最简单的有机化合物-甲烷课件

第一节最简单的有机化合物——甲烷第1课时甲烷的性质学习目标核心素养建构1.了解有机化合物的概念。2．掌握甲烷的分子结构、了解甲烷的物理性质及存在、用途。3．掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。[知识梳理]一、有机化合物和烃概念组成元素有机化合物含有_______的化合物一定含有________，常含有___________，有的还含有________________等烃仅含有___________________的有机物_______(写元素符号)碳元素碳元素氢、氧元素氮、硫、磷、卤素碳、氢两种元素C、H【自主思考】1．CO、CO2、H2CO3及碳酸盐属于有机物吗？

提示

CO、CO2、H2CO3及碳酸盐虽然含有碳元素，但其组成和性质大多具有无机物的特点，因此属于无机物。二、甲烷1．分子结构 (1)分子组成：(2)空间结构：分子结构示意图结构特点及空间构型4个C—H键的长度和强度_____，夹角_____，具有__________结构相同相同正四面体【自主思考】2．若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子，还是正四面体结构吗？

提示因C—H键与C—Cl键的长度不同，故CH3Cl是四面体结构，但不是正四面体。2．物理性质3.化学性质 通常状况下，甲烷性质比较稳定，与_____、_____、________都不反应。但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。 (1)氧化反应。 甲烷在空气中燃烧的化学方程式为

__________________________； 现象为安静地燃烧，火焰呈____色。颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性___色气体___味比空气___极难溶无无小强酸强碱强氧化剂淡蓝(2)取代反应①实验探究：甲烷与Cl2的取代反应。实验操作实验现象A装置：a.试管内气体颜色_________；b.试管内壁有_________出现；c.试管中有少量_____；d.试管内液面_____；e.水槽中有_____析出B装置：_____________逐渐变浅油状液滴白雾上升固体无明显现象 ②甲烷的四种氯代产物的性质。 a．水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均_________。 b．状态：常温下除CH3Cl是_____，其余三种均为_____。 ③取代反应概念：有机物分子里的__________________被其他________________所替代的反应。4．存在与用途 甲烷是________、_____、_______和_____________的主要成分，是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，也是一种重要的化工原料。难溶于水气体液体某些原子或原子团原子或原子团天然气沼气油田气煤矿坑道气[效果自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)有机物都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物(

) (2)有机物都易燃烧(

) (3)烃是含有碳元素和氢元素的化合物(

) (4)烃在氧气中充分燃烧后只生成二氧化碳和水(

) (5)天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源(

) (6)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度(

) (7)甲烷与Cl2的反应是置换反应(

)

答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)×

(6)√

(7)×2．瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列叙述中错误的是(

) A．点燃甲烷不必事先进行验纯 B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料 C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的 发生 D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸

答案

A3．下列叙述错误的是(

) A．通常情况下，甲烷和强酸、强碱不反应 B．光照下甲烷与氯气发生取代反应 C．甲烷的氯代物CHCl3、CCl4都难溶于水 D．甲烷在光照条件下与氧气反应

答案

D探究一、有机物组成和结构的表示方法【合作交流】1．从碳的原子结构分析，有机物成键有什么特点？

提示碳的原子结构示意图，其最外层有4个 电子，不易失电子，也不易得电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成多种形式的共价键。2．若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代，生成的CH3Cl还是四面体结构吗？

提示

CH3Cl中3个H和1个Cl仍位于四面体的4个顶点，仍为四面体结构。3．根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？

提示甲烷的立体结构为，因此CH2Cl2中有2个Cl

在空间一定处于相邻位置，CH2Cl2只有一种结构。【点拨提升】1．甲烷空间结构的三点拓展应用 (1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。 (2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。 (3)由CH4的空间结构可推知CH3CH2CH3等有机物中的碳原子并不在一条直线上。2．常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)表示方法含义分子式：CH4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子电子式：用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子【典题例证1】下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。(1)甲烷的球棍模型是________________，甲烷的电子式是________________(填序号)。(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有________种结构，实际CH2Cl2有________种结构，证明甲烷不是平面结构，而是________结构，上述中的________更能反映其真实存在状况。解析

(1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。答案

(1)C

B

(2)2

1正四面体D【学以致用1】下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图，下列说法正确的是(

) A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 B．CH4、CCl4都是正四面体结构 C．CH4和CCl4中的化学键均为非极性键 D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同

答案

B探究二、甲烷的取代反应【合作交流】1．取代反应是有机反应的基本类型之一。甲烷与氯气光照条件下的反应属于取代反应，CH4与Br2(g)能否发生类似的反应，如何用化学方程式表示？2．CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl2在物质的量上有什么关系？

提示因为在CH4和Cl2的取代反应中，每一步都有HCl生成，故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知，每生成1molHCl则消耗1molCl2，故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。3．CH4与Cl2反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?

提示

CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。【点拨提升】1．甲烷与卤素单质的取代反应反应条件光照(强光照射会发生爆炸)反应物气态卤素单质和甲烷生成物卤化氢和各种卤代甲烷的混合物，其中卤化氢的量最多反应特点①卤素单质不同，反应速率不同②逐步取代，各步反应同时进行③取代1molH原子，消耗1molX2，生成1molHX2.甲烷与卤素单质发生取代反应时易错的四个方面 (1)反应物：卤素单质(纯卤素)和甲烷，不能是卤素单质的水溶液。 (2)生成物：卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物，其中卤化氢的物质的量最多。 (3)反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应)。 (4)反应特点：用“―→”而不用“===”，仍遵守质量守恒定律，需要配平。【典题例证2】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(

) A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反 应只生成CH3Cl B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯气解析甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产物中HCl最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4最多消耗4mol氯气，D错误。答案

C【学以致用2】在标准状况下，22.4LCH4与Cl2在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl2为(

) A．0.5mol

B．2mol C．2.5mol D．4mol

解析

方法一守恒法 1molCH4与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，这四种取代物中n(Cl)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol，根据取代反应特点，n(HCl)＝2.5mol，故生成物中所含氯原子共2.5mol＋2.5mol＝5mol，参加反应的Cl2为n(Cl2)＝2.5mol。方法二

根据化学方程式进行计算答案

C内容总结第一节最简单的有机化合物——甲烷。第一节最简单的有机化合物——甲烷。3．掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。b．状态：常温下除CH3Cl是_____，其余三种均为_____。B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料。C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的。