最简单的化合物-甲烷

1、 第三章第三章 有机化合物有机化合物 第一节第一节 最简单的有机化合物最简单的有机化合物 甲烷甲烷 广西柳州市第一中学广西柳州市第一中学 高一化学高一化学 黄露黄露 生生 活活 中中 有有 机机 物物 无无 处处 不不 在在 有机化合物是指含有碳元素的化合物。有机化合物是指含有碳元素的化合物。 中俄签30年天然气供应协议 2014 年 5月21日中俄两国签署了30年天然气 “供气协议” 。 协议总额高达4000 亿美元（约合 2.5万亿元 人民币）。 除了天然除了天然气气以外，以外，你你知道甲知道甲烷烷在自然在自然 界中的其他存在形式界中的其他存在形式吗吗？ 一、存在：一、存在： 沼气沼气油田

2、气油田气 你对甲烷的了解有哪些？你对甲烷的了解有哪些？ 二、甲烷（二、甲烷（CHCH4 4) )的结构的结构 请大家写出甲烷的电子式。 在化学上，常用一在化学上，常用一 根短线表示一对共用根短线表示一对共用 电子，这种电子，这种图图式叫做式叫做 结构式。结构式。 碳原子以最外层的碳原子以最外层的4 4个个 电子分别与电子分别与4 4个氢原子个氢原子 的电子形成的电子形成4 4个个C-HC-H共共 价键。价键。 1、电子式、电子式： 2 2、结构式、结构式 ： 甲烷的空间构型是怎样的呢？甲烷的空间构型是怎样的呢？ 3、甲烷的空间构型、甲烷的空间构型 【探究探究】请同学请同学们们利用模型利用模型搭

3、出甲搭出甲烷分烷分子子可可 能存在的能存在的结结构。构。 小提示：小提示：4 4根牙签表示根牙签表示4 4个个C-HC-H共价键，不共价键，不同同 颜色的小球分别代表氢原子和碳原子。颜色的小球分别代表氢原子和碳原子。 你们觉得哪一种你们觉得哪一种结构结构是合理的？为什么？是合理的？为什么？ 小组展示：小组展示： 已已知：知：4 4个个C-HC-H键一模一样，长键一模一样，长度和强度相度和强度相 同，夹角相同，夹角相等（均为等（均为1091092828）。）。 电子衍射试验仪电子衍射试验仪 X- X- 射线衍射仪射线衍射仪 甲甲烷分子是正四面体结构。烷分子是正四面体结构。 但由于有机物的立体结构

4、式书写起来比较费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。事，为方便起见，一般采用平面的结构式。 3、甲烷的空间构型、甲烷的空间构型 在甲烷分子中，四个碳氢在甲烷分子中，四个碳氢 共价键指向共价键指向正四面体正四面体的四个的四个 顶点，顶点，碳原子碳原子位于四面体的位于四面体的 中心，中心，氢原子氢原子位于四个顶点位于四个顶点 上。上。 比例模型比例模型 球棍模型球棍模型 三、甲烷的性质三、甲烷的性质 1 1、物理性质、物理性质 无色、无味气体，密 度0.717 g/L（标准状况） 极难溶于水。 2 2、化学性质、化学性质 CHCH4 4具有一定的还原性，能

5、和强氧具有一定的还原性，能和强氧 化剂反应吗？化剂反应吗？ 化合价的角度：化合价的角度： 酸碱性酸碱性 HClHCl、H H2 2S S能与碱反应能与碱反应 NHNH3 3能能与酸反应与酸反应CH4 ？ 2 2、化学性质化学性质 将甲烷分别通入酸性高锰酸钾溶酸性高锰酸钾溶液液、 滴加酚酞的滴加酚酞的NaOHNaOH溶液溶液、滴加石蕊试滴加石蕊试 剂的稀盐酸。剂的稀盐酸。 酸性高锰酸钾溶酸性高锰酸钾溶液液 NaOH NaOH溶液溶液 稀盐酸稀盐酸 结论：结论：甲烷性质较甲烷性质较稳定稳定，与强，与强 氧化剂、强酸、强碱等不反应氧化剂、强酸、强碱等不反应 不褪色不褪色 天然气天然气 优良的燃料优良

6、的燃料 2 2、化学性质、化学性质 可燃性可燃性 通常状况下，通常状况下，1molCH1molCH4 4在在空气中空气中完全燃烧完全燃烧生成生成 二氧化碳气体和液态水，能放出二氧化碳气体和液态水，能放出890kJ 890kJ 的热的热 量量。 甲烷的氧化反应甲烷的氧化反应 OHCOOCH222422 点燃 发生氧化反应，具有还原性发生氧化反应，具有还原性有机物的角度有机物的角度 天然气燃烧 取代反应 取代反应取代反应是有机物分子里的某是有机物分子里的某 些原子或原子团被其他原子或些原子或原子团被其他原子或 原子团代替的反应原子团代替的反应 取而代之取而代之 氯氯气和甲烷气和甲烷光照条件光照条件

7、 实验现象：实验现象： 集气瓶集气瓶内液面内液面上升上升，管壁出现少量油状管壁出现少量油状液滴液滴，试，试 管中有少量白雾管中有少量白雾。 反应的生成物反应的生成物是什么呢？是什么呢？ 白雾白雾-氯化氢氯化氢 油状液滴油状液滴-有机物生成有机物生成 氯化氢分子中的氢原子来自哪里？氯化氢分子中的氢原子来自哪里？ 氯原子来自哪里？氯原子来自哪里？ CH4 Cl2 CH3Cl HCl 光照光照 一氯甲烷一氯甲烷 油状液滴油状液滴 气体气体 甲烷与氯气反应的微观模拟 请同学们写出另外三个反应方程式 CH3Cl Cl2 CH2Cl2HCl 光照光照 CH2Cl2 Cl2 CHCl3 HCl 光照光照 C

8、HCl3 Cl2 CCl4 HCl 光照光照 三氯甲烷三氯甲烷 二氯甲烷二氯甲烷 四氯甲烷四氯甲烷 三氯甲烷三氯甲烷 二氯甲烷二氯甲烷 一氯甲烷一氯甲烷 四氯甲烷四氯甲烷 气体气体 油状液体油状液体氯仿，麻醉剂氯仿，麻醉剂 四氯化碳，工四氯化碳，工 业溶剂业溶剂 四、用途四、用途 1 1、燃料、燃料 2 2、工业生产中，工业上还经常通过直接、工业生产中，工业上还经常通过直接 转化法或间接转化法，将甲烷用于制取转化法或间接转化法，将甲烷用于制取 甲醇、甲醛，以及氨气、二甲醚等化工甲醇、甲醛，以及氨气、二甲醚等化工 产品。产品。 课堂小结课堂小结 甲烷的存在甲烷的存在 甲烷的性质甲烷的性质 甲烷的

9、结构甲烷的结构 甲烷的用途甲烷的用途 物理性质物理性质 氧化反应氧化反应 取代反应取代反应 化学性质化学性质 甲烷甲烷 稳定稳定 1 1、一、一氯氯甲甲烷烷、二氯甲烷、三氯甲、二氯甲烷、三氯甲 烷、四氯甲烷都烷、四氯甲烷都只只有有一种结构一种结构，甲，甲 烷分子的结构是正四面体烷分子的结构是正四面体形形还是还是平平 面面正方形正方形呢？呢？ 巩固练习巩固练习 二氯甲烷只有一种结构二氯甲烷只有一种结构 平面正方形：两种平面正方形：两种正四面体：一种正四面体：一种 1874 1874 年，第一位诺贝年，第一位诺贝 尔化学奖的获得者尔化学奖的获得者 范特霍夫提出了碳原子范特霍夫提出了碳原子 具有具有

10、四面体结构四面体结构的假说。的假说。 二氯甲烷只有一种结构二氯甲烷只有一种结构 全球最著名的全球最著名的 有机化学杂志有机化学杂志 四面体四面体 四面体是有机化四面体是有机化 合物的一种基本合物的一种基本 结构，正是它的结构，正是它的 发现揭开了其他发现揭开了其他 复杂有机物结构复杂有机物结构 的神奇面纱！的神奇面纱！ 巩固练习巩固练习 2.20092.2009年年1 1月月2 2日，新华社报道了俄罗斯指责乌克兰日，新华社报道了俄罗斯指责乌克兰 方面截留俄方通过乌方输往欧盟天然气导致欧盟方面截留俄方通过乌方输往欧盟天然气导致欧盟 各国用气紧张的事件，下列有关说法不正确的是：各国用气紧张的事件，

11、下列有关说法不正确的是： （ ） A.A.天然气是一种混合物天然气是一种混合物 B.B.天然气是一种清洁能源天然气是一种清洁能源 C.C.乌克兰截留天然气的目的是为了利用甲乌克兰截留天然气的目的是为了利用甲 烷生产粮食烷生产粮食 D.D.天然气的主要成分是一种只含碳、氢元天然气的主要成分是一种只含碳、氢元 素的化合物素的化合物 C C 3.3.下列事实中能证明甲烷分子是以碳原下列事实中能证明甲烷分子是以碳原 子为中心的正四面体结构的是子为中心的正四面体结构的是( )( ) A A、CHCH3 3Cl Cl 只只代表一种物质代表一种物质 B B、CHCH2 2ClCl2 2只代表一种物只代表一种

12、物质质 C C、CHClCHCl3 3 只代表一种物质 只代表一种物质 D D、CClCCl4 4 只 只代表一种物质代表一种物质 B B 4 4、1 1 mol CHmol CH4 4与与ClCl2 2发生取代反发生取代反应，应， 待待反应完反应完成后测得四种取代物物质的成后测得四种取代物物质的 量相等，则消耗量相等，则消耗ClCl2 2为为( )( ) A A0.5 mol B.2 mol0.5 mol B.2 mol C.2.5 mol C.2.5 mol D.4 mol D.4 mol C C 自主探究自主探究 请同学们找甲烷在生产生活中有请同学们找甲烷在生产生活中有 关应用的资料，探

13、讨逐步推广使关应用的资料，探讨逐步推广使 用天然气的价值所在用天然气的价值所在 板书设计板书设计 最简单的有机化合物最简单的有机化合物甲烷甲烷 一、甲烷的存在（自然界）一、甲烷的存在（自然界） 二、甲烷的分子结构二、甲烷的分子结构 （正四面体结构）（正四面体结构） 三三. . 甲烷的性质甲烷的性质 1.1.物理性质：无色、无味气体，密度物理性质：无色、无味气体，密度0.717 g/L0.717 g/L（标况）（标况）, ,难难 溶于水。溶于水。 2.2.化学性质：通常情况下，甲烷性质稳定，与强氧化剂、强化学性质：通常情况下，甲烷性质稳定，与强氧化剂、强 酸、强碱等不反应。酸、强碱等不反应。 氧化反应氧化反应 取代反应取代反应 四、甲烷的用途四、甲烷的用途 3、甲烷的空间构型、甲烷的空间构型 在早期的结构化学的理论中，认为有机在早期的结构化学的理论中，认为有机 化合物的结构都是化合物的结构都是平面型平面型的。的。 1874 187