3-1-1最简单的有机物—甲烷（要点精讲）

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1、3-1-1最简单的有机物—甲烷（要点精讲）要点一甲烷分子的正四面体结构【要点概述】1.CH4分子的空间构型为正四面体，4条C—H键的长度、强度和夹角完全相同，因此CH4分子中的4个氢原子性质完全相同。(1)若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他的相同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4；(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他的不同原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。2．中学化学中常见的具有正四面体结构的物质有CH4、CCl4、P4、金刚石、晶体硅、NH等。【例题助学】【典型例题1】能够

2、证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是(　　)A．甲烷的四个碳氢键的键能相等B．甲烷的四个碳氢键的键长相等C．甲烷的一氯代物只有一种D．甲烷的二氯代物只有一种【解析】甲烷的结构式为，其空间分子构型可能有两种：①为平面正方形结构，②为空间正四面体结构。无论是①还是②的空间构型，A、B、C都是成立的。或者说A、B、C成立并不能证明甲烷分子空间构型是①还是②。若是构型①，则二氯甲烷有两种结构；若是构型②，则二氯甲烷只有一种结构。【答案】D【方法指导】解答该类题目首先应明确碳原子的成键情况，若碳原子与其他四个原子形成正方形平面结构的分子，可以用反证法推出与实际情况不相符即可。【变式训练】甲烷分子

3、是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形的平面结构，其理由是(　　)A．CHCl3只有一种结构B．CH2Cl2只有一种结构C．CH4分子受热分解D．CH4的四个价键的长度和强度都相等【解析】CH4无论是正四面体结构还是平面正方形结构时，都符合选项A、C、D的说法，故不能用选项A、C、D来确定CH4是何种结构；若CH4是平面正方形结构，则CH2Cl2有如下两种结构：，而CH4为正四面体结构时，CH2Cl2就只有一种结构。因此可由CH2Cl2只有一种结构推知CH4为正四面体结构。【答案】B要点二甲烷的取代反应【要点概述】反应条件光照(在室温暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，否则会发生爆

4、炸)反应物纯卤素(CH4与氯水、溴水不反应)反应产物反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，虽然各反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不一，但很难出现全部是某一种产物的现象，往往是几种产物的混合物物质的量的关系CH4与Cl2发生取代反应时，每1molH原子被取代，消耗1molCl2分子，同时生成1mol的HCl分子注意事项CH4与Cl2的反应逐步进行，化学方程式应分步书写【例题助学】【典型例题1】如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷

5、和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：__________。(2)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为__________。A．CH3Cl　HClB．CCl4　HClC．CH3Cl　CH2Cl2D．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4　HCl(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是__________。A．升高　　B．降低　　C．不变　　D．无法确定(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到__________。(5)右端玻璃管的作用是____

6、______。【解析】(1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，U形管右侧液面下降，左侧液面上升。(4)因左侧生成HCl溶于水后发生反应2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压，在U形管右侧插有一个玻璃管。【答案】　(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl(2)D　(3)B(4

7、)有白色胶状沉淀生成　(5)平衡气压【方法指导】甲烷与氯气的取代反应无论甲烷与氯气的比例如何，均会生成四种有机产物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4。【变式训练】把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是__________，水槽中还观察到__________，原因是__________(用离子方程式