第三章 最简单的有机化合物 甲烷 第一课时

1、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燃料建材建材日用品日用品食物中的营养素食物中的营养素1 1、定义：、定义：含有碳元素的化合物为有机物。含有碳元素的化合物为有机物。 有机物有机物Organic compound什么叫有机物？它由哪些元素组成？什么叫有机物？它由哪些元素组成？注意: CO、CO2、H2CO3、 碳酸盐、 KSCN、SiC等虽含有碳元素，其性质跟无机物很相似，把它们归为无机物。仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃（ting）。甲烷是最简单的有机物，也是最简单的烃。2 2、组成元素：、组成元素： 有机物除了含碳外，一般还含有有机物除了含碳外，一般

2、还含有H H、O O、N N、P P、S S、卤素等、卤素等沼气煤矿坑道气（瓦斯）天然气油田气一.甲烷1.1.甲烷的存在西气东输西气东输 可燃冰可燃冰天然气水合物是分布于深天然气水合物是分布于深海海沉积物沉积物或陆域的或陆域的永久冻永久冻土土中，由中，由天然气天然气与与水水在高在高压低温条件下形成的类冰压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观状的结晶物质。因其外观象冰一样而且遇火即可燃象冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作烧，所以又被称作“可燃可燃冰冰”或者或者“固体瓦斯固体瓦斯”和和“气冰气冰”。 2、甲烷的分子结构和空间构型、甲烷的分子结构和空间构型分子式分子式：电子式电子式：H CH

3、HH结构式结构式：H CHHHCH4结构简式结构简式: :在结构式的基础上省略部分短线在结构式的基础上省略部分短线问题：从甲烷结构式是否可以推断甲烷分子中问题：从甲烷结构式是否可以推断甲烷分子中 C C原子和四个原子和四个H H原子都在同一个平面上？原子都在同一个平面上？裁一段长裁一段长25cm、宽、宽8.7cm的矩形纸板或硬纸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所示的正四面体，其顶点线向内折成如图所示的正四面体，其顶点分别为甲烷中个氢原子的位置，中心是碳原子。分别为甲烷中个氢原子的位置，中心是碳原子。3-1 3-1

4、 甲烷分子结构示意图甲烷分子结构示意图观察图观察图所示的与空间位置关系。试用所示的与空间位置关系。试用原子结构拼插模型（或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、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。牙签、火柴棍等代用品），自制甲烷的分子模型。3-1 3-1 甲烷分子结构示意图甲烷分子结构示意图甲烷分子的甲烷分子的空间结构空间结构 经过大量的科学实验证明，经过大量的科学实验证明，甲烷分子里的一个碳原子和四个甲烷分子里的一个碳原子和四个氢原子并不在同一个平面上，而氢原子并不在同一个平面上，而是形成了一个正四面体的立体结是形成了一个正四面体的立体结构，碳原子位

5、于正四面体的中心，构，碳原子位于正四面体的中心，而四个氢原子分别位于正四面体而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。的四个顶点上。空间构型：正四面体空间构型：正四面体4 4个个C-HC-H 键的键长和键的键长和强度相等，夹角相等。强度相等，夹角相等。甲烷的分子模型甲烷的分子模型紫球紫球表示碳原子，蓝球蓝球表示氢原子，短棍表示共价键用紫球紫球和蓝球蓝球的体积比来大体上表示碳原子和氢原子的体积比3、甲烷的物理性质、甲烷的物理性质1)、无色无色、无味无味的气体。的气体。根据甲烷的物理性质根据甲烷的物理性质, ,你知道如何收集甲烷吗你知道如何收集甲烷吗? ?向下排空气法和向下排空气法和排水法排水法3

6、)、极难溶于水极难溶于水2)、密度比空气小密度比空气小，标况下，为，标况下，为0.717g/L4、甲烷的化学性质、甲烷的化学性质 在通常情况下，甲烷在通常情况下，甲烷比较稳定比较稳定，与强酸、与强酸、强碱一般不发生化学反应强碱一般不发生化学反应。 问题：问题：能不能与酸性高锰酸钾溶液反应？能不能与酸性高锰酸钾溶液反应？结论：结论：甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色, ,也不能使溴水、氯水等褪色。也不能使溴水、氯水等褪色。1 1）甲烷的氧化反应）甲烷的氧化反应CHCH4 4 + 2O + 2O2 2 CO CO2 2 + 2H + 2H2 2O O点燃点燃安静燃烧，发出

7、淡蓝色火焰，产生使澄清石安静燃烧，发出淡蓝色火焰，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，放热。灰水变浑浊的气体，放热。实验现象实验现象点燃甲烷与空气或氧气的混合气体点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生爆炸会立即发生爆炸. .因此，点燃甲烷因此，点燃甲烷之前必须之前必须 验纯验纯!注意注意资料卡片资料卡片p61 有哪些方法可以用来有哪些方法可以用来检验甲烷燃烧的产物检验甲烷燃烧的产物？检验检验H H2 2O O: : 用干燥的小烧杯罩在火焰上方用干燥的小烧杯罩在火焰上方检验检验COCO2 2：将小烧杯正立过来，迅速倒入：将小烧杯正立过来，迅速倒入少量澄清石灰水少量澄清石灰水科学探究科学探究 取取2

8、2支硬质大试管支硬质大试管, ,通过排饱和通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气烷和半试管氯气, ,分别用铁架台固定分别用铁架台固定好，如图所示。其中好，如图所示。其中1 1支试管用预先支试管用预先准备好的黑色纸套套上准备好的黑色纸套套上, ,另一支试管另一支试管放在光亮处。片刻后，比较放在光亮处。片刻后，比较2 2支试管支试管中的物质，二者是否出现了区别？中的物质，二者是否出现了区别？1.1.你从实验中得到哪些信息？你从实验中得到哪些信息？2.2.从所得的实验信息中你能得到哪些从所得的实验信息中你能得到哪些启示？启示？2).甲烷的取代反应甲烷的取

9、代反应室温时，混合气体室温时，混合气体无光照无光照时，时，不发生反应不发生反应；光照时光照时混合气体的混合气体的黄绿色变浅黄绿色变浅，试管壁上，试管壁上出现油状液滴出现油状液滴，试管中试管中有少量白雾有少量白雾，试管内的，试管内的液面上升液面上升. .1 1 说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。学反应。2 2 试管壁上出现液滴，说明反应中生成了试管壁上出现液滴，说明反应中生成了新的油状新的油状物质，且不溶与水物质，且不溶与水。3 3 试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内的气压在减小，即的气压

10、在减小，即气体总体积在减小气体总体积在减小。分析上述实验中所观察到的现象，从中可以分析上述实验中所观察到的现象，从中可以得到哪些结论？得到哪些结论？现象现象讨论讨论结论结论现象与结论现象与结论甲烷的取代反应的历程甲烷的取代反应的历程1.1.一氯甲烷的形成一氯甲烷的形成名称名称一氯甲烷一氯甲烷分子式分子式CHCH3 3ClCl状态状态（STPSTP）气态气态 练习练习 仿照生成一氯甲烷的化学方程式仿照生成一氯甲烷的化学方程式, ,尝试尝试写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程式。式。甲烷的取代反应的历程甲烷的取代反应的历程2.2.二氯甲烷的形成二氯甲烷的形成

11、名称名称二氯甲烷二氯甲烷分子式分子式CHCH2 2ClCl2 2状态（状态（STPSTP）液态液态甲烷的取代反应的历程甲烷的取代反应的历程3.3.三氯甲烷的形成三氯甲烷的形成名称名称三氯甲烷三氯甲烷俗称俗称氯仿氯仿分子式分子式CHClCHCl3 3状态（状态（STPSTP）液态液态甲烷的取代反应的历程甲烷的取代反应的历程4.4.四氯甲烷的形成四氯甲烷的形成名称名称四氯甲烷四氯甲烷别名别名四氯化碳四氯化碳分子式分子式CClCCl4 4状态（状态（STPSTP）液态液态二氯甲烷（液体）二氯甲烷（液体）三氯甲烷（液体）三氯甲烷（液体）四氯甲烷（液体）四氯甲烷（液体） 常温下，一氯甲烷是气体，其他三种

12、是液体，三氯甲烷是工业上重要的溶剂，四氯甲烷还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水甲烷与氯气反应的化学方程式：甲烷与氯气反应的化学方程式：问：甲烷与氯气反应时的油状液滴是什么问：甲烷与氯气反应时的油状液滴是什么物质？白雾呢？物质？白雾呢？注意：甲烷与氯气反应最多有五种产物，其中有两种气体产物。反应物必须是反应物必须是纯卤素纯卤素，甲烷与氯水不反应。，甲烷与氯水不反应。有机反应很复杂，产物较多。故有机反应一般用“ ” 而不用“ ” 表示。上述为连锁反应，不会停留在某一层，停留在某一层，无论甲烷与氯气量的相对多少四个反应均会发生；有机物有机物分子里的某些原子或分子里的某些原子或原子团被其

13、他原子或原子团原子团被其他原子或原子团所所替替代的反应代的反应, ,叫叫取代反应取代反应. .取代反应取代反应思考：思考：1molCH4变成变成1molCCl4需多少需多少molCl2？生？生成多少成多少molHCl？将将1mol1mol甲烷和甲烷和4mol4mol的氯气发生取代反应，的氯气发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗氯气为（物质的量相等，则消耗氯气为（ ）A A、0.5mol B0.5mol B、2mol2molC C、2.5mol2.5mol D D、4mol4mol巩固练习巩固练习Consolidate exerc

14、ise C取代反应置换反应实例CH4+Cl2 CH3Cl+HClZn+H2SO4=ZnSO4+H2定义有机物分子里的某些原子有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。子团所代替的反应。一种单质跟一种化合物反应一种单质跟一种化合物反应，生成另一种化合物和另一，生成另一种化合物和另一种单质的反应。种单质的反应。反应物一种化合物和一种单质或一种化合物和一种单质或化合物（反应物中至少有化合物（反应物中至少有一种是有机物）一种是有机物）一种单质和一种化合物一种单质和一种化合物生成物一般生成两种化合物一般生成两种化合物另一种化合物和另一种单质另一种化合物和另一种单

15、质电子转移不一定发生电子转移，因不一定发生电子转移，因此不一定是氧化还原反应此不一定是氧化还原反应一定发生电子的转移一定发生电子的转移反应特点很多反应是可逆反应，副很多反应是可逆反应，副反应较多，用反应较多，用“” ” 连连接接一般是不可逆反应，用一般是不可逆反应，用“=”=”连接连接光光3）甲烷的分解反应）甲烷的分解反应在在隔绝空气隔绝空气加热至加热至1 1000000的条件下，甲烷分的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气。解生成炭黑和氢气。得到的氢气是得到的氢气是合成氨及合成汽油合成氨及合成汽油等工业的原等工业的原料；炭黑是料；炭黑是橡胶工业橡胶工业的原料。的原料。反应方程式：反应方程式：CHCH4 4 C