必修二：3-1甲烷ppt课件.ppt

人们对有机物的认识历程人们对有机物的认识历程中国古代：酿酒、制醋、制糖、石油中国古代：酿酒、制醋、制糖、石油 19世纪世纪20年代以前：生命力学说年代以前：生命力学说 有机物是由有机体内的一种生命力影响下生成的物质。有机物是由有机体内的一种生命力影响下生成的物质。只能从动植物体内获得，不能从不含生命力的无机物中提取。只能从动植物体内获得，不能从不含生命力的无机物中提取。1828年，乌勒（德）蒸发氰酸铵制得尿素年，乌勒（德）蒸发氰酸铵制得尿素1845年，柯尔柏（德）合成醋酸年，柯尔柏（德）合成醋酸1854年，别泰罗（法）合成甘油、脂肪年，别泰罗（法）合成甘油、脂肪1860年，别泰罗（法）制得乙炔年，别泰罗（法）制得乙炔 有机物与无机物之间无绝对的界限，有机物早已失去其原有机物与无机物之间无绝对的界限，有机物早已失去其原有意义，只是习惯沿用。有意义，只是习惯沿用。224)(NHCOCNONH第三章第三章 有机化合物有机化合物 一、有机物简介一、有机物简介 1 1、概念：、概念：有机物指含碳元素的有机物指含碳元素的化合物化合物。 2、组成元素：、组成元素：除除C外，通常含有外，通常含有H、O及及N、S、P等等 元素。元素。 注意：注意：碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物等也含有碳元素，但其组成和性质氰化物、硫氰化物等也含有碳元素，但其组成和性质与无机物相近，故它们都是无机物。与无机物相近，故它们都是无机物。二、烃二、烃烃（碳氢化合物）烃（碳氢化合物）: 仅由碳氢两种元素组成的化合物。仅由碳氢两种元素组成的化合物。最简单的烃：最简单的烃：CH4 （甲烷）（甲烷）三、有机物的结构特点三、有机物的结构特点 有机物是以碳原子为核心，碳原子之间以及碳原子有机物是以碳原子为核心，碳原子之间以及碳原子与其他原子之间常以共价键相结合，其聚集状态一般为与其他原子之间常以共价键相结合，其聚集状态一般为分子晶体。分子晶体。注意：注意：有机物各原子间常以共价键相结合，达到有机物各原子间常以共价键相结合，达到8（2） 电子稳定结构电子稳定结构C：四价：四价 N：三价：三价 O：二价：二价 H、卤素：一价、卤素：一价四、性质：四、性质：有机物与无机物的区别有机物与无机物的区别有机物有机物无机物无机物溶解性溶解性熔沸点熔沸点热稳定性热稳定性可燃性可燃性电离性电离性化学反应化学反应大多难溶于水，易大多难溶于水，易溶于有机溶剂溶于有机溶剂 有些能溶于水，一般有些能溶于水，一般难溶于有机溶剂难溶于有机溶剂 受热大多易分解受热大多易分解 多数热稳定性较强多数热稳定性较强 多为分子晶体，熔沸点较低多为分子晶体，熔沸点较低 大多数熔沸点较高大多数熔沸点较高 多数可燃烧多数可燃烧 多数不可燃烧多数不可燃烧 多为非电解质，难电离多为非电解质，难电离 酸、碱、盐等为电解质酸、碱、盐等为电解质 一般较慢、较复杂，可逆一般较慢、较复杂，可逆程度大，副反应多程度大，副反应多 大多较快，副反应不多大多较快，副反应不多 有机化学方程式中用有机化学方程式中用“”代表反应进行的方向，不表示反应代表反应进行的方向，不表示反应进行的程度。进行的程度。注意：注意：有机物与无机物在性质和反应上的区别是相对的，有机物与无机物在性质和反应上的区别是相对的，有条件的；在一定条件下，有机物和无机物也可以互相转化。有条件的；在一定条件下，有机物和无机物也可以互相转化。第一节第一节 最简单的有机化合物最简单的有机化合物 - - 甲甲 烷烷( (CH4) )天然气化工生产厂区天然气化工生产厂区甲甲醇醇氨氨CH4尿素尿素氯代甲烷氯代甲烷氢氢氰氰酸酸炭黑炭黑美国工程师们成功试验了美国工程师们成功试验了一种以甲烷为动力的火箭一种以甲烷为动力的火箭引擎引擎美国莫哈韦沙漠的美国莫哈韦沙漠的试验现场试验现场土卫六上的液态甲烷湖土卫六上的液态甲烷湖一、存在及物理性质一、存在及物理性质第一节第一节 最简单的有机化合物最简单的有机化合物-甲烷（甲烷（CH4）天然气天然气沼沼 气气可燃冰可燃冰坑坑 气气一、甲烷的存在及物理性质一、甲烷的存在及物理性质CH4物理性质物理性质颜颜 色色气气 味味 状状 态态密密 度度溶溶 解解 性性无无 色色无无 味味气气体体小于小于空气空气极难极难溶于溶于水水资料：资料：有研究显示，牛、羊等动物会排放出有研究显示，牛、羊等动物会排放出甲烷气体，它们所排放的甲烷约占全世界甲甲烷气体，它们所排放的甲烷约占全世界甲烷排放量的五分之一。烷排放量的五分之一。 有些国家的温室气体主要来自工业和汽车排有些国家的温室气体主要来自工业和汽车排放，但是澳大利亚和新西兰这两国的温室效应放，但是澳大利亚和新西兰这两国的温室效应却应归咎于成千上万头牛羊排放的甲烷。却应归咎于成千上万头牛羊排放的甲烷。等质量的等质量的CH4和和CO2产生的温室产生的温室效应是前者大效应是前者大我也要缴我也要缴税吗？税吗？一、存在及物理性质一、存在及物理性质二、分子结构特点二、分子结构特点第一节第一节 甲甲 烷（烷（CH4）探探 究究 ：CH4 的结构的结构结构式：结构式：CHHHH电子式：电子式：CHHHH科学事实科学事实1：已知：已知CH4 中四个中四个C-H键的键长相等、相邻键的键长相等、相邻的的C-H键之间的夹角也相等。键之间的夹角也相等。科学事实科学事实1：已知：已知CH4 中四个中四个C-H键的键长相等、相邻键的键长相等、相邻的的C-H键之间的夹角也相等。键之间的夹角也相等。平面四边形平面四边形 正四棱锥正四棱锥 正四面体正四面体10928科学事实科学事实2：已知：已知CH2Cl2只有一种结构。只有一种结构。平面四边形平面四边形 正四棱锥正四棱锥 正四面体正四面体10928正四面体结构的分子，正四面体结构的分子，键长相等、键长相等、C-H键之间的夹角键之间的夹角 相等，都是相等，都是10928。甲烷的甲烷的 分子结构分子结构特特 点点CHHHH一、存在及物理性质一、存在及物理性质二、分子结构特点二、分子结构特点正四面体，键角正四面体，键角10928三、化学性质三、化学性质第一节第一节 甲甲 烷（烷（CH4）思考思考2、根据、根据CH4中中C的的化合价推测化合价推测CH4可能具有可能具有什么性质？什么性质？ 探究：甲烷的化学性质探究：甲烷的化学性质思考思考1、请根据甲烷在自然界中的产生及存在情、请根据甲烷在自然界中的产生及存在情况分析：甲烷的稳定性如何？况分析：甲烷的稳定性如何？ 推测：通常状况下甲烷稳定。推测：通常状况下甲烷稳定。推测：甲烷具有一定的还原性。推测：甲烷具有一定的还原性。三、甲烷的化学性质三、甲烷的化学性质 通常情况下通常情况下CH4较稳定较稳定，与酸、碱、氧化剂等均不反应，与酸、碱、氧化剂等均不反应，例：例：CH4既不能使既不能使KMnO4酸性溶液褪色，也不使溴水褪色。酸性溶液褪色，也不使溴水褪色。（一）甲烷的氧化反应（一）甲烷的氧化反应CH4+2O2 CO2+2H2O+890KJ点燃点燃注意：注意：1、如果空气中混入甲烷的、如果空气中混入甲烷的体积达到总体积的体积达到总体积的5%10%这个这个范围，点火时就会爆炸。范围，点火时就会爆炸。所以甲烷点燃前需所以甲烷点燃前需验纯验纯。2、若氧气不足，甲烷不完全燃烧，会产生、若氧气不足，甲烷不完全燃烧，会产生CO 。CNG（二）甲烷的（二）甲烷的取代反应取代反应 CH4+ Cl2暗处：无现象暗处：无现象阳光直射：爆炸阳光直射：爆炸光照：？光照：？现象：现象：黄绿色气体颜色逐渐变浅，黄绿色气体颜色逐渐变浅，量筒壁上出量筒壁上出现油状液滴，量筒内液面上升，有少量白雾。现油状液滴，量筒内液面上升，有少量白雾。实 验 现 象现 象 分 析 探究：探究：CHCH4 4与与ClCl2 2 光照条件下的反应光照条件下的反应 气体颜色变浅气体颜色变浅试管中液面会上升，有少量白雾试管中液面会上升，有少量白雾 试管壁出现油状液滴试管壁出现油状液滴 反应消耗了氯气反应消耗了氯气气体体积缩小气体体积缩小生成了新的有机物生成了新的有机物思考：从化学反应的本质思考：从化学反应的本质-旧键断裂、新键生成旧键断裂、新键生成的角度，分析的角度，分析CH4和和Cl2可能发生的反应。可能发生的反应。Cl2 2ClCHHHHCH4 +CH4 + 2CHHH断键断键情况情况CH4 + 3CHHCH4 + 4CH实验事实：实验测得在有机产物分子中均只含实验事实：实验测得在有机产物分子中均只含 一个一个C原子。原子。Cl2 2Cl断键断键情况情况CHHHHCH4 +CH4 + 2CHHHCH4 + 3CHHCH4 + 4CHCH3Cl + HClCH2Cl2 + HClCHCl3 + HCl CCl4 + HCl CH3Cl + H2 CH2Cl2 + H2 CHCl3 + H2 CCl4 + H2实验事实：实验测得在有机产物分子中均只含实验事实：实验测得在有机产物分子中均只含 一个一个C原子。原子。成键成键情况情况CH4+ Cl 2 CH3Cl + CH4+ Cl 2 CH2Cl2 + CH4+ Cl 2 CHCl3 + CH4+ Cl 2 CCl4 + 光光光光光光光光CH4+ Cl 2 CH3Cl (g) + HCl CH4+ 2 Cl 2 CH2Cl2 (l) + 2HClCH4+ 3 Cl 2 CHCl3 (l) + 3HClCH4+ 4 Cl 2 CCl4 (l) + 4HCl光光光光光光光光思考：根据方程式解释产生实验现象的原因。思考：根据方程式解释产生实验现象的原因。 思考：根据有机反应物到有机生成物的变化，总思考：根据有机反应物到有机生成物的变化，总结这四个反应有何共同之处？结这四个反应有何共同之处？（二）甲烷的（二）甲烷的取代反应取代反应 CH4+ Cl2暗处：无现象暗处：无现象阳光直射：爆炸阳光直射：爆炸光照：？光照：？现象：现象：黄绿色气体颜色逐渐变浅，黄绿色气体颜色逐渐变浅，量筒壁上出量筒壁上出现油状液滴，量筒内液面上升，有少量白雾。现油状液滴，量筒内液面上升，有少量白雾。(氯仿氯仿)(四氯化碳四氯化碳)取代反应取代反应:有机物有机物中的某些原子或中的某些原子或原子团被其他原原子团被其他原子或原子团所代子或原子团所代替的反应替的反应.注意：注意：1、四种氯代产物共存，且都不溶于水，在常况下，、四种氯代产物共存，且都不溶于水，在常况下， CH3Cl是气体，是气体，CH2Cl2、 CHCl3、CCl4都是无色油状液体。都是无色油状液体。2、CH4卤代卤代(Cl2、Br2)反应的条件反应的条件-气态卤素单质、光照。气态卤素单质、光照。思考：思考：1、一烧瓶盛有、一烧瓶盛有Cl2和和CH4光照一段时间，光照一段时间， 烧瓶内有几种物质？烧瓶内有几种物质？2、要把、要把1mol CH4的的H全被全被Cl取代，需多少取代，需多少mol Cl2？引申：引申：1mol CH4与与Cl2反应，得到等物质的量的反应，得到等物质的量的4种取代产物，种取代产物，则消耗则消耗Cl2的物质的量为的物质的量为 。2.5mol （三）甲烷的受热分解（三）甲烷的受热分解1000 CH4 C + 2H2四、四、甲烷的用途：甲烷的用途： 气体燃料，化工原料。气体燃料，化工原料。2、一定质量的甲烷发生不完全燃烧，得到的燃烧产物为、一定质量的甲烷发生不完全燃烧，得到的燃烧产物为CO、CO2和和H2O蒸气，此混合气的质量为蒸气，此混合气的质量为49.6g，当其缓慢经过无，当其缓慢经过无水水CaCl2时，时，CaCl2增生增生25.2g，原混合气体中，原混合气体中CO2的质量为（的质量为（ ） A、12.5g B、13.2g C、19.7g D、24.4g1 1、对、对CH2Cl2的叙述正确的是（的叙述正确的是（ ） A有两种结构有两种结构 B只有一种结构只有一种结构 C是非极性分子是非极性分子 D是正四面体结构是正四面体结构 练习：练习：CH2Cl2只有一种结构证明只有一种结构证明CH4确实是空间正四面体结构，确实是空间正四面体结构， 而非平面四边形。而非平面四边形。BB3、取、取0.1mo1某气态烃在足量氧气中燃烧，某气态烃在足量氧气中燃烧，生成生成1.8g水和水和4.48LCO2 (标准状况标准状况)，求，求该烃的化学式与最简式。该烃的化学式与最简式。4、某有机物组成元素的质量分数分别为：氧占、某有机物组成元素的质量分数分别为：氧占50%，碳占碳占37.5%，氢占，氢占12.5%，该有机物蒸气密度与，该有机物蒸气密度与相同条件下氧气密度相同。试确定该有机的分子式。相同条件下氧气密度相同。试确定该有机的分子式。思考：思考：若某有机物燃烧的产物只有若某有机物燃烧的产物只有H2O和和CO2，该有机物，该有机物一定是烃吗？一定是烃吗？一、存在及物理性质一、存在及物理性质二、分子结构特点二、分子结构特点正四面体，键角正四面体，键角10928三、化学性质三、化学性质常温下稳定常温下稳定用途：清洁燃料用途：清洁燃料1、燃烧（氧化反应）、燃烧（氧化反应）2、取代反应、取代反应反应物：反应物：CH4 + Cl 2 / Br 2(g)条件：光照条件：光照用途：制氯代甲烷用途：制氯代甲烷第一节第一节 甲甲 烷（烷（CH4）常常 温温 下下特特 定定 条条 件件 下下与与O2不反应不反应点燃点燃CH4+2O2 CO2+2H2O与与KMnO4不反应不反应与与Cl2不反应不反应高温高温 CH4 C + 2H2CH4与与Cl2光照下发生光照下发生取代反应取代反应一、存在及物理性质一、存在及物理性质二、分子结构特点二、分子结构特点正四面体，键角正四面体，键角10928三、化学性质三、化学性质用途：化工原料用途：化工原料常温下稳定常温下稳定用途：清洁燃料用途：清洁燃料1、燃烧（氧化反应）、燃烧（氧化反应）2、取代反应、取代反应反应物：反应物：CH4 + Cl 2 / Br 2(g)条件：光照条件：光照用途：制氯代甲烷用途：制氯代甲烷3、高温分解、高温分解第一节第一节 甲甲 烷（烷（CH4）1、查阅资料，了解、查阅资料，了解“可燃冰可燃冰”的存在及环境恶化对的存在及环境恶化对“可燃冰可燃冰”存在产生的威胁。设想合理开发存在产生的威胁。设想合理开发“可燃冰可燃冰”的方法。的方法。课课 后后 拓拓 展展2、查阅资料，了解涂改液可能带来的危害。、查阅资料，了解涂改液可能带来的危害。1、以下事实能说明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体、以下事实能说明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构的是（结构，而不是正方形的平面结构的是（ ）ACH3Cl只有一种结构只有一种结构 B CH2Cl2只有一种结构只有一种结构C CHCl3只有一种结构只有一种结构 D CCl4 是非极性分子是非极性分子 练练 习习B 练练 习习2、若要使、若要使0.5 mol甲烷完全和氯气发生取代反应，并生成相甲烷完全和氯气发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要氯气的物质的量为同物质的量的四种取代物，则需要氯气的物质的量为( ) A 2.5 mol B 2 mol C 1.25 mol D 0.5 molC 练练 习习3 3、甲烷在一定高温下可分解为乙炔、甲烷在一定高温下可分解为乙炔( (C2H2) )和氢气，则该混合气和氢气，则该混合气的密度是相同条件下氢气密度的的密度是相同条件下氢气密度的( )( ) A2 2倍倍 B4 4倍倍 C8 8倍倍 D1616倍倍B4 4、第、第2828届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气届国际地质大会提供的资料显示，海底有大量的天然气水合物，可满足人类水合物，可满足人类 10001000年的能源需要。天然气水合物是一种年的能源需要。天然气水合物是一种晶体，晶体中平均每晶体，晶体中平均每4646个水分子构建成个水分子构建成8 8个笼，每个笼可容纳个笼，每个笼可容纳1 1个个CH4分子或分子或1 1个游离个游离H2O分子。若晶体中每分子。若晶体中每8 8个笼只有个笼只有6 6个容纳个容纳了了CH4分子，另外分子，另外2 2个笼被游离个笼被游离H2O分子填充，则天然气水合物分子填充，则天然气水合物的平均组成可表示为（）的平均组成可表示为（）ACH4 14H2O BCH4 8H2O CCH4 (23/3)H2O DCH4 6H2OB二、甲烷的存在及物理性质二、甲烷的存在及物理性质存在：存在：甲烷是沼气、坑气和天然气的主要成分甲烷是沼气、坑气和天然气的主要成分资料：资料：有研究显示，牛、羊等动物会排放出有研究显示，牛、羊等动物会排放出甲烷气体，它们所排放的甲烷约占全世界甲甲烷气体，它们所排放的甲烷约占全世界甲烷排放量的五分之一。烷排放量的五分之一。 有些国家的温室气体主要来自工业和汽车排有些国家的温室气体主要来自工业和汽车排放，但是澳大利亚和新西兰这两国的温室效应放，但是澳大利亚和新西兰这两国的温室效应却应归咎于成千上万头牛羊排放的甲烷。却应归咎于成千上万头牛羊排放的甲烷。等质量的等质量的CH4和和CO2产生的温室产生的温室效应是前者大效应是前者大我也要缴我也要缴税吗？税吗？物理性质：物理性质： 甲烷是无色、无味气体，甲烷是无色、无味气体， 比空气轻，极难溶于水。比空气轻，极难溶于水。