最简单的有机化合物甲烷

碳
氢
烃ting
⑵ 练习:下列物质属于有机物的是： ⑶ ⑷ ⑵ ⑸⑼⑽ 属于烃的是： ⑸ ⑽ ⑴H2S、 ⑵C2H2、⑶CH3Cl、 ⑷C2H5OH ⑸CH4、⑹H2、 ⑺.金刚石、 ⑻ CO2 ⑼ CH3COOH、 ⑽C2H4
了解甲烷
甲烷是在隔绝空气的情况下，主要由植物 残体分解而成的。是天然气、沼气、油田 气和煤矿坑道气的主要成分。天然气是当 今世界上的重要燃料，目前世界上20﹪的 能源需求由天然气提供。我国是最早利用 天然气的国家。为了改善我国东部的能源 结构，已经启动的“西气东输”工程，就 是将新疆等地的天然气，通过管道东输到 长江三角洲，最终达到上海的巨大工程。
(3)、取代反应（特征反应）
现象：
有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子 或原子团所替代的反应叫做取代反应。 实验现象： ⑴量筒内Cl2的黄绿色逐渐消失， ⑵量筒内壁出现油状液滴， ⑶量筒内水面上升 H Cl
光
色变浅，
出油滴，
有白雾
H
H C H + Cl
H C Cl + H
H
Cl
H
思考与交流：请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方程 式
几种烷烃的物理性质
三、同系物
1、概念：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。 属于同类物质,通式相同 2、特点 分子式不同, 相对分子质量相差14n 物理性质递变, 化学性质相似 物理性质递变 P63（表3-1）
3、烷烃性质
化学性质相似
氧化反应（燃烧）
对强氧化剂的稳定性
乙烷 丁烷
1、C原子都形成4个共价键；
2、碳原子间都以C-C相连成链状，其余都是C-H键；
3、分子式不同，相差若干个CH2原子团。
二、烷烃
1、概念： 烃分子中的碳原子之间只以单键结合成链状， 碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，都 达到“饱和”状态。这样的烃叫做饱和烃， 又叫烷烃。
碳碳单键
特点 链状
戊烷
C5H12
同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较
同系物 分子组成相差 一个或几个 CH2原子团 结构相似 同分 异构体 分子式 相同 同素异 形体 同种 元素 同位素 质子数相 同，中子 数不同 ——
组成 结构
结构不同 结构不同
对象
例子
有机化合物 有机化合物 单质 CH4 和 CH3CH3 正丁烷和 O2和O3 异丁烷
5、某气态烃中碳的质量分数为75%，在标准状 况下密度为0.717g/L，试确定该烃的化学式。 （1）最简式法
（2）摩尔关系法
6、某有机物1.5g燃烧后生成0.1molH2O和标准状 况下1.68LCO2，这种物质的蒸汽相对于空气的密 度为2.07，试求该有机物的化学式。
一. 甲烷
(一) 甲烷在自然界的存在 分子式 （二）甲烷的结构
含有4个C原子的丁烷，其C原子与C原 子通过C—C键连接，可有几种连接？
四、同分异构体
丁烷
C4H10
请比较这两个结构式，有何相同点？有何不同点？ 正丁烷 异丁烷
H H H H H C C C C H H H H H
相同点：分子式相同
不同点：结构不同，前者有支链，后者没有
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象 叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称 为同分异构体。
西气东输工程大展望
西气东输管道施工现场
二、甲烷的结构
学生活动
画出碳原子的原子结构示意图，推测甲烷分子的结构。
分子式： 4 电子式： CH
结构式：
正四面体 由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为
方便起见，一般采用平面的结构式来表示。
甲烷分子中，键角 为109°28′，四个 C─H的键长相等、键 能也相等，结构对称。
H H H C C H H C H
H C H H H
P64（表3-2）：正丁烷和异丁烷的性质比较
物质 正丁烷 异丁烷
熔点(℃) 沸点(℃) 液态密度(g· -3) cm
-138.4 -0.5 0.5788
-159.6 -11.7 0.557
结论：带有支链越多的同分异构体，熔沸点越低。
C5H12有3种同分异 构体
3.有机物的主要性质特点
（1）大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂。
（2）绝大多数有机物受热容易分解，而且容易燃烧。
（3）绝大多数有机物不易导电，熔点低。
（4）有机物的反应复杂，比较慢，常伴有副反应发生 故有机反应方程式常用“→”。 有机物的以上性质特点与其 结 构 密切相关。
4、烃: 仅含碳和氢两种元素的有机物,称为碳氢化合物。
取代反应
练习2.下列物质是否为同系物？
① CH3CH3 和 CH3COOH ② CH3-CH3和 H2 C H 2C 是
否 否
CH2
③ CH4 和 CH3CH3
④ CH3CH2CH3 和 ⑤ CH3
CH3－CH2－CH－CH3 是
│
CH2 CH2 CH3
CH3
CH3
CH CH3 CH3 否
某烷烃含有200个H原子，那么该烃 的分子式是（ A ）
=n(CH3Cl)+ 2n(CH2Cl2)+ 3n(CHCl3)+ 4n(CCl4)
（3）在四种氯代甲烷中， CHCl3俗称氯仿； CCl4俗称四 氯化碳、在常温下，只有CH3Cl是气体，其它三种均为液 体。
课堂练习
1、在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的
是（ C） A 、氯气与氢气的反应 B 、氯气与甲烷的反应 C、 氧气与甲烷的反应 D 、次氯酸的分解 2、在光照下，将等物质的量的甲烷和氯气充分 反应，得到产物的物质的量最多的是（ D ） A、 CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HCl
石灰水的烧杯 D、点燃 后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水
如果点燃甲烷和氧气 （或空气）的混和物，它 现象：火焰呈淡蓝色，并有水和 可能立即发生爆炸，爆炸 能使澄清石灰水变浑浊的气体产生 极限为:空气中含甲烷： 点燃 5—15.4%；氧气中含甲烷： CH4+2O2 CO2+2H2O 5.4—59.2%。所以点燃前 必须检验纯度。
三、甲烷的性质
1、物理性质 无色、无味气体，密度比空气小（标准状况为 0.717g/L)，极难溶于水，易溶于有机溶剂。 2、甲烷的化学性质 (1)、稳定性：通常情况下，甲烷比较稳定，与 强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。
将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液 或溴水中，均不褪色。
安全第一
生命高于一切！
Cl 2 Cl 2 Cl 2 Cl 2 CH4 光 CH3Cl 光 CH2Cl2 光 CHCl3 光 CCl4
你能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方程式吗？
一氯甲烷
二氯甲烷
三氯甲烷 (氯仿)
四氯甲烷 (四氯化碳)
注意： （1）反应条件：纯卤素、光照
（2）参加反应的n(Cl2)=n(HCl)
• 例：C5H12，C8H18，C30H62怎样命名？
戊烷、 辛烷、 三十烷
甲烷 CH4 丙烷 CH3CH2CH3 戊烷 CH3(CH2)3CH3
乙烷 丁烷 癸烷
CH3CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3(CH2)8CH3
十七烷
CH3(CH2)15CH3
分析上述烷烃的分子式，你可以发现它们中碳原子的 个数与氢原子的个数之间有什么关系？ 3、组成通式： CnH2n+2 ( n≥1 )
3、1mol甲烷与一定量Cl2发生取代反应，待反应完成 后测得四种取代物质的量相等，则消耗Cl2为（ C ） A 0.5mol B．2mol C．2.5mol D 4mol
取代反应与置换反应的比较：
取代反应
实例 定义
CH4+Cl2 光 CH3Cl+HCl
置换反应
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
一种单质跟一种化合物反 应，生成另一种化合物和 另一种单质的反应。
一种单质和一种化合物
反应特 点
很多反应是可逆反应，副 反应较多，用“→” 连
一般是不可逆反应，用 “=”连接
(4)、受热分解Βιβλιοθήκη Baidu
隔绝空气加热到1000℃以上，甲烷会分解为炭 黑和氢气。 高温 CH4 C+2H2
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。
反应物
另一种化合物和另一种单质 生成物 反应条 反应能否进行受催化剂、温 在水溶液中进行的反应， 度、光照等外界条件的影响 遵循金属或非金属活动性 件 较大。 顺序等。（强弱律）
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。 一种化合物和一种单质或 化合物（反应物中至少有 一种是有机物） 一般生成两种化合物
A、C99H200
C、C97H200
B、C98H200
D、C100H200
• (1)烷烃与氯气(或溴蒸气)在光照条件下发生的取 代反应，随碳原子数的增多，生成的取代产物的 种类也增多； • (2)在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为 CO2和H2O，在相同状况下随着烷烃分子里碳原 子数的增加，碳的质量分数不断增大，往往会燃 烧越来越不充分，使火焰明亮，甚至伴有浓烟； • (3)烷烃分子在高温下可以分解，由于其它烷烃的 碳原子多，所以其它烷烃分解比甲烷复杂。其产 物不一定为炭黑和氢气，这在以后的石油的裂化、 裂解中还将学到。
四、甲烷的用途
（1）天然气是高效、低耗、污染小的清洁能源。
（2）甲烷是一种重要的化工原料，如甲烷热分 解的产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也可用 于制造颜料、油墨和油漆等。
做燃料
化工原料
制橡胶
合成氨
制溶剂
小结：
决定
化学性质
物理性质
无色无味的气体， 极难溶于水， 密度比空气小。
稳定性：甲烷不能使溴水或酸性
H · · 电子式 H C H · · H 结构式 · · · ·
空间结构
物理性质 (三) 甲烷的性质 化学性质 (四）用途
甲烷的氧化反应（燃烧） 对强氧化剂的稳定性 甲烷的取代反应
(与卤素单质发生取代反应)
• 与甲烷结构相似的有机物还有很多
P62 学与问：下列有机物在结构上的特点
C3H8
H H H H H H H H H H C C H H C C C H H C C C C H H H H H H H H H H 丙烷
瓦斯爆炸： 因此在煤矿矿井里要采取 辽宁省辽源煤矿瓦斯爆炸现 通风，严禁烟火等安全措
(2)、氧化反应—燃烧
有机反应方程式用“→”不用“ 练习： ＝” 鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法， 是将它们分别（ ）C A、先后通入溴水和澄清石灰水 B、点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯 C、点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和内壁涂有澄清
分子式不同，分子组成相差一个或若干个CH2原子团。
三、同系物
1、概念：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。 属于同类物质,通式相同(对象是有机物） 2、特点 分子式不同, 相对分子质量相差14n 物理性质递变, 化学性质相似 物理性质递变 P63（表3-1）
3、烷烃性质
“饱和”— 每个碳原子都形成四个单键
练习1.下列物质中是否属于烷烃？
CH2＝CH2 否 CH3－CH2－CH2－CH2－CH3 是 CH3－CH2－CH－CH3
│ 是
CH3
2、命名：碳原子数在10个以内，依次用“天干”（甲、 乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸）代 表碳原子数，其后加上“烷”字；碳原子数 在10个以上，用汉字数字表示。 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 十七烷 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C17H36
高锰酸钾溶液褪色。
氧化反应
反应
取代反应 分解反应
课堂练习
4、氯仿可作为局部麻醉剂，常因保持不慎而被 空气氧化，产生剧毒气体——光气(COCl2)。 2CHCl3+O2→2COCl2+2HCl B (1)上述反应 (填选项符号,下同) A.属于取代反应 B.不属于取代反应 (2)为防止事故发生，在使用前检验氯仿是否变 质，可选用的试剂是____ B E A.NaOH(aq) B.AgNO3(aq) C.HCl(aq) D.水 E.湿润的蓝色石蕊试纸 F.湿润的无色酚酞试纸
一、有机化合物
思考1、你能说出哪些有机物？
甲烷（ＣＨ4） 酒精（C2H5OH） 醋酸（ＣH3COOH） 葡萄糖（Ｃ6H12O6） 四氯化碳（ＣCl4）
有机物
思考2、观察上述有机物的分子组成，你发 现有哪些共同点？ 1、定义：绝大多数含碳元素的化合物
2.组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素 其他元素 （ 但CO、CO2、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、氰化 物、硫氰化物等是无机物。）