必修二3-1最简单的有机化合物-甲烷

问题：

你知道西气东输工程吗？这里的“气”的主要成分是什么？第三章有机化合物第三章有机化合物１最简单的有机化合物—甲烷一、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、碳酸氢盐、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3、有机物和无机物的比较

有机物

无机物

种类溶解性耐热性可燃性电离性化学反应很多(3000万种以上)比有机物少(10万种左右)多数难溶于水，易溶于有机溶剂多数难溶于有机溶剂，易溶于水不耐热，熔点较低多数耐热，难熔化，熔点较高多数可以燃烧多数不能燃烧多数为非电解质多数是电解质一般比较复杂，副反应多，反应速率慢一般比较简单，副反应少，反应速率较快

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，读音ting，碳的声母和氢的韵母的组合。

碳氢烃4、烃(通式：CxHy)下列物质属于烃的是：

H2S、C2H2、CH3Cl、C2H5OH、CH4、H2、金刚石、CH3COOH、CO2、C2H4

C2H2CH4C2H4甲烷在自然界的存在沼气煤矿坑道气油田气天然气可燃冰

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。

天然气的主要成分是甲烷，天然气是当今世界上最重要的气体化石燃料。我国是最早利用天然气的国家。天然气：

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五千二百六十七亿立方米，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，在年输气二百亿立方米的前提下，有能够稳定供气三十年的资源保证。

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.

可燃冰全称甲烷气水包合物（Methaneclathrate），也称作甲烷水合物、甲烷冰、天然气水合物。最初人们认为只有在太阳系外围那些低温、常出现冰的区域才可能出现，但后来发现在地球上许多海洋洋底的沉积物底下，甚至地球大陆上也有可燃冰的存在，其蕴藏量也较为丰富。

可燃冰，其化学式为CH4·8H2O“可燃冰”是未来洁净的新能源。它是天然气的固体状态（因海底高压),它的主要成分是甲烷分子与水分子。它的形成与海底石油的形成过程相仿，而且密切相关。埋于海底地层深处的大量有机质在缺氧环境中，厌气性细菌把有机质分解，最后形成石油和天然气(石油气)。其中许多天然气又被包进水分子中，在海底的低温与压力下又形成“可燃冰”。这是因为天然气有个特殊性能，它和水可以在温度2～5摄氏度内结晶，这个结晶就是“可燃冰”。因为主要成分是甲烷，因此也常称为“甲烷水合物”。在常温常压下它会分解成水与甲烷，“可燃冰”可以看成是高度压缩的固态天然气。外表上看它像冰霜，从微观上看其分子结构就像一个一个由若干水分子组成的笼子，每个笼子里“关”一个气体分子。目前，可燃冰主要分布在东、西太平洋和大西洋西部边缘，是一种极具发展潜力的新能源，但由于开采困难，海底可燃冰至今仍原封不动地保存在海底和永久冻土层内。可燃冰的分布分子式：CH4电子式：HHHCH结构式：CHHHH+1-4二、甲烷的分子结构（平面）[思考]上述结构式是否说明甲烷分子的真实构型是以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的平面正方形？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′

但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式来表示。

三、甲烷的性质1、物理性质

甲烷是一种无色、无味的气体，密度是0.717g/L，极难溶于水。思考题实验室在制取甲烷时应该选择什么方法收集？排水法、向下排空气法2、甲烷的化学性质：

通常情况下，甲烷比较稳定，不易与其它物质反应。与强酸、强碱、强氧化剂如高锰酸钾、溴水等都不起反应。

用“→”不用“＝”（1）氧化反应（可燃性）CH4爆炸极限：5%~15.4%CH4+2O2CO2+2H2O点燃瓦斯爆炸因此在煤矿矿井里要采取通风、严禁烟火等安全措施。点燃甲烷前必须验纯,否则会爆炸.(思考:什么时候甲烷会爆炸最强烈?)注意:辽宁省辽源煤矿瓦斯爆炸现场（2）取代反应(特征反应)科学探究取代反应:⑴试管内水面上升⑵试管内Cl2的黄绿色逐渐消失⑶试管内壁出现油状液滴注意：装置要放在光亮的地方.现象：Cl—Cl+光CHHHH+一氯甲烷的形成甲烷形成卤代物的历程Cl—Cl+光CHHHH+CHH二氯甲烷的形成ClClClClClCl三氯甲烷的形成ClClCl—Cl+光H+CHC四氯甲烷的形成ClClClClClClClClClClClClCl—Cl+光H+CHHCHCH4+Cl2光照CH3Cl+Cl2光照CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2光照CHCl3+HClCHCl3+Cl2光照CCl4+HClCH3Cl+HCl产物为混合物取代反应：

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。注意：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。思考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。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CH3ClCH2Cl2无色透明、有刺激芳香气味、易挥发的液体。吸入有毒！脂肪和油的萃取剂牙科局部麻醉剂、冷冻剂和灭火剂主要用作致冷剂，在医药上作麻醉剂二氯甲烷无色透明易挥发液体，稍有甜味。CHCl3氯仿三氯甲烷有机溶剂。在医药上用作麻醉剂、防腐剂。CCl4全氯甲烷四氯化碳四氯甲烷无色液体，有愉快的气味，有毒！用作溶剂、有机物的氯化剂、香料的浸出剂、纤维的脱脂剂、灭火剂、分析试剂，并用于制氯仿和药物等。取代反应与置换反应的区别取代反应适用于有机反应适用于无机反应反应物、生成物中不一定有单质反应物、生成物中一定有单质逐步取代，很多反应是可逆的反应一般是单向进行反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响较大在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属的活动顺序置换反应讨论练习:1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式。CH4+Br2CH3Br+HBr光照CH3Br+Br2光照CH2Br2+HBrCH2Br2+Br2光照CHBr3+HBrCHBr3+Br2光照CBr4+HBr2、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B

在隔绝空气并加热至1000℃以上的高温下，甲烷分解。合成氨、汽油的原料橡胶工业的原料（３）甲烷的受热分解可以用于制造颜料、油墨、油漆等CH4

C+2H2高温甲烷化学性质总体：

一定条件下燃烧反应取代反应受热分解性质较稳定练习:4、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——————。5、与甲烷的分子结构相同的物质是（

）

A、NH3B、CCl4C、CH2Cl2D、H2O6、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高酸钾褪色的是（）

A、CH4B、CO2C、SO2D、H2无色无味0.717g/L正四面体稳定BCB

8、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？2.5mol7．向下列物质的水溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀产生的是（）Ａ、ＣＨ３ＣlＢ、ＮaＣl

Ｃ、ＫＣlＯ３Ｄ、ＣＣl４9、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（）

A、CH3Cl只代表一种物质

B、CH2Cl2只代表一种物质

C、CHCl3只代表一种物质

D、CCl4只代表一种物质B从石油炼制的产品中可以获得一系列和甲烷结构相似的化合物，如：

每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。以上分子结构有什么特点？四、烷烃

碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”的一系列化合物。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。结构特点：碳碳单键、链状、C原子剩余价键全部和氢结合1、烷烃的概念(1)结构式：乙烷：HH丙烷：HHH|||||

H－C－C－H

H－C－C－C－H|||||HHHHH

丁烷：HHHH异丁烷：H||||

|H－C－C－C－C－HH--C--H||||

HHHHHH||H－C——C——C－H

|||

HHH2、烷烃的结构(2)结构简式：例：

HHHHH|||||H—C—C—C—C—C—H|||||HH—C—HHHH|

H

CH—CH—CH—CH—CHCH33322

省略C—H键把同一C上的H合并省略横线上C—C键

CHCHCHCHCHCH33322或者：CHCH（CH）CHCHCH22333乙烷：HH丙烷：HHH|||||

H－C－C－H

H－C－C－C－H|||||HHHHH

丁烷：HHHH异丁烷：H||||

|H－C－C－C－C－HH--C--H||||

HHHHHH||H－C——C——C－H|||HHH它们对应的结构简式：CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3碳原子数相邻的烷烃之间相差“CH2”原子团或CH3(CH2)2CH3名称结构简式常温时的状态熔点/℃沸点/℃相对密度水溶性甲烷CH4气-182-1640.466不溶乙烷CH3CH3气-183.3-88.60.572不溶丙烷CH3CH2CH3气-189.7-42.10.585不溶丁烷CH3(CH2)2CH3气-138.4-0.50.5788不溶戊烷CH3(CH2)3CH3液-13036.10.6262不溶十七烷CH3(CH2)15CH3固22301.80.7780不溶3、

烷烃性质（1）物理性质：随着分子里

原子数的递增呈规律性的变化，①

，②

，

,④__________________________。

状态由气态到液态到固态熔、沸点依次升高相对密度依次增大且小于1均不溶于水碳

注意：n≤

4时，均为气态；5≤

n≤16，均为液态；n≥17时，均为固态。分子通式：CnH2n+2(n≥1)

相对分子质量：14n+2

[练习]写出下列烷烃的分子式：（1）含有18个碳原子的烷烃的分子式

（2）含有18个氢原子的烷烃的分子式

（3）相对分子量为128的烷烃的分子式

烃基：烃分子失去一个或几个氢原子后剩余部分。用“R-”来表示。烷基通式：-CnH2n+1（n≥1）甲基

－CH3

亚甲基

－CH2－

次甲基－CH

－乙基－CH2CH3

丙基－CH2CH2CH3∣（2）化学性质：(与甲烷相似)

通常状况下很稳定，跟强酸、强碱、酸性KMO4、溴水等不发生反应，能发生:①____________________，②_____________________，③______________________________。

在空气中能点燃；较高温度下能分解光照下能与Cl2、Br2蒸气等反应CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O点燃均不能使KMnO4溶液、溴水褪色，不和强酸、强碱反应。取代反应：需光照，需纯卤素，产物更复杂。氧化反应：4、同系物：结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。碳原子均饱和、链状①通式_____（填“同”或“不同”，以下相同）②是______一类物质；③组成元素_____；④相对分子质量相差14n；⑤结构相似但不完全相同；⑥化学性质相似。特点相同同同烷烃同系物结构相似：分子组成：碳原子数不同。丁烷异丁烷名称熔点沸点相对密度正丁烷-138.4-0.50.5788异丁烷-159.6-11.70.557

由于在有机物的分子中，碳原子有4个价键，所以碳原子间除了依次相连成直链状的碳架外，还可以连成带支链的碳架或连成环状的碳架等等。这就导致了某些不同的化合物具有相同的分子式。同分异构现象：

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。同分异构体：

具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

5、同分异构现象及同分异构体①组成元素_____②化学式_____；③相对分子质量_____；④结构

；⑤化学性质

。特点相同相同相同可能相似也可能完全不同可能相似也可能完全不同

例、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⑥CH3CH

(CH3)CH2CH(CH3)CH3和CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3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、氘和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)3CH3、C(CH3)4碳原子数同分异构体数碳原子数同分异构体数119352110753111159421235553138026514185879161035981820366319

[练习]

下列各对物质的相互关系是

A．和B．O2和O3

C.乙烷和己烷

D．

E.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－－∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－∣∣CCCC－∣C∣CCC－∣(E)(B)(F)(A)(C)(G)(D)(H)C7H16

的同分异构体HHHHHHHHHHCCCC－－－－－∣∣∣∣∣∣∣∣CCC－－∣∣∣∣∣∣－HHHHHH1、一直链C∣CC－－－CCC－－CCC－－－CCC－－C－CC∣C∣CC－－－CCC－－C2、主链少一个碳3、主链少二个碳CC－－CCC－－C∣C∣C∣C∣（1）支链为乙基×C∣C∣CCC－－－CCC－－C－C∣C∣（2）支链为两个甲基C∣C∣CC－－CCC－－CC－－CC－－CCC－－A、两甲基在同一个碳原子上C∣C∣CC－－CCC－－C∣C∣CC－－CCC－－A、两甲基在同一个碳原子上C∣C∣CC－－CCC－－两者是一样的两者是一样的B、两甲基在不同碳原子上CC－－CCC－－CC－－CCC－－C∣C∣C∣C∣C∣C∣C∣支链邻位支链间位C∣×C∣×C∣×C∣4、主链少三个碳原子CC－－－CCC－－C－CC－CCC－－C∣C∣C∣4、主链少三个碳原子C－CCC－－C－CCC－－C∣C∣C∣4、主链少三个碳原子C∣C∣C∣C－CCC－－C∣C∣C－CCC－－C∣C∣C∣C－CCC－－C∣C∣C－CCC－－C∣C∣提问：主链的碳原子可以是三个吗？五、烷烃的命名

1.习惯命名法：以烷烃分子中碳原子数命名。按分子中的碳原子数称为“某烷”，碳原子数在10以内用“天干数字”表示。“天干”：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。碳原子数在10以上用中文数字表示。正——不带支链异——链一端第二个碳上有一个甲基新——链一端第二个碳上有两个甲基碳原子数12345分子式CH4C2H6C3H8C4H10C5H12名称碳原子数678910分子式C6H14C7H16C8H18C9H20C10H22名称烷烷烷烷烷烷烷烷烷烷甲乙丙丁戊己庚辛壬癸碳原子数大于十时，以汉字数字代表称某烷，如C12H26称为十二烷2、烷烃的系统命名法基本原则：最简化原则；明确化原则。长、近、多、小：长——是主链要长；近——是编号起点离支链要近；多——是支链数目要多；小——是支链位置号码之和要小。烷烃的系统命名法命名步骤：1、选主链，称某烷---选取分子中含碳原子最多的最长碳链作为主链，根据主链上碳原子数的多少称作“某烷”；2、编号码，定支链---将支链看作取代基；以离支链最近的一端为起点对主链进行编号（用1、2、3、等数字）3、取代基，写在（某烷）前，注位置（1、2、3、），连短线；4、不同基，简在前，相同基（合并），二三连。思考写出CH3CH2