最简单的有机化合物甲烷

一、有机物什么叫有机物？它有哪些组成元素？1、定义：含有碳元素的化合物为有机物。（但碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物等看作无机物。）一、有机物2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等主要元素其他元素3、有机物和无机物的比较有机物无机物种类溶解性耐热性可燃性电离性化学反应很多(3000万种以上)比有机物少(10万种左右)多数难溶于水，易溶于有机溶剂多数难溶于有机溶剂，易溶于水不耐热，熔点较低多数耐热，难熔化，熔点较高多数可以燃烧多数不能燃烧多数为非电解质多数是电解质一般比较复杂，副反应多，反应速率慢一般比较简单，副反应少，反应速率较快有机物种类繁多的原因：1、碳原子含有4个价电子，可跟其它原子形成4个共价键2、碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子间易形成单键、双键、叁键、碳链、碳环等多种复杂的结构单元。CHHHH：：CCCCCCCCCCCCHHH..C..HC=CC≡C有机物分类:根据有机物的组成和结构特点有机物烃：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等烃的衍生物：卤代烃、醇、酚、羧酸等。高分子化合物（包括人工合成）有机化学的学习方法：三抓：抓结构抓部位抓条件三学会：模仿推断接受新信息能力仅含碳和氢两种元素的有机物，称为碳氢化合物，也称为烃。烃，读音ting，碳的声母和氢的韵母的组合。碳氢烃4、烃(通式：CxHy)动动脑下列物质属于烃的是：H2S、C2H2、CH3Cl、C2H5OH、CH4、H2、金刚石、CH3COOH、CO2、C2H4甲烷在自然界的存在沼气煤矿坑道气天然气油田气分子式：CH4电子式：HHHCH结构式：CHHHH+1-4二、甲烷的分子结构（平面）[思考]上述结构式是否说明甲烷分子的真实构型是以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的平面正方形？2、甲烷分子的立体结构：以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体。键角：109。28，但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式来表示。三、甲烷的物理性质：色味的体，密度，溶于水。无气无比空气小极难向下排空气法排水法推测CH4化学性质：1、CH4有一定的还原性，可被氧化2、CH4可能容易受热分解四、甲烷的化学性质（一）、与氧气反应OHCOOCH222422点燃注意点：甲烷不能使酸性KMnO4褪色1、点燃前要验纯（瓦斯爆炸）2、写反应连接号时用“→”3、大多数的有机物燃烧后都生成CO2和H2O4、结构比较稳定，与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应如高锰酸钾、溴水等。辽宁省辽源煤矿瓦斯爆炸现场CH4爆炸极限：5%~15.4%③如果一定压强下温度高于100℃，水变为水蒸气，此时CH4燃烧前后体积不变。①在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色:CH4、H2S、H2等气体；固态硫;液态酒精空气中燃烧，火焰呈蓝色:CO②CH4检验：甲烷安静地燃烧，产生淡蓝色的火焰，若在火焰上方罩一干燥烧杯，烧杯内壁变模糊，直立，加少量石灰水变浑浊。在隔绝空气并加热至1000℃的高温下，甲烷分解CH4C+2H2高温合成氨、汽油的原料橡胶工业的原料2、甲烷的受热分解可以用于制造颜料、油墨、油漆等甲烷不能与KMnO4溶液、溴水等强氧化剂反应现象：对强氧化剂的稳定性溶液颜色没有变化。结论：实验甲烷溴水甲烷KMnO4溶液（2）甲烷与氯气的反应现象：量筒中淡黄绿色消失，内壁有油状液体,量筒内的液面上升。实验：甲烷与氯气在光照条件下的反应【思考讨论】1、为什么气体颜色会变浅甚至褪去、有油滴出现？2、为什么量筒中的液面上升？3、甲烷和氯气反应会有哪些键发生断裂和形成？4、二氯甲烷有几种？结论：1、甲烷与氯气发生取代反应2、生成氯化氢极易溶于水，气体体积减小，压强减小。3、碳氢键断裂、氯氯键断裂4、二氯甲烷只有一种4、取代反应⑴试管内水面上升⑵试管内Cl2的黄绿色逐渐消失⑶试管内壁出现油状液滴注意：装置要放在光亮的地方.取代反应：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代替的反应。现象：Cl—Cl+光CHHHClClH+一氯甲烷的形成甲烷的结构式形成卤代物的历程Cl—Cl+光CHHHClClH+CClHHCl二氯甲烷的形成Cl—Cl+光ClH+CClHHClCHClClCl三氯甲烷的形成Cl—Cl+光ClH+CHClClClCClClClCl四氯甲烷的形成CH4+Cl2光照CH3Cl+Cl2光照CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2光照CHCl3+HClCHCl3+Cl2光照CCl4+HClCH3Cl+HCl产物为混合物问题：甲烷与氯气反应的产物有几种？甲烷与氯气反应，共得到5种产物，其中一氯甲烷和氯化氢是气态，二氯甲烷、三氯甲烷、和四氯甲烷为液态。而氯化氢易溶于水，其余难溶于水。①反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应）②反应物质：纯卤素单质；如甲烷与氯水、溴水不反应，与Cl2、溴蒸气光照条件下发生取代反应。③甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。注意：取代反应与置换反应的区别取代反应适用于有机反应适用于无机反应反应物、生成物中不一定有单质反应物、生成物中一定有单质逐步取代，很多反应是可逆的反应一般是单向进行反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响较大在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属的活动顺序置换反应讨论练习:1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式。CH4+Br2CH3Br+HBr光照CH3Br+Br2光照CH2Br2+HBrCH2Br2+Br2光照CHBr3+HBrCHBr3+Br2光照CBr4+HBr2、在光照条件下，将等体积的甲烷和氯气混合，得到的产物中物质的量最多的是()A、CH3ClB、CH2Cl2C、CCl4D、HClD3、下列叙述正确的是()A、有机物一定来自有机体内B、有机物与无机物可以相互转化C、CO属于有机物D、A-B+C-DA-C+B-D一定属于复分解反应B甲烷化学性质总体：一定条件下燃烧反应取代反应受热分解性质较稳定练习:4、甲烷是一种—————、————的气体，标准状况下的密度_______，其分子呈—————结构，电子式————，化学性质比较——————。5、与甲烷的分子结构相同的物质是（）A、NH3B、CCl4C、CH2Cl2D、H2O6、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高锰酸钾褪色的是（）A、CH4B、CO2C、SO2D、H2无色无味0.714g/L正四面体稳定BCB练习:8、1mol甲烷完全与氯气发生取代反应,若要制得等物质的量的4种卤代产物，需氯气多少摩尔？2.5mol7．向下列物质的水溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生的是（）Ａ、ＣＨ３ＣlＢ、ＮaＣlＣ、ＫＣlＯ３Ｄ、ＣＣl４练习:9、下列事实能证明甲烷分子中是以C原子为中心的正四面体结构的是（）ACH3Cl只代表一种物质BCH2Cl2只代表一种物质CCHCl3只代表一种物质DCCl4只代表一种物质B课堂习题1、2003年我国完成了具有划时代意义的西气东输工程。天然气是一种清洁的能源，其主要成分是，有报道说，使用天然气对提高人的生活质量有以下好处：⑴可有效减少空气污染，提高空气质量；⑵可大大减轻水陆运输的压力；⑶可以控制温室气体的排放，减少温室效应；⑷天然气无毒，泄露不具有危险性…你认为其中不合适的宣传有（填序号），理由是:CH4⑶⑷CH4燃烧生成CO2,而且CH4也能造成温室效应，比CO2更严重天然气主要成分是甲烷，有一部分有毒；如果泄露也会有危险，会发生爆炸。四、甲烷的用途及前景①燃烧放热，做气体燃料②甲烷取代反应的产物都是很好的有机溶剂③天然气的应用，西气东输工程沼气池的应用④热分解产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨、和油漆等甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。天然气的主要成分是甲烷，天然气是当今世界上最重要的气体化石燃料。我国是最早利用天然气的国家。天然气：据了解，作为西气东输主供气源，塔里木气田拥有天然气资源量五千二百六十七亿立方米，截至去年底，累计探明天然气地质储量六千二百二十四亿立方米，在年输气二百亿立方米的前提下，有能够稳定供气三十年的资源保证。千年的希望－“可燃冰”可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源.可燃冰的分布制取原料：无水醋酸钠固体、碱石灰反应原理：排水集气法；向下排空气法3243CONaCHNaOHCOONaCHCaOCaO作用疏松有益外逸；抗蚀；吸水收集方法五、甲烷的实验室制法结构历程第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物—甲烷（第二课时）4、烷烃的命名习惯命名法：以烷烃分子中碳原子数命名。按分子中的碳原子数称为“某烷”，碳原子数在10以内用“天干数字”表示。“天干”：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。碳原子数在10以上用中文数字表示。与甲烷结构相似的有机物还有很多，请你观察下列有机物的结构，试归纳出它们在结构上的特点。乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷二、烷烃1、以上各结构中，原子间均以共价单键结合，每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。要点：1、碳碳单键2、链状3、“饱和”—每个碳原子都形成四个单键结构简式：HHHHH|||||H—C—C—C—C—C—H|||||HH—C—HHHH|H省略C—H键把同一C上的H合并省略横线上C—C键CH3-CH-CH2-CH2-CH3CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3或者：CH3CH(CH3)CH2CH2CH3分子式：结构式：2、有机物的表示方法例：C6H14结构简式乙烷：HH丙烷：HHH|||||H－C－C－HH－C－C－C－H|||||HHHHH丁烷：HHHH异丁烷：H|||||H－C－C－C－C－HH--C--H||||HHHHHH||H－C——C——C－H|||HHH几种烷烃对应的结构简式：CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3想一想甲烷CH4乙烷CH3CH3丙烷CH3CH2CH3丁烷CH3CH2CH2CH3戊烷CH3(CH2)3CH3癸烷CH3(CH2)8CH3十七烷CH3(CH2)15CH3若把碳原子数定为n，则通式为？烷烃的通式：链状：CnH2n+2想一想甲烷CH4即HCH2H乙烷CH3CH3即HCH2CH2H丙烷CH3CH2CH3即HCH2CH2CH2H丁烷CH3CH2CH2CH3戊烷CH3(CH2)3CH3癸烷CH3(CH2)8CH3十七烷CH3(CH2)15CH3分析上述式子，你还可以发现什么？5、同系物同系物的特点：结构相似、组成:相差一个或若干个CH2原子团结构相似，在分子组成上相差一个或若干个-CH2-原子团的物质互相称为同系物。如：烷烃中的甲烷、乙烷、十七烷等，它们互为同系物。练一练：下列物质中属于同系物的是CH2＝CH2、CH3－CH2－CH2－CH2－CH3CH4CH3(CH2)5CH3下列物质是否互为同系物？CHCHCHCH3323CH与CH4与是是①②CH3－CH2－CH3CH3－CH2－CH2－CH2－CH3下列哪组是同系物？（）A、CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3B、CH3CH3CH3CH(CH3)CH3CH2C、CH3－CH＝CH2CH2CH2练习：7、烷烃同系物的物性递变逐渐升高气液固逐渐增大什么原因？？结构相似的分子随相对分子质量的逐渐增大范德华力逐渐增大。规律：烷烃1、均不溶于水，且密度比水小;2、烷烃随着分子中碳原子数的递增，烷烃熔点和沸点逐渐升高。常温下：n≤4时，均为气态；5＜n≤16，均为液态；n≥17时，均为固态3、烷烃随着分子中碳原子数的递增，烷烃的相对密度逐渐增大。8.烷烃的化学性质与甲烷相似：通常状况下很稳定，跟_____________________________等不发生反应，能发生:①______________________________________，