高一化学甲烷

甲烷高二化学主讲教师：王荣一．有机物简介1．有机物的概念有机物指的是含碳元素的化合物,其组成元素除碳外,通常还含有氢、氧、氮、磷、硫、卤原子等元素，少数含碳化合物〔CO、CO2、碳酸盐、HCN、HSCN、金属碳化物等〕的结构跟无机物相似，故仍属无机物。2．有机物分子的结构特点在有机物分子中，碳原子间能以共价键〔单键、双键、叁键〕结合形成长的碳链或碳环，即使是分子式相同的有机物也会因同分异构而导致种类不同。这些结构特点是有机物种类繁多的原因。3．有机物与无机物的比较特点

有机物

无机物

种类多少

1000万种以上

10万多种

溶解性

多数不溶于水而易溶于有机溶剂

多数可溶于水而难溶于有机溶剂

耐热性

多数熔点较低、不耐热、受热易分解

多数熔点较高、耐热、受热难分解

可燃性

多数易燃烧

多数难燃烧

电离

多数是非电解质、不电离

多数是电解质、其水溶液或熔化时能导电

化学键

多为极性键或非极性键

多为离子键或共价键

晶体类型

多为分子晶体

多为离子晶体

化学反应

复杂、缓慢、副反应多

简单、速率快、副反应少

说明：无机反响大多是离子之间的直接反响，不需要破坏化学键，所以反响速率快；有机反响多为非电解质〔共价化合物〕之间的反响，反响时要破坏原有的化学键并形成新的共价键，且旧键的断裂和新键形成的方式有多种，因而反响速率慢，副反响多。4．有机物结构对性质的影响〔1〕有机物结构对物理性质的影响①组成与结构相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高。相对分子质量相近或相同时，支链越多，熔点越低；在不考虑对称结构的分子式前提下，沸点也越低〔结构对称的化合物沸点一般比相对分子质量相同的化合物高〕。②组成与结构不相似的物质，当相对分子质量相近或相同时，分子的极性越大，熔、沸点越高。③有机物一般不溶于水，而易溶于有机溶剂。但当有机物分子的极性较大时，那么可溶于水，如乙醇、乙醛、乙酸等均可溶于水。〔2〕有机物结构对化学性质的影响有机物的性质由其分子结构决定，而官能团是决定有机物化学性质的主要因素。具有相同官能团的物质一般具有相似的化学性质。二．学法指导：化学科高考《考试大纲》中明确指出：“化学科考试旨在测试考生对中学化学根底知识、根本技能的掌握情况和所应具有的观察能力、实验能力、思维能力、自学能力〞。有机化学学习中首先要落实好“双基〞。有机化学知识内容繁杂、记忆性知识多，假设不加整理会无章无序，难记难用，同时有机化学又有很好的内在联系和规律，学习中要善于运用比较归纳的方法，以结构为中心，以官能团为主线，抓住代表物，并结合同系列原理，掌握各类有机物的通性及特性，将有机知识系统化。在此根底上，以性质和制取的逻辑关系为桥梁，将各类有机物间相互转化关系交织成网，使知识网络化。摆脱死记硬背的模式，使知识有序储存，有序提取。此外，要加深对有机反响本质的认识，开发教材中的内涵，适当扩展有机反响的应用范围，以此来培养和提高能力。第一节甲烷一、甲烷分子的组成和结构

CH4分子里，C原子以四个共价键分别跟4个H原子结合。甲烷分子电子式甲烷分子结构式CH::H::HHCHHHH专题讨论一：甲烷的分子组成和空间结构确实定1利用甲烷燃烧确定其分子式例1、纯洁的甲烷在空气中燃烧，生成CO2和H2O，把生成物通过无水CaCl2和碱石灰，测得含碳元素的质量分数为75%，含氢元素的质量分数为25%，并测得甲烷气体标况下的密度为0.717g/L，求：甲烷的分子式。分析：根据生成物是CO2和H2O，可推断甲烷中只含C、H元素；再根据实验数据确定其分子式。方法1、根据密度→该气体摩尔质量；根据各元素质量分数→分子中各元素原子个数；写出分子式方法2、根据各元素质量分数→分子中各元素原子个数最简比〔确定最简式〕；根据密度→该气体摩尔质量；根据最简式和摩尔质量→分子式。解法1、M=0.717g/L×22.4L/mol=16g/mol那么甲烷中m(C)=16g/mol×75%=12gn(C)=1molm(H)=16g/mol×25%=4gn(H)=4mol甲烷的分子式为CH4。解法2、甲烷分子中碳、氢元素的原子个数比为：(75%A÷12g/mol):(25%A÷1g/mol)=1:4所以最简式为CH4；分子式为〔CH4〕nM=0.717g/L×22.4L/mol=16g/mol〔12+4〕×n=16n=1甲烷的分子式为CH4。2.甲烷空间结构确实定甲烷的分子组成确定之后，对于甲烷的空间构型，科学家们曾有过这样的争论：有人认为是平面正方形，有人认为是正四面体形。最后，科学家通过测定甲烷的二氯代物只有一种结构确定甲烷是正四面体形。想一想，这是为什么？分析：假设为平面正方形：假设为正四面体形：

介绍：甲烷的键参数键长：1.09×10-10nm键能：413KJ/mol键角：109º28'CHHHH二、甲烷的实验室制法1．药品：无水乙酸钠和碱石灰2．反应原理：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3CaO的作用：吸水干燥；保持固体疏松透气；玻璃仪器不被腐蚀。

CaO加热三、甲烷的性质1．物理性质标准状况下，甲烷是无色、无味的气体，密度0.717g/L，极难溶于水。2．化学性质〔1〕氧化反响通常情况下，不与酸性高锰酸钾溶液、浓硝酸、浓硫酸溴水、氢氧化钠溶液等反响，说明甲烷的化学性质比较稳定。在点燃的条件下可以燃烧（注意：可燃性气体点燃前要验纯）CH4+2O2CO2+2H2O反应现象：发出淡蓝色火焰，有液滴生成，同时生成可使澄清的石灰水变浑浊的气体。

点燃（2）取代反应CH4+Cl2CH3Cl+HCl

CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2CHCl3+HClCHCl3+Cl2CCl4+HCl

光光光光(3)受热分解在隔绝空气加热至1000℃的条件下，甲烷可分解。CH4C+2H2高温专题讨论二：甲烷的燃烧例3．在110℃，1L的密闭容器中装入1gCH4和9gO2，点燃，使其充分反响后恢复至110℃，求此时容器中混合气体的密度。答案：10g/L结论：当常压下，温度高于100℃时，水变为水蒸气，此时甲烷燃烧前后气体体积不变。

例4．空气中含甲烷5%至15%〔体积分数〕时点燃会发生爆炸，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中所占的体积分数为。结论:有关爆炸最强点的计算爆炸极限是指可燃性气体与空气(或其它助燃气体)的混合物点燃能发生爆炸的浓度范围。事实上，在这个浓度范围内，爆炸强弱程度不同，其中有一个爆炸的最强点，它所要满足的条件是：在混合气体中，可燃性气体与助燃性气体的体积比恰好是方程式中二者的计量数之比。

例如：甲烷与氧气混合根据方程式，甲烷与氧气的体积比为1：2时，正好完全反响，爆炸最强烈。例如：甲烷与空气混合设混合气体中甲烷的体积是A,完全燃烧需要氧气2A体积那么混合气体中空气的体积为〔2A÷21%〕，那么混合气体的体积为A÷[A+〔2A÷21%〕]=9.5%专题讨论三：甲烷的光照取代反响例5．以下物质在一定条件下能跟甲烷发生取代反响的是〔〕A．溴水B.氯化氢C.氧气D.氯气答案:D结论:本反响条件:纯的气态的卤素单质在光照的条件下反响例6.〔武汉调研题〕在光照条件下,将等物质的量的甲烷和氯气混合充分反响后,得到产物物质的量最大的是()A.CH3ClB.CHCl3C.CCl4D.HCl结论：甲烷分子中的氢原子是被逐步代替的，因此产物是四种氯代甲烷和氯化氢的混合物。产物中CH3Cl和HCl是气体，CH2Cl2CHCl3CCl4

是液体，四种氯代甲烷都不溶于水；CHCl3CCl4

是重要的溶剂；CCl4

是一种高效灭火剂；CCl4

是非极性分子，其余三种是极性分子。甲烷分子中的氢原子被氯原子取代，不管生成哪种氯代甲烷，都同时生成等物质的量的氯化氢，因此生成的氯化氢的物质的量最大。

例7．〔黄冈市考题〕把1体积甲烷和4体积氯气组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛Na2SiO3溶液的水槽中，放在光亮处，一段时间后发现试管中气体的颜色，试管中的液面，试管壁上，水槽中还观察到。结论：注意此实验的现象。反响生成的HCl与Na2SiO3溶液反响生成白色胶状沉淀H4SiO4.上升变浅有液滴出现有白色胶状沉淀比较取代反响和置换反响取代反应

置换反应

讨论对象

有机物

无机物（主要）

反应条件

不一定有单质参加

一定有单质参加

反应实质

不一定为氧化还原反应

一定为氧化还原反应

外界影响

受外界条件影响较大

按金属、非金属活动顺序

疑难点拨：例2．〔太原统考题〕有①甲烷分子②氨分子③白磷分子④氯仿分子⑤四氯化碳分子⑥二氧化碳分子其中不是正四面体构形的是〔〕A．①③B.③⑤C.①⑤D.②④⑥答案:D分析:根据已学的知识,①③⑤分子是正四面体形,②是三角锥形,④是四面体形(由于甲烷中的三个氢原子被氯原子取代,故不再是正四面体形),⑥是直线形

例甲烷跟氯气发生取代反响，假定生成的四种氯代甲烷的物质的量相等，那么消耗的氯气的物质的量为mol.答案：1.25mol分析：生成的四种氯代甲烷各0.125mol,其中所含的氯原子共为1.25mol,所以那么消耗的氯气的物质的量为1.25mol.例9.将混合气体O2、CH4，固体Na2O2置于密闭容器中，在250℃的温度下不断用电火花引燃，反响停止后使容器内恢复为250℃，压强为零，求：原混合气体中O2、CH4的体积比。解法1、在容器内发生的反响有：CH4+2O2→CO2+2H2O2Na2O2+2CO2→2Na2CO3+O2↑2Na2O2+2H2O→4NaOH+O2↑整理这三个反响，使生成物只有固体NaOH和Na2CO3.得总方程式为：2CH4+O2+6Na2O2→8NaOH+2Na2CO3所以原混合气体中O2、CH4的体积比为1：2。解法2、反响停止后使容器内恢复为250℃，压强为零，说明容器内无O2、CH4、水蒸气等气体存在，也不可能有NaHCO3,只有固体NaOH和Na2CO3.CH4+O2+Na2O2→NaOH+Na2CO3,配平此反响得：2CH4+O2+6Na2O2→8NaOH+2Na2CO3原混合气体中O2、CH4的体积比为1：2。；://caipiaoqun彩票群wrf17xuz真做，慕容凌娢说了一大长串感谢的话，就要离开。“姑娘且慢！〞又怎么了！慕容凌娢不情愿的回过头。有种不好的预感，看来今天晚上真的是很难全身而退啊。“方才听姑娘弹了一曲，极为精妙，只是不知曲名是什么，忘姑娘告知。〞那人还算客气，始终跟慕容凌娢保持着一米的距离。极为精妙，这是在夸我吗？居然用了“精妙〞这个词，慕容凌娢就算再自恋，也会被他说得不好意思了。说实话，她的琴技非常一般，更谈不上什么精妙，也许只是单纯的曲子新鲜，才会被注意到。但不管是什么原因，受到别人赞赏，总该有所答复。“只是不知名的小曲子，怎经得起公子如此赞扬。〞慕容凌娢怎么会把曲子的名字说出来呢。“我说的不单单只是曲子，还有你的琴技，姑娘方才在弹琴时非常投入，又似乎是假设有所思，可是想起了什么往事？〞“只是单纯的喜欢而已。〞古代人都这么感性吗？听首曲子都能脑补出这种感慨，总算知道为什么古人那么爱写诗了……“喜欢也绝不会是毫无原因吧，在下也略晓音律，似乎从姑娘的曲子中听出了一丝落寞，可是想起了什么往事？〞他