高中化学 第3章 有机化合物 第1节 最简单的有机化合物甲烷（第1课时）甲烷课件 新人教版必修2.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 必修 有机化合物 第三章 在元素大家族中 碳是一个非常奇特的元素 碳元素在自然界中的含量较少 在地壳中所占质量分数仅为0 087 在无机物中 它有着像金刚石 石墨和富勒烯 如c60 这种性质和结构截然不同的单质 这种情况在周期表的其它元素中是很少见的 在生命领域中 有机化合物不仅数量多 而且在生命过程中起着关键作用 此外在人工合成的新化合物中 2008年的化合物总数已经超过3000万种 有机化合物所占比例更是远远地超过了无机化合物 而且新的有机物仍在以每年近百万种的速度增加 有机化合物不仅数量众多 而且分布极广 例如 燃料中的汽油 煤油 柴油 建材中的木材 黏结剂 涂料 油漆 日用品中的塑料 橡胶 纤维 清洁剂 粮食中的淀粉 木材中的纤维素 动植物体内的蛋白质 石油和天然气中的各种碳氢化合物等 它们对于人类的键康 丰富人类的物质生活 科学技术的进步和社会经济的发展都有着十分重要的作用 由于有机化合物特定的化学组成和结构 导致了其在物理性质和化学性质上的特殊性 研究有机物的组成 结构 性质 制备方法与应用的科学叫有机化学 第一节最简单的有机化合物 甲烷第1课时甲烷 第三章 目前 在自然界里发现的和由人工合成的有机化合物已经有几千万种 而且新的有机化合物仍在不断地被发现或合成出来 其中 有些物质有特殊的性质和功能 有些物质与人类的生命活动息息相关 为了人类的生存和发展 化学家们不断地对有机化合物进行研究 逐渐揭开了包括生命之谜在内的许多科学奥秘 也使我们的物质世界更加丰富多彩 通过初中化学的学习 你已经了解到有机化合物具有一些共同的性质 如大多数有机化合物具有熔点和沸点低 难溶于水 可以燃烧等性质 下面以甲烷为例 进一步研究有机化合物的性质 让我们一起走进丰富多彩前景广阔的有机化学世界 去探索知识的奥秘吧 学习目标1 了解有机化合物的概念 2 掌握甲烷的分子结构 了解甲烷的物理性质及存在 用途 3 掌握甲烷的化学性质 认识取代反应的特点 新知预习1 甲烷是一种没有 没有 的 它的电子式 结构式 2 甲烷燃烧时火焰 并呈 甲烷燃烧的化学方程式 因此 甲烷是一种 能源 3 有机化合物分子里的 代替的反应叫做取代反应 颜色 气味 气体 明亮 淡蓝色 清洁 某些原子 原子团 被其他原子 或原子团 甲烷与氯气的取代反应实验探究 无明显变化 变浅 油状液滴 少量白雾 甲烷的四种氯代产物都难溶于水 除 是气体外 其他三种产物都是 三氯甲烷曾被用作 它和 还是重要的工业溶剂 液体 麻醉剂 自主探究1 怎样理解 有机化合物种类繁多 数量巨大 这一说法 提示 有机物的种类繁多 达三千多万种 无机物只有几十万种 其主要原因是 有机物中每个碳原子可以与其他四个氢原子形成4个共价键 而且碳碳之间也能相互形成共价键 不仅可以形成单键 还可形成双键或三键 多个碳原子可相互结合形成长长的碳链 也可以形成碳环 有机物中可含有一个碳原子 也可含有成千上万个碳原子 并且在分子组成相同时 还可以有众多的同分异构体 2 写有机反应的化学方程式时 为什么用 而不用 提示 有机反应往往比较复杂 常伴有副反应发生 所以通常写主要反应 主要产物 而表示化学反应方程式的 就失去了它的真实意义 用 就更能表达化学反应的实际情况 因此书写有机反应化学方程式用 而不用 教材点拨1 有机化合物与烃有机化合物简称有机物 指的是绝大多数的含碳化合物 1 有机化合物除了含碳元素外还可能含有其他元素 如h o p n s 卤族元素等 有机化合物 2 常见的有机物 燃料中的液化气 沼气 天然气 汽油 煤油 柴油等 建材中的木材 黏合剂 涂料 油漆等 日用品中的塑料 橡胶 纤维 清洁剂等 营养素中的糖类 油脂 蛋白质等 3 烃 仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物 也称为烃 甲烷是烃中最简单的有机物 2 有机物与无机物的比较 温馨提示 有机物与无机物在性质及反应的差别上只是相对的 有条件的 不同的有机物有其特殊的性质 例如 乙酸及其金属盐能在水溶液中电离 有机物的燃烧反应一般很快 ccl4不但不能燃烧反而可以灭火 3 有机化合物的结构特点 1 有机化合物中都含有c原子 c原子的最外层有4个电子 可以在原子之间形成4个共用电子对 下图给出了四个碳原子的几种结合方式 2 由上图可知c原子不仅可以通过共价键与其他原子结合成分子 还可以彼此之间以共价键构成碳链或碳环 再结合其他原子形成分子 碳原子之间可以形成c c单键 也可以形成c c双键 cc三键 这些都是有机物结构多样性的表现 即碳原子成键类型的多样性和同分异构现象是有机物种类繁多的主要原因 3 碳链可以是直链 也可以是环链 4 有机化合物还有同分异构现象 有多种同分异构体 4 有机物的性质有机物的性质决定于有机物的组成与结构 有机物的性质与无机物的性质有较大的差别 1 大多数有机物熔点和沸点较低 难溶于水 易溶于有机溶剂 2 大多数有机物热稳定性较差 可以燃烧 3 有机物发生的化学反应有氧化反应和取代反应 已学过 以及加成反应 聚合反应 酯化反应等 待学习 4 大多数的有机反应速率慢并伴有副反应的发生 产物的组成较复杂 5 有机物分子式的确定 1 根据测得的气体的密度 计算该气态有机物的摩尔质量 2 根据摩尔质量和该气态有机物中各元素的质量分数 推算出1mol该气体中各元素原子的物质的量 3 确定该气态有机物的分子式 也可以根据各元素的质量分数 求出有机物的实验式 然后根据有机物的相对原子质量确定分子式 2015 经典习题选萃 下列关于有机物的说法中正确的是 a 凡是含碳元素的化合物都属于有机物b 有机物只含有碳 氢两种元素c 有机物不但存在于动植物体内 而且还可以通过人工的方法合成d 烃是指燃烧后只生成co2和h2o的有机物 典例透析 解析 有机物中一定含有碳元素 但含有碳元素的化合物不一定都是有机物 如co2 a错误 有机物中除含有碳元素外还可能有氢 氧 氮 硫 卤素 磷等元素 b错误 烃完全燃烧的产物为co2和水 但仅含c h o三种元素的化合物完全燃烧产物也只有co2和水 d项错误 有机物可以通过人工的方法合成 c正确 答案 c 下列有关说法中正确的是 a 形成化合物种类最多的是第 a族元素b 有机物都可以燃烧c 含碳元素的化合物不一定是有机物 有机物不一定是含碳元素d 有机物和无机物不能相互转化 解析 化合物种类最多的是有机物 而有机物一定含有碳元素 碳元素在第 a族 a项对 有机物多数能燃烧 有些不能燃烧 b项错 含碳元素的化合物不一定是有机物 如co co2 h2co3 碳酸盐等 但有机物一定含碳元素 c项错 无机物和有机物之间无明显的界限 二者可相互转化 d项错 答案 a 教材点拨1 甲烷的分子结构 1 结构特征 1个甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成 形成正四面体结构 其中碳原子位于正四面体的中心位置 4个氢原子位于正四面体的4个顶点 4个c h键的长度和强度相同 任意2个c h键之间的夹角都相等 109 28 甲烷的结构和性质 2 空间结构 2 有机物的组成和结构的表示方法 以甲烷为例 3 甲烷的物理性质甲烷是一种没有颜色 没有气味的气体 密度是0 717g l 标准状况 比空气轻 极难溶于水 4 甲烷的化学性质 1 稳定性 甲烷与酸性高锰酸钾溶液 溴水等不反应温馨提示 通常情况下 甲烷的化学性质比较稳定 不与酸性高锰酸钾溶液 溴水等强氧化剂反应 也不与强酸 强碱反应 温馨提示 空气中的甲烷含量在5 15 4 体积 范围内时 遇火花会发生爆炸 因此 在进行甲烷燃烧实验时 必须先检验其纯度 甲烷燃烧产物的检验方法 在火焰上方罩一个干燥的烧杯 烧杯内壁变模糊证明有h2o生成 把烧杯翻转注入少量澄清石灰水 振荡 澄清石灰水变浑浊证明有co2生成 ch4 h2 co燃烧产物比较 3 取代反应 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替代的反应叫做取代反应 特点 取代反应是有机反应的重要反应类型 只适合有机反应 甲烷与cl2的反应过程 温馨提示 甲烷与氯气在室温 黑暗条件下不能发生反应 但也不能用强光直接照射甲烷与氯气的混合气体 否则会发生爆炸 甲烷与氯气在光照条件下能发生取代反应 但和氯水在光照条件下不会反应 甲烷与溴单质 碘单质也能发生类似的反应 甲烷的四种氯代产物 温馨提示 甲烷分子中的一个氢原子被取代 需要一个氯分子 其中一个氯原子取代氢原子的位置 而另一个氯原子与被取代的氢原子结合为氯化氢分子 因此 1molch4需要4molcl2才能完全转化为ccl4 甲烷与氯气反应时 甲烷分子中的氢原子逐一被氯原子取代 但一旦生成ch3cl ch3cl分子中的氢原子也会被氯原子取代 所以 反应一旦开始 就会几乎在同一时间内生成各种氯代物 4 取代反应与置换反应的比较 温馨提示 1 判断取代反应和置换反应时 一要看反应物 若反应物均为无机物 则一定不属于取代反应 二要看生成物 生成物中有单质 一般不属于取代反应 2 甲烷与氯气反应的特点 甲烷逐步取代 各步反应同时进行 四种氯代有机物都存在 生成物中hcl最多 每取代1mol氢原子 消耗1molcl2 生成1molhcl 2015 甘肃省威武市六中高一下学期期中 下列关于甲烷分子结构的叙述中 正确的是 a 甲烷分子中c h原子间是离子键b 甲烷分子的空间结构是正方体c 甲烷的结构式为ch4d 甲烷分子中4个碳氢键完全相同 典例透析 答案 d 2015 四川成都外国语学校高一下学期期末 0 16molch4与cl2发生取代反应 待反应完成后测得4种氯代物的物质的量依次增大0 2mol 则参加反应的cl2为 a 5molb 2molc 2 5mold 4mol 解析 1 6molch4与cl2发生取代反应 反应完成后测得4种氯代物的物质的量依次增大0 2mol 设ch3cl的物质的量是xmol 则ch2cl2的物质的量是x 0 2mol chcl3的物质的量x 0 4mol ccl4的物质的量x 0 6mol 根据碳元素守恒可得1 6 x x 0 2 x 0 4 x 0 6 解得x 0 1mol 根据取代反应的特点 生成相应的有机取代产物时消耗氯气的物质的量与生成有机产物的物质的量之比等于有机物分子中cl的个数 所以生成ch3cl ch2cl2 chcl3 ccl4分别消耗的氯气的物质的量是0 1mol 0 3mol 2 0 6mol 0 5mol 3 1 5mol 0 7mol 4 2 8mol 所以共消耗氯气的物质的量是0 1 0 6 1 5 2 8 5 0mol 答案选a 答案 a 2015 陕西省西安市一中高二下学期期中 能够证明甲烷构型是四面体的事实是 a 甲烷的四个键键能相同b 甲烷的四个键键长相等c 甲烷的所有c h键键角相等d 二氯甲烷没有同分异构体 解析 根据甲烷的分子式判断甲烷的空间构型为正方形或正四面体形 甲烷的四个键键能相同 四个键键长相等 所有c h键键角相等 都不能说明甲烷是正四面体形 可能是正方形 错误 若甲烷是正方形 则二氯甲烷有同分异构体 所以二氯甲烷没有同分异构体 说明甲烷不是正方形而是正四面体形 答案选d 答案 d 将1molch4和一定物质的量的cl2混合均匀 以漫射光照射使ch4与cl2发生取代反应 反应后ch4与cl2均无剩余 且生成了等物质的量的四种有机取代物 求参加反应的cl2的物质的量 a 1 5molb 2molc 2 5mold 4mol 答案 c 点拨 根据取代反应的特点 可知 反应消耗的氯气的物质的量和反应生成的甲烷氯代物中的氯原子的物质的量相等 因此根据碳原子守恒以及各氯代产物物质的量相等这一条件 容易求出各氯代产物的物质的量 进而求出氯代产物中氯原子的物质的量 而通过甲烷与cl2反应的化学方程式可以看出 无论甲烷与氯气反应生成哪种甲烷氯代物 反应消耗的氯气的物质的量都和反应生成的氯化氢的物质的量相等 方法二就是根据这一点 写出总的化学方程式 再进行简单的计算即得答案 1 2015 陕西省宝鸡市卧龙寺中学高一期末 下列物质中 不属于有机物的是 a 尿素b 酒精c 苏打d 塑料 解析 尿素的化学式为co nh2 2 酒精的化学式为ch3ch2oh 苏打的化学式na2co3 塑料的结构复杂 属于有机高分子化合物 答案 c 点拨 掌握有机物的概念是本题解题的关键 2 2015 陕西省宝鸡市卧龙寺中学高一期末 下列关于烃的说法中 正确的是 a 烃是指仅含有碳和氢两种元素的有机物b 烃是指分子里含碳元素的化合物c 烃是指燃烧反应后生成二氧化碳和水的有机物d 烃是指含有碳和氢元素的化合物 解析 烃是只由碳 氢两种元素组成的有机物 分子里含碳元素不一定是有机物 也可以是无机物 比如co co2等 燃烧反应后生成二氧化碳和水的有机物不一定是烃 也可以是烃的含氧衍生物 含有碳和氢两种元素的有机物不一定是有机物 无机物也可以同时含有碳和氢两种元素 比如nahco3 答案 a 3 2015 广东省湛江师大附中高二期中 沼气 天然气的主要成分是甲烷 下列叙述正确的是 a ch4具有同分异构现象b ch4可使澄清的石灰水变浑浊c ch4与cl2在光照条件下能反应d ch4是由离子键形成的碳氢化合物 解析 ch4只有一个碳原子 没有同分异构现象 a错 ch4不与澄清的石灰水反应 b错 ch4与cl2在光照条件下能发生取代反应 c对 ch4中是共价键 d错 答案 c 4 2015 浙江省绍兴市一中高一期末 在光照条件下 ch4与cl2能发生取代反应 若将1molch4与cl2反应 待反应完成后测得四种有机取代物的物质的量之比为n ch3cl n ch2cl2 n chcl3 n ccl4 1 2 3 4 则消耗的cl2为 a 1 0molb 2 0molc 3 0mold 4 0mol 解析 将1molch4与cl2发生取代反应 得到四种取代物的物质的量之比为n ch3cl n ch2cl2 n chcl3 n ccl4 1 2 3 4 则生成的ch3cl为0 1mol ch2cl2为0 2mol chcl3为0 3mol ccl4为0 4mol 该四种取代物中n cl 0 1mol 1 0 2mol 2 0 3mol 3 0 4mol 4 3mol 根据取代反应的特点知 n hcl 3mol 故生成物中含氯原子的物质的量为6mol 则n cl2 3mol 答案 c 5 2015 陕西省旬阳中学高一第二学期期末 把1molch4和一定量cl2组成的混合气体通入大试管中 将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中 放在光亮处 回答下列问题 1 片刻后试管中的现象为 试管内气体的颜色变浅 试管壁上出现 试管内