最简单的有机化合物甲烷

1、第三章第三章 有机化合物有机化合物 1 1、定义：、定义： 2 2、组成元素：、组成元素： 含有含有碳碳元素的元素的化合物化合物为有机物。为有机物。 氢、氧、氮、硫、磷、卤素等氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素主要元素其他元素其他元素 碳、碳、 下列物质属于有机物的是( ) A.HA.H2 2S B.CS B.C2 2H H2 2 C.CHC.CH3 3Cl D.CCl D.C2 2H H5 5OH E.CHOH E.CH4 4， F.HF.H2 2 G.G.金刚石金刚石 H.CO I.H H.CO I.H2 2COCO3 3 J.Na J.Na2 2COCO3 3 B C D E 注意：并

2、非所有含碳的化合物都是有机物（除除 CO、CO2、H2CO3及其盐、碳酸氢盐、氢氰酸（及其盐、碳酸氢盐、氢氰酸（HCN） 及其盐、硫氰酸（及其盐、硫氰酸（HSCN）及其盐和金属碳化物等）及其盐和金属碳化物等） 有机化合物有机化合物种类繁多种类繁多(超过超过2000万种万种),分布分布 广泛广泛,在人类的生活及生产中发挥重要作用。在人类的生活及生产中发挥重要作用。 燃料燃料: 汽油、煤油、柴油汽油、煤油、柴油 建材建材: 木材、黏结剂、涂料、油漆木材、黏结剂、涂料、油漆 日用品日用品: 塑料、橡胶、纤维、清洁剂塑料、橡胶、纤维、清洁剂 食物食物: 糖类、油脂、蛋白质糖类、油脂、蛋白质 有机物的有

3、机物的主要特点主要特点 a. a. 大多数有机物大多数有机物难溶于水难溶于水, ,易溶于有机溶剂。易溶于有机溶剂。 b. b. 绝大多数有机物受热绝大多数有机物受热容易分解容易分解, ,且且易燃烧易燃烧。 c. c. 多数有机物为多数有机物为非电解质非电解质，不易导电不易导电。 d. d. 多数多数熔沸点低熔沸点低。 e. e. 有机物的有机物的反应复杂反应复杂，一般比较慢，常常伴，一般比较慢，常常伴 有副反应发生。有副反应发生。 有机物的以上性质特点与其有机物的以上性质特点与其 密切相关。密切相关。结构结构 有机有机 化合物化合物 烃 甲烷（CH4) 乙烯（CH2=CH2) 苯（C6H6）

4、烃的衍生物 乙醇（CH3CH2OH） 乙酸（CH3COOH） 糖类、油脂和蛋白质 仅仅含含碳碳和和氢氢两种元素的有机物两种元素的有机物 称为称为碳氢化合物碳氢化合物，也称为，也称为烃烃。 碳碳 tn 烃烃 tng 氢氢 qng 最简单的有机化合物最简单的有机化合物甲烷甲烷 第三章第一节第三章第一节 甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生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。这些甲烷都是在的气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气隔绝空气的情况的情况 下，由下，由动植物残体动植物残体经过微生物经过微生物发酵发酵的作用而生成的。的作用而生成的。 沼气沼气 煤矿坑道气煤矿坑

5、道气 （又称坑气）（又称坑气） 天然气天然气 油田气油田气 甲烷在自然界的存在甲烷在自然界的存在 西气东输工程西气东输工程 你知道吗？你知道吗？ 让我让我 好好想想好好想想 ？ 已知甲烷的密度在标准状况下是已知甲烷的密度在标准状况下是0.717g/L 0.717g/L ，含，含 碳碳75%75%，含氢，含氢25%25%。请同学们利用这些数据推出甲。请同学们利用这些数据推出甲 烷中的碳、氢元素的质量比，原子个数比和分子烷中的碳、氢元素的质量比，原子个数比和分子 式。式。 （标况下，气体标况下，气体摩尔质量求算公式：摩尔质量求算公式：M=Vm ） 质量比：质量比：C:H=75C:H=75:25%=

6、3:1:25%=3:1 甲烷的摩尔质量甲烷的摩尔质量=22.4L/mol=22.4L/mol0.717g/L=16g/mol0.717g/L=16g/mol 原子个数比原子个数比C:H=C:H=（16167575）/12/12/ /(16(1625%)/125%)/1 =1:4 =1:4 分子式分子式：CH4 甲烷的组成和结构甲烷的组成和结构 分子式分子式: :CHCH4 4（相对分子质量（相对分子质量1616） 组成元素：组成元素：C C、H H 甲烷分子的空间结构甲烷分子的空间结构正四面体正四面体结构结构 正四面体的正四面体的中心中心CC 四个顶点四个顶点HH 键角：键角：109 28 键

7、长：键长：1.091.091010 1010m m 键能：键能： 413kj/mol413kj/mol 甲烷是甲烷是非极性分子非极性分子（以（以共价键共价键 结合的分子中，正负结合的分子中，正负电荷分布对称电荷分布对称的分子，如双原的分子，如双原 子气体单质，子气体单质，CCl4、CO2、CS2等）等） 正四面体构型正四面体构型是一种是一种比较稳定比较稳定的结构的结构 裁一段长裁一段长25cm、宽、宽8.7cm的矩形纸的矩形纸 板或硬纸条，按下图所示方式，裁去两板或硬纸条，按下图所示方式，裁去两 头的小三角，按虚线向内折成如图头的小三角，按虚线向内折成如图 所示的正四面体，其顶点分别为甲烷所示

8、的正四面体，其顶点分别为甲烷 中个氢原子的位置，中心是碳原子。中个氢原子的位置，中心是碳原子。 观察图所示的与空间观察图所示的与空间 位置关系。试用原子结构拼插模型位置关系。试用原子结构拼插模型 （或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙（或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙 签、火柴棍等代用品），自制甲烷的签、火柴棍等代用品），自制甲烷的 分子模型。分子模型。 球棍模型球棍模型 一、甲烷的性质一、甲烷的性质 、物理性质、物理性质 无色、无味的气体无色、无味的气体 =0.717g/L=0.717g/L（S.T.PS.T.P） 极难溶于水极难溶于水 俗名：俗名：沼气、坑气沼气、坑气，是天然气的主要成分，是天然气

9、的主要成分 （80-97%80-97%） 收集方法：收集方法： 向下排空气法向下排空气法 排水法排水法 为什么使用的天然气有臭味？ 天然气公司遵照政府规定添加臭剂天然气公司遵照政府规定添加臭剂 1 1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是 （ ） A A、甲烷是一种黄绿色气体、甲烷是一种黄绿色气体 B B、甲烷是一种有臭味的气体、甲烷是一种有臭味的气体 C C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密 度与空气的密度相近。度与空气的密度相近。 D D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水

10、D 学以致用学以致用 2 2、化学性质：、化学性质： （1 1）通常情况下，甲烷稳定通常情况下，甲烷稳定，跟跟”三强三强”即强酸、即强酸、 强碱、强氧化剂一般不起反应，这说明强碱、强氧化剂一般不起反应，这说明甲烷甲烷分子分子 中的中的C-HC-H键比较牢固键比较牢固。 结论：甲烷结论：甲烷不能不能使酸性高锰使酸性高锰 酸钾褪色酸钾褪色。 酸性高锰酸钾 现象：酸性高锰酸钾现象：酸性高锰酸钾不不褪色褪色。 将下列气体通入酸性高锰酸钾，能使酸性高锰将下列气体通入酸性高锰酸钾，能使酸性高锰 酸钾褪色的是（酸钾褪色的是（ ） A CHA CH4 4 B CO B CO2 2 C SO C SO2 2 D

11、 H D H2 2 C C SOSO2 2具有强还原性具有强还原性 CH4+2O2 CO2+2H2O 点燃点燃 （2 2）在）在特定条件下特定条件下甲烷能与某些物质发生化甲烷能与某些物质发生化 学反应，如可以学反应，如可以燃烧燃烧和发生和发生取代反应取代反应等。等。 .氧化反应氧化反应（与（与O2反应）反应） 现象：现象：安静燃烧，产生安静燃烧，产生淡蓝色淡蓝色火焰，火焰， 干冷烧杯内壁上有干冷烧杯内壁上有水水生成生成 加澄清的石灰水变加澄清的石灰水变浑浊浑浊 注：（）（）有机反应方程式中用“”不用“” （）（）CHCH4 4在空气中易燃烧，甚至可以引起爆炸(爆炸极限爆炸极限 ：5%-15.4

12、%,点燃甲烷前必须点燃甲烷前必须验纯验纯)。 原因：有机反应很复杂，产物较多。 瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中氧气作用下发瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中氧气作用下发 生的激烈氧化还原反应。煤矿必须生的激烈氧化还原反应。煤矿必须通风、严禁烟火通风、严禁烟火等。等。 烃类物质燃烧烃类物质燃烧 可不可以用一可不可以用一 个通式表示？个通式表示？ 点燃点燃 CxHy + (X+ )O2 xCO2 + H2O y _ 4 CxHy + (X+ )O2 xCO2 + H2O _ 4 CxHy + (X+ )O2 xCO2 + H2O _ 4 _ 2 y CxHy + (X+ )O2 xCO2 + H2

13、O _ 4 科学探究科学探究 l你从实验中得到哪些信你从实验中得到哪些信 息？息？ l从所得的实验信息中你从所得的实验信息中你 能得到哪些启示？能得到哪些启示？ 2 试管壁上出现油滴，说明反应中生成了新的试管壁上出现油滴，说明反应中生成了新的油状物质油状物质， 且不溶与水。且不溶与水。 1 说明试管内的混合气体在说明试管内的混合气体在光照光照的条件下的条件下发生了化学反发生了化学反 应。应。 3 试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内的气试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内的气 压在减小，即压在减小，即气体总体积在减小气体总体积在减小。 色变浅、出油滴、水上升、色变浅、出油滴、水上升

14、、 有白雾（可使紫色石蕊溶液变红）。有白雾（可使紫色石蕊溶液变红）。 现象：现象： 光照 ClCl+ 光光 C CH H H H H H Cl ClCl ClH H+ 一氯甲烷（一氯甲烷（气气体，体，可作可作 麻醉剂麻醉剂） 有机物分子里的某些原子或原子团被其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做取代反应他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应 二氯甲烷（二氯甲烷（液液体）体） 三氯甲烷（三氯甲烷（液液体，体， 俗称氯仿，可作麻俗称氯仿，可作麻 醉剂、有机溶剂）醉剂、有机溶剂） 四氯甲烷（四氯甲烷（液液体，体， 有机溶剂，灭火剂）有机溶剂，灭火剂） 练习练习仿照生成一

15、氯甲烷的化学方程式。尝试写出仿照生成一氯甲烷的化学方程式。尝试写出 一氯甲烷与氯气进一步反应的化学反应方程式。一氯甲烷与氯气进一步反应的化学反应方程式。 甲烷的取代反应应注意的问题甲烷的取代反应应注意的问题 （1 1）反应条件：）反应条件：光照，光照，但要避免日光直射但要避免日光直射, ,因光因光太强太强会使会使 反应迅速而发生反应迅速而发生爆炸爆炸。 （2 2）反应物状态：）反应物状态：纯卤素纯卤素，例如甲烷与溴水不反应，与，例如甲烷与溴水不反应，与 溴蒸气见光发生取代反应。溴蒸气见光发生取代反应。 （3 3）甲烷的取代反应是）甲烷的取代反应是分步且连锁进行分步且连锁进行的，所以甲烷的，所以

16、甲烷 与氯气的反应，会得到与氯气的反应，会得到五种产物五种产物：一氯甲烷（：一氯甲烷（CHCH3 3Cl Cl ）、 二氯甲烷（二氯甲烷（CHCH2 2ClCl2 2 ）、三氯甲烷（ ）、三氯甲烷（CHClCHCl3 3 ）、四氯甲烷）、四氯甲烷 （又称四氯化碳，（又称四氯化碳，CClCCl4 4 ）、 ）、HCl（最多最多） （4 4）反应中各物质量的关系：每）反应中各物质量的关系：每1 mol H1 mol H 被取代，则有被取代，则有 1 mol Cl1 mol Cl2 2 参加反应，生成参加反应，生成1 mol HCl1 mol HCl。 取代反应取代反应置换反应置换反应 生成物中生成

17、物中不一定不一定有单质。有单质。反应物和生成物中反应物和生成物中一定一定 有单质。有单质。 反应能否进行受温度、光照、反应能否进行受温度、光照、 催化剂等外界条件影响。催化剂等外界条件影响。 有的反应需要一定的条有的反应需要一定的条 件，有的反应不需外界件，有的反应不需外界 条件。条件。 反应反应逐步逐步进行，很多反应进行，很多反应可逆可逆。反应一般为单方向进行，反应一般为单方向进行， 不可逆不可逆。 课堂练习课堂练习 光光 C、CH4+2O2 CO2+2H2O D、CHCl3+HF CHFCl2+HCl B、Zn+H2SO4 ZnSO4+H2 1.下列反应不属于取代反应的是（下列反应不属于取

18、代反应的是（ ） A、CH4+Br2 CH3Br+HBr 点燃点燃 BC 2.2.下列物质可与甲烷发生化学反应的是下列物质可与甲烷发生化学反应的是（ ） A.A.氯气氯气B.B.溴水溴水C.C.氧气氧气D.D.高锰酸钾溶液高锰酸钾溶液 3.3.将等物质的量的甲烷和氯气混合，在漫射光照射下将等物质的量的甲烷和氯气混合，在漫射光照射下 充分反应，生成物中最多的是（充分反应，生成物中最多的是（ ） A.HCl B.CHA.HCl B.CH3 3Cl C.CHCl C.CH2 2ClCl2 2 D.CHCl D.CHCl3 3 E.CCl E.CCl4 4 AC A 甲烷的受热分解甲烷的受热分解 CH

19、4 C+2H2 高温高温 结构结构性质性质用途用途 决定决定 决定决定 在隔绝空气的条件下，加热到1000以上， 甲烷分解成炭黑和氢气。 隔绝空气隔绝空气 甲烷的用途甲烷的用途 1燃料燃料天然气的主要成分是甲烷，可直接用来作燃天然气的主要成分是甲烷，可直接用来作燃 料。料。 2化工原料化工原料 甲烷高温分解可得炭黑，用作颜料、油墨、油漆以及橡甲烷高温分解可得炭黑，用作颜料、油墨、油漆以及橡 胶的添加剂等；氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料；胶的添加剂等；氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料； 甲烷氯代可以制得一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯甲烷氯代可以制得一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯 仿）、

20、四氯甲烷（四氯化碳）等重要的化工产品。仿）、四氯甲烷（四氯化碳）等重要的化工产品。 从甲烷可以制得氯仿和氟利昂从甲烷可以制得氯仿和氟利昂( (制冷剂制冷剂) )。 CHCl3 + HF CHFCl2 + HCl 甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢气甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢气 的混合物，用它们可以的混合物，用它们可以合成甲醇合成甲醇。 1 有机化合物数量众多，分布极广；有机化合物数量众多，分布极广； 2 甲烷是最简单的有机化合物；甲烷是最简单的有机化合物； 3 甲烷是一种无色无味、密度比空气小、甲烷是一种无色无味、密度比空气小、 难溶于水的气体。难溶于水的气体。 4 甲烷可以发生氧

21、化反应和取代反应；甲烷可以发生氧化反应和取代反应； 5 有机物分子里的某些原子或原子团被其有机物分子里的某些原子或原子团被其 他原子或原子团所替代的反应叫取代反他原子或原子团所替代的反应叫取代反 应。应。 化学源于生活，服务于生活。化学源于生活，服务于生活。 1 1、甲烷是一种、甲烷是一种 、的气体，标准状 的气体，标准状 况下的密度况下的密度_，其分子呈，其分子呈 结构， 结构， 化学性质比较化学性质比较 。 。 2 2、与甲烷的分子结构相同的物质是（、与甲烷的分子结构相同的物质是（ ） A NHA NH3 3 B CCl B CCl4 4 C CH C CH2 2ClCl2 2 D H D H2 2O O 无色无色无味无味 0.7170.717g/Lg/L正四面体正四面体 稳定稳定 B B 3.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Na2SiO3溶液的水槽里，放在光亮处， 片刻后发现试管中气体颜色