第三章 有机化合物
第一节 最简单的有机化合物-----甲烷
教学目标 : 1、掌握甲烷的空间结构，能够书写甲烷的电子式，结构式
2、掌握甲烷的存在、化学性质及用途
3、了解取代反应
4、掌握烷烃的分子组成、结构等特征，了解烷烃性质变化规律
5、理解同系物、同分异构体等概念
有机化合物与人类的生活有密切的关系，在衣、食、住、行、医疗、能源、材料、科学技术及工农业生产等领域中都起着重要作用。迄令为止已经超过2000万种。有机物不仅数量很多，而且分布极广。例如刚才图片中涉及的常见燃料：汽油、煤油、柴油；建材中的木材、黏合剂、涂料、油漆；日用品中的塑料、橡胶、纤维、清洁剂；食物中的营养餐—糖类、油脂、蛋白质等都是有机化合物。
其中仅含碳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。
我国的天然气已探明储量为1.37万亿立方米，居世界第19位。主要分布在中西部的四川、重庆、甘肃、青海、新疆等地区及海底。天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源。它还是一种重要的化工原料。“西气东输”就是将新疆等地的天然气，通过管道东输到长江三角洲，最终到达上海的一项巨大工程。
一、甲烷的物理性质及其在自然界中的存在
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CH4 80﹪－97﹪)，可燃冰等。
甲烷的物理性质：
二、甲烷的化学性质
甲烷的分子式：
甲烷的电子式：
甲烷的结构式：
甲烷分子的空间结构
甲烷的空间结构与金刚石的结构相同，很稳定。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。
1.甲烷的氧化反应
甲烷是一种优良的气体燃料，在通常状态下，1mol甲烷在空气中完全燃烧，火焰为淡蓝色，生成二氧化碳和水，放出890KJ热量
化学反应方程式：
注意:
1、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?)
CH4爆炸极限：5%~15.4%
2.甲烷的取代反应
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叫做取代反应
反应机理：
3.甲烷的分解反应
甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解
甲烷的高温分解反应方程式：
产物用途：H2是合成氨及合成汽油等工业的原料。C是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油墨、油漆等。
①、在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到的产物物质的量最多的是（ ）
A、CH3Cl B、CH2Cl2
C、CCl4 D、HCl
②、下列反应不属于取代反应的是（ ）
A、CH4+Br2 CH3Br+HBr
B、Zn+H2SO4 === ZnSO4+H2
C、CH4+2O2 → CO2+2H2O
D、CHCl3+HF → CHFCl2+HCl
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：
以上分子结构有什么特点？
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。
四、烷烃
1.烷烃的概念
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。
结构特点：
2、烷烃的结构
结构式
结构简式:
3、烷烃的物理性质：
规律：CnH2n+2(n≥1)状态：气(液(固；熔沸点依次升高，相对密度依次增大且小于1，均不溶于水。
4、 烷烃结构、组成特征
1.碳原子间都以C-C相连、其余都是C-H键；
2. C原子都形成4个共价键；形成四面体结构；
3.碳链可以转动……
4.组成上可以用通式“CnH2n+2”表示。
5、同系物
结构上相似，在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。
烃失去一个或几个氢原子后所剩余的部分叫做烃基。
-CH3 、-CH2-、-CH2CH3、-CH2CH2CH3
特点：①通式_____（填“同”或“不同”，以下相同）
②是______一类物质；
③组成元素_____；
④化学式量相差 ；
⑤结构相似但不完全相同；
⑥化学性质相似。
烷烃的命名(了解)
(1)1-10个C原子的直链烷烃:
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。
(2)11个C原子以上的直链烷烃：以汉字数字代表，如“十一烷”、“十七烷”
6、同分异构现象、同分异构体
（1）同分异构体现象：
化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构现象，叫做同分异构体现象。
（2）同分异构体：
具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体。
特点：①组成元素_____（填“同”或“不同”，以下相同）
②化学式_____ ；
③化学式量_____；
④结构______(可能相似也可能完全不同)；
⑤化学性质______(可能相似也可能完全不同
练习1、下列哪些物质是属于同一物质？（ ）
练习2、 写出CH3CH2CH（CH3）2的一氯代物。
可燃冰 ——未来的新能源
可燃冰简介：学名“天然气水合物”，也称气体水合物（gas?hydrate），是由天然气与水分子在高压（>100大气压或>10MPa）和低温（0～10℃）条件下合成的一种固态结晶物质。因天然气中80%～90%的成分是甲烷，故也有人叫“甲烷水合物”（methane?hydrate或methane?gas?hydrate）。天然气水合物多呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可以像酒精块一样被点燃，故也有人叫它“可燃冰”。
从微观上看其分子结构就像一个一个“笼子”，由若干水分子组成一个笼子，每个笼子里“关”一个甲烷气体分子
课件39张PPT。最简单的有机化合物
甲烷第三章 第一节甲烷 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。可燃冰的分布 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CH4 80﹪－97﹪)，可燃冰等。甲烷的存在：一、甲烷的物理性质： 色 味的 体，密度比空气 ，
溶于水。无气无小难向下排气法排水法收集收集0.717g/L(标准状况下)知识回顾1.分子式：CH4电子式：HHHCH结构式：二、甲烷的分子结构2.甲烷分子呈正四面体结构键角：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。 （立体） (平面)三、甲烷的化学性质1、可燃性CH4爆炸极限：5%~15.4% 因其含碳量低，其火焰为淡蓝色火焰。注意:
1、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?)2、有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”； 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:观察与思考：饱和食盐水甲烷、氯气光 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做取代反应2、甲烷的取代反应 (一氯甲烷)一氯甲烷的形成CH3Cl气态
（ g ） (二氯甲烷)Cl—Cl+光+二氯甲烷的形成CH2Cl2液态
（ l ） (三氯甲烷)Cl—Cl+光+三氯甲烷的形成CHCl3液态
（ l ）氯仿 (四氯甲烷)Cl—Cl+光+四氯甲烷的形成CCl4液态
（ l ）四氯化碳BC取代反应的特征：取而代之，有进有出①、在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到的产物物质的量最多的是（ ）
A、CH3Cl B、CH2Cl2
C、CCl4 D、HClD学
以
致
用 产物用途：H2是合成氨及合成汽油等工业的原料。C是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油墨、油漆等。甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解； 3、甲烷的分解反应甲烷的高温分解反应方程式： 甲烷化学性质 总体：燃烧反应
取代反应
受热分解性质较稳定小结不与强酸、强碱反应
不与强氧化剂（如高锰酸钾、浓硫酸、浓硝酸等）反应在光照时与氯气或溴蒸气反应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。 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：2、烷烃的结构(2)结构简式：
例： H H H H H
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H— C — C — C — C— C—H
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H H—C— H H H H
|
H它们对应的结构简式：CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3碳原子数相邻的烷烃之间相差“CH2”原子团或CH3(CH2)2CH33烷烃的名称：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称为十二烷规律：
通式：CnH2n+2(n≥1) 相对分子质量：14n+2
状态：气?液?固；
熔沸点：熔沸点依次升高，
密度：相对密度依次增大且小于1，均不溶于水。 [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 烷烃的化学性质烷烃的化学性质与甲烷类似，通常较稳定，不与强酸强碱反应，不与强氧化剂（浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾溶液反应）。
但在一定条件下仍可与某些物质反应：
（1）在空气中能燃烧:
（2）光照下能与氯气或溴蒸气发生取代反应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化学式量相差14n；
⑤结构相似但不完全相同；
⑥化学性质相似。特点相同同同碳原子数不同。丁烷异丁烷5、同分异构现象及同分异构体 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。这些不同的化合物互称为同分异构体。化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象称为同分异现象。①组成元素_____（填“同”或“不同”，以下相同）
②化学式_____ ；
③化学式量_____；
④结构______(可能相似也可能完全不同)；
⑤化学性质______(可能相似也可能完全不同)。特点相同同同不同不同 [练习 ] 下列各对物质的相互关系是
A． 和 B．O2和O3 C.乙烷和已烷
D．
E.练习 2、下列哪些物质是属于同一物质？(A)(D)(H)(G)(F)(E)(C)(B)1.42g某烷烃完全燃烧后，将生成的气态产物依次通过浓硫酸和澄清石灰水，浓硫酸增重1.98g，澄清石灰水增重4.4g，求该烷烃的化学式。mg某烷烃完全燃烧后，将生成的气态产物依次通过浓硫酸和澄清石灰水，浓硫酸增重1.98g，澄清石灰水增重4.4g，求该烷烃的化学式。
