甲烷的结构和性质(课堂PPT)

第三章 有机化合物
第一节 最简单的有机化合物—甲烷
化学 必修2
第一课时
甲烷的 结构和性质
邻水实验学校 王良1红
第一节 最简单的有机化合物---甲烷
学习目标
1、掌握甲烷的分子结构、性质和用途； 2、理解取代反应的概念； 3、通过对甲烷的分子结构的认识，初步体 会有机物分子结构的特点和对其性质的影响。
3、碳氢化合物（烃)：仅含碳和氢两种元素的有机物。
最简单的烃是 甲烷。 4
第一节 最简单的有机化合物---甲烷
4、有机物和无机物的比较
有机物
无机物
种类 溶解性
耐热性 可燃性 电离性
很多(3000万种以上) 比有机物少(10万种左右)
多数难溶于水，易 易溶于水，多数难
溶于有机溶剂
溶于有机溶剂
不耐热，熔点较低 多数可以燃烧
特征：取而代之，有进有出
C2H5Br + H2ONaOH C2H5OH + HBr
2CH3CH2OH + 2Na 2CH3CH2ONa + H2
CH3COOH + CH3CH浓2HO2SHO4 +H O
CH3COOCH2CH3
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
取代反应和置换反应的区别
概念
反应 物生 成物
6、有机化学的学习方法：
三抓 ：抓结构 抓部位 抓条件 三学会：模仿 推断 接受新信息能力
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
练习
下列物质属于有机物的是？属于烃的是？ ①H2S ②C2H2 ③CH3Cl ④C2H5OH ⑤CH4 ⑥H2 ⑦金刚石 ⑧CH3COOH ⑨CO2 ⑩C2H4
属于有机物的是 ②③④⑤⑧⑩ 属于烃的是 ②⑤⑩
以碳原子为中心， 四个氢原子 为顶点的正四面体。键角：109。28，
4个C-H键的键长和键能相等，夹（键）角相等。
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
知识拓展------共价键性质的参数
1、键长：成键的两个原子或离子的核间距离。
键长决定分子的稳定性，一般说来，键长越 短，键越强，也越稳定。 键长的大小与成键微粒的半径大小有关。如 键长：H—Cl < H—Br < H—I，则稳定性：H— Cl > H—Br > H—I。
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多数耐热，难熔化， 熔点较高
多数不能燃烧
多数为非电解质 多数是电解质
化学 一般比较复杂，副反 一般比较简单，副反 反应 应多，反应速率慢 应少，反应速率较快
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
5、有机物的分类
有
烃：烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、 芳香烃等
机 烃的衍生物：卤代烃、醇、酚、醛、酮、
物
羧酸、酯、醚等 高分子化合物：蛋白质、油脂、淀粉等
C、CH4+2O2 点燃 CO2+2H2O
D、CHCl3+HF
CHFCl2+HCl
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
3、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（ D） A、甲烷是一种黄绿色气体 B、甲烷是一种有臭味的气体 C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与空 气的密度相近。 D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水 4、下列物质常温下呈气态的是 （ A） A.CH3Cl B. CH2Cl2 C.CHCl3 D. CCl4
Cl
Cl
四氯甲烷的形成
Cl
Cl
Cl C H + Cl—Cl 光 Cl C Cl + H Cl
Cl
Cl
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
CH4 + Cl2 光 CH3Cl + HCl
一氯甲烷（无色气体）
CH3Cl + Cl2 光 CH2Cl2 + HCl
二氯甲烷（难溶于水的无色液体）
CH2Cl2 + Cl2 光 CHCl3 + HCl
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
7、有机化学中取代反应范畴很广，下述6 个反应
中,属于取代反应范畴的是
。
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
作业 完成课时作业15
甲烷的结构和性质
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
温故而知新: 有机物
什么叫有机物？它有哪些组成元素？
1、定义：一般含有碳元素的化合物为有机物。 而一般把不含碳的化合物叫做无机化合物。
（ 碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物、 氰化物、硫氰化物等看作无机物）
2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
3.甲烷的取代反应
室温时，无光照时，不反应； 现象 a.光照时混合气体的顔色变浅；
b.试管壁上出现油状液滴， c.试管中有少量白雾， d.试管内的液面上升。
结论 a.说明试管内的混合气体在光照的条件 下发生了化学反应。 b.试管壁上出现液滴，说明反应中生成 了新的油状物质，且不溶与水。
三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂）
CHCl3 + Cl2 光 CCl4 + HCl
四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）
注意：甲烷是与氯气发生取代反应,且产物是混合物
（与氯水不反应）
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
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代替的反应叫取代 反应。
2、键能：拆开1 mol某键所需的能量叫键能。 单位：kJ/mol。
键能决定分子的稳定性，键能越大，键越牢， 分子越稳定。
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
3、键角：分子中相邻的两个键之间的夹角。 键角决定分子的空间构型. 凡键角为180°的为直线型，如：CO2；凡键 角为109°28′的为正四面体，如：CH4。
取代反应
有机物分子里的某 些原子或原子团被 其它原子或原子团 所取代
反应物和生成物 中不一定有单质
置换反应
一种单质与一种化合 物生成另一种单质和 另一种化合物
反应物和生成物 中一定有单质
举例 CH4 + Cl2 光 CH3Cl + HCl
2Na + 2H2O =
2NaOH + H2↑
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
甲烷的结构式形成卤代物的历程
一氯甲烷的形成 H
+ Cl—Cl 光 H C Cl + H Cl
H 二氯甲烷的形成
H
H
Cl C H + Cl—Cl 光 Cl C Cl +H Cl
H
H
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
三氯甲烷的形成
Cl
Cl
H C H + Cl—Cl 光 H C Cl + H Cl
无色、无味的气体，密度比空气小 =0.717g/L(标准状况)，极难溶于水。
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
二、甲烷的分子结构
1.分子式： CH4 H 2.电子式： H C H
H
H
3.结构式： H C H
H
4.结构简式： CH4
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
5、甲烷分子的立体结构：
3、甲烷的分解反应 甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解； 化学方程式：
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。
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
小结
物理性质
甲烷
化学性质
通常比较稳定
氧化反应 取代反应 在光照时与氯气
键角
在分子中键和键之间的夹角叫做键角
O
H
H
O=C=O
104° 30′（ 折线型 ）
180° （直线 型）
H
CH
H
H
N H HH
109°28′（正四面体） 107°18′（三角锥形）
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三、甲烷的化学性 第一节 最简单的有机化合物---甲烷 质1、通常情况下，甲烷稳定；
如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不 发生反应。
反应
受热分解
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
练习
1、在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分 反应，得到的产物物质的量最多的是（ D）
A、CH3Cl C、CCl4
B、CH2Cl2 D、HCl
2、下列反应不属于取代反应的是（BC ）
A、CH4+Br2 光 CH3Br+HBr
B、Zn+H2SO4 = ZnSO4+H2
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
第1节 最简单的有机化合物——甲烷
一、甲烷的存在与物理性质 1.甲烷在自然界中的存在:
甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所 产生的坑道气的主要成分，天然气及油田气的主 要成分也是甲烷（按体积计，天然气里一般约含 有甲烷80%-90%）。
2.甲烷在的物理性质:
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
5、将1mol甲烷和4mol的氯气发生取代反应，
待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量
相等，则消耗氯气为（C ）
A、0.5mol
B、2mol
C、2.5mol
D、4mol
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
6、下列关于甲烷的叙述不正确的是 D
A．甲烷是沼气、坑道气的主要成分 B．通常情况下，甲烷性质较稳定， 与强酸、强碱、强氧化剂均不反应 C．甲烷在空气中燃烧时，火焰明亮 且无烟 D．甲烷在空气中加热到 1000℃时， 分解成炭黑和氢气
甲烷不能使酸性高锰酸 钾褪色。
同理：甲烷也不能使 氯水、溴水等褪色
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第一节 最简单的有机化合物---甲烷
2、可燃性
实验现象：安静燃烧，淡蓝色火焰，
产生使澄清石灰水变浑浊的气体，
放热。
点燃
CH4+2O2
CO2+2H2O
注意: a.点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。
CH4爆炸极限：5%~15.4%
b.有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”