甲烷

1、已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g/L ， 含碳75%，含氢25%。请同学们利用这些数据 推出甲烷中的碳、氢元素的质量比、原子数比 和分子式。 2、甲烷分子的电子式，说明它的分子结构特 点。 3、甲烷完全燃烧的生成物是什么？写出甲烷燃 烧的热化学方程式。
CH4（ g ）+ 2O2（g）= CO2（g）+2H2O（l）；
三氯甲烷(CHCl3)和四氯甲烷(CCl4)是工业上重要 的溶剂； 四氯甲烷(CCl4)还是一种较好的灭火剂，
CCl4的空间构型和CH4类似也是正四面体。
取代反应与置换反应的区别：
取代反应
有机反应 反应物、生成物中不一 定有单质
置换反应
无机反应 反应物、生成物一定是单 质和化合物
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
异丁烷：
H | H--C--H
H H | | H－C——C——C－H | | | H H H
五、烷烃
1.烷烃的概念
碳原子都以碳碳单键相连成链状，其余的价 键均与氢原子结合，达到“饱和”的一 系列烃。 碳碳单键、链状、 C 原子剩余 结构特点： 价键全部和氢结合
2、烷烃的通式: CnH2n+2
2、烷烃的名称
例如：
CH 3CH 3 Cl 2
光照
会产生9种产物。
点燃
CO2+2H2O
2、有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”；
请
讨
论:
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。
把甲烷气体分别通入酸性 KMnO4溶液或溴水中，观察现 象。
CH 3 CH 3CHCH2CH 2CH 3 CH
3
H H | | C— C—H | | H H
(2)结构简式：
CH 3—CH—CH— CH2 —CH 3 2
它们对应的结构简式：
乙烷： H H | | H－C－C－H | | H H 丙烷： H H H | | | H－C－C－C－H | | | H H H
CH3CH3
丁烷： H H H H | | | | H－C－C－C－C－H | | | | H H H H
CH3CH2CH3
异丁烷： H | H--C--H H H | | H－C——C——C－H | | | H H H
CH3CH2CH2CH3Leabharlann CH3CHCH3CH3
烃基:
烃失去一个或几个氢原子后所剩余的原子 团。用“R—”表示。 甲基 CH - 或 -CH
光照
比较甲烷CH4、乙烷C2H6、丙烷C3H8 、 丁烷C4H10，在分子组成上的差异。
碳原子数不同的烷烃之间相差若干个“CH2”
六、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。
下列哪组是同系物？（
）
A、CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
CH3
B、CH3CH3
碳原子数 分子式 名称 碳原子数 分子式 名称 1 CH4 甲烷 6 2 C 2H 6 乙烷 7 3 4 5 C3H8 C4H10 C5H12 丙烷 8 丁烷 9 戊烷 10
C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷
3、烷烃的结构
例：
H H H | | | H— C — C — C — | | | H H—C— H H | H
结论：甲烷与KMnO4溶液不发生 反应，也不与溴水发生反应。 通常情况下，甲烷比较稳定。 与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应。
2、通常情况下，甲烷稳定。一般不与强 酸、强碱和强氧化剂等发生化学反应。
3、甲烷的分解反应 CH4
高温
C＋2H2
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。
3 3
练习：写出乙基的结构简式 CH3CH2- 或-CH2CH3 或 -C2H5 或C2H5-
-CH3CH2
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋ Cl2 CH2Cl2 ＋ Cl2
光照
光照 光照
CH3Cl ＋ HCl CH2Cl2＋HCl CHCl3 ＋ HCl CCl4＋ HCl
CHCl3 ＋ Cl2
同系物
同分异构体
练习：
1、下列五组物质中___ 1 互为同位素，___ 2 是同素异形体， ___ 是同分异构体， 5 4___是同系物， 3___是同一物质。
1、 12
6
3、
C
H
14 6
C
H
2、白磷、红磷
4、CH3CH3、CH3CHCH3 | CH3
| | H－C－Cl 、 Cl－C－Cl | |
4、取代反应
甲烷与氯气反应：
现象：量筒内气体颜色 变浅 液面 上升 。 瓶壁上有 油 状 液滴 生成。
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代替的反应。
一氯甲烷
二氯甲烷
三氯甲烷(氯 仿)
四氯甲烷(四 氯化碳)
这四种取代物都不溶于水；
一氯甲烷(CH3Cl)是气体，其它三种是液体；
CH3CHCH3 CH3
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体 四概念的比较
概念
同位素 同素异形体
内
涵
比较对象
原子 单质 有机物 化合物
实例
氕、氚 O2、 O3 C2H6、 C4H10 CH3(CH2)3CH3、 C(CH3)4
质子数等，中子数 不等，原子之间
同一元素 形成的不 同单质 结构相似，组成 上差一个或n个CH2 相同分子式，不 同结构的化合物
Cl H
5、CH3CH（CH3）CH2CH3与C（CH3）4
5、烷烃的性质：(1)物理性质
名称 甲烷 乙烷 丙烷 结构简式 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 常温时 的状态 气 气 气 熔点/℃ -182 -183.3 -189.7 沸点/ ℃ -164 -88.6 -42.1 相对 密度 0.466 0.572 0.585 水溶 性 不溶 不溶 不溶
△H=-889.6kJ/mol
一、甲烷的分子结构
-4 +1
1.分子式： CH4
电子式：
H 结构式： H C H
H
H C H H
（平面?）
H
甲烷分子不是平面四边形结构 2.甲烷分子呈正四面体结构 键角： 109°28′
与金刚石的结构相同
稳定结构 （立体）
二、甲烷的物理性质：
无 色 无 味的 气 体，密度比空气小 ， 难 溶于水。 收集 收集 向下排气法
化石燃料：
天然气 :主要为甲烷 是最简单的有机化合物 石油 :组成元素主要为C、H，含少量 S、O、N等元素；组成物质主要 是各种液态碳氢化合物 煤 :有机物和无机物组成的复杂混合物， 含C(主)，H和O(次)，S、P、N(少)
有机物简介
什么叫有机物？ ★ 绝大多数含碳元素的化合物称为有机 化合物，简称为有机物。 ★ CO、CO2、H2CO3及其盐、氢氰酸 （HCN）及其盐、硫氰酸（HSCN）及其 盐、SiC、CaC2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， 因此，它们属于无机物。
丁烷
戊烷 十七烷
CH3(CH2)2CH3
CH3(CH2)3CH3 CH3(CH2)15CH3
气
液 固
-138.4
-130 22
-0.5
36.1 301.8
0.5788
0.6262 0.7780
不溶
不溶 不溶
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。
说 明
1、有机物种类繁多，现已达2000多万种，而且 每年仍以近百万种的速率不断增加。 2、有机物组成的元素：主要是C、H、O，还 有N、S、X、P等。
3、仅由C、H两种元素组成的有机物，称为碳氢化合物， 也称为烃. （烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等) 4、甲烷是最简单的烃，也是最简单的有机物，也是含 氢量（25%）最大的有机物。
(2)化学性质（与CH4相似）
①氧化反应
3n 1 CnH 2 n 2 O 2 点燃 nCO 2 (n 1) H 2O 2
均不能使KMnO4褪色，不与强酸，强碱反应。 ②取代反应 其它烷烃与甲烷一样，一定条件下能
发生取代反应。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。
排水法
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﹪)。
三、甲烷的化学性质 1、可燃性
因其含碳量低，其火焰为 淡蓝色火焰。
CH4+2O2 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%
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：
乙烷
丙烷
丁烷
几种烷烃的结构式：
乙烷： H H | | H－ C － C － H | | H H 丙烷： H H H | | | H－ C － C － C － H | | | H H H
丁烷： H H H H | | | | H－ C － C － C － C － H | | | | H H H H