第一节 最简单的有机化合物——甲烷

1、新课标必修新课标必修2 CO、CO2、H2CO3及其盐、氢氰酸及其盐、氢氰酸（HCN）及其盐、硫氰酸（）及其盐、硫氰酸（HSCN）及其）及其盐、盐、SiC、CaC2等虽含有碳元素，但它们等虽含有碳元素，但它们的组成、结构和性质都跟无机物更相似，的组成、结构和性质都跟无机物更相似，因此，它们属于因此，它们属于无机物无机物。 一般一般把把含碳元素的化合物含碳元素的化合物称为有机化称为有机化合物，简称为有机物。合物，简称为有机物。 什么叫有机物？有机物有什么特点什么叫有机物？有机物有什么特点? ? 有机物的特点：大多数有机物难溶有机物的特点：大多数有机物难溶于水，不导电，熔点低，受热易分解，容于水，

2、不导电，熔点低，受热易分解，容易燃烧，化学反应的速率慢、且很复杂。易燃烧，化学反应的速率慢、且很复杂。复习复习有机物的组成元素有哪些有机物的组成元素有哪些？组成元素：组成元素：、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等主要元素主要元素其他元素其他元素碳碳仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为也称为烃烃。 碳碳tn烃烃tng 氢氢qng练一练：下列物质属于烃的是（练一练：下列物质属于烃的是（ ） AH2S BC2H2 CCH3Cl DC2H5OH ECH4 FH2 G金刚石金刚石 HCH3COOH ICO2 JC2H4BEJ第一节

3、第一节最简单的有机化合物最简单的有机化合物甲烷甲烷 甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产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的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。生成的。 沼气沼气煤矿坑道气煤矿坑道气天然气天然气油田气油田气甲烷在自然界的存在甲烷在自然界的存在练习练习:写出甲烷的分子式、电子式、结构式。写出甲烷的分子式、电子式、结构式。结构式结构式:用短线来表示一对共用电子的图式。用短线来表示一对共用电子的图式。电子式电子式结构式结构式 HH C H

4、 H分子式分子式CH4甲烷的结构式能否表示它的真实构型呢甲烷的结构式能否表示它的真实构型呢甲烷的分子结构甲烷的分子结构比比例例模模型型球球棍棍模模型型正四面体正四面体一、甲烷一、甲烷、物理性质（教材、物理性质（教材P P6161）无色、无味的气体无色、无味的气体 =0.717g/L=0.717g/L（S.T.PS.T.P）极难溶于水极难溶于水俗名：沼气、坑气，是天然气的主要俗名：沼气、坑气，是天然气的主要成分（成分（80-97%80-97%） （深海可燃冰）（深海可燃冰）注意：甲烷是最简单的烃，也是最简单的有机物，注意：甲烷是最简单的烃，也是最简单的有机物，也是含氢量（也是含氢量（25%25%

5、）最大的有机物。）最大的有机物。甲烷不能与甲烷不能与KMnO4溶液、溴水等强氧溶液、溴水等强氧化剂反应化剂反应现象：现象： 溶液颜色没有变化。溶液颜色没有变化。结论：结论：实验：实验： 甲烷甲烷KMnO4溶液溶液 甲烷甲烷溴溴 水水（1）甲烷的稳定性甲烷的稳定性在通常情况下，甲烷是比较稳定的，跟在通常情况下，甲烷是比较稳定的，跟“三强三强”即强酸、强碱、强氧化剂一般不起反应，这说明即强酸、强碱、强氧化剂一般不起反应，这说明甲烷分子中的甲烷分子中的CH键比较牢固。键比较牢固。2、化学性质、化学性质CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点燃在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学在特定条件下甲烷能与某些

6、物质发生化学反应，如可以燃烧和氯气发生反应等。反应，如可以燃烧和氯气发生反应等。 （2）与氧气反应与氧气反应：a、淡蓝色火焰，放出大量的热。、淡蓝色火焰，放出大量的热。b、燃烧产物的检验方法：、燃烧产物的检验方法：c、CH4燃烧前后的物质的量相等，若温燃烧前后的物质的量相等，若温 度在度在100以上，燃烧前后体积相等。以上，燃烧前后体积相等。d、在点燃甲烷之前，必须、在点燃甲烷之前，必须检验纯度检验纯度。科学探究科学探究l你从实验中得到哪些信息？l从所得的实验信息中你能得到哪些启示？： 1.量筒内黄绿色气体颜色变浅；量筒内黄绿色气体颜色变浅；2.量筒内壁上出现油状液滴；量筒内壁上出现油状液滴；

7、3.量筒内的液面上升；量筒内的液面上升；4.量筒内有少量白雾。量筒内有少量白雾。2.反应中生成了新的油状物质，且不溶于水。反应中生成了新的油状物质，且不溶于水。1.量筒内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。量筒内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。3. 随着反应的进行，量筒内的气压在减小，即气体总体随着反应的进行，量筒内的气压在减小，即气体总体积在减小。积在减小。4.产生产生HCl 气体，形成盐酸小液滴。气体，形成盐酸小液滴。 一氯甲烷（气体）一氯甲烷（气体）二氯甲烷（液体）二氯甲烷（液体）三氯甲烷（液体）三氯甲烷（液体）四氯甲烷（液体）四氯甲烷（液体）练习练习仿照生成一氯甲烷的化学方

8、程式。尝试写出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反应方程式。一氯甲烷与氯气进一步反应的化学反应方程式。注意：有机反应方程式用注意：有机反应方程式用“ ”“ ”，不用，不用“ “ = = ” ”。思考：上述反应的类型？思考：上述反应的类型？取代反应与置换反应的比较：取代反应与置换反应的比较：取代反应取代反应置换反应置换反应可与化合物发生取代，可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质生成物中不一定有单质反应物生成物中一定有单质反应物生成物中一定有单质反应能否进行受催化剂、反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件温度、光照等外界条件的影响较大的影响较大在水溶液中进

9、行的置换反应在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动顺序。遵循金属或非金属活动顺序。分步取代，很多反应是分步取代，很多反应是可逆的可逆的反应一般单向进行反应一般单向进行 有机物有机物分子里的某些原子或原子团被其分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所它原子或原子团所替代替代的反应叫做的反应叫做取代反应取代反应 在隔绝空气的情况下，加热至在隔绝空气的情况下，加热至10001000，甲烷，甲烷分解生成炭黑和氢气。分解生成炭黑和氢气。CH4 C + 2 H2高温高温 甲烷分解生成的氢气可以作为合成氨的甲烷分解生成的氢气可以作为合成氨的原料，生成的炭黑是合成橡胶的原料。原料，生成的炭黑是合成橡

10、胶的原料。(4)甲烷的受热分解甲烷的受热分解做燃料制橡胶合成氨 制溶剂化工原料3、甲烷的用途、甲烷的用途1 1、甲烷是一种、甲烷是一种、的气体，标准状况的气体，标准状况下的密度下的密度_，其分子呈，其分子呈 结构，结构，化学性质比较化学性质比较。2 2、与甲烷的分子结构相同的物质是（、与甲烷的分子结构相同的物质是（ ） A NHA NH3 3 B CCl B CCl4 4 C CH C CH2 2ClCl2 2 D H D H2 2O O3 3、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高锰酸钾褪色的是（锰酸钾褪色的是（ ） A CHA CH4 4 B COB CO2

11、2 C SOC SO2 2 D HD H2 2无色无色无味无味0.7170.717g/Lg/L正四面体正四面体稳定稳定B BC C 试根据下列各种物质的球棍模型试根据下列各种物质的球棍模型,写出它们写出它们的结构式，并比较它们结构上有什么异同点的结构式，并比较它们结构上有什么异同点?甲烷甲烷乙烷乙烷丙烷丙烷丁烷丁烷CHHHHCHHHCHHHCHHHCHHCHHHCHHHCHHHCHHCHH分子只由分子只由碳碳元素和元素和氢氢元素组成元素组成, ,分子中碳原分子中碳原子之间以子之间以单键单键相连成相连成链状链状, ,剩余价键剩余价键全部全部与与氢原氢原子子结合结合, ,使每个碳原子的共价键都已充

12、分利用使每个碳原子的共价键都已充分利用, ,达达到到”饱和状态饱和状态”, ,这样的烃叫做这样的烃叫做 , ,也称也称为为 。烷烃烷烃饱和烃饱和烃二、烷烃二、烷烃1、定义定义2、结构特点、结构特点(1)(1)碳原子间都以碳原子间都以C-CC-C相连、其余都是相连、其余都是C-HC-H键；键；(2)C(2)C原子都与其它原子都与其它4 4个原子形成个原子形成4 4个共价单键；形个共价单键；形成成四面体结构四面体结构；(3)(3)碳链碳链( (单键单键) )可以转动，不是直线而是锯齿可以转动，不是直线而是锯齿状状乙烷：乙烷： H H 丙烷：丙烷： H H H | | | | | HCCH HCCC

13、H | | | | | H H H H H 丁烷：丁烷： H H H H 异丁烷：异丁烷： H | | | | | HCCCCH HCH | | | | H H H H H H | | HC C CH | | | H H HCH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3 )CH3结构简式结构简式结构式结构式请你分析课本请你分析课本P P6363表表3-13-1，归纳，归纳结构简式的表示：结构简式的表示： CH3CHCHCHCH CH3322 省略省略CH键键 把同一把同一C上的上的H合并合并 省略省略CC键键 CH CHCH CH CH CH33322 CH3 CH(

14、CH2 )2CH 3 CH3或者或者CH3CH(CH3)CH2CH2CH3把相邻把相邻CH2原子团合并原子团合并 CHHCHHHCHCHHCHHHHCHH分析课本分析课本P P6363表表3-13-1几种烷烃的名称，应该如何给几种烷烃的名称，应该如何给烷烃命名呢？烷烃命名呢？根据分子里所含碳原子的数目来命名。根据分子里所含碳原子的数目来命名。A.碳原子数在碳原子数在十以下十以下的的,依次用甲、乙、丙、丁、依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。如如:戊烷、辛烷等。戊烷、辛烷等。B.碳原子数在碳原子数在十以上十以上的，就用数字来表示。的，就用数字来表示。

15、如：十一烷、十七烷等如：十一烷、十七烷等4、烷烃的命名烷烃的命名C Cn nH H2 2n n+2+2(n(n1)1)3、通式、通式C.对有支链的烷烃：常用对有支链的烷烃：常用正、异、新正、异、新来表示来表示 CH CHCH CH333正正丁丁烷烷异异丁丁烷烷CH3CH2CH2CH2CH3正正戊戊烷烷CH3CH2CH(CH3)CH3异异戊戊烷烷CH3(CH3)C(CH3)CH3C4H10C5H12新新戊烷戊烷习惯习惯 (传统传统)命名适用于命名适用于简单的有支链的链状烷烃。简单的有支链的链状烷烃。CH3CH2CH2CH3规律：规律：（随烷烃碳原子数的递增）（随烷烃碳原子数的递增）1）状态）状态

16、:气气(14)液液(516)固固(17)；2）沸点依次升高；）沸点依次升高；3）相对密度依次增大；）相对密度依次增大；4）均不溶于水）均不溶于水,易溶于有机溶剂。易溶于有机溶剂。请你分析课本请你分析课本P P6363表表3-13-1几种烷烃的物理性质，几种烷烃的物理性质，归纳烷烃物理性质的变化规律。归纳烷烃物理性质的变化规律。5、烷烃的物理性质、烷烃的物理性质递变递变通常情况下，烷烃与强酸、强碱或强氧化剂（如：通常情况下，烷烃与强酸、强碱或强氧化剂（如：高锰酸钾）等一般不发生反应，高锰酸钾）等一般不发生反应，一定条件下，可发生氧化反应和取代反应。一定条件下，可发生氧化反应和取代反应。(2).(

17、2).取代反应取代反应 (3).(3).烷烃的受热分解（石油加工烷烃的受热分解（石油加工 教材教材P P96-9796-97）其它烷烃与甲烷一样，其它烷烃与甲烷一样，光照下能与光照下能与X X2（气态纯净物）（气态纯净物）发生取代反应发生取代反应。因为可以被取代的氢原子多，所。因为可以被取代的氢原子多，所以发生取代反应，其它烷烃比甲烷复杂。以发生取代反应，其它烷烃比甲烷复杂。 (1).(1).氧化反应氧化反应6、烷烃的化学性质烷烃的化学性质与甲烷相似与甲烷相似 n213 +点燃CnH2n+2 + O2 nCO2 + (n+1)H2O1. 写出下列烷烃的分子式：写出下列烷烃的分子式：(1)含有含

18、有38个碳原子的烷烃的分子式个碳原子的烷烃的分子式 (2)含有含有38个氢原子的烷烃的分子式个氢原子的烷烃的分子式 (3)相对分子量为相对分子量为128的烷烃的分子式的烷烃的分子式 (1) C38H78(2) C18H38(3) C9H202、 1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔少摩尔Cl2发生取代？（）发生取代？（） A、4mol B、8mol C、2mol D、6molD【练练 习习】分析课本分析课本P63表表3-1几种烷烃的链状的几种烷烃的链状的分子结构可知烷烃分子分子结构可知烷烃分子碳原子间都以碳原子间都以C-C相连、其余都是相连、其余都是C-H

19、键，键，都符合都符合通式通式CnH2n+2那么它们在分子组成上那么它们在分子组成上还有什么联系呢？还有什么联系呢？结构结构上上相似相似，在，在分子组成分子组成上上相差一个或若干个相差一个或若干个“-CH2-”原子团原子团!乙烷：乙烷：CH3CH3丙烷：丙烷：CH3CH2CH3丁烷：丁烷：CH3CH2CH2CH3甲烷：甲烷：CH4理解理解结结 构构相似相似分子式分子式不同不同相对分子质量相差相对分子质量相差14n 组成元素组成元素相同相同是同一类物质是同一类物质分子式通式分子式通式相同相同,n不同不同化学性质化学性质相似相似结构上相似结构上相似，在，在分子组成上相差分子组成上相差一个或若干个一个

20、或若干个“-CH-CH2 2-”-”原子团的物质互相称为同系物。原子团的物质互相称为同系物。1 1、定义：、定义：2 2、特点：、特点：物理性质物理性质递变递变三三、同系物、同系物1、下列哪组互称同系物？（）、下列哪组互称同系物？（）A、CH3CH2CH2CH3 与与 CH3CH(CH3)CH3B、CH3CH3 与与 CH3CH(CH3)CH3 CH2C、CH3CHCH3与与CH2 CH2【练练 习习】B丁烷丁烷异丁烷异丁烷写出丁烷和异丁烷的结构式和结构简式、分子式写出丁烷和异丁烷的结构式和结构简式、分子式 H H H H H | | | | | HCCCCH HCH | | | | H H

21、H H H H | | HC C CH | | | H H HCH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3 )CH3(C4H10)(C4H10)思考：丁烷和异丁烷之间有什么特点？这种现象思考：丁烷和异丁烷之间有什么特点？这种现象在我们有机化学是一种什么现象？它们之间有什在我们有机化学是一种什么现象？它们之间有什么关系呢？么关系呢？1、同分异构体现象：、同分异构体现象：化合物化合物具有相同的分子式具有相同的分子式,但但具有不同的结构具有不同的结构现象现象,叫做同分异构体现象。叫做同分异构体现象。2、同分异构体：、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。具有同分异构体现象的化合物互称

22、为同分异构体。四四、同分异构现象、同分异构体同分异构现象、同分异构体物理性质不同物理性质不同性质不同的原因是结构不同性质不同的原因是结构不同3、同分异构体的、同分异构体的特点：特点：理解理解:分子式分子式相同相同:结构结构不同不同:物理性质物理性质不同不同各元素质量分数各元素质量分数相同相同分子组成元素分子组成元素相同相同相对分子质量相对分子质量相同相同化学性质化学性质不同不同（不同类物质）（不同类物质）相似相似（同类物质）（同类物质）附表附表：烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数碳原碳原子数子数12345678910同分同分异体异体数数111235918

23、35 75同分异构现象是有机化合物中普遍存在的一同分异构现象是有机化合物中普遍存在的一种现象种现象,碳原子数越多，同分异构体就越多。碳原子数越多，同分异构体就越多。 同分异构现象的普遍存在同分异构现象的普遍存在,是有机化合物种类是有机化合物种类繁多的主要原因之一，并且碳原子数越多，同分繁多的主要原因之一，并且碳原子数越多，同分异构体就越多。异构体就越多。正正戊烷戊烷例例1：写出：写出C5H12的同分异构体的同分异构体CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3异异戊烷戊烷 CHCH3 3CHCH2 2CH(CHCH(CH3 3)CH)CH3 3新新戊烷戊烷CHCH3

24、3(CH(CH3 3)C(CH)C(CH3 3)CH)CH3 3书写烷烃书写烷烃同分异构体的方法同分异构体的方法主链减主链减碳法碳法 主链由长到短，主链由长到短， 支链由整到散，支链由整到散， 位置由心到边，位置由心到边， 排布同、邻、间。排布同、邻、间。例例C6H14： CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC（重复重复 ） CCCCCCCCCCCC共共5种种C7H16： CCCCCCCCCCCCC CCCCCC C C CCCCCC CCCCC CC C C写出写出C7H16所有的同分异构体的结构简式所有的同分异构体的结构简式练练 一一 练练 CC CCCC CCCCC C C C C CCCCCC CCCC C C C 共共9种种五、五、“四同四同”比较比较金刚石和金刚石和石墨石墨单质单质(同种元素同种元素)由同种元素形成的由同种元素形成的不同种单质不同种单质同素同素异形体异形体1H, 1H, 1H原子原子(同种元素同种元素)同种元素的不同原同种元素的不同原子之间互称子之间互称同位素同位