最简单的有机化合物甲烷

第三章有机化合物有机物什么叫有机物？它有哪些组成元素？1、定义：2、组成元素：含有碳元素的化合物为有机物。氢、氧、氮、硫、磷、卤素等主要元素其他元素温故而知新:碳、注意:CO、CO2、H2CO3、碳酸盐、金属碳化物、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。。

有机化合物种类繁多(超过2000万种),分布广泛,在人类的生活及生产中发挥重要作用。燃料:

汽油、煤油、柴油建材:

木材、黏结剂、涂料、油漆日用品:

塑料、橡胶、纤维、清洁剂食物:

糖类、油脂、蛋白质有机物的主要特点a.大多数有机物难溶于水,易溶于有机溶剂。b.绝大多数有机物易燃烧。c.多数有机物为非电解质，不易导电。d.多数熔沸点低。e.有机物的反应复杂，一般比较慢，且常伴有副反应发生。仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。碳tàn烃tīng氢qīng最简单的有机化合物——甲烷第三章第一节

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。

沼气煤矿坑道气天然气油田气甲烷在自然界的存在西气东输工程你知道吗？

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。

中国西气东输工程已向八十多个大中城市供气

记者从中国石油塔里木油田公司获悉，西气东输工程全线商业运营以来，目前已向中国十二个省区、八十多个大中型城市供气。

二00六年西气东输供气九十九亿立方米，高峰期日均超过三千六百万立方米。西气东输是中国西部大开发标志性工程，是联接东西部的能源大动脉。该工程西起新疆塔里木，东到上海市白鹤镇，全长四千多公里。

沼气（甲烷）的制取和利用写出甲烷的电子式分子式:CH4结构式:用短线来表示一对共用电子的图式。比例模型球棍模型以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体结构。键角：109°28′甲烷分子的立体结构裁一段长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。实践活动：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。球棍模型一、甲烷的性质１、物理性质无色、无味的气体=0.717g/L（S.T.P）极难溶于水俗名：沼气、坑气，是天然气的主要成分（80-97%）收集方法：向下排空气法排水法如何判断气体的密度比空气小？比较它的相对分子质量与空气的相对分子质量的相对大小。比空气的小，即密度小于空气。1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（）A、甲烷是一种黄绿色气体B、甲烷是一种有臭味的气体C、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。D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水D学以致用2、化学性质：

通常情况下，甲烷比较稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应、分解反应等。

甲烷不能使酸性高锰酸钾褪色。(1)

稳定性在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。

(2)氧化反应（可燃性）现象：安静燃烧，产生淡蓝色火焰，注意（１）有机反应方程式中用“→”不用“＝”（２）CH4在空气中易燃烧，甚至可以引起爆炸

(爆炸极限：5%-15.4%,点燃甲烷前必须验纯)。原因：有机反应很复杂，产物较多。检验产物方法：在火焰上方罩一干燥烧杯，内壁上有水珠生成，加少量澄清的石灰水振荡变浑浊CH4+2O2CO2+2H2O点燃

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。煤矿必须通风、严禁烟火等。

（3）取代反应：科学探究你从实验中得到哪些信息？从所得的实验信息中你能得到哪些启示？现象：

混合气体的黄绿色变浅，试管壁上出现油状液滴，试管中有少量白雾,试管内的液面上升。讨论：分析上述实验中所观察到的现象，从中可以得到那些结论？2试管壁上出现油状液滴，说明反应中生成了新的油状物质，且不溶与水。1说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。3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，即气体总体积减小。光照Cl—Cl+光CHHHClClH+甲烷的取代反应机理

一氯甲烷（气体）

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。二氯甲烷（液体）三氯甲烷（液体）四氯甲烷（液体，又称四氯化碳）[练习]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。

(1)(一氯甲烷)

(2)(二氯甲烷)

(3)(三氯甲烷)

(四氯甲烷)(4)甲烷取代反应甲烷的取代反应应注意的问题（1）反应条件：光照，但要避免日光直射,因光太强会使反应迅速而发生爆炸。（2）反应物状态：纯卤素，例如甲烷与溴水不反应，与溴蒸气见光发生取代反应。（3）甲烷的取代反应是分步且连锁进行的，所以甲烷与氯气的反应，会得到五种产物：一氯甲烷（CH3Cl）、

二氯甲烷（CH2Cl2）、三氯甲烷（CHCl3

）、四氯甲烷（又称四氯化碳，CCl4）、HCl（最多）（4）反应中各物质量的关系：每1molH

被取代，则有1molCl2

参加反应，生成1molHCl。取代反应置换反应生成物中不一定有单质。反应物和生成物中一定有单质。反应逐步进行，很多反应可逆。反应一般为单方向进行，不可逆。Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑适用于有机反应适用于无机反应甲烷的用途④甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢气的混合物，用它们可以合成甲醇。①除了做气体燃料——西气东输。②甲烷热分解的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。③从甲烷可以制得氯仿和氟利昂。CHCl3+HFCHFCl2+HCl[课堂练习]

光

C、CH4+2O2CO2+2H2O

D、CHCl3+HFCHFCl2+HClB、Zn+H2SO4ZnSO4+H21.下列反应不属于取代反应的是（）A、CH4+Br2

CH3Br+HBr

点燃BC2.下列物质可与甲烷发生化学反应的是（）

A.氯气B.溴水C.氧气D.高锰酸钾溶液3.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（）

A.HClB.CH3ClC.CH2Cl2D.CHCl3E.CCl4ACA4、与甲烷的分子结构相同的物质是（）

A、NH3B、CCl4C、CH2Cl2D、H2O5、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、H2BC8、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？2.5mol补充知识各卤代烃结构式二氯甲烷的结构式实际分子结构二氯甲烷的立体结构与甲烷结构相似的有机物很多：乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷二、烷烃三、烷烃

1.分子结构

（1）结构特点单键：碳原子之间只以碳碳单键结合。饱和：剩余价键全部与氢原子结合，碳原子的化合价都达到了“饱和”。

（2）烷烃的通式：

链状：CnH2n+2(n≥1)例：

HHHHH|||||H—C—C—C—C—C—H||||H

HHH

H—C—H|H2、结构简式：或者：CH3CH（CH3）CH2CH2CH3

CH3—CH—CH2—CH2—CH3CH3

CH3CHCH2CH2CH3CH3省略横线上C—C键

省略C—H键把同一C上的H合并有机物结构和组成的几种表示方法种类实例含义分子式C2H6用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映出一个分子中原子的种类和数目最简式CH3①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子②由最简式可求最简式量③分子式是最简式的整数倍种类实例意义电子式用“·”或“×”表示原子最外层电子成键情况的式子结构式①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型结构简式CH3CH3结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)种类实例意义球棍模型小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键、三键)比例模型用不同体积的小球表示不同大小的原子

通常在书写无机物、无机反应方程式时，以分子式为主，而在书写有机物、有机反应方程式时，常以结构简式为主．3.烷烃同系物的物理性质递变

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。3.烷烃的物理性质（随分子中碳原子数增加，范德华力增大）（1）熔沸点：逐渐升高（2）状态：常温常压下，n≤4的烷烃为气态(四气、五液、十七固)（3）密度：逐渐增大，且比水小（4）

难溶于水4.烷烃的化学性质（与甲烷相似）（1）稳定性（2）氧化反应（3）取代反应◆以碳原子个数为基础命名◆称“某烷”或“环某烷”◆十个以下用“天干地支”命名：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。◆十以上用中文数字表示：十一烷、二十烷、三十五烷等。5、烷烃的简单命名：四、烃基2、特点：烃失去一个或几个氢原子后所剩余的原子团。用“R—”表示。1、定义：呈电中性的原子团，含有未成对的价电子。1．同系物(1)概念

相似，在分子组成上相差

原子团的

物质互称为同系物．(2)性质同系物的化学性质

，物理性质呈现一定递变规律．

结构一个或若干个CH2相似五、同系物、同分异构体2、同分异构现象和同分异构体

（1）化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象。

（2）具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

（3）找同分异构体的方法：碳架式

（4）同分异构现象是有机物种类繁多的重要原因之一。例如C5H12有3种同分异构体

正戊烷异戊烷新戊烷3.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体四概念的比较概念内涵比较对象实例同位素同素异形体同系物同分异构体质子数等，中子数不等，原子之间原子氕、氘、氚同一元素形成的不同单质单质O2、O3结构相似，组成上差一个或n个CH2化合物C2H6、C4H10相同分子式，不同结构的化合物化合物CH3(CH2)3CH3C(CH3)4例1、下列物质属于同位素的是：属于同素异形体的是：属于同系物的是：属于同分异构体的是：①O2和O3②CH3CH3和CH3CH2CH2CH3

和④金刚石和石墨⑤氕、氘和氚⑥CH3CH2CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3和CH3CH2CH(CH3)CH2CH(CH3)CH3①和④②③和⑤⑥练习1：

下列五组物质中___互为同位素，___是同素异形体，___是同分异构体，___是同系物，___是同一物质。1、

2、白磷、红磷3.

HH4、CH3CH3、CH3CHCH3

||

|

H－C－Cl

、Cl－C－ClCH3

|

|

ClH5、CH3CH（CH3）CH2CH3

、C（CH3）412345六、同分异构体的书写书写方法：“降碳对称法”步骤：先写最长的碳链，然后逐个减少碳原子，把减少的碳原子作为取代基在剩余的碳链上连接，可概括为“三注意，四句话”：三注意：①选择最长的碳链为主链；②找出中心对称线;③保证去掉碳后的链必须为主链。四句话：①主链由长到短；②支链由整到散；③位置由心到边；④排布对邻到间。练习2、下列哪些物质是属于同一物质？CCCC－－－(A)(D)(H)(G)(F)(E)(C)(B)∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCC