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第一单元化石燃料与有机化合物 第一课时

天然气的利用 甲烷 [课标要求]

1．会书写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷分子的结构特点。 2．知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。 3．知道取代反应的概念。

1.甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于四个顶点。烷烃中与碳原子相连的四个原子构成四面体结构。

2．甲烷的氧化反应：甲烷可在空气中安静的燃烧，但不能被酸性KMnO4溶液氧化。

3．甲烷的特征性质——取代反应：

(1)生成一氯甲烷的反应：CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl；

(2)量的关系：1 mol H被取代，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl。

4．烷烃的分子通式是CnH2n＋2，在烷烃分子中，碳原子间以碳碳单键相连，其余价键均与氢原子相连，并达到饱和。

甲烷的存在、用途及结构

1．甲烷的存在与用途 (1)存在

甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中

光

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西部地区及海底。

(2)主要用途

甲烷易燃烧，完全燃烧生成CO2、H2O并放出大量的热量，因此甲烷可用作燃料。天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用作化工原料。

2．甲烷的组成与结构

分子式 电子式 结构式 空间构型 甲烷的分子 模型 正四面体结构，C原子位CH4 于正四面体中心，H原子位于四个顶点上

1．已知标准状况下，甲烷的密度是0.717 g·L1，你能确定甲烷的相对分子质量吗？甲

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烷中含碳75%、含氢25%，则甲烷的分子式是什么？

提示：甲烷的相对分子质量是0.717×22.4≈16， 甲烷分子中碳原子数为

16×75%

＝1， 12

16×25%

氢原子数为＝4，

1故甲烷的分子式为CH4。

2．根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？

提示：甲烷的立体结构为置，CH2Cl2只有一种结构。

，因此，CH2Cl2中的2个Cl在空间一定处于相似位

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有四个等同的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。

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若是正四面体结构，甲烷分子中任意两个氢原子被两个氯原子取代，CH2Cl2的结构只有一种；若是平面正方形结构，则取代的两个氢原子分邻位和对位，CH2Cl2的结构有两种。科学研究发现，CH2Cl2的结构只有一种，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4个氢原子被其他不同的原子替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。

1．下列关于甲烷的说法不正确的是( ) A．甲烷分子具有正四面体结构 B．甲烷分子中的四个C—H键相同 C．甲烷分子是平面正方形结构

D．甲烷分子的结构式是

解析：选C 甲烷分子的空间结构是正四面体，不是平面正方形。

2．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( )

解析：选D 这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出甲烷分子中H、C原子

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