有機(jī)化學(xué)《甲烷》

第一章烴第一節(jié)最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物——甲烷有機(jī)化學(xué)二（16）班10.31HHHCH比例模型有機(jī)物（☆碳的氧化物、碳酸、碳酸鹽、碳化物、氰化物、硫氰化物等例外）思考:你能說(shuō)出哪些有機(jī)物？甲烷（ＣＨ4）酒精（C2H5OH）醋酸（ＣH3COOH）葡萄糖（Ｃ6H12O6）四氯化碳（ＣCl4）……上述有機(jī)物的分子組成有哪些共同點(diǎn)？有機(jī)物1、定義：絕大多數(shù)含碳元素的化合物2、組成元素：碳?xì)?、氧、氮、硫、磷、鹵素等3、有機(jī)物碳原子的成鍵特點(diǎn)：（1）碳原子需形成四個(gè)共價(jià)鍵；（2）碳原子不僅可以跟其它原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，而且碳原子之間也能以共價(jià)鍵相結(jié)合；（3）碳原子間的成鍵方式有三種：?jiǎn)捂I、雙鍵或三鍵;（4）碳原子的結(jié)合方式有二種：鏈狀和環(huán)狀1.1.1甲烷4、有機(jī)物的特點(diǎn)：

有機(jī)物種類繁多，大多數(shù)有機(jī)物結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難溶于水，但易溶于有機(jī)溶劑；多數(shù)為非電解質(zhì)，不易導(dǎo)電，熔沸點(diǎn)較低；受熱易分解，易燃燒。5、有機(jī)反應(yīng)特點(diǎn)：化學(xué)反應(yīng)速率慢，通常需加催化劑或加熱；常伴有副反應(yīng)，產(chǎn)物復(fù)雜，故有機(jī)反應(yīng)方程式常用“→”。1.1.1甲烷碳Tàn烴Tīng氫Qīng

僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物，稱為碳?xì)浠衔铮卜Q為烴。烴(通式：CxHy)1.1.1甲烷烴:僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物,亦稱碳?xì)浠衔?。⑵⑸⑽⑵⑶?/p>

⑸⑼

⑽1、下列物質(zhì)中，屬于有機(jī)物的是：

屬于烴的是：⑴H2S、⑵C2H2、⑶CH3Cl、⑷C2H5OH⑸CH4、⑹H2、⑺金剛石、⑻CO2

⑼

CH3COOH、

⑽C2H4

1.1.1甲烷想一想2、已知某烴的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.717g/L，含碳75%，含氫25%。請(qǐng)同學(xué)們利用這些數(shù)據(jù)推出該烴中的碳、氫元素的質(zhì)量比、原子個(gè)數(shù)比和分子式。解：M=0.717g/L×22.4L/mol=16g/moln(C)===1m(C)M(C)16g/mol×75%12g/mol同理:n(H)=4n(C):n(H)=1：4m(C):m(H)=16×75%：16×25%=3:1分子式：CH4甲烷一、甲烷的分子組成和結(jié)構(gòu)[思考]甲烷分子的真實(shí)構(gòu)型是以碳原子為中心，四個(gè)氫原子為頂點(diǎn)的平面正方形嗎？結(jié)構(gòu)式：CHHHH（平面）分子式：CH4電子式：HHHHC空間結(jié)構(gòu)：正四面體非極性分子1.1.1甲烷甲烷分子的立體結(jié)構(gòu)

以碳原子為中心，四個(gè)氫原子為頂點(diǎn)的正四面體。鍵角：109。28，

1.1.1甲烷球棍模型

甲烷在自然界中的存在：池沼的底部(沼氣)，油田氣和煤礦坑道(坑氣、瓦斯)，天然氣(一般含CH480﹪－97﹪)，可燃冰等。甲烷的存在：植物殘?bào)w經(jīng)過(guò)微生物發(fā)酵1.1.1甲烷二、甲烷的物理性質(zhì)收集甲烷的方法？1.1.1甲烷

色

味的

體，密度比空氣

，

溶于水。無(wú)氣無(wú)小難向下排空氣法排水法收集收集1、CH4有一定的還原性，可被氧化2、CH4可能容易受熱分解推測(cè)化學(xué)性質(zhì)：CH4+1-41.1.1甲烷實(shí)驗(yàn)：

甲烷KMnO4溶液

甲烷溴水現(xiàn)象：溶液顏色沒(méi)有變化。結(jié)論：甲烷不能與KMnO4溶液、溴水等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)1.1.1甲烷觀察與思考：三、甲烷的化學(xué)性質(zhì)：通常情況下，甲烷的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，不易與其它物質(zhì)反應(yīng)---不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑如高錳酸鉀、溴水等發(fā)生反應(yīng)；

但在一定的條件下甲烷也能反應(yīng)！1.1.1甲烷C-H鍵能為413.4kJ/mol1、氧化反應(yīng)（可燃性）CH4+2O2CO2+2H2O（明亮藍(lán)色火焰、放熱）點(diǎn)燃1.1.1甲烷

點(diǎn)燃甲烷（可燃性氣體）前必須驗(yàn)純,否則會(huì)爆炸！CH4爆炸極限：5%～15.4%1、下列物質(zhì)在氧氣中充分燃燒后，其產(chǎn)物既可使無(wú)水硫酸銅變藍(lán)色，又可使澄清石灰水變渾濁的是（）A、CH3CH2OHB、CH4

C、H2D、COAB1.1.1甲烷思考交流:2、你能設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證CH4燃燒的產(chǎn)物嗎？方案：用一只冷而且干燥的燒杯罩在火焰上方，燒杯內(nèi)壁有水珠出現(xiàn)，證明有水生成。再罩上內(nèi)壁涂有澄清石灰水的燒杯，石灰水變混濁，證明有二氧化碳生成。在隔絕空氣并加熱至1500℃以上的高溫，甲烷較完全分解：CH4C+2H2高溫2、甲烷的受熱分解可以用于制造顏料、油墨、油漆等1.1.1甲烷橡膠工業(yè)的原料合成氨、汽油的原料3、取代反應(yīng)(特征反應(yīng))觀察與思考1.1.1甲烷⑴試管內(nèi)水面上升⑵試管內(nèi)黃綠色逐漸消失⑶試管內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴現(xiàn)象：結(jié)論：1.混合氣體在光照下發(fā)生了化學(xué)反應(yīng);2.隨著反應(yīng)的進(jìn)行，試管內(nèi)的氣壓減小，即氣體總體積在減小;3.生成了新的油狀物質(zhì)，且不溶與水。1.1.1甲烷3、取代反應(yīng)(特征反應(yīng))HCHHH+ClCl光CHHHCl+HCl有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)叫取代反應(yīng)。1.1.1甲烷即“上一下一，取而代之”3、取代反應(yīng)(特征反應(yīng))⑴純鹵素單質(zhì)（氣態(tài)）⑵光照（強(qiáng)光照射會(huì)爆炸）反應(yīng)條件：CH4+Cl2光照CH3Cl+HCl一氯甲烷（無(wú)色氣體）CH3Cl+Cl2光照CH2Cl2+HCl二氯甲烷（難溶于水的無(wú)色液體）CH2Cl2+Cl2光照CHCl3+HCl三氯甲烷又叫氯仿（有機(jī)溶劑）CHCl3+Cl2光照CCl4+HCl四氯甲烷又叫四氯化碳（有機(jī)溶劑、滅火劑）3、取代反應(yīng)(特征反應(yīng))烷烴與鹵素取代反應(yīng)特征：⑴逐步取代，各步同時(shí)進(jìn)行；⑶生成物是HX與各種鹵代產(chǎn)物的混合物，其中HX的量最多。⑵取代時(shí)每耗1molX2

,X原子對(duì)等分布于有機(jī)產(chǎn)物與HX中；1.1.1甲烷實(shí)例定義反應(yīng)物生成物反應(yīng)條件反應(yīng)特點(diǎn)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)。一種單質(zhì)跟一種化合物反應(yīng)，生成另一種化合物和另一種單質(zhì)的反應(yīng)。一種化合物和一種單質(zhì)或化合物（反應(yīng)物中至少有一種是有機(jī)物）一種單質(zhì)和一種化合物一般生成兩種化合物另一種化合物和另一種單質(zhì)反應(yīng)能否進(jìn)行受催化劑、溫度、光照等外界條件的影響較大。在水溶液中進(jìn)行的反應(yīng)，遵循金屬或非金屬活動(dòng)性順序等。很多反應(yīng)是可逆反應(yīng)，副反應(yīng)較多，用“→”連接一般是不可逆反應(yīng)，用“=”連接取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的比較：CH4+Cl2CH3Cl+HCl光取代反應(yīng)置換反應(yīng)穩(wěn)定性：甲烷不能使溴水或酸性高錳酸鉀溶液褪色物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)氧化反應(yīng)分解反應(yīng)取代反應(yīng)甲烷的分子結(jié)構(gòu)(正四面體)決定反應(yīng)無(wú)色無(wú)味的氣體，極難溶于水，密度比空氣小。小結(jié)：1.1.1甲烷反饋練習(xí)：1、將下列氣體通入酸性高錳酸鉀，酸性高錳酸鉀褪色的是（）A、CH4B、CO2

C、SO2D、H2C1.1.1甲烷2、向下列物質(zhì)的水溶液中加入AgNO3溶液，有白色沉淀產(chǎn)生的是（）

A、CH3ClB、NaClC、KClO3D、CCl4B4、下列事實(shí)能證明甲烷分子中是以“C”原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)的是()A、CH3Cl只代表一種物質(zhì)B、CH2Cl2只代表一種物質(zhì)C、CHCl3只代表一種物質(zhì)D、CCl4只代表一種物質(zhì)B1.1.1甲烷3、與甲烷的分子結(jié)構(gòu)相同的物質(zhì)是（）A、NH3B、CCl4

C、CH2Cl2D、H2OB反饋練習(xí)：甲烷的用途④甲烷在一定條件下氧化生成一氧化碳、氫氣的混合物，用它們可以合成甲醇。①除了做氣體燃料——西氣東輸。②甲烷熱分解的產(chǎn)物炭黑是橡膠工業(yè)的重要原料，也可用于制造顏料、油墨和油漆等。③從甲烷可以制得氯仿和氟利昂。CHCl3+HFCHFCl2+HCl乙烷從石油煉制的產(chǎn)品中可以獲得一系列和甲烷結(jié)構(gòu)相似的化合物，如：丙烷丁烷戊烷己烷以上分子結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？1、均由碳、氫兩種元素組成2、碳原子之間均以單鍵結(jié)合

碳原子都以碳碳單鍵相連，其余的價(jià)鍵均用于與氫原子結(jié)合，達(dá)到“飽和”的一系列化物。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：碳碳單鍵、鏈狀、C原子剩余價(jià)鍵全部和氫結(jié)合1.烷烴的概念四、烷烴注：⑴分子里只存在單鍵⑵所有碳原子不在一條直線上,是鋸齒形的⑶是空間結(jié)構(gòu)不是平面形已知甲烷的密度在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是0.717g/L，含75%，含氫25%。利用這些數(shù)據(jù)推出甲烷中的碳、氫元素的質(zhì)量比、原子數(shù)比和分子式。22.4L/molx0.717g/L=16g/mol摩爾質(zhì)量：16gx75℅12g/mol=1mol16gx25℅1g/mol=4mol1mol該烴中C的物質(zhì)的量:1mol該烴中H的物質(zhì)的量:CH4分子式：[解題過(guò)程]分子式分子式的確定：分子中各原子的物質(zhì)的量之比