必修二-最简单的有机化合物——甲烷.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,必修二,第三章 有机化合物,最简单的有机化合物,甲烷,第三章第一节,有机物和烃,有 机 物,1,、定义：,2,、组成元素：,含有,碳,元素的,化合物,为有机物。,氢、氧、氮、硫、磷、卤素等,主要元素,其他元素,碳,、,下列物质属于有机物的是,(),A.H,2,S B.C,2,H,2,C.CH,3,Cl D.C,2,H,5,OH E.CH,4,，,F.H,2,G.,金刚石,H.CO I.H,2,CO,3,J.Na,2,CO,3,B C D E,注意,：,并非所有含碳的化合物都是有机物（,除,CO,、,CO,2,、,H,2,CO,3,及其盐、碳酸氢盐、氢氰酸（,HCN,）及其盐、硫氰酸（,HSCN,）及其盐和金属碳化物等,）,有机化合物,种类繁多,(,超过,2000,万种,),分布广泛,在人类的生活及生产中发挥重要作用。,燃料,:,汽油、煤油、柴油,建材,:,木材、黏结剂、涂料、油漆,日用品,:,塑料、橡胶、纤维、清洁剂,食物,:,糖类、油脂、蛋白质,有机物的,主要特点,a.,大多数有机物,难溶于水,易溶于有机溶剂。,b.,绝大多数有机物受热,容易分解、不耐热熔沸点低,。,c.,多数有机物为,非电解质,，,不易导电,。,d.,绝大多数有机物,易燃烧,。,e.,有机物的,反应复杂,，一般比较慢，常常伴有副反应发生。,有机物的以上性质特点与其 密切相关。,结构,有机,化合物,烃,甲烷（,CH,4,),乙烯（,CH,2,=CH,2,),苯（,C,6,H,6,）,烃的衍生物,乙醇（,CH,3,CH,2,OH,）,乙酸（,CH,3,COOH,）,糖类、油脂和蛋白质,仅,含,碳,和,氢,两种元素的有机物,称为,碳氢化合物,，也称为,烃,。,碳,tn,烃,tng,氢,qng,甲烷的存在、结构和组成,甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。这些甲烷都是在,隔绝空气,的情况下，由,动植物残体,经过微生物,发酵,的作用而生成的。,沼气,煤矿坑道气（又称坑气）,天然气,油田气,1.,甲烷在自然界的存在,西气东输工程,你知道吗？,让我,好好想想,？,已知甲烷的密度在标准状况下是,0.717g/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，原子个数比和分子式。,（标况下，气体,摩尔质量求算公式：,M=V,m,）,质量比：,C:H=75,:25%=3:1,甲烷的摩尔质量,=22.4L/mol,0.717g/L=16g/mol,原子个数比,C:H=,（,16,75,）,/12,/,(16,25%)/1,=1:4,分子式,：,CH,4,2.,甲烷的组成和结构,（,2,）分子结构,分子式,:,CH,4,（相对分子质量,16,）,（,1,）组成元素：,C,、,H,，,甲烷是最简单的烃,甲烷分子的空间结构,正四面体,结构,正四面体的,中心,C,四个顶点,H,键角：,109,28,键长：,1.09,10,10,m,键能：,413kj/mol,甲烷是,非极性分子,（以,共价键,结合的分子中，正负,电荷分布对称,的分子，如双原,子气体单质，,CCl,4,、,CO,2,、,CS,2,等）,正四面体构型,是一种,比较稳定,的结构,甲烷的性质和用途,一、甲烷的性质,无色、无味的气体,=0.717g/L,（,S.T.P,）,极难溶于水,俗名：,沼气、坑气,，是天然气的主要成分（,80-97%,）,、物理性质,收集方法：,向下排空气法,排水法,如何判断气体的密度比空气小？,1,、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是 （）,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,D,学以致用,2,、化学性质：,（,1,）,通常情况下，甲烷稳定,，,跟,”,三强,”,即强酸、强碱、强氧化剂一般不起反应，这说明,甲烷,分子中的,C-H,键比较牢固,。,结论：甲烷,不能,使酸性高锰酸钾褪色,。,酸性高锰酸钾,现象：酸性高锰酸钾,不,褪色,。,将下列气体通入酸性高锰酸钾，能使酸性高锰酸钾褪色的是（）,A CH,4,B CO,2,C SO,2,D H,2,C,SO,2,具有强还原性,CH,4,+2O,2,CO,2,+2H,2,O,点燃,（,2,）在,特定条件下,甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以,燃烧,和发生,取代反应,等。,.,氧化反应,（与,O,2,反应）,现象：,安静燃烧，产生,淡蓝色,火焰，,干冷烧杯内壁上有,水,生成,加澄清的石灰水变,浑浊,注：,（）,有机反应方程式中用,“,”,不用,“,”,（）,CH,4,在空气中易燃烧，甚至可以引起爆炸,(,爆炸极限：,5%-15.4%,点燃甲烷前必须,验纯,),。,原因：,有机反应很复杂，产物较多。,瓦斯爆炸是一定浓度的甲烷和空气中氧气作用下发生的激烈氧化还原反应。煤矿必须,通风、严禁烟火,等。,烃类物质燃烧可不可以用一个通式表示？,【动动脑筋】,点燃,CxHy +(X+)O,2,xCO,2,+H,2,O,y,_,4,CxHy +(X+)O,2,xCO,2,+H,2,O,_,4,CxHy +(X+)O,2,xCO,2,+H,2,O,_,4,_,2,y,CxHy +(X+)O,2,xCO,2,+H,2,O,_,4,.,取代反应,科学探究,你从实验中得到哪些信息？,从所得的实验信息中你能得到哪些启示？,讨论：根据实验现象，从中可得到那些结论？,2,试管壁上出现油滴，说明反应中生成了新的,油状物质,，且不溶与水。,1,说明试管内的混合气体在,光照,的条件下,发生了化学反应。,3,试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内的气压在减小，即,气体总体积在减小,。,黄绿色变浅、出油滴、水上升、,有白雾（可使紫色石蕊溶液变红）。,现象：,光照,Cl,Cl,+,光,C,H,H,H,Cl,Cl,H,+,甲烷的取代反应机理,一氯甲烷（,气,体，,可作麻醉剂,）,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做,取代反应,二氯甲烷（,液,体）,三氯甲烷（,液,体，俗称氯仿，可作麻醉剂、有机溶剂）,四氯甲烷（,液,体，有机溶剂，灭火剂）,练习,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反应方程式。,甲烷的取代反应:,甲烷的取代反应应注意的问题,（,1,）反应条件：,光照，,暗处不反应，,但要避免日光直射,因光,太强,会使反应迅速而发生,爆炸,。,（,2,）反应物状态：,纯卤素,，例如甲烷与溴水不反应，与,溴蒸气见光发生取代反应。,（,3,）甲烷的取代反应是,分步且连锁进行,的，所以甲烷与氯气的反应，会得到,五种产物,：一氯甲烷（,CH,3,Cl,）,、,二氯甲烷（,CH,2,Cl,2,）、三氯甲烷（,CHCl,3,）、四氯甲烷（又称四氯化碳，,CCl,4,）、,HCl,（,最多,）,（,4,）反应中各物质量的关系：每,1 mol H,被取代，则有,1 mol Cl,2,参加反应，生成,1 mol HCl,。,取代反应,置换反应,生成物中,不一定,有单质。,反应物和生成物中,一定,有单质。,反应能否进行受温度、光照、,催化剂等外界条件影响。,有的反应需要一定的条,件，有的反应不需外界,条件。,反应,逐步,进行，很多反应,可逆,。,反应一般为单方向进行，,不可逆,。,Zn+H,2,SO,4,=ZnSO,4,+H,2,课堂练习,光,C,、,CH,4,+2O,2,CO,2,+2H,2,O,D,、,CHCl,3,+HF CHFCl,2,+HCl,B,、,Zn+H,2,SO,4,ZnSO,4,+H,2,1.,下列反应不属于取代反应的是（）,A,、,CH,4,+Br,2,CH,3,Br+HBr,点燃,BC,2.,下列物质可与甲烷发生化学反应的是,（）,A.,氯气,B.,溴水,C.,氧气,D.,高锰酸钾溶液,3.,将等物质的量的甲烷和氯气混合，在漫射光照射下充分反应，生成物中最多的是（）,A.HCl B.CH,3,Cl C.CH,2,Cl,2,D.CHCl,3,E.CCl,4,AC,A,甲烷的受热分解,CH,4,C+2H,2,高温,结构,性质,用途,决定,决定,在隔绝空气的条件下，加热到,1000,以上，,甲烷分解成炭黑和氢气。,隔绝空气,甲烷的用途,1,燃料,天然气的主要成分是甲烷，可直接用来作燃料。,2,化工原料,甲烷高温分解可得炭黑，用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等；氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料；,甲烷氯代可以制得一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、四氯甲烷（四氯化碳）等重要的化工产品。,从甲烷可以制得氯仿和氟利昂,(,制冷剂,),。,CHCl,3,+HF CHFCl,2,+HCl,甲烷在一定条件下氧化生成一氧化碳、氢气,的混合物，用它们可以,合成甲醇,。,小结,1,有机化合物数量众多，分布极广；,2,甲烷是最简单的有机化合物；,3,甲烷是一种无色无味、密度比空气小、难溶于水的气体。,4,甲烷可以发生氧化反应和取代反应；,5,有机物分子里的某些原子或原子团被其 他原子或原子团所替代的反应叫取代反 应。,1、甲烷是一种,、,的气体，标准状况下的密度_，其分子呈,结构，化学性质比较,。,2、与甲烷的分子结构相同的物质是（）,A NH,3,B CCl,4,C CH,2,Cl,2,D H,2,O,无色,无味,0.717,g/L,正四面体,稳定,B,练习:,3.,把,1,体积,CH,4,和,4,体积,Cl,2,组成的混合气体充入大试管中，,将此试管倒立在盛有,Na,2,SiO,3,溶液的水槽里，放在光亮处，片刻后发现试管中气体颜色 ，试管中的液面,，试管壁上有 出现，水槽中还观察到 。,变浅,上升,黄色油珠,白色胶状沉淀,4.,下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结的是（）,CH,3,Cl,只代表一种物质,CH,2,Cl,2,只代表一种物质,CHCl,3,只代表一种物质,D.CCl,4,只代表一种物质,B,5.,氯仿可作局部麻醉剂，常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体,光气（,COCl,2,）：,2CHCl,3,+O,2,COCl,2,+2HCl,（,1,）上述反应（）,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（）,A.NaOH(aq),B.AgNO,3,(aq),C.HCl(aq),D.H,2,O,E.,湿润的蓝色石蕊试纸,F.,湿润的无色酚酞试纸,A,B E,Ag,+,+Cl,AgCl,（蓝色石蕊试纸遇酸变红）,6,、,1mol,的甲烷与一定量的,Cl,2,在光照条件下发生取代反应，如果它的四种取代物物质的量相等，则消耗,Cl,2,的物质的量为（）,A,、,0.5mol B,、,2mol,C,、,2.5mol D,、,4mol,C,7.,已知：某烃分子中碳元素与氢元素的质量比是,4,：,1,，,其标准状况下的密度是,1.339g/L,求其分子式。,9.,标准状况下，甲烷和氢气等体积混合，求混合气体,1L,的质量。,烷烃,的结构和性质,学与问,比较下列烃的结构式及球棍模型尝试归纳它们在结构上的特点,H,H,C,H,H,H,C,H,H,H,C,H,H,H,C,H,H,C,H,H,H,C,H,H,C,H,H,C,H,H,H,C,H,乙烷,丁烷,丙烷,1、结构：,碳原子间以,碳碳单键,结合成链状,剩余价键,全部,与氢原子相结合,饱和烃,烷烃,2、表示方法,分子式：,C,3,H,8,结构式：,结构简式：,C,3,H,8,H,H,H,H,H,C,C,C,C,H,C,H,C,H,H,H,H,H,H,H,H,H,C,H,H,H,C,H,H,C,H,3、分子式通式：,链状：,C,n,H,2n+2,环状：,C,n,H,2n,（,n,为正整数）,4、,烷烃命名：叫“某烷”或“环某烷”,碳原子数十以内，以甲乙丙丁戊己庚辛壬癸，依次代表碳原子数一 二 三 四 五 六 七 八 九 十。,碳原子数在十以上，以汉字代表，如“十一烷”,烃基：某烃分子失去一个,H,称为某基，通常用,“-R”,表示。例如,-CH,3,甲基，,-C,2,H,5,乙基，通式,-C,n,H,2n+1,5,、烷烃结构和性质：,(1)物理性质：,状态：气(1-4)，其他烷烃常温常压是,liquid,或,solid,熔沸点：熔沸点较低，随碳原子数的增多而升高,同碳原子时，支链越多，沸点越低,密度：相对密度都比,H,2,O,小,溶解性：都不溶于水，易溶于有机溶剂,烷烃结构特点,a.,烷烃可以是直链，也可带支链,b.,含多个碳原子的烷烃分子中碳链呈锯齿状，不是直线型,（1）氧化反应 燃烧通式,C,n,H,2n,+2,+,(3n+1)/2,O,2,n,CO,2,+,(n+1),H,2,O,通常情况均不与酸、碱、氧化剂反应,（2）取代反应,与,纯,卤素在,光照下反应，产物复杂。,(,2,)化学性质：,与甲烷相似,有机物结构和组成的表示方法,分子式,最简式（实验式）,电子式,结构式,结构简式,球棍模型,比例模型,C,2,H,6,CH,3,C,2,H,6,H,H,C,H,H,H,C,H,6,、同系物,：,结构相似,（必须是同类物质）,分子组成差若干CH,2,（C原子数不同）,例如：,CH,4,、,C,2,H,6,、,C,3,H,8,属于同系物,but CH,2,=CH,2,和环丙烷是不是呢？,名称,熔点,沸点,相对密度,正丁烷,-138.4,-0.5,0.5788,异丁烷,-159.6,-11.7,0.557,C,4,H,10,丁烷,7、同分异构现象和同分异构体,（1）同分异构现象,（2）同分异构体,分子式相同,结构不同,的化合物互称为同分异构体。,