最简单的有机物

最简单的有机物甲烷

一、目标与策略

明确学习目标及主要的学习方法是提高学习效率的首要条件，要做到心中有数！

学习目标：

●烃类物质的组成。

●甲烷的分子组成和结构；甲烷在自然界的存在；甲烷的物理性质和化学性质；甲烷的实验室制法。

●认识烷烃的性质、结构、命名。

●了解同分异构体现象。

重点难点：

●甲烷的分子结构、化学性质和取代反应。

●烷烃的分子通式、通过分异构体的书写。

学习策略：

●甲烷是进入高中之后需要学习的第一个有机物，也是最简单的有机化合物，在初中阶段，同学们就对它有所了解，

甲烷的性质并不难掌握，但是需要大家认真学习的是它的结构，以及有机化学里几个重要的概念，要理解记住。另外，结构决定性质，性质反映结构在有机化学中表现得特别明显，这不仅表现在化学性质中，同时也体现在物理性质上。因此在有机化学的学习中，要善于利用好这个法宝。这样在有机化学学习时能触类旁通，收到事半功倍之效果。

二、学习与应用

“凡事预则立，不预则废”。科学地预习才能使我们上课听讲更有目的性和针对

知识回顾——复习

学习新知识之前，看看你的知识贮备过关了吗？

（一）含元素的化合物叫做有机物。个别含碳的化合物CO、 CO2及碳酸和碳酸盐等结构与性质跟相似，故仍属。

（二）碳原子的结构特征是最外层有4个电子，因此常常以与别的原子结合。碳碳之间能形成长的或碳环。（三）甲烷发生氧化反应（燃烧）的化学方程式为。

知识要点——预习和课堂学习

认真阅读、理解教材，尝试把下列知识要点内容补充完整，带着自己预习的疑惑认真听课学习。请在虚线部分填写预习内容，在实线部分填写课堂学习内容。课堂笔记或者其它补充填在右栏。预习和课堂学习更多知识点解析请学习网校资源ID：#tbjx2#251259

知识点一：烃的概念

要点诠释：有机物里有一大类物质是仅由碳和氢两种元素组成的，总称为，

也称为碳氢化合物。

烃类物质里组成最简单的化合物是。

知识点二：甲烷的物理性质和在自然界里的存在

（一）物理性质：

甲烷是色味的气体，比空气（标准状况下密度为0.717g/L），

溶于水。

（一）存在：

——池沼底部

——煤矿坑道

——地底深处

知识点三：甲烷分子的组成和结构

（一）甲烷分子式的确定

方法（1）：

先根据甲烷气体在标准状况下的密度计算出其相对分子质量为16，M=0.717g/L×

22.4L/mol=16g/mol，再根据甲烷燃烧时只生成和，知其分子中至少

含有和两种元素，又因为其相对分子质量为16，则可确定碳原子数只能

为，氢原子数为。

方法（2）：

先根据一定质量的甲烷燃烧反应所得和的质量，计算出甲烷中碳

和氢的质量分数分别为和，进一步得出碳、氢原子数之比为

（即甲烷的最简式为），再根据标准状况下的密度确定其分子量为，

（CH4）n=16，得n= ，即甲烷的分子式为。

[特别需要指出的是：不通过密度求出甲烷的摩尔质量，而直接由碳、氢元素的质量分数求出的原子个数比得出的是而不是分子式。在计算中要特别注意这一点。]

∴甲烷的分子式为：，电子式为：，结构式为：（用短线来表示共用电子对）。

（二）甲烷分子空间的构型

在甲烷分子里，个碳原子和个氢原子形成键，键长为，键角为，键能为413kJ/mol。甲烷分子的空间构型为结构，原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于

。

空间结构示意图：

知识点四：甲烷的实验室制法

（一）实验药品：无水醋酸钠和碱石灰（与的混合物）

（二）反应条件：

（三）反应原理：

（四）反应装置：固+固（与制、装置相同），用

（五）收集装置：集气法或法。

（六）注意事项：

（1）药品必须，否则制不出CH4；

（2）加热不宜过猛，否则将有副反应发生。

（3）制备甲烷时，碱石灰中的并不参加反应，但可

，使混合物中在高温时跟玻璃的作用减少，防止试管被NaOH

腐蚀而破裂，同时生石灰的存在能使固体混合物变得疏松，使生成的甲烷易于外逸。知识点五：甲烷的化学性质和用途

（一）甲烷的化学性质

（1）稳定性：

通常情况下，甲烷的性质比较稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等一般不起反应，不能溶液和溴水褪色。

（2）取代反应：

有机物分子里

的反应。

在光照条件下，甲烷可以跟氯气发生取代反应：

对甲烷发生的取代反应需注意以下几点：

①反应必须在条件下进行，参加反应的必须是，不能

是。

②反应后的产物有、、、，因此一般得到的

是，不宜用于制备。

③反应产物中，常温时只有是气体，其余三种均为液体；只有是

非极性分子，其余三种均为极性分子。四种产物均于水。

∴甲烷与氯气在光照条件下发生的反应方程式为：

CH4+Cl2

CH3Cl+Cl2

CH2Cl2+Cl2

CHCl3+Cl2

（3）氧化反应：

甲烷易燃烧，燃烧时发出色火焰。

【甲烷在点燃前必须。如果点燃甲烷和氧气或空气的混合物，就会立即发

生。】

（4）加热分解：

隔绝空气加热到1000℃以上，甲烷发生分解：

制取炭黑

（二）甲烷的用途：

（1）燃料——天然气的主要成分是，可直接用作气体燃料。

（2）化工原料——甲烷高温分解可得，用作颜料、油墨、油漆以及橡胶

的添加剂等；氯仿和CCl4都是重要的溶剂。

知识点六：烷烃的通式和同分异构现象

（一）通式：

同系物：的一系列化合物。同系列中的各个化合物互为同系物。相邻同系物之间的差CH2叫做同系差。同系列是有机化学中的普遍现象，同系列中各个同系物（特别是高级同系物）具有相似的和。

很明显，这两种丁烷结构上的差异是由于分子中碳原子连接方式不同而产生的，我们把分子式相同而构造式不同所产生的现象叫做构造异构；这种由于碳链的构造不同而产生的现象又称做异构。

同理，由丁烷的两种同分异构体可以衍生出三种戊烷：

随着分子中碳原子数的增加，碳原子间就有更多的连接方式，异构体的数目明显增加，己烷有个同分异构体，庚烷有个，辛烷有18个，而癸烷有75个，