。(甲烷、乙烷、丙烷„都是烷烃的同系物) 2、烷烃的通式:CH (n?1)。 n2n+2 [练习]含有12个碳原子的烷烃的分子式是_____________;含有38个氢原子的烷烃的分子式是________________;分子量为86的烷烃的分子式为____________。 [提问]什么叫同分异构体,CH有几种同分异构体,CH有几种同分异构体, 410512 四、同分异构体:分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。 1、丁烷(CH)有两种同分异构体。 410 2、戊烷(CH)有三种同分异构体。 512 正戊烷 异戊烷 新戊烷 [经典范例] 例1、下列说法错误的是 ( ) A(两种烃相对分子质量相同，但结构不同，性质也不同，一定是同分异构体 5 高一化学《必修2》 镇江市实验高级中学化学教研组 B(有机物和无机物之间也可以出现同分异构体 C(两种化合物若互为同分异构体,则它们一定不互为同系物 D(两种烃所含碳元素的质量分数相等，但不一定互为同分异构体 解析:同分异构体之间分子式相同，结构不同，性质也就不同;有机物和无机物之间也可以出现同分异构体，如CO(NH)和NHCNO;同分异构体之间分子式相同，而同系物224 必须相差一个或多个CH组成，因此，两种化合物若互为同分异构体，则它们一定不互为2 同系物;两种烃所含碳元素的质量分数相等，则它们的最简式相同，不一定要求分子式相同，所以它们不一定互为同分异构体。 例2、下列烷烃的沸点是:根据以下数据推断丙烷的沸点可能是 ( ) 物质 甲烷 乙烷 丁烷 戊烷 沸点 -162? -89? -1? +36 ? A(约-40? B(低于-162 ? C(低于-89? D(高于+36? 解析:本题主要考查你对烷烃沸点变化规律的认识。 [作业布置] [板书设计] 二、烷烃 1、概念:碳原子之间以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”。 2、命名:甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸，主链碳原子数在十一以上的，就用数字来表示。 三、同系物 1、概念:结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH”原子团的有机化合物互称为2 同系物。(甲烷、乙烷、丙烷„都是烷烃的同系物) 2、烷烃的通式:CH (n?1)。 n2n+2 四、同分异构体:分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。 1、丁烷(CH)有两种同分异构体。 410 2、戊烷(CH)有三种同分异构体。 512 6