高中化学 第3章 重要的有机化合物 第1节 认识有机化合物 第1课时 最简单的有机物——甲烷的性质与

第1课时最简单的有机物——甲烷的性质与结构[目标导航] 1.了解有机化合物的性质。

2.了解甲烷的物理性质、存在及用途。

3.了解甲烷的化学性质，了解取代反应。

一、有机化合物1．概念有机化合物是指绝大多数含碳元素的化合物，简称有机物。

2．性质熔、沸点可燃性溶解性大多数熔、沸点低大多数可以燃烧大多数难溶于水易溶于有机溶剂【议一议】1．有机化合物中一定含有哪种元素？含有这种元素的化合物一定是有机物吗？答案有机化合物中一定含有碳元素。

含有碳元素的化合物不一定是有机物，少数含有碳元素的化合物，如CO、CO2和Na2CO3等，它们具有无机化合物的特点，因此把它们视为无机化合物。

2．组成有机物的元素通常有哪些？答案有氢、碳、氮、硫、卤素、磷等。

3．所有的有机物都易燃烧、都难溶于水吗？答案有些有机物不易燃烧，如CCl4；有些有机物易溶于水，如酒精、醋酸等。

二、甲烷1．存在和用途2．物理性质颜色状态气味密度水溶性无气体无比空气小难3.分子式结构式球棍模型填充模型CH4结构特点C 原子与 4个H 原子形成 4个共价键；CH 4空间构型为正四面体结构，C 原子位于正四面体的中心，4个H 原子分别位于正四面体的4个顶点上(1)很稳定通常情况下，甲烷不能被酸性KMnO 4溶液等强氧化剂所氧化，不与酸、碱等物质反应。

(2)可燃性(氧化反应)现象：甲烷能够安静地燃烧，火焰明亮且呈淡蓝色。

化学方程式：CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 。

(3)取代反应 ①概念有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应叫做取代反应。

②甲烷与Cl 2的取代反应实验操作实验现象a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管内壁有油状液滴出现；c.试管中有少量白雾；d.试管内液面上升；e.水槽中有少量固体析出 无明显现象反应方程式 CH 4＋Cl 2――→光CH 3Cl ＋HCl ， CH 3Cl ＋Cl 2――→光CH 2Cl 2＋HCl ， CH 2Cl 2＋Cl 2――→光CHCl 3＋HCl ， CHCl 3＋Cl 2――→光CCl 4＋HCl2化学式CH 3ClCH 2Cl 2CHCl 3 CCl 4溶解性水中 不溶 有机溶剂中易溶常温状态气态液态用途有机溶剂麻醉剂有机溶剂1．甲烷、氢气等可燃性气体点燃之前应注意什么？如何检验CH4的纯度？答案点燃CH4、H2等可燃性气体前必须检验气体的纯度。

用排水法收集一试管甲烷气体，用拇指堵紧试管口，移向火焰，当试管口靠近火焰时松开拇指，若仅听到很小的声音，说明甲烷的纯度点燃时不会爆炸；若听到尖锐的爆鸣声，说明甲烷的纯度不符合在空气中点燃的要求。

2．怎样通过实验证明甲烷中含有碳、氢两种元素？答案点燃甲烷，将干燥、洁净的小烧杯罩在火焰的上方，小烧杯内壁有水珠凝结，证明甲烷中有氢元素；迅速将小烧杯倒转，向小烧杯中滴入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明甲烷中含有碳元素。

3．能否用CH4和Cl2反应制取纯净的CH3Cl？如果CH4和Cl2按体积比1∶1混合反应，能否只得到CH3Cl?答案都不能，不只得到CH3Cl。

CH4与Cl2的取代反应是逐步进行的，无论二者的物质的量之比是多少，反应一旦引发，反应不会停留在哪一步上，所以四种取代产物都会生成，得不到纯净的CH3Cl。

4．假设1 mol CH4中的H原子完全被取代，最多需要多少 mol Cl2？最多能生成多少 mol HCl?答案 4 4。

每1 mol H原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同时生成1 mol HCl 分子。

1 mol CH4中的H原子完全被取代，最多能与4 mol Cl2取代，最多能生成4 mol HCl。

5．甲烷能使氯水退色吗？答案不能。

甲烷只与气态的氯气在光照条件下发生取代反应，不与氯水反应。

一、有机化合物的性质物质比较有机化合物无机化合物结构多数只含共价键；少数既含共价键，又含离子键有些只含共价键，有些只含离子键，有些既含共价键，又含离子键化合物类型多数为共价化合物；多数为非电解质有离子化合物和共价化合物；有电解质和非电解质性质溶解性多数难溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂多数易溶于水，难溶于有机溶剂A ．有机物中一定含有碳、氢元素B ．易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质一定是有机物C ．所有的有机物都易燃烧D ．有机物不一定是非电解质解析 有机物中一定含有碳元素，不一定含有氢元素，如CCl 4，故A 不正确；绝大多数有机物易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂，但易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质不一定是有机化合物，如卤族单质就易溶于这些有机溶剂，故B 不正确；绝大多数有机物易燃烧，但有机物也有不燃烧的物质，如CCl 4不仅不能燃烧反而可作灭火剂，故C 不正确；有机化合物大部分是非电解质，少部分是电解质，如乙酸等，D 正确。

答案 D变式训练1 下列有关有机物的说法中，正确的是( ) A ．有机物都是从有机体中分离出来的物质 B ．有机物都是共价化合物 C ．有机物不一定都难溶于水 D ．有机物不具备无机物的性质 答案 C解析 很多有机物可以合成出来，A 不正确；有机物分子中各原子大都以共价键结合，为共价化合物，但也有形成离子键的离子化合物，如CH 3COONa 、CH 3COONH 4等，B 不正确；有机物大多数不溶于水，但也有易溶于水的，如乙醇、乙酸、葡萄糖等，C 正确；有机物与无机物性质差别较大，但有些有机物具有某些无机物的性质，如乙酸(CH 3COOH)具有酸性等，D 不正确。

【归纳总结】 有机物的性质是指“绝大多数”有机物的性质，并不是绝对的，有的有机物不仅不能燃烧，反而可作灭火剂，如四氯化碳(CCl 4)；有的有机物易溶于水，如酒精、醋酸等。

二、甲烷与氯气的取代反应但不是日光直射，强光照射时，可能会引起爆炸。

(2)CH 4与Cl 2的反应逐步进行，应分步书写。

(3)当n (CH 4)∶n (Cl 2)＝1∶1时，并不只发生第一步反应：CH 4＋Cl 2光,CH 3Cl ＋HCl ，其他各步反应仍可发生。

(4)甲烷的卤代反应属于取代反应，且产物是混合物。

【例2】 1 mol CH 4与Cl 2发生取代反应，待反应完成后测得四种取代物的物质的量相等，则消耗Cl 2的物质的量为( )A ．0.5 molB ．2 molC ．2.5 molD ．4 mol解析 因为CH 4与Cl 2发生取代反应生成的四种取代物中的碳原子均来自于CH 4，由碳原子守恒可知，1 mol CH 4与Cl 2发生取代反应生成1 mol 取代物，且每一种取代物的物质的量均为0.25 mol 。

由于CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4分子中的Cl 原子均来自Cl 2，由Cl 原子守恒得消耗Cl 2的物质的量n (Cl 2)＝(0.25＋0.25×2＋0.25×3＋0.25×4) mol ＝2.5 mol 。

答案 C【易错警示】 氯气与甲烷发生取代反应时，即使n (CH 4)∶n (Cl 2)＝1∶1，得到的有机物也不只是CH 3Cl ，而是四种有机取代产物的混合物。

变式训练 2 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。

下列化学反应中不属于取代反应的是( )A ．CH 2Cl 2＋Br 2――→光CHBrCl 2＋HBr B ．CH 3CH 2OH ＋HCl ――→光CH 3CH 2Cl ＋H 2O C ．2Na ＋2H 2O===2NaOH ＋H 2↑ D ．CH 2Cl 2＋Cl 2――→光CHCl 3＋HCl 答案 C解析 取代反应是有机化合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。

A 为Br 原子取代H 原子；B 为Cl 原子取代—OH 原子团；C 为置换反应；D 为Cl 原子取代H 原子。

【归纳总结】(1)取代反应和置换反应的比较取代反应置换反应实例CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl Zn＋H2SO4=== ZnSO4＋H2↑概念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和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应生成物一般生成两种新化合物一种化合物和一种单质方程式特点化学键不变，原子(团)位置交换。

表示为A—A＋C—D―→A—C＋A—D单质1＋化合物1===单质2＋化合物2方法一：依据取代反应的概念判断A—B＋C—D―→A—C＋B—D总结取代反应特点：有上有下或断一下一上一(有机物断了一个化学键，下来一个原子或原子团就上去一个原子或原子团)。

方法二：一看反应物，即参加反应的反应物中至少有一种是有机物；二看生成物是否都是化合物。

1．下列说法中正确的是 ( )A．大多数有机物属于非电解质，例如乙酸是非电解质B．有机物一定含有氢元素和碳元素C．无机化合物不可能转化为有机化合物D．绝大多数有机物难溶于水，熔点低，易溶于有机溶剂答案 D解析有机物多数是非电解质，部分是电解质，如醋酸等，A不正确；有机物一定含有碳元素，不一定都含有氢元素，如CCl4，B不正确；无机化合物可以合成有机化合物，如氢气和CO或CO2在一定条件下可以合成甲醇CH3OH，C不正确；绝大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂，D正确。

2．下列有关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．易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质一定是有机物C．有机物的熔点都比无机物的低D．有机物所起的反应，一般比较复杂，速率缓慢，并且还常伴有副反应发生答案 D解析有机化合物是含碳元素的化合物，但含碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO 2、CaCO 3等，故A 项错误；绝大多数有机物易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂，但易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质也不一定是有机化合物，如卤素单质就易溶于这些有机溶剂，故B 项错误；大多数有机物熔点较低，但无机物的熔点高低差距很大，有很多物质的熔点很低，故C 项错误。

3．下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是 ( ) A ．CH 3Cl B ．CCl 4 C ．CH 2Cl 2 D ．CH 4答案 B4．若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下得到的产物为( ) ①CH 3Cl ②CH 2Cl 2 ③CHCl 3 ④CCl 4 ⑤HCl A ．① B ．② C ．①②③④ D ．①②③④⑤ 答案 D解析 CH 4与Cl 2在光照下发生如下取代反应：CH 4＋Cl 2――→光CH 3Cl ＋HCl ，CH 3Cl ＋Cl 2――→光CH 2Cl 2＋HCl ，CH 2Cl 2＋Cl 2――→光CHCl 3＋HCl ，CHCl 3＋Cl 2――→光CCl 4＋HCl 。