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1．了解有机化合物的概念。

2．掌握甲烷的分子结构，了解甲烷的物理性质及存在、用途。

3．掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。

知识导学

一、有机化合物和烃

有机化合物都含有C元素，但含有C元素的物质不一定都是有机物，如CO、CO₂、碳酸盐、碳酸氢盐都属于无机物。

二、甲烷

1．存在和用途。

(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。

(2)用途：天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。

2．组成与结构。

(1)表示方法。

(2)结构特点。

甲烷分子是以碳原子为中心，氢原子为顶点的正四面体结构，其中C—H键的键长和键角相同。

3．物理性质。

4.化学性质。

通常状况下，甲烷比较稳定，与KMnO₄等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。

(1)氧化反应。

纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色，放出大量的热，反应的化学方程式为CH₄＋2O₂→CO₂＋2H₂O。

(2)取代反应。

①定义：有机化合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。

② 甲烷与氯气的取代反应。

③ 取代产物。

水溶性：甲烷的四种氯代产物均不溶于水。

状态：常温下除一氯甲烷是气体，其余三种均为液体。

【应用思考】

1．含碳元素的化合物一定是有机物吗？

2．若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？

3．点燃甲烷气体前为什么必须检验其纯度？如何检验？

4．CH₄与Cl₂发生取代反应时，有机取代产物的总物质的量与CH₄的物质的量有何关系？

1．烃类物质是指(    )

A．含有碳元素的有机物

B．含有碳、氢元素的有机物

C．只含碳、氢两种元素的有机物

D．完全燃烧，只生成二氧化碳和水的有机物

2．与甲烷的分子结构相同的物质是(    )

A．CH₃Cl     B．CCl₄      C．CH₂Cl₂     D．CHCl₃

3．关于取代反应和置换反应的下列说法中，正确的是(    )

A．取代反应和置换反应中一定都有单质生成

B．取代反应和置换反应一定都属于氧化还原反应

C．取代反应大多是可逆的，反应速率慢，而置换反应一般是单向进行的，反应速率快

D．取代反应和置换反应的产物都是唯一的，不会有多种产物并存的现象

1．下列说法不正确的是(    )

A．有机物中一定含有碳元素

B．完全燃烧只生成CO₂和H₂O的化合物都是烃

C．大多数有机物分子中碳原子与碳原子之间或碳原子与其他原子之间相结合的化学键是非极性共价键和极性共价键

D．有机物可以人工合成

2．煤矿容易发生瓦斯爆炸，瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列相关的叙述中，错误的是(    )

A．点燃甲烷不必事先进行验纯

B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料

C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生

D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸

3．下图分别是CH₄、CCl₄、CH₃Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是(    )

A．CH₄、CCl₄和CH₃Cl都是正四面体结构

B．CH₄、CCl₄都是正四面体结构

C．CH₄和CCl₄中的化学键均为非极性键

D．CH₄、CCl₄的结构相同，性质也相同

4．下列反应中，属于取代反应的是(    )

A．CH₄→C＋2H₂              B．H₂＋Cl₂→2HCl

C．CH₄＋2O₂→CO₂＋2H₂O      D．CH₄＋Cl₂→CH₃Cl＋HCl

5．下列物质在一定条件下可跟CH₄发生化学反应的是(    )

A．酸性高锰酸钾溶液     B．溴水

C．氢氧化钠溶液         D．溴蒸气

6．将1mol甲烷和适量的Cl₂混合后光照，充分反应后生成的CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl₂的物质的量为(    )

A．1.5 mol　　B．3 mol      C．4.5 mol      D．6 mol

7．如图，某气体X可能由H₂、CO、CH₄中的一种或几种组成，将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题。

(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是________。

(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是________。

(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X可能是_______。