下面是普通高中课程标准实验教科书《化学2》(人教版)第三章第一节第一课时的教学内容。最简单的有机物——甲烷甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。中国是世界上最早利用天然气作燃料的国家。我国的天然气主要分布在中西部的四川、重庆

admin2017-12-12 22

问题下面是普通高中课程标准实验教科书《化学2》(人教版)第三章第一节第一课时的教学内容。
最简单的有机物——甲烷
甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。中国是世界上最早利用天然气作燃料的国家。我国的天然气主要分布在中西部的四川、重庆、甘肃、青海、新疆等地区及海底，已探明储量为1．37万亿立方米，居世界第19位。为了改善我国东部的能源结构．已经启动的“西气东输”，就是将新疆等地的天然气，通过管道东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，目前世界20％的能源需求由天然气提供。此外，天然气还是一种重要的化工原料。
甲烷分子式是CH₄，碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4个C—H共价键。可表示为：

这种用短线来表示一对共用电子的图式叫作结构式，那么甲烷分子中的原子在空间是如何分布的呢?
【实践活动】
截一段长25 cm、宽8．7 cm的矩形纸板或硬纸条，按下图所示方式，截去两头的小三角形，按虚线向内折成如图3—1所示的正四面体，其顶点分别为甲烷中4个氢原子的位置，中心是碳原子。
观察图3一1所示的C和H的空间位置关系。试用原子结构拼插模型(或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签、火柴棍等代替品)，制作甲烷的分子模型。
甲烷分子的结构特点：___________________

甲烷分子具有正四面体结构，其中，4个C—H键的长度和强度相同，夹角相等。
一、甲烷的性质
我们已经知道，甲烷是一种没有颜色、没有气味的气体，密度是0．717 g／L(标准状况)，极难溶于水。
在通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但是在特定条件下，甲烷也会发生某些反应。
1．甲烷的氧化反应
甲烷是一种优良的气体燃料，通常情况下，1 mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ热量。

2．甲烷的取代反应
【科学探究】
取2支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气，分别用铁架台固定好(如图3—3所示)。其中1支试管用预先准备好的黑色纸套套上，另1支试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸)。片刻后，比较2支试管中的物质．二者是否出现了区别?

1．你从实验得到那些信息?
2．从所得信息中，你能获得哪些启示?
室温时，混合气体无光照时，不发生反应；光照时，试管内气体颜色逐渐变浅，试管壁出现油状液体，试管中有少量白雾。在光照的条件下，甲烷与氯气发生了化学反应：

生成的一氯甲烷可与氯气进一步反应，依次又生成了难溶于水的油状液体：二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷(四氯化碳)。
在上述反应中，甲烷分子中的4个氢原子可被氯原子逐一替代，生成4种不同的取代产物。这种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替代的反应叫取代反应．
甲烷的4种氯代产物都不溶于水。常温下，一氯甲烷是气体，其他三种都是液体。
你能仿照生成一氯甲烷的化学方程式，尝试写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程式吗?
以上是一节新授课的教学内容，请你根据这部分内容完成下列15～20题。
甲烷取代反应的另一种实验设计：“向2支盛有甲烷的试管中(其中一只用黑纸包好)，分别快速加入0．5 g KMnO₄4和1 mL浓盐酸，然后迅速地轻轻塞上胶塞，放在试管架上：没有包黑纸的试管在室内光线(日光灯)照射下，或用高压汞灯的紫外光线照射；等待片刻，观察现象”。这个实验设计与本节【科学探究】中的实验比较，具有哪些优点和缺点?_______________。

选项

答案优点：实验操作简单缺点：高锰酸钾和浓盐酸反心迅速，实验现象比较短暂。

解析

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