3.1 最简单的有机化合物——甲烷（三课时）
文档属性
| 名称 | 3.1 最简单的有机化合物——甲烷（三课时） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 3.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-10-04 10:14:34 | ||
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文档简介
(共80张PPT)
第一节 最简单的有机化合物—甲烷
第一课时
轮胎橡胶
家用电器的外壳
食物中的营养素
煤油、汽油
生活中常见的有机物
导入
Leading-in
燃料: 汽油、煤油、柴油
建材: 木材、黏结剂、涂料、油漆
日用品: 塑料、橡胶、纤维、清洁剂
食物: 糖类、油脂、蛋白质
有机化合物种类繁多(超过2000万种),分布广泛,在人类的生活及生产中发挥重要作用。
1、定义：含有碳元素的化合物为有机物。
2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等
有机物
Organic compound
什么叫有机物？它有哪些组成元素？
而一般把不含碳的化合物叫做无机化合物
（ 碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物、氰化物、硫氰化物等看作无机物）
3、仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。甲烷是最简单的烃。
资料
ata
2004年9月6日，来自新疆塔里木的天然气气头抵达陕西靖边压气站。这标志着西气东输工程实现全线贯通，塔里木气田和陕北长庆气田两大气源在此成功对接。
2004年1月1日，西气东输上海白鹤首站的操作员开启天然气流量计的阀门。当日,西气东输工程的末站与上海的白鹤首站贯通，正式向中国的经济中心上海商业供气。
资料
ata
日本东芝公司生产的由CH4燃料电池做电源的
笔记本电脑和电源
资料
ata
第一节 最简单的有机化合物-甲烷
走进有机化学,探索有机世界的奥秘,从学习甲烷开始！
新课
New class
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。
一、甲烷在自然界的存在
煤矿坑道气
天然气
油田气
沼气
二、甲烷的分子构成和空间结构
分子式：
电子式：
H
C
H
H
H
结构式：
H
C
H
H
H
CH4
结构式:用短线来表示一对共用电子的图式
问题：从甲烷的电子式是否可以推断甲烷分子中
碳原子和四个氢原子都在同一个平面上？
甲烷分子的空间结构
经过大量的科学实验证明，甲烷分子里的一个碳原子和四个氢原子并不在同一个平面上，而是形成了一个正四面体的立体结构，碳原子位于正四面体的中心，而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。
空间构型：正四面体
4个C-H键的键长和强度相等，夹角相等。
甲烷分子的空间结构
经过大量的科学实验证明，甲烷分子里的一个碳原子和四个氢原子并不在同一个平面上，而是形成了一个正四面体的立体结构，碳原子位于正四面体的中心，而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。
空间构型：正四面体
4个C-H键的键长和强度相等，夹角相等。
3-1 甲烷分子结构示意图
甲烷的分子模型
紫球表示碳原子，蓝球表
示氢原子，短棍表示价键
用紫球和蓝球的体积比来大体
上表示碳原子和氢原子的体积比
裁一段长25cm、宽8.7cm的矩形纸板或硬纸
条，按下图所示方式，裁去两头的小三角，按虚
线向内折成如图３－１所示的正四面体，其顶点
分别为甲烷中４个氢原子的位置，中心是碳原子。
3-1 甲烷分子结构示意图
观察图３－１所示的Ｃ与Ｈ空间位置关系。试用原子结构拼插模型（或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签、火柴棍等代用品），自制甲烷的分子模型。
3-1 甲烷分子结构示意图
三、甲烷的物理性质
1、在通常状况下，甲烷是一种无色、无气味的气体。
根据上述甲烷的物理性质,你知道如何收集甲烷吗
甲烷的收集方法:
1、由于甲烷密度比空气小，所以能用瓶口向下排空气法收集。
2、由于甲烷难溶于水，所以能用排水法收集。
3、极难溶解于水。
2、密度比空气小，在标准状况下，是0.717g/L。
四、甲烷的化学性质
在通常情况下，甲烷比较稳定，如与强酸、强碱一般不发生化学反应。
问题：
能不能与酸性高锰酸钾溶液反应？
结论：
甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
四、甲烷的化学性质
1.甲烷的氧化反应
实验：把甲烷经导管通出点燃, 观察火焰颜色,然后用一个冷而干燥的烧杯罩在火焰上方,取下烧杯正放,向烧杯内滴入澄清的石灰水 。
问题：你能描述看到的实验现象吗？
实验视频
安静燃烧，淡蓝色火焰，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，放热。
反应方程式：CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生爆炸.因此，点燃甲烷之前必须 验纯!!
注意
点燃
实验现象
资料
ata
科学探究
取2支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气,分别用铁架台固定好，如图所示。其中1支试管用预先准备好的黑色纸套套上,另一支试管放在光亮处。片刻后，比较2支试管中的物质，二者是否出现了区别？
1.你从实验中得到哪些信息？
2.从所得的实验信息中你能得到哪些启示？
2.甲烷的取代反应
实验视频
室温时，混合气体无光照时，不发生反应；光照时混合气体的黄绿色变浅，试管壁上出现油滴，试管中有少量白雾，试管内的液面上升。
1 说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。
2 试管壁上出现液滴，说明反应中生成了新的油状物质，且不溶与水。
3 试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内的气压在减小，即气体总体积在减小。
分析上述实验中所观察到的现象，从中可以得到那些结论？
现象
讨论
结论
现象与结论
Phenomenon and conclusion
甲烷的取代反应的历程
1.一氯甲烷的形成
动画演示
名称 一氯甲烷
分子式 CH3Cl
状态（STP） 气态
[练习]仿照生成一氯甲烷的化学方程式,尝试写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程式。
二氯甲烷（液体）
三氯甲烷（液体）
四氯甲烷（液体）
甲烷的取代反应的历程
2.二氯甲烷的形成
名称 二氯甲烷
分子式 CH2Cl2
状态（STP） 液态
甲烷的取代反应的历程
3.三氯甲烷的形成
名称 三氯甲烷
俗称 氯仿
分子式 CHCl3
状态（STP） 液态
甲烷的取代反应的历程
4.四氯甲烷的形成
名称 四氯甲烷
别名 四氯化碳
分子式 CCl4
状态（STP） 液态
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.
取代反应
Substitution reaction
常温下，一氯甲烷是气体，其他三种是液体，三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂，四氯甲烷还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。
注意：
①甲烷与氯气反应可能有五种产物，其中有两种气体产物。
③多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。
②有机反应很复杂，产物较多。故有机反应一般用“ ” 而不用“ ” 表示。
光照下甲烷与氯气发生取代反应
思考：1molCH4变成1molCCl4需多少molCl2？生成多少molHCl？
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋HCl
光照
CH3Cl ＋ Cl2 CH2Cl2 ＋ HCl
CH2Cl2 ＋ Cl2 CHCl3 ＋ HCl
CHCl3 ＋ Cl2 CCl4 ＋ HCl
光照
光照
光照
取代反应与置换反应的比较
取代反应 置换反应
实例 CH4+Cl2 CH3Cl+HCl Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
定义 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。 一种单质跟一种化合物反应，生成另一种化合物和另一种单质的反应。
反应物 一种化合物和一种单质或化合物（反应物中至少有一种是有机物） 一种单质和一种化合物
生成物 一般生成两种化合物 另一种化合物和另一种单质
电子转移 不一定发生电子转移，因此不一定是氧化还原反应 一定发生电子的转移
反应特点 很多反应是可逆反应，副反应较多，用“→” 连接 一般是不可逆反应，用“=”连接
光
拓展
Open up an exhibition
3.甲烷的分解反应
在加热至1500℃的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气。
得到的氢气是合成氨及合成汽油等工业的原料；炭黑是橡胶工业的原料。
反应方程式：CH4 C + 2H2
高温
本课时我们开始了对有机物的学习，认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几个重要化学性质：氧化反应、取代反应、受热分解反应，学习中重点应对甲烷和氯气的取代反应加以理解，当然也要树立结构和性质紧密相关的观点。
小结
Summarize briefly
2、下列物质常温下呈气态的是 （ ）
A.CH3Cl B. CH2Cl2 C.CHCl3 D. CCl4
1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（ ）
A、甲烷是一种黄绿色气体
B、甲烷是一种有臭味的气体
C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与空 气的密度相近。
D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水
D
A
巩固练习
Consolidate exercise
4、在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是 （ ）
A、氯气与氢气反应
B、氯气与甲烷反应
C、氧气与甲烷反应
D、次氯酸的分解
3、在光照条件下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应后，得到的产物的物质的量最多的是（ ）
A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HCl
D
C
巩固练习
Consolidate exercise
5、将1mol甲烷和4mol的氯气发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗氯气为（ ）
A、0.5mol B、2mol
C、2.5mol D、4mol
巩固练习
Consolidate exercise
C
三、甲烷的化学性质
①氧化反应
②取代反应
③分解反应
二、甲烷的物理性质
第一节 最简单的有机化合物-甲烷
一、甲烷分子的构成和空间结构
五、板书提纲
Blackboard-writing outline
第一节 最简单的有机化合物—甲烷
第二课时
江西省南昌市化学学科中心组
与甲烷结构相似的有机物还有很多，请你观察下列有机物的结构，试归纳出它们在结构上的特点。
几种烷烃的球棍模型及对应的结构式
H H H H H
| | | | |
H－C－C－H H－C－C－C－H
| | | | |
H H H H H
乙烷
丙烷
丁烷
异丁烷
H H H H H
| | | | |
H－C－C－C－C－H H--C--H
| | | | H H
H H H H | |
H－C——C——C－H
| | |
H H H
丁烷：
异丁烷：
几种烷烃的球棍模型及对应的结构式
只含C、H两种元素，每个碳以
四个单键与其它原子相结合。
相同点
C、H原子数不同
不同点
区别
二、烷烃
在烃的分子里，碳原子之间都以碳
碳单键结合成链状，碳原子剩余的价鍵
全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的
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。
1、定义：
例： H H H H H
| | | | |
H—C—C—C—C—C—H
| | | |
H H H H
H—C—H
|
H
2、结构简式：
或者：
CH3 CH（CH3）CH2 CH2 CH3
CH3—CH—CH2—CH2—CH3
CH3
CH3CHCH2CH2CH3
CH3
省略横线上C—C键
省略C—H键
把同一C上的H合并
乙烷： H H 丙烷： H H H
| | | | |
H－C－C－H H－C－C－C－H
| | | | |
H H H H H
丁烷： H H H H 异丁烷： H
| | | | |
H－C－C－C－C－H H--C--H
| | | | H H
H H H H | |
H－C——C——C－H
| | |
H H H
下列结构式对应的结构简式
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH(CH3 )CH3
◆以碳原子个数为基础命名
◆称“某烷”或“环某烷”
◆十个以下用“天干地支”命名：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。
◆十以上用中文数字表示：十一烷、二十烷、三十五烷等。
3、烷烃的简单命名：
4、性质
物理性质：
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 -164 0.466 不溶
乙烷 CH3CH3 气 -183.3 -88.6 0.572 不溶
丙烷 CH3CH2CH3 气 -189.7 -42.1 0.585 不溶
丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138.4 -0.5 0.5788 不溶
戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36.1 0.6262 不溶
十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780 不溶
规律：
状态：气(1～4) 液 固；熔沸点依次升高
密度：相对密度依次增大且小于1
水溶性：均不溶于水
（2）化学性质（与CH4相似）
①氧化反应
②取代反应
A、具有可燃性
燃烧通式：
CnH2n+2+(3n+1)/2O2 nCO2+(n+1)H2O
B、均不能使酸性KMnO4或溴水褪色，不与强酸，强碱
反应。
在光照条件下进行，产物更复杂
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 -164 0.466 不溶
乙烷 CH3CH3 气 -183.3 -88.6 0.572 不溶
丙烷 CH3CH2CH3 气 -189.7 -42.1 0.585 不溶
丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138.4 -0.5 0.5788 不溶
戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36.1 0.6262 不溶
十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780 不溶
分析表3-1烷烃的结构简式，写出对应的分子式。相邻两个烷烃结构和分子组成上有什么联系？
表3-1几种烷烃的物理性质
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 -164 0.466 不溶
乙烷 CH3CH3 气 -183.3 -88.6 0.572 不溶
丙烷 CH3CH2CH3 气 -189.7 -42.1 0.585 不溶
丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138.4 -0.5 0.5788 不溶
戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36.1 0.6262 不溶
十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780 不溶
表3-1几种烷烃的物理性质
相差一个“CH2”原子团
如果把碳原子数定为n，氢原子数就是2n+2。
结构相似，在分子组成上相差一个或若干
个CH2原子团的物质互称为同系物。
5、烷烃的通式:
CnH2n+2(n≥1)
6、同系物
碳碳原子间都以单键结合；碳原子均饱合；链状。
碳原子数不同，即碳链的长短不同。
烷烃同系物
结构相似：
分子组成：
｛
1、下列哪组是同系物（ ）
A、CH3CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)CH3
B、CH3CH3 CH3CH(CH3)CH3
CH2
C、CH3－CH＝CH2 CH2 CH2
B
2、1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少mol的Cl2发生取代？（ ）
A、4mol B、8mol
C、2mol D、6mol
D
3、 写出下列烷烃的分子式：
（1）含有38个碳原子的烷烃的分子式
（2）含有38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
1、是否属于同类物质？
2、通式相同吗？
3、碳原子数目相同吗？
4、相对分子质量相差多少？
5、性质相同吗？
结论：属于同类物质
通式相同
碳原子数目不同
相对分子质量相差14n
物性不同，化性相似
同系物间的关系
第一节 最简单的有机化合物—甲烷
第三课时
江西省南昌市化学学科中心组
乙烷C2H6
丙烷C3H8
甲烷CH4
练习：请看图写出分子式和结构简式。
CH4
CH3CH3
CH3CH2CH3
丁烷C4H10
异丁烷C4H10
练习：请看图写出结构简式和分子式。
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
|
CH3
名称 熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度
正丁烷 －138.4 －0.5 0.5788
异丁烷 －159.6 －11.7 0.557
两种丁烷（C4H10）分子组成和 相对分子质量完全相同，但性质却有差异。
正丁烷
异丁烷
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
CH3
观察：烷烃中碳原子是否在同一直线上？
三、同分异构现象、同分异构体：
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象叫同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
1、定义：
2.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体 概念的比较
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、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
请看图写出结构简式和分子式：
碳原子数相同，结构不同用正、异、新区别，系统命名法高二选学。
C5H12
C5H12
C5H12
例1、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O3
②CH3CH3和CH3CH2CH2CH3
和
④金刚石和石墨 ⑤氕、氘和氚
⑥CH3CH2CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3和
CH3CH2CH(CH3)CH2CH(CH3)CH3
①和④
②
③和⑤
⑥
练习1：
下列五组物质中___互为同位素，___是同素异形体，___ 是同分异构体，___是同系物，___是同一物质。
1、 2、白磷、红磷
3. H H 4、CH3CH3、CH3CHCH3
| | |
H－C－Cl 、 Cl－C－Cl CH3
| |
Cl H
5、CH3CH（CH3）CH2CH3 、 C（CH3）4
1
2
3
4
5
四、烃基
2、特点：
烃失去一个或几个氢原子后所剩余的原子团。用“R—”表示。
1、定义：
呈电中性的原子团，含有未成对的价电子。
甲基：－CH3
亚甲基： －CH2 －
次甲基： －CH －
乙基：－CH2CH3
丙基：－CH2CH2CH3
∣
五、同分异构体的书写
书写方法：“碳链缩短法”
步骤：先写最长的碳链，然后逐个减少碳原子，把减少的碳原子作为取代基在剩余的碳链上连接，可概括为“两注意，四句话”：
两注意：①选择最长的碳链为主链；②找出中心对称线。
四句话：①主链由长到短；②支链由整到散；③位置由心到边；④排布由对到间。
练习：分别写出C5H12和C6H14的 同分异构体。
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3
CH3
CH3CCH3
CH3
CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH2CH3
CH3
CH3CCH2CH3
CH3
CH3
CH3CH2CHCH2CH3
CH3
CH3
CH3CHCHCH3
CH3
主链由长到短
位置由心到边
排布由对到间
练习1、下列哪些物质是属于同一物质？
C
C
C
C
－
－
－
(A)
(D)
(H)
(G)
(F)
(E)
(C)
(B)
∣
C
C
C
C
－
－
∣
C
C
C
C
－
－
∣
C
C
C
C
－
－
∣
C
C
C
C
－
－
∣
C
C
C
C
－
∣
∣
C
C
C
C
－
∣
C
∣
C
C
C
－
∣
(E)
(B)
(F)
(A)
(C)
(G)
(D)
(H)
等效氢：烷烃分子中处于相同位置
上的氢原子称为等效氢。
同一个碳原子上的氢是等效氢
同一个碳原子上的甲基中的氢是等
效氢
处于分子中对称位置的碳上的氢原
子是等效氢
2、立方烷是一种新合成的烃，其分子
结构为正方体，碳架结构如图所示：
（1）立方烷的分子式为？
（2）该立方烷的二氯代物具有同分异构体的数目是？
C8H8
三种
1、下列各烷烃沸点高低（1）正戊烷（2）
2-甲基丁烷（3）丁烷（4）2,2-二甲基丙
烷（5）乙烷顺序正确的是（ ）
A、（1）﹥（2） =(3) ﹥(4) ﹥(5)
B、（4）﹥（2） ﹥ (3) ﹥(1) ﹥(5)
C、（5）﹥（4） ﹥ (3) ﹥(2) ﹥(1)
D、（1）﹥（2） ﹥ (4) ﹥(3) ﹥(5)
D
图3-6 4个碳原子相互结合的几种方式
思考与交流
参考图3-6，分析、归纳以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。
六、有机物种类繁多的原因：
（1）碳原子含有4个价电子，可跟其它原子形成4个共价键
（2）碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子间
易形成单键、双键、叁键、碳链、碳环等多种
复杂的结构单元。
C
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
：
：
H
H
H
..
C
H
..
第一节 最简单的有机化合物—甲烷
第一课时
轮胎橡胶
家用电器的外壳
食物中的营养素
煤油、汽油
生活中常见的有机物
导入
Leading-in
燃料: 汽油、煤油、柴油
建材: 木材、黏结剂、涂料、油漆
日用品: 塑料、橡胶、纤维、清洁剂
食物: 糖类、油脂、蛋白质
有机化合物种类繁多(超过2000万种),分布广泛,在人类的生活及生产中发挥重要作用。
1、定义：含有碳元素的化合物为有机物。
2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等
有机物
Organic compound
什么叫有机物？它有哪些组成元素？
而一般把不含碳的化合物叫做无机化合物
（ 碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物、氰化物、硫氰化物等看作无机物）
3、仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。甲烷是最简单的烃。
资料
ata
2004年9月6日，来自新疆塔里木的天然气气头抵达陕西靖边压气站。这标志着西气东输工程实现全线贯通，塔里木气田和陕北长庆气田两大气源在此成功对接。
2004年1月1日，西气东输上海白鹤首站的操作员开启天然气流量计的阀门。当日,西气东输工程的末站与上海的白鹤首站贯通，正式向中国的经济中心上海商业供气。
资料
ata
日本东芝公司生产的由CH4燃料电池做电源的
笔记本电脑和电源
资料
ata
第一节 最简单的有机化合物-甲烷
走进有机化学,探索有机世界的奥秘,从学习甲烷开始！
新课
New class
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。
一、甲烷在自然界的存在
煤矿坑道气
天然气
油田气
沼气
二、甲烷的分子构成和空间结构
分子式：
电子式：
H
C
H
H
H
结构式：
H
C
H
H
H
CH4
结构式:用短线来表示一对共用电子的图式
问题：从甲烷的电子式是否可以推断甲烷分子中
碳原子和四个氢原子都在同一个平面上？
甲烷分子的空间结构
经过大量的科学实验证明，甲烷分子里的一个碳原子和四个氢原子并不在同一个平面上，而是形成了一个正四面体的立体结构，碳原子位于正四面体的中心，而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。
空间构型：正四面体
4个C-H键的键长和强度相等，夹角相等。
甲烷分子的空间结构
经过大量的科学实验证明，甲烷分子里的一个碳原子和四个氢原子并不在同一个平面上，而是形成了一个正四面体的立体结构，碳原子位于正四面体的中心，而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。
空间构型：正四面体
4个C-H键的键长和强度相等，夹角相等。
3-1 甲烷分子结构示意图
甲烷的分子模型
紫球表示碳原子，蓝球表
示氢原子，短棍表示价键
用紫球和蓝球的体积比来大体
上表示碳原子和氢原子的体积比
裁一段长25cm、宽8.7cm的矩形纸板或硬纸
条，按下图所示方式，裁去两头的小三角，按虚
线向内折成如图３－１所示的正四面体，其顶点
分别为甲烷中４个氢原子的位置，中心是碳原子。
3-1 甲烷分子结构示意图
观察图３－１所示的Ｃ与Ｈ空间位置关系。试用原子结构拼插模型（或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签、火柴棍等代用品），自制甲烷的分子模型。
3-1 甲烷分子结构示意图
三、甲烷的物理性质
1、在通常状况下，甲烷是一种无色、无气味的气体。
根据上述甲烷的物理性质,你知道如何收集甲烷吗
甲烷的收集方法:
1、由于甲烷密度比空气小，所以能用瓶口向下排空气法收集。
2、由于甲烷难溶于水，所以能用排水法收集。
3、极难溶解于水。
2、密度比空气小，在标准状况下，是0.717g/L。
四、甲烷的化学性质
在通常情况下，甲烷比较稳定，如与强酸、强碱一般不发生化学反应。
问题：
能不能与酸性高锰酸钾溶液反应？
结论：
甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
四、甲烷的化学性质
1.甲烷的氧化反应
实验：把甲烷经导管通出点燃, 观察火焰颜色,然后用一个冷而干燥的烧杯罩在火焰上方,取下烧杯正放,向烧杯内滴入澄清的石灰水 。
问题：你能描述看到的实验现象吗？
实验视频
安静燃烧，淡蓝色火焰，产生使澄清石灰水变浑浊的气体，放热。
反应方程式：CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生爆炸.因此，点燃甲烷之前必须 验纯!!
注意
点燃
实验现象
资料
ata
科学探究
取2支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气,分别用铁架台固定好，如图所示。其中1支试管用预先准备好的黑色纸套套上,另一支试管放在光亮处。片刻后，比较2支试管中的物质，二者是否出现了区别？
1.你从实验中得到哪些信息？
2.从所得的实验信息中你能得到哪些启示？
2.甲烷的取代反应
实验视频
室温时，混合气体无光照时，不发生反应；光照时混合气体的黄绿色变浅，试管壁上出现油滴，试管中有少量白雾，试管内的液面上升。
1 说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。
2 试管壁上出现液滴，说明反应中生成了新的油状物质，且不溶与水。
3 试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内的气压在减小，即气体总体积在减小。
分析上述实验中所观察到的现象，从中可以得到那些结论？
现象
讨论
结论
现象与结论
Phenomenon and conclusion
甲烷的取代反应的历程
1.一氯甲烷的形成
动画演示
名称 一氯甲烷
分子式 CH3Cl
状态（STP） 气态
[练习]仿照生成一氯甲烷的化学方程式,尝试写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程式。
二氯甲烷（液体）
三氯甲烷（液体）
四氯甲烷（液体）
甲烷的取代反应的历程
2.二氯甲烷的形成
名称 二氯甲烷
分子式 CH2Cl2
状态（STP） 液态
甲烷的取代反应的历程
3.三氯甲烷的形成
名称 三氯甲烷
俗称 氯仿
分子式 CHCl3
状态（STP） 液态
甲烷的取代反应的历程
4.四氯甲烷的形成
名称 四氯甲烷
别名 四氯化碳
分子式 CCl4
状态（STP） 液态
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.
取代反应
Substitution reaction
常温下，一氯甲烷是气体，其他三种是液体，三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂，四氯甲烷还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。
注意：
①甲烷与氯气反应可能有五种产物，其中有两种气体产物。
③多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。
②有机反应很复杂，产物较多。故有机反应一般用“ ” 而不用“ ” 表示。
光照下甲烷与氯气发生取代反应
思考：1molCH4变成1molCCl4需多少molCl2？生成多少molHCl？
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋HCl
光照
CH3Cl ＋ Cl2 CH2Cl2 ＋ HCl
CH2Cl2 ＋ Cl2 CHCl3 ＋ HCl
CHCl3 ＋ Cl2 CCl4 ＋ HCl
光照
光照
光照
取代反应与置换反应的比较
取代反应 置换反应
实例 CH4+Cl2 CH3Cl+HCl Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
定义 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。 一种单质跟一种化合物反应，生成另一种化合物和另一种单质的反应。
反应物 一种化合物和一种单质或化合物（反应物中至少有一种是有机物） 一种单质和一种化合物
生成物 一般生成两种化合物 另一种化合物和另一种单质
电子转移 不一定发生电子转移，因此不一定是氧化还原反应 一定发生电子的转移
反应特点 很多反应是可逆反应，副反应较多，用“→” 连接 一般是不可逆反应，用“=”连接
光
拓展
Open up an exhibition
3.甲烷的分解反应
在加热至1500℃的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气。
得到的氢气是合成氨及合成汽油等工业的原料；炭黑是橡胶工业的原料。
反应方程式：CH4 C + 2H2
高温
本课时我们开始了对有机物的学习，认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几个重要化学性质：氧化反应、取代反应、受热分解反应，学习中重点应对甲烷和氯气的取代反应加以理解，当然也要树立结构和性质紧密相关的观点。
小结
Summarize briefly
2、下列物质常温下呈气态的是 （ ）
A.CH3Cl B. CH2Cl2 C.CHCl3 D. CCl4
1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（ ）
A、甲烷是一种黄绿色气体
B、甲烷是一种有臭味的气体
C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与空 气的密度相近。
D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水
D
A
巩固练习
Consolidate exercise
4、在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是 （ ）
A、氯气与氢气反应
B、氯气与甲烷反应
C、氧气与甲烷反应
D、次氯酸的分解
3、在光照条件下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应后，得到的产物的物质的量最多的是（ ）
A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HCl
D
C
巩固练习
Consolidate exercise
5、将1mol甲烷和4mol的氯气发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗氯气为（ ）
A、0.5mol B、2mol
C、2.5mol D、4mol
巩固练习
Consolidate exercise
C
三、甲烷的化学性质
①氧化反应
②取代反应
③分解反应
二、甲烷的物理性质
第一节 最简单的有机化合物-甲烷
一、甲烷分子的构成和空间结构
五、板书提纲
Blackboard-writing outline
第一节 最简单的有机化合物—甲烷
第二课时
江西省南昌市化学学科中心组
与甲烷结构相似的有机物还有很多，请你观察下列有机物的结构，试归纳出它们在结构上的特点。
几种烷烃的球棍模型及对应的结构式
H H H H H
| | | | |
H－C－C－H H－C－C－C－H
| | | | |
H H H H H
乙烷
丙烷
丁烷
异丁烷
H H H H H
| | | | |
H－C－C－C－C－H H--C--H
| | | | H H
H H H H | |
H－C——C——C－H
| | |
H H H
丁烷：
异丁烷：
几种烷烃的球棍模型及对应的结构式
只含C、H两种元素，每个碳以
四个单键与其它原子相结合。
相同点
C、H原子数不同
不同点
区别
二、烷烃
在烃的分子里，碳原子之间都以碳
碳单键结合成链状，碳原子剩余的价鍵
全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的
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。
1、定义：
例： H H H H H
| | | | |
H—C—C—C—C—C—H
| | | |
H H H H
H—C—H
|
H
2、结构简式：
或者：
CH3 CH（CH3）CH2 CH2 CH3
CH3—CH—CH2—CH2—CH3
CH3
CH3CHCH2CH2CH3
CH3
省略横线上C—C键
省略C—H键
把同一C上的H合并
乙烷： H H 丙烷： H H H
| | | | |
H－C－C－H H－C－C－C－H
| | | | |
H H H H H
丁烷： H H H H 异丁烷： H
| | | | |
H－C－C－C－C－H H--C--H
| | | | H H
H H H H | |
H－C——C——C－H
| | |
H H H
下列结构式对应的结构简式
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH(CH3 )CH3
◆以碳原子个数为基础命名
◆称“某烷”或“环某烷”
◆十个以下用“天干地支”命名：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。
◆十以上用中文数字表示：十一烷、二十烷、三十五烷等。
3、烷烃的简单命名：
4、性质
物理性质：
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 -164 0.466 不溶
乙烷 CH3CH3 气 -183.3 -88.6 0.572 不溶
丙烷 CH3CH2CH3 气 -189.7 -42.1 0.585 不溶
丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138.4 -0.5 0.5788 不溶
戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36.1 0.6262 不溶
十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780 不溶
规律：
状态：气(1～4) 液 固；熔沸点依次升高
密度：相对密度依次增大且小于1
水溶性：均不溶于水
（2）化学性质（与CH4相似）
①氧化反应
②取代反应
A、具有可燃性
燃烧通式：
CnH2n+2+(3n+1)/2O2 nCO2+(n+1)H2O
B、均不能使酸性KMnO4或溴水褪色，不与强酸，强碱
反应。
在光照条件下进行，产物更复杂
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 -164 0.466 不溶
乙烷 CH3CH3 气 -183.3 -88.6 0.572 不溶
丙烷 CH3CH2CH3 气 -189.7 -42.1 0.585 不溶
丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138.4 -0.5 0.5788 不溶
戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36.1 0.6262 不溶
十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780 不溶
分析表3-1烷烃的结构简式，写出对应的分子式。相邻两个烷烃结构和分子组成上有什么联系？
表3-1几种烷烃的物理性质
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 -164 0.466 不溶
乙烷 CH3CH3 气 -183.3 -88.6 0.572 不溶
丙烷 CH3CH2CH3 气 -189.7 -42.1 0.585 不溶
丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138.4 -0.5 0.5788 不溶
戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36.1 0.6262 不溶
十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780 不溶
表3-1几种烷烃的物理性质
相差一个“CH2”原子团
如果把碳原子数定为n，氢原子数就是2n+2。
结构相似，在分子组成上相差一个或若干
个CH2原子团的物质互称为同系物。
5、烷烃的通式:
CnH2n+2(n≥1)
6、同系物
碳碳原子间都以单键结合；碳原子均饱合；链状。
碳原子数不同，即碳链的长短不同。
烷烃同系物
结构相似：
分子组成：
｛
1、下列哪组是同系物（ ）
A、CH3CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)CH3
B、CH3CH3 CH3CH(CH3)CH3
CH2
C、CH3－CH＝CH2 CH2 CH2
B
2、1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少mol的Cl2发生取代？（ ）
A、4mol B、8mol
C、2mol D、6mol
D
3、 写出下列烷烃的分子式：
（1）含有38个碳原子的烷烃的分子式
（2）含有38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
1、是否属于同类物质？
2、通式相同吗？
3、碳原子数目相同吗？
4、相对分子质量相差多少？
5、性质相同吗？
结论：属于同类物质
通式相同
碳原子数目不同
相对分子质量相差14n
物性不同，化性相似
同系物间的关系
第一节 最简单的有机化合物—甲烷
第三课时
江西省南昌市化学学科中心组
乙烷C2H6
丙烷C3H8
甲烷CH4
练习：请看图写出分子式和结构简式。
CH4
CH3CH3
CH3CH2CH3
丁烷C4H10
异丁烷C4H10
练习：请看图写出结构简式和分子式。
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
|
CH3
名称 熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度
正丁烷 －138.4 －0.5 0.5788
异丁烷 －159.6 －11.7 0.557
两种丁烷（C4H10）分子组成和 相对分子质量完全相同，但性质却有差异。
正丁烷
异丁烷
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
CH3
观察：烷烃中碳原子是否在同一直线上？
三、同分异构现象、同分异构体：
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象叫同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
1、定义：
2.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体 概念的比较
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、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
请看图写出结构简式和分子式：
碳原子数相同，结构不同用正、异、新区别，系统命名法高二选学。
C5H12
C5H12
C5H12
例1、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O3
②CH3CH3和CH3CH2CH2CH3
和
④金刚石和石墨 ⑤氕、氘和氚
⑥CH3CH2CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3和
CH3CH2CH(CH3)CH2CH(CH3)CH3
①和④
②
③和⑤
⑥
练习1：
下列五组物质中___互为同位素，___是同素异形体，___ 是同分异构体，___是同系物，___是同一物质。
1、 2、白磷、红磷
3. H H 4、CH3CH3、CH3CHCH3
| | |
H－C－Cl 、 Cl－C－Cl CH3
| |
Cl H
5、CH3CH（CH3）CH2CH3 、 C（CH3）4
1
2
3
4
5
四、烃基
2、特点：
烃失去一个或几个氢原子后所剩余的原子团。用“R—”表示。
1、定义：
呈电中性的原子团，含有未成对的价电子。
甲基：－CH3
亚甲基： －CH2 －
次甲基： －CH －
乙基：－CH2CH3
丙基：－CH2CH2CH3
∣
五、同分异构体的书写
书写方法：“碳链缩短法”
步骤：先写最长的碳链，然后逐个减少碳原子，把减少的碳原子作为取代基在剩余的碳链上连接，可概括为“两注意，四句话”：
两注意：①选择最长的碳链为主链；②找出中心对称线。
四句话：①主链由长到短；②支链由整到散；③位置由心到边；④排布由对到间。
练习：分别写出C5H12和C6H14的 同分异构体。
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3
CH3
CH3CCH3
CH3
CH3
CH3CH2CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH2CH3
CH3
CH3CCH2CH3
CH3
CH3
CH3CH2CHCH2CH3
CH3
CH3
CH3CHCHCH3
CH3
主链由长到短
位置由心到边
排布由对到间
练习1、下列哪些物质是属于同一物质？
C
C
C
C
－
－
－
(A)
(D)
(H)
(G)
(F)
(E)
(C)
(B)
∣
C
C
C
C
－
－
∣
C
C
C
C
－
－
∣
C
C
C
C
－
－
∣
C
C
C
C
－
－
∣
C
C
C
C
－
∣
∣
C
C
C
C
－
∣
C
∣
C
C
C
－
∣
(E)
(B)
(F)
(A)
(C)
(G)
(D)
(H)
等效氢：烷烃分子中处于相同位置
上的氢原子称为等效氢。
同一个碳原子上的氢是等效氢
同一个碳原子上的甲基中的氢是等
效氢
处于分子中对称位置的碳上的氢原
子是等效氢
2、立方烷是一种新合成的烃，其分子
结构为正方体，碳架结构如图所示：
（1）立方烷的分子式为？
（2）该立方烷的二氯代物具有同分异构体的数目是？
C8H8
三种
1、下列各烷烃沸点高低（1）正戊烷（2）
2-甲基丁烷（3）丁烷（4）2,2-二甲基丙
烷（5）乙烷顺序正确的是（ ）
A、（1）﹥（2） =(3) ﹥(4) ﹥(5)
B、（4）﹥（2） ﹥ (3) ﹥(1) ﹥(5)
C、（5）﹥（4） ﹥ (3) ﹥(2) ﹥(1)
D、（1）﹥（2） ﹥ (4) ﹥(3) ﹥(5)
D
图3-6 4个碳原子相互结合的几种方式
思考与交流
参考图3-6，分析、归纳以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。
六、有机物种类繁多的原因：
（1）碳原子含有4个价电子，可跟其它原子形成4个共价键
（2）碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子间
易形成单键、双键、叁键、碳链、碳环等多种
复杂的结构单元。
C
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
C
：
：
H
H
H
..
C
H
..