最简单的有机化合物甲烷

甲烷（ＣＨ4）酒精（C2H5OH）醋酸（ＣH3COOH）葡萄糖（Ｃ6H12O6）四氯化碳（ＣCl4）一、有机化合物思考1、你能说出哪些有机物？思考2、观察上述有机物的分子组成，你发现有哪些共同点？有机物1、定义：绝大多数含碳元素的化合物（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。）2.组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等主要元素其他元素（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密切相关。结构3.有机物的主要性质特点4、烃:仅含碳和氢两种元素的有机物,称为碳氢化合物。碳氢烃ting⑵⑸⑽⑵⑶⑷⑸⑼⑽练习:下列物质属于有机物的是：属于烃的是：⑴H2S、⑵C2H2、⑶CH3Cl、⑷C2H5OH⑸CH4、⑹H2、⑺.金刚石、⑻CO2⑼CH3COOH、⑽C2H4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。了解甲烷西气东输工程大展望西气东输管道施工现场二、甲烷的结构分子式：CH4电子式：结构式：正四面体甲烷分子中，键角为109°28′，四个C─H的键长相等、键能也相等，结构对称。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。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。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。辽宁省辽源煤矿瓦斯爆炸现场瓦斯爆炸：因此在煤矿矿井里要采取通风，严禁烟火等安全措施！安全第一生命高于一切！(2)、氧化反应—燃烧现象：火焰呈淡蓝色，并有水和能使澄清石灰水变浑浊的气体产生CH4+2O2CO2+2H2O点燃练习：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（）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，它可能立即发生爆炸，爆炸极限为:空气中含甲烷：5—15.4%；氧气中含甲烷：5.4—59.2%。所以点燃前必须检验纯度。C有机反应方程式用“→”不用“＝”(3)、取代反应（特征反应）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。HHCClHHHCHH+ClCl光+HCl现象：色变浅，出油滴，有白雾思考与交流：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光2ClCH4CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4光2Cl光2Cl光2Cl一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷(氯仿)四氯甲烷(四氯化碳)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？注意：（1）反应条件：纯卤素、光照（2）参加反应的n(Cl2)=n(HCl)=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（）A、CH3ClB、CH2Cl2C、CCl4D、HClD3、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（）A0.5molB．2molC．2.5molD4molC1、在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是（）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C取代反应置换反应实例定义反应物生成物反应条件反应特点Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑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）一种单质和一种化合物一般生成两种化合物另一种化合物和另一种单质反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大。在水溶液中进行的反应，遵循金属或非金属活动性顺序等。（强弱律）很多反应是可逆反应，副反应较多，用“→”连接一般是不可逆反应，用“=”连接取代反应与置换反应的比较：CH4+Cl2CH3Cl+HCl光(4)、受热分解隔绝空气加热到1000℃以上，甲烷会分解为炭黑和氢气。CH4C+2H2高温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。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。做燃料制橡胶合成氨制溶剂化工原料稳定性：甲烷不能使溴水或酸性高锰酸钾溶液褪色。物理性质化学性质氧化反应分解反应取代反应决定反应无色无味的气体，极难溶于水，密度比空气小。小结：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(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B课堂练习(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____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BE5、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)甲烷在自然界的存在一.甲烷（二）甲烷的结构分子式电子式结构式空间结构HHCHH········(三)甲烷的性质物理性质化学性质甲烷的氧化反应（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)(四）用途•与甲烷结构相似的有机物还有很多CHHHHCHH乙烷CCCHHHHHHHH丙烷CCCCHHHHHHHHHH丁烷P62学与问：下列有机物在结构上的特点2、碳原子间都以C-C相连成链状，其余都是C-H键；1、C原子都形成4个共价键；3、分子式不同，相差若干个CH2原子团。C3H8二、烷烃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。特点碳碳单键链状“饱和”—每个碳原子都形成四个单键1、概念：练习1.下列物质中是否属于烷烃？CH3－CH2－CH2－CH2－CH3CH2＝CH2CH3－CH2－CH－CH3│CH3否是是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CH4乙烷C2H6丙烷C3H8丁烷C4H10十七烷C17H36•例：C5H12，C8H18，C30H62怎样命名？戊烷、辛烷、三十烷3、组成通式：CnH2n+2(n≥1)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？甲烷CH4乙烷CH3CH3丙烷CH3CH2CH3丁烷CH3CH2CH2CH3戊烷CH3(CH2)3CH3癸烷CH3(CH2)8CH3十七烷CH3(CH2)15CH3分子式不同，分子组成相差一个或若干个CH2原子团。2、特点结构相似，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。三、同系物属于同类物质,通式相同(对象是有机物）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1、概念：P63（表3-1）3、烷烃性质物理性质递变几种烷烃的物理性质2、特点结构相似，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。三、同系物属于同类物质,通式相同分子式不同,相对分子质量相差14n物理性质递变,化学性质相似1、概念：P63（表3-1）3、烷烃性质物理性质递变化学性质相似氧化反应（燃烧）对强氧化剂的稳定性取代反应练习2.下列物质是否为同系物？①CH3CH3和CH3COOH②CH3-CH3和③CH4和CH3CH3④CH3CH2CH3和H2CCH2H2CCH3－CH2－CH－CH3│CH3否否是是CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3⑤否某烷烃含有200个H原子，那么该烃的分子式是（）A、C99H200B、C98H200C、C97H200D、C100H200A•(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。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？请比较这两个结构式，有何相同点？有何不同点？相同点：分子式相同不同点：结构不同，前者有支链，后者没有CCCCHHHHHHHHHHCCCCHHHHHHHHHH丁烷C4H10四、同分异构体正丁烷异丁烷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。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(℃)-138.4-159.6沸点(℃)-0.5-11.7液态密度(g·cm-3)0.57880.557结论：带有支链越多的同分异构体，熔沸点越低。C5H12有3种同分异构体戊烷C5H12同系物同分异构体同素异形体同位素组成结构对象例子分子组成相差一个或几个CH2原子团分子式相同同种元素质子数相同，中子数不同结构相似结构不同结构不同——有机化合物单质有机化合物原子CH4和CH3CH3H和H1121O2和O3正丁烷和异丁烷同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较练习3.下列各组物质：①金刚石和C60②H、D和T③乙烷和已烷④CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3中，互为同位素的是（填序号，下同）_____，互为同素异形体的是_____，互为同系物的是_____，属于同分异构体的是______。②①③④参考下图，分析、归纳以碳为骨架的有机物种类繁多的原因？P64思考与交流有机物种类繁多的原因⑴有机物分子可能只含有一个碳原子，也可能含有几千甚至上万个碳原子。⑵碳链的结合的方式可以不同，碳原子之间结合的方式可有单键、双键、三键，也可有环状结构。⑶普遍存在同分异构现象。课堂小结一、甲烷二、烷烃概念：命名：组成通式：烷烃性质物理性质递变化学性质相似三、同系物概念：特点四、同分异构现象和同分异构体CnH2n+2(n≥1)点燃点燃A练习4：天然气和液化石油气（主要为C3—C4的烷烃）燃烧的化学反应式分别为：CH4+2O2CO2+2H2OC3H8+5O23CO2+4H2O现将一套以液化石油气为燃料的灶具改为天然气，应采取的正确的措施是A、减小空气进气量，增大天然气进气量B