人教版必修二高中化学3.1-最简单的有机化合物——甲烷(62张PPT)

(共62张PPT)
第三章
有机化合物
有机化合物特写
HCl
NaOH
NaCl
CuO
CH4（甲烷）
C2H5OH（酒精）
CH3COOH（醋）
2、组成元素：C、H
O
N
S
P
卤素
仅含有碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃
有机物中一定含有碳元素，但含有碳元素的不一定是有机物。
烃
大多数的含有碳元素的化合物
但CO、CO2
、碳酸、碳酸盐、金属碳化物
、硫氰化物KSCN、等看作无机物。
1、有机物:
概念
3.分类：
烃
烃的衍生物
只含C、H两种元素
除C、H外还含其它元素
有机物
有机化合物
4.特点：
①CH4
②CH3Cl
③CH3OH
④H2S
⑤C2H2
⑥CH2Cl2
⑦C2H5OH
⑧CO2
⑨金刚石
⑩CH3COOH
下列物质属于烃的是？
思考
有机物
无机物
种类
溶解性
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
多数可以燃烧
多数不能燃烧
多数为非电解质
一般比较复杂，副反
应多，反应速率慢
多数是电解质
一般比较简单，副反
应少，反应速率较快
有机化合物
5.成键特点：
C周围四根键
H、X一根键
O两根键
C-C-C-C-C-C-C-C
C
Cl
C
C
O
C
C=C-C-C-O-C
Cl
第一节
最简单的有机化合物
第一课时
第三章
有机化合物
——甲烷
甲烷在自然界的存在
沼气
甲烷
甲烷在自然界的存在
煤矿坑道(坑气、瓦斯)
一定浓度——通风；
着火点——避免明火
CH4爆炸极限：
5%~15.4%
西气东输的主角—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.
　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
沼气
煤矿坑道气
油田气
甲烷在自然界的存在
分子式：
CH4
改“
：”为“—”
省略单键中“—”,合并同一C上H
一、甲烷的结构
：
：
..
H
H
H
..
H
C
电子式
C
H
H
H
H
结构式
CH4
结构简式
经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上。其中，4个C-H键的长度和强度相同，夹角相等。
一、甲烷的结构
空间构型：
球棍模型
比例模型
键角
109°28′
二、甲烷的物理性质
色
味的
体，密度
，
溶于水。
无
气
无
比空气小
极难
向下排气法
排水法
收集
收集
推测CH4化学性质：
酸性？
组成上
化合价
还原性？
三、甲烷的化学性质
溴水
甲烷
高锰酸钾
甲烷
氢氧化钠和酚酞
甲烷
通常情况下，不易与强酸、强碱、强氧化剂（酸性KMnO4、溴水）都不起反应
现象：
溶液颜色没有变化。
三、甲烷的化学性质
1、稳定性：通常情况下，不易与其它物质反应与强酸、强碱、强氧化剂都不起反应
CH4
+
2O2
CO2
+
2H2O
点燃
2.氧化反应
（1）有机物化学反应方程式的书写。用“→”不用“=”
实验现象：安静燃烧，明亮淡蓝色火焰，放出大量热
（2）点燃甲烷和空气，必须检验纯度。
设计产物检验
科学探究
黄绿色逐渐变浅
试管壁是出现油状小液滴
试管内液面上升
，出现白雾（不遇水则无白雾）
甲烷和氯气在光照条件下发生了反应，且生产了氯化氢和一种油状的物质
三、甲烷的化学性质
3.取代反应
C
H
H
H
H
+
—Cl
光照
Cl
CH4+Cl2
光照
CH3Cl+HCl
一氯甲烷
（甲烷的特征反应）
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,叫取代反应.（特点：取而代之，有上有下）
H
Cl
C
Cl
H
H
Cl
C
H
H
+
Cl
Cl
光
+
H
Cl
Cl
Cl
C
Cl
H
Cl
Cl
C
H
H
+
Cl
Cl
光
+
H
Cl
Cl
Cl
C
Cl
Cl
Cl
Cl
C
H
Cl
+
Cl
Cl
光
+
H
Cl
仿照甲烷生成一氯甲烷的化学方程式，尝试写出一氯甲烷
继续与氯气的进一步反应。
二氯甲烷
液态
三氯甲烷
液态
四氯甲烷
（四氯化碳）
液态
甲烷与氯气的取代反应产物中，只有一氯甲烷是气体，
其余三种是液体。
三、甲烷的化学性质
2.取代反应
CH4
+
Cl2
CH3Cl
+
HCl
光
CH3Cl
+
Cl2
CH2Cl2
+
HCl
光
CH2Cl2
+
Cl2
CHCl3
+
HCl
光
CHCl3
+
Cl2
CCl4
+
HCl
光
一氯甲烷（无色气体）
二氯甲烷（难溶于水的无色液体）
三氯甲烷又叫氯仿
（有机溶剂）
四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）
三、甲烷的化学性质
2.取代反应
H
H
C
Cl
H
H
H
C
H
H
+
Cl
Cl
光
+
H
Cl
（1）反应条件为光照，与气态纯卤素单质反应，不能与氯水、溴水等反应
（2）逐步取代，连锁反应，不可控制，生成物为混合物
（3）1molCl2取代1molH
量最多的是？
注意：
HCl
课堂总结
二、甲烷的物理性质
向下排空气法收集
排水法收集
1、无色无味的气体
2、密度比空气小
3、难溶于水
1、可燃
CH4
+
2O2
CO2+2H2O
2、取代反应：
逐步取代、不可控制
3、高温分解
CH4
C
+
2H2
高温
四、用途
三、甲烷的化学性质
一、甲烷的结构
正四面体
2、下列事实能证明甲烷分子中是正四面体结构而非平面正四边形结构的是（
）
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
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
课堂练习
1、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？
2.5mol
3、向下列物质的水溶液中滴加硝酸银溶液，能产生白色沉淀的是（
）
A、CH3Cl
B、NaCl
C、KClO3
D、CCl4
E、HCl
BE
课堂练习
4、常温下将甲烷与空气混合，甲烷体积分少多少时
爆炸最强？（设O2占空气的1/5）
(
)
A.
9％
B.
5％
C.
15
％
D.
33.3
％
A
5、将一定量的甲烷燃烧后得到CO、CO2及水蒸气，
共49.6g，通过氯化钙时，氯化钙增加25.2g，则
二氧化碳的质量为？
13.2g
最简单的有机物——
甲烷
第二课时
学与问
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球棍模型和结构式，试归纳出它们在结构上的特点。
乙烷
丙烷
丁烷
异丁烷
二、烷烃
1.定义：
分子中碳原子间以碳碳单键结合成链状，剩余的价键全部与H结合，使每个碳原子的化合价都达到饱和的烃
练一练：
下列物质中是否属于烷烃？
CH3－CH2－CH2－CH2－CH3
CH2＝CH2
CH3－CH2－CH
－CH3
CH3
不是
不是
是
是
CH2
CH2
CH2
(1)结构式：
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
2、烷烃的结构
(2)结构简式：(省略与合并)
例：
H
H
H
H
H
|
|
|
|
|
H—
C
—
C
—
C
—
C—
C—H
|
|
|
|
|
H
H—C—
H
H
H
H
|
H
省略C—H键
把同一C上的H合并
省略横线上C—C键
CH3CHCH2CH2CH3
CH3
或者：
CH3CH(CH3)(CH
2)2CH3
CH3
—CH—CH2—CH2—CH3
CH3
它们对应的结构简式：
[CH3CH3]
[CH3CH2CH3]
[CH3CH2CH2CH3]
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
[CH3CHCH3]
CH3
二、烷烃
3.通式：
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3－CH2－CH2－CH2－CH3
观察与发现:写出下列烷烃的分子式，若把碳原子数定为n，
则含有的氢原子数为多少？
CnH2n+2
（n≥1）
符合该通式的化合物一定是烷烃
1.分子量最小的烷烃分子式是？
2.含碳量最低的烷烃分子式是？
3.分子量为72的烷烃分子式是？
4.含有36个H的烷烃分子式是？
CH4
CH4
C5H12
C17H36
5、同温同压下烷烃A蒸汽密度是H2的36倍
C5H12
4、烷烃的名称
碳原子数
1
2
3
4
5
分子式
CH4
C2H6
C3H8
C4H10
C5H12
名称
甲烷
乙烷
丙烷
丁烷
戊烷
碳原子数
6
7
8
9
10
分子式
C6H14
C7H16
C8H18
C9H20
C10H22
名称
己烷
庚烷
辛烷
壬烷
癸烷
碳原子数大于在十以上，以汉字数字代表，如“十一烷”
5、烷烃的性质：
(1)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
二十四烷
CH3(CH2)22CH3
固
54
391.3
0.7991
不溶
规律：呈递变性
CnH2n+2(n≥1)状态：气?液?固,熔沸点依次升高；
n≦4
的烷烃标况下均为气态；
16≧n≧5
常温下为液态；
n＞16的烷烃常温下均为固态；
均难溶于水，密度均小于1g/cm-3
相对密度依次增大
(2)烷烃的化学性质
与甲烷相似：
?
通常状况下很稳定，
跟_____________________________等不发生反应，
能发生:
①______________________________________，
②______________________________________，
③______________________________________。
强酸、强碱、酸性KMnO4、溴水
氧化：在空气中能点燃；
较高温度下能分解
取代：光照下能与Cl2、Br2蒸气等反应
①氧化反应
均不能使溴水、KMnO4褪色
②取代反应　需光照，需纯卤素，产物复杂
例如：写出乙烷与氯气在光照条件下的第一步反应方程式
三、环烷烃
环烷烃的通式：CnH2n
(n≥3)
环烷烃的化学性质:
是饱和烃，具有饱和烃的化学性质，如取代、热分解、可燃性。
环烷烃有重要用途。
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH2CH2CH3
二、烷烃
特点与关系
6.同系物：
(1)
定义: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。
(2)
特点
结构相似、组成相差若干CH2、有相同的通式，化学性质相似。
CH4
7、同系物的判断方法
①判类别，用通式判断；
③同系物化学式不同：同系物分子间相差一个或若干个CH2原子团，分子式不可能相同；
②同系物必须为同一类物质；如CH2=CH2和
CH2
虽然都符合CnH2n的通式，且组成上也
相差CH2原子团，但它们分别属于烯烃和环烷烃，结构不相似，不是同系物。
H2C—
CH2
⑤同系物结构相似但不一定相同：如CH3CH2CH3与
CH3。虽前者无支链，而后者有支链，结构不尽
相同，但两者碳原子间均以单键结合成
链状，结构仍相似，属于同系物。
CH3—C—CH3
CH3
⑥同系物分子质量相差14n(n为两种分子的碳原子数之差）
④同系物组成元素相同：CH3CH2Cl与CH3CH2CH2Cl
E、CH3CH2CH2CH3
和
CH3CHCH3
想一想：下列物质是否为同系物？
A、CH3CH3
和
CH2=CH2-CH3
C、CH3CH3和
D、CH3CH2Br
和
CH3CH2CH2Cl
B、CH2=CH2和
CH2
CH2
CH2
不是
不是
是
不是
不是
CH3
CH3CHCH3
CH3
同系物通式一定相同，通式相同的不一定是同系物
下列一定互为同系物的是（
）
A、C2H6
和
C4H10
B、C2H4
和
C5H10
C、C3H8
和
C4H8
D、C5H10
和
C5H12
A
下列是同系物的有(
)
C
H
3
C
H
2
C
H
2
C
H
3
C
H
3
C
H
(C
H
3
)C
H
3
C
H
3
C
H
3
C
H
3
C
H
=
C
H
2
C
H
3
C
H
2
CH3
C
H
3
C
H
2
C
H
2
CH3
A
B
C
D
C
H
3
C
H
(C
H
3
)C
H
3
C
H
2
C
H
2
C
H
2
BD
二、烷烃
观察与发现
结构简式
分子式
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
CH3
C4H10
C4H10
有机物某些分子间分子式相同但它们的结构不同
发现
五、同分异构现象与同分异构体
1、同分异构现象
化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构现象，叫做同分异构现象。
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。
3、理解
三个相同：
分子组成相同、分子量相同、分子式相同
二个不同：
结构不同、物理性质不同
C5H12
命
名
习惯命名
1.十个碳以下：
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚(geng)、辛、任、癸(gui)
无支链：
有支链
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
正戊烷
CH3—CH—CH2—CH3
CH3
异戊烷
CH3—C—CH3
CH3
CH3
新戊烷
2.碳原子数在10以上用中文数字表示
试一试：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
⑥CH3CH2CH2CH2CH(CH3)CH3和CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3
①
②
④
⑥
CH3
CH3CH2CH
CH3
CH3CH2CH
CH3
CH3
⑤
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、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
有机物
C2H6、
C4H10
相同分子式，不
同结构的化合物
有机物
CH3(CH2)2CH3、
C(CH3)4
几种重要概念的对比
甲基：－CH3
亚甲基：
－CH2
－
次甲基：
－CH
－
乙基：－CH2CH3
或
－C2H5
烷基
烷烃失去一个或几个氢原子所剩余的部分。
烷烃的系统命名
根
基
存在
制备
状态
电性
实例
电解质组成的部分
非电解质组成的部分
原子团“根”与有机物“基”区别
电解质电离的产物
有机物去H的产物
能存在于溶液或熔化状态中
可短时间自由存在，不能长存
电中性
带电
OH?
–OH
请你写出二者的电子式。
二、烷烃
9.
烷烃同分异构体的书写
例1：写出C5H12的同分异构体
练习：写出C6H14的同分异构体
小结同分异构体的书写口诀：（减链法）
主链由长到短（不少于总数的1/2)；
支链由整到散；
位置由心到边；
一边走，不到端，甲基不挂端点碳，乙基不挂倒数第二碳。
排布同邻间。
二、烷烃
9.
卤代烃同分异构体数目的判断
-C-
H
H
H
H
C
-C-
H
H
H
H
H
H
-C-
CH3
CH3
CH3
CH3
同一个碳原子上的氢是等效氢
同一个碳原子上的甲基上的氢是等效氢
处于分子中对称位置的碳上的氢原子是等效氢
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
CH3
下列化合物的一氯代物几种？
CH3CH2CH2CH
CH3
碳原子间的结合方式　
碳原子不仅能与H或其他原子形成4个共价键,碳原子之间也能相互以共价键结合。
(1)碳原子之间可以形成稳定的单键、双键、叁键;
(2)多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链，碳链可带有支链;
(3)多个碳原子还可以相互结合成环，碳环和碳链还可以相互结合。
C-C-C-C
C=C-C-C
C≡C-C-C
C-C-C-C
C-C-C
C
三
有机物种类繁多的主要原因