2023学年完整公开课版甲烷结构

可燃冰可燃冰的主要成分是甲烷的水合物，其外观似冰，具有可燃性，故又被称为可燃冰。可燃冰的开采已经成为各国关注和研究的重要领域，并取得了多项进展。可燃冰的开采甲烷的组成和结构甲烷的分子式:CH4电子式CHHHH结构式CHHHH

在早期的有机化合物结构理论中，认为有机化合物的分子结构都是平面形。荷兰化学家雅可比·亨利克·范霍夫发现甲烷的平面结构无法解释一些现象，他于1874年发表《空间化学引论》，提出在甲烷中，碳的四个价键指向四面体的顶点，碳原子位于四面体的中心，氢原子位于四个顶点上。

与此同时，法国化学家勒·贝尔也持有相同观点。他们二人共同奠定了有机化合物三维空间结构学说的基础，这就是范霍夫—勒·贝尔碳价四面体学说。

由于范霍夫在化学研究上的贡献，他于1901年获诺贝尔化学奖，成为第一位获得诺贝尔奖的化学家。科学史话碳价四面体学说的创始人—雅可比·亨利克·范霍夫甲烷分子的立体结构：

以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体。甲烷的正四面体结构示意图甲烷的球棍模型甲烷的比例模型可燃冰CH4•nH2O一、有机物什么叫有机物？它有哪些组成元素？1、定义：含有碳元素的化合物为有机物。（但碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物等看作无机物。）2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等主要元素其他元素仅含碳和氢两种元素的有机物，称为碳氢化合物，也称为烃。烃我们熟悉的甲烷是最简单的烃。下列物质属于烃的是？①CH4②CH3Cl③CH3OH④H2S⑤C2H2⑥CH2Cl2⑦C2H5OH⑧CO2⑨金刚石⑩CH3COOH思考一．甲烷的组成和结构甲烷的分子式:CH4电子式结构式HHHCHCHHHH甲烷分子的立体结构：以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体。键角：109。28，2甲烷在自然界中的存在：池沼的底部沼气，油田气和煤矿坑道坑气、瓦斯，天然气一般含CH480﹪－97﹪，可燃冰等。甲烷的存在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。天然气：我国是最早利用天然气的国家。"西气东输"大家知道是怎么回事吗？将新疆等地的天然气东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。千年的希望－“可燃冰”可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源二、甲烷的物理性质：通常情况下，甲烷是一种没有颜色、没有气味的气体（标准状况），比空气小甲烷极难溶于水排水法向下排气法根据化合价推测CH4化学性质：CH4有一定的还原性，可被氧化甲烷不能与MnO4溶液、溴水等强氧化剂反应现象：对强氧化剂的稳定性溶液颜色没有变化。结论：实验

甲烷溴水

甲烷KMnO4溶液2、化学性质（1）甲烷的氧化反应（燃烧）CH4+2O2CO2+2H2O点燃现象：淡蓝色火焰，放出大量的热。甲烷的燃烧利用此性质，甲烷可作燃料实验：CH4在空气中易燃烧，甚至可以引起爆炸。有机反应方程式中用“→”不用“＝”辽宁省辽源煤矿瓦斯爆炸现场你能设计一个实验验证CH4燃烧的产物是什么吗？用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水珠出现，证明有水生成。把烧杯迅速倒转过来，立即向杯内注入少量澄清石灰水震荡，石灰水变混浊，证明有二氧化碳生成。动动脑:在隔绝空气并加热至1000℃的高温下，甲烷分解CH4C+2H2高温合成氨、汽油的原料橡胶工业的原料2甲烷的受热分解可以用于制造颜料、油墨、油漆等（3）甲烷与氯气的反应现象：量筒中淡黄绿色消失，有少量白雾，内壁有油状液体,量筒内的液面上升。实验：甲烷与氯气在光照条件下的反应【思考讨论】1、为什么气体颜色会变浅甚至褪去、有油滴出现？2、为什么量筒中的液面上升？3、甲烷和氯气反应会有哪些键发生断裂和形成？

结论：1、甲烷与氯气发生化学反应2、生成氯化氢极易溶于水，气体体积减小，压强减小。3、碳氢键断裂、氯氯键断裂

HH

C

ClHHH

C

HH+ClCl光+HClHCl

C

ClHHCl

C

HH+ClCl光+HCl（3）甲烷的取代反应有机化学重要反应类型之一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,叫取代反应CH4+Cl2CH3Cl+HCl光CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl光CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl光CHCl3+Cl2CCl4+HCl光一氯甲烷（无色气体）二氯甲烷（难溶于水的无色液体）三氯甲烷又叫氯仿（有机溶剂）四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）甲烷还能与其它的卤素单质发生取代反应产物为混合物问题：甲烷与氯气反应的产物有几种？甲烷与氯气反应，共得到5种产物，其中一氯甲烷和氯化氢是气态，二氯甲烷、三氯甲烷、和四氯甲烷为液态。而氯化氢易溶于水，其余难溶于水。①反应条件：光照室温下在暗处不发生反应）②反应物质：纯卤素单质；如甲烷与氯水、溴水不反应，与Cl2、溴蒸气光照条件下发生取代反应。③甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。注意：二氯甲烷有几种？二氯甲烷只有一种甲烷化学性质总体：

一定条件下燃烧反应取代反应受热分解性质较稳定甲烷的用途及前景①燃烧放热，做气体燃料②甲烷取代反应的产物都是很好的有机溶剂③天然气的应用，西气东输工程沼气池的应用④热分解产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用于制造颜料、油墨、和油漆等练习:1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式。CH4Br2CH3BrHBr光照CH3Br+Br2光照CH2Br2HBrCH2Br2+Br2光照CHBr3HBrCHBr3+Br2光照CBr4HBr2、在光照条件下，将等体积的甲烷和氯气混合，得到的产物中物质的量最多的是A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HClD3、下列叙述正确的是()A、有机物一定来自有机体内

B、有机物与无机物可以相互转化

C、CO属于有机物

D、A-B+C-DA-C+B-D一定属于复分解反应B4向下列物质的水溶液中滴加硝酸银溶液，能产生白色沉淀的是（ ）ACH3Cl BNaCl CClO3DCCl4B5、若CH4与Cl2以物质的量之比为1：3混合，在光照下得到的产物是：（1）CH3Cl（2）CH2Cl2（3）CHCl3（4）CCl4，其中正确的是A、只有（1）B、只有（3）C、（1）（2）（3）的混合物D、（1）（2）（3）（4）的混合物D6.

鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法，是将它们分别（）A.

先后通入溴水和澄清的石灰水B.

点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯C.

点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和内壁涂有澄清D.点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水石灰水的烧杯C练习:7、甲烷是一种—————、————的气体，标准状况下的密度_______，其分子呈—————结构，电子式————，化学性质比较——————。8、与甲烷的分子结构相同的物质是（）A、NH3B、CCl4C、CH2Cl2D、H2O9、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、H2无色无味正四面体稳定BC练习:10、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？练习:11、下列事实能证明甲烷分子中是以C原子为中心的正四面体结构的是（）ACH3Cl只代表一种物质BCH2Cl2只代表一种物质CCHCl3只代表一种物质DCCl4只代表一种物质B布置作业课本P641、2、3、4、5同步导练球棍模型比例模型经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上。其中，4个C-H键的长度和强度相同，夹角相等。甲烷的立体结构无色易液化的气体，有乙醚的气味和甜味，无腐蚀性。一氯甲烷CH3ClCH2Cl