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第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物--甲烷高一年级化学备课组2017.4.2第一课时有机化合物简介一、有机化合物1、定义：2、组成元素：含有碳元素的化合物为有机物。碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等除CO、CO2、H2CO3及其盐、氢氰酸（HCN）及其盐、硫氰酸（HSCN）、氰酸（HCNO）及其盐、金属碳化物尽其用等以外的其它含碳化合物。主要元素其他元素有机化学的研究对象：有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法的一门学科。科学家认为有机物起源于无机物。由无机物制备有机物的第一个反应：oNH4CNOH2N—C—NH2一定条件‖我们在日常生活中遇到过的有机化合物有哪些？棉花、淀粉、纤维素和蛋白质、天然橡胶等。各种材料：合成纤维、合成树脂、合成橡胶等1、数目庞大，结构复杂二、有机物的性质和结构特点：（1）碳原子形成四个共价键。（2）碳原子之间可形成不同的共价键（单键、双键、三键）(3）存在同分异构现象。2、绝大多数有机物都可以燃烧（CCl4可做灭火剂）。4、难溶解于水,易溶解于有机溶剂。3、绝大多数有机物是共价化合物、非电解质、熔点低。5、大多数有机反应速率慢,而且反应的副产物多。故有机反应常需加热或加催化剂，有机反应用箭头表示（4）碳原子相互之间可以形成碳链，也可以形成碳环三、有机物中碳原子成键特征1、碳原子含有4个价电子，可以跟其它原子形成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..H(一).按组成元素分1.烃类物质：只含碳氢两种元素的:如烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃2.烃的衍生物：烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物称为烃的衍生物（或含有碳氢及其以外的其他元素的化合物）如醇、醛、羧酸、酯、卤代烃…四.有机化合的分类(二)、按碳架分类根据碳原子结合而成的基本骨架不同，有机化合物被分为两大类：1．链状化合物：这类化合物分子中的碳原子相互连接成链状。（因其最初是在脂肪中发现的，所以又叫脂肪族化合物。）如：正丁烷正丁醇CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2OH2．环状化合物：这类化合物分子中含有由碳原子组成的环状结构。它又可分为三类：环戊烷环己醇OH（1）脂环化合物：是一类性质和脂肪族化合物相似的碳环化合物。如：（2）芳香化合物：是分子中含有苯环的化合物。如：苯萘（3）杂环化合物：组成的环骨架的原子除C外，还有杂原子，这类化合物称为杂环化合物(三)、按官能团分类有机化合物分子中,比较活泼容易发生反应并反映着某类有机化合物共同特性的原子或原子团称为官能团。含有相同官能团的化合物，其化学性质会有相似之处.根据分子中含有的官能团不同，可将有机物分为若干类。有机物中一些常见的官能团及其有关化合物的分类情况见表。这是有机化学教材中的主要分类方法。如：含羧基-COOH的为羧酸，含氰基-CN的为腈，含氨基-NH2的为胺，……按碳的骨架分类1.烃的分类链状烃烃分子中碳和碳之间的连接呈链状环状烃脂环烃芳香烃分子中含有一个或多个苯环的一类碳氢化合物链烃脂肪烃烃分子中含有碳环的烃CH3CH2CH32.有机化合物分类有机化合物链状化合物环状化合物脂环化合物芳香化合物C2H5OHCH3CHOOHCH3OHCH3CH2CH3有机物烃烃的衍生物链烃环烃饱和烃不饱和烃脂环烃芳香烃卤代烃含氧衍生物醇醛羧酸CH3－CH3CH3–Br–ClCH3–OH–OHCH3-O-CH3CH3–CHOCH3–COOHCH3-C-CH3OCH2＝CH2CH≡CH酮酚醚酯CH3–COOCH2CH3小结：五、烃又叫碳氢化合物CxHy只含有碳、氢两种元素的有机物+=烃tīngq火气àn烃字的由来：烃是最简单的有机物最简单的烃：甲烷下列物质属于烃的是：A．H2SB．C2H2C．CH3ClD．C2H5OHE．CH4F．H2G．金刚石H．CH3COOHI．CO2J．C2H4BEJ第二课时甲烷它也是天然气和家庭用石油气的主要成分。请从以下的描述中说出它是哪种物质？它是池塘底部产生的沼气，又叫坑气，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；它是煤矿的坑道所产生的气体（坑道气或瓦斯）的主要成分；答案：甲烷----CH4•甲烷为最简单的有机物，我们以甲烷为例研究一下---------甲烷的结构和性质：俗名：｛沼气：存在于池沼中坑气（瓦斯）：煤矿的坑道中天然气：地壳中甲烷一、甲烷的存在和物理性质1、存在————————————于池沼、坑道、地壳中2、物理性质无色、无味的气体，密度比空气小，=0.717g/L（S.T.P）；极难溶于水。化学式：电子式：•结构式：结构简式：•最简式CH4H：：CHH....HCHHHHCH4二、甲烷的分子组成和结构CH4正四面体结构示意图五个原子不共面，键角109028’裁一段长25cm、宽8.7cm的矩形纸板或硬纸条，按下图所示方式，裁去两头的小三角，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３－１所示的Ｃ与Ｈ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、火柴棍等代用品），自制甲烷的分子模型。球棍模型三、甲烷的化学性质通常情况下，甲烷性质很稳定，在特定条件下可与某些物质发生反应。1、甲烷的氧化反应（燃烧）CH4+2O2CO2+2H2O点燃现象：1、明亮的淡蓝色火焰，放出大量的热。2、干燥的烧杯壁上有水珠出现3、澄清石灰水变浑浊实验：甲烷的燃烧注意：甲烷在点燃之前要验纯，否则可能发生爆炸。用“→”不用“＝”山西省朔州市一乡镇煤矿发生特大瓦斯爆炸事故现场受伤矿工讲述惊魂瞬间迁移●应用——我国的许多煤矿都是瓦斯煤矿，容易发生瓦斯爆炸事故，造成人员伤亡和财产损失。瓦斯爆炸，伤亡惨重，需警钟长鸣2、煤矿安全措施：(1）、建立良好的通风系统和监测系统，保证甲烷含量不在爆炸极限内(2）、严禁明火、电火花等点燃甲烷和空气的混合气体会有什么后果呢？迁移·应用警示1、甲烷点燃一定要验纯爆炸实验过程实验现象实验结论1气体通入KMnO4/H+溶液2气体通入含酚酞的NaOH溶液中3气体通入含石蕊的H2SO4溶液中4气体通入Br2水中KMnO4/H+溶液不褪色溶液不褪色溶液不褪色溶液不褪色CH4与强碱不反应CH4与Br2水不反应CH4与强酸不反应CH4与、KMnO4/H+不反应结论：甲烷的化学性质较稳定：常温下，除了氧气外不与强酸、强碱、强氧化剂反应实验.探究实验.探究甲烷与氯气光照条件下的取代反应实验步骤实验现象实验结论V(甲烷)∶V(氯气)=1∶4的试管用闪光灯照射①黄绿色变浅②试管内壁有少量油状物生成(1)氯气参加反应，(2)有液体有机物生成把试管倒立在盛满水的水槽中，取下橡皮塞取试管中的水少许，滴入蓝色石蕊试液③试管中液面不断上升(1)反应使气体量减少(2)或生成易溶于水的气体导致试管中压强减小石蕊试液变红反应中有HCl生成实验.探究HHCClHHHCHH+ClCl光+HClHClCClHHClCHH+ClCl光+HCl2、甲烷的取代反应有机化学重要反应类型之一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,叫取代反应.CH4+Cl2CH3Cl+HCl光CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl光CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl光CHCl3+Cl2CCl4+HCl光一氯甲烷（无色气体）二氯甲烷（难溶于水的无色液体）三氯甲烷又叫氯仿（有机溶剂）四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）甲烷还能与其它的卤素单质发生取代反应二氯甲烷没有同分异构体，这便可以证明CH4是正四面体结构而非正方形平面结构。具有正四面体结构的物质有金刚石、晶体硅、碳化硅、二氧化硅、白磷、CH4、CCl4、SiF4、NH4＋等，其中只有白磷(P4)为空心正四面体结构。【思维延伸】甲烷的正四面体结构6、说明:二氯甲烷只有一种结构，才说明甲烷不是平面结构，而是正四面体结构。1、反应条件:光照,,2、反应物质：纯卤素单质，。4、反应产物：(1)两种气体:CH3Cl、HCl(2)三种油状液体:CH2Cl2、CHCl3、CCl4。(3)甲烷的四种取代产物都难溶于水)。5、用途（1）三氯甲烷又叫氯仿，曾用作麻醉(2)四氯甲烷（四氯化碳）可用作灭火剂。（3）它们都是重要的有机溶剂。3、反应过程，分步、同时进行甲烷的各种氯代物比较：一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯甲烷俗名————分子式状态用途氯仿四氯化碳CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4气态液态液态液态局部麻醉剂溶剂溶剂、防腐剂溶剂、灭火剂（5）取代反应与置换反应的比较：取代反应置换反应可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质反应物、生成物中一定有单质反应能否进行受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活动性顺序逐步取代，很多反应是可逆的反应一般单方向进行练习：1、光照下，甲烷与氯气发生取代反应后，共得产物（）A、5种B、2种C、3种D、4种AD2、在光照下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，得到产物的物质的量最多的是（）A、CH3ClB、CH2Cl2C、CCl4D、HCl3、1mol甲烷与一定量Cl2发生取代反应，待反应完成后测得四种取代物质的量相等，则消耗Cl2为（）A．0.5molB．2molC．2.5molD．4molC3、甲烷的分解反应甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解；甲烷的高温分解反应方程式：CH4C＋2H2高温在隔绝空气的情况下，加热至10000C，甲烷分解生成炭黑和氢气。第三课时烷烃一、烷烃的概念：烷烃又叫饱和链烃。结构特点是碳原子间都是单键结合成链状，碳原子上剩余价健全部和氢原子相结合。这样碳达到饱和状态，又叫饱和烃。说明：①关键字：单键，链状②碳原子不在一条直线上，直链烷烃空间构型是折线型或锯齿型。名称分子式结构式结构简式CH3CH3C2H6C3H8HH︱︱H—C—C—H︱︱HHHHH︱︱︱H—C—C—C—H︱︱︱HHHCH3CH2CH3乙烷丙烷讨论：1乙烷和丙烷的结构有何共同点？2设一个烷烃分子中碳原子个数为n（n为正整数，n≥1），那么氢原子的个数为多少？HHHH︱︱︱︱H—C—C—C—C—H︱︱︱︱HHHHCH3CH2CH2CH3CH3CHCH3︱CH3HHH︱︱︱H—C—C—C—H︱︱HHH—C—H︱H丁烷分子式C4H10正丁烷异丁烷结构式结构简式己烷戊烷每个碳原子的四键都已充分利用∣∣－C－HH∣∣－C－HHH∣∣－C－HH∣∣－C－HH∣∣－C－HHH∣∣－C－HHH∣∣－C－HHH∣∣－C－HH∣∣－C－HH∣∣－C－HH∣∣－C－HH∣∣－C－HHH∣∣－C－HH∣∣－C－HH∣∣－C－HH∣∣－C－HH∣∣－C－HHH庚烷辛烷结构特点：“饱和”；链状！二、有机化合物的几种表示方法CCCHHHHHHHH1.电子式用一对电子表示一个共价键2.结构式用一根短线表示一个共价键HCCHCHHHHHH3.结构简式将碳碳、碳氢之间的键线省略，双键、三键保留下来。CH3CH2CH3CH2CHCH3HCCCH3结构简式书写：(省略与合并)例：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CH3CHCH2CH2CH3CH3或者：CH3CH(CH3)(CH2)2CH3CH3—CH—CH2—CH2—CH3CH34.键线式省略碳、氢元素符号，只写碳碳键；通常相邻碳碳键之间的夹角画成120°。注：每个端点和转折点都表示碳原子，双键、三键、除C、H以外原子保留下来。OCl5.分子式7.球棍模型、比例模型6.最简式、实验式8.通式:烷烃通式:CnH2n+2（n≥1）烃分子式:CxHy12345CH4C2H6C3H8C4H10C5H12678910C6H14C7H16C8H18C9H20C10H22烃基：烃分子失去一个或记个氢原子所剩余的部分，用R—表示烷烃失去氢原子后的原