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高一化学甲烷课件本讲稿第一页，共四十三页第三章 有机化合物第一节最简单的有机化合物甲烷本讲稿第二页，共四十三页教学目标教学目标知识与能力知识与能力1、使学生掌握甲烷的结构式、甲烷的电子式和甲烷分子的正四面体结构；2、掌握甲烷的化学性质，了解有关实验的结论，了解取代反应；3、了解甲烷的存在和甲烷的用途等。、使学生认识烷烃同系物在组成、结构式、化学性质上的共同点以及物理性质随着分子里碳原子数目的递增而变化的规律性。、使学生掌握饱和链烃、烃基的概念和烷烃的同分异构体的写法及其命名法。通过同系物、同分异构现象的教学，使学生进一步了解有机物的性质和结构间的关系。、通过烷烃分子通式的总结推导过程，学会用“通式思想”认识同系物的有机物的组成特征。本讲稿第三页，共四十三页教学重点：教学重点：甲烷的结构和甲烷的化学性质；烷烃的性质，同分异构体概念的学习及同分异构体的写法。教学难点教学难点：甲烷的结构、研究某物质的程序和方法；同分异构体概念的学习及同分异构体的写法。本讲稿第四页，共四十三页一、有一、有 机机 物物什么叫有机物？它有哪些组成元素什么叫有机物？它有哪些组成元素？1 1、定义：、定义：含有含有碳元素碳元素的化合物为有机物。的化合物为有机物。（但碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳但碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物等看作无机物。的金属化合物等看作无机物。）温故而知新:本讲稿第五页，共四十三页一、有一、有 机机 物物2 2、组成元素：、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等主要元素主要元素其他元素其他元素温故而知新:本讲稿第六页，共四十三页3、有机物和无机物的比较、有机物和无机物的比较 有机物有机物 无机物无机物 种类种类溶解性溶解性耐热性耐热性可燃性可燃性电离性电离性化学化学反应反应很多很多(3000万种以上万种以上)比有机物少比有机物少(10万种左右万种左右)多数难溶于水，易多数难溶于水，易溶于有机溶剂溶于有机溶剂多数难溶于有机溶剂，多数难溶于有机溶剂，易溶于水易溶于水不耐热，熔点较低不耐热，熔点较低多数耐热，难熔化，多数耐热，难熔化，熔点较高熔点较高多数可以燃烧多数可以燃烧多数不能燃烧多数不能燃烧多数为非电解质多数为非电解质多数是电解质多数是电解质一般比较复杂，副反一般比较复杂，副反应多，反应速率慢应多，反应速率慢一般比较简单，副反一般比较简单，副反应少，反应速率较快应少，反应速率较快本讲稿第七页，共四十三页 有机物分类根据有机物的有机物分类根据有机物的 组成和结构特点组成和结构特点有有机机物物烃：烃：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等烃的衍生物：烃的衍生物：卤代烃、醇、酚、羧酸等。卤代烃、醇、酚、羧酸等。高分子化合物高分子化合物（包括人工合成（包括人工合成）有机化学的学习方法：有机化学的学习方法：三抓三抓：抓结构：抓结构 抓部位抓部位 抓条件抓条件三学会：模仿三学会：模仿 推断推断 接受新信息能力接受新信息能力本讲稿第八页，共四十三页 仅含仅含碳碳和和氢氢两种元素的有机物，称为碳两种元素的有机物，称为碳氢化合物，也称为氢化合物，也称为烃烃。烃，读音烃，读音tingting，碳的声母和氢的韵母的组，碳的声母和氢的韵母的组合。合。碳碳氢氢烃烃4 4、烃、烃(通式：通式：CxHy)CxHy)本讲稿第九页，共四十三页动动脑动动脑下列物质属于烃的是：下列物质属于烃的是：H H2 2S S、C C2 2H H2 2、CHCH3 3ClCl、C C2 2H H5 5OHOH、CHCH4 4、H H2 2、金刚石、金刚石、CHCH3 3COOHCOOH、COCO2 2、C C2 2H H4 4 C2H2CH4C2H4本讲稿第十页，共四十三页甲烷在甲烷在自然界自然界的存在的存在沼气沼气煤矿坑道气煤矿坑道气天然气天然气油田气油田气本讲稿第十一页，共四十三页分子式：分子式：CH4电子式：电子式：HHHCH结构式：结构式：CHHHH+1-4二、甲烷的分子结构二、甲烷的分子结构（平面）（平面）思考思考 上述结构式是否说明甲烷上述结构式是否说明甲烷分子的真实构型是以碳原子为中分子的真实构型是以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的平面正心，四个氢原子为顶点的平面正方形？方形？本讲稿第十二页，共四十三页2 2、甲烷分子的立体结构：、甲烷分子的立体结构：以碳原子为中心，以碳原子为中心，四个氢原子四个氢原子为顶点的为顶点的正四面体正四面体。键角：。键角：109109。2828，本讲稿第十三页，共四十三页 但由于有机物的立体结构式但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的一般采用平面的结构式结构式来表示。来表示。本讲稿第十四页，共四十三页三、甲烷的物理性质：三、甲烷的物理性质：色色 味的味的 体，密度体，密度 ，溶于水。溶于水。无无气气无无比空气小比空气小极难极难向下排气法向下排气法排水法排水法收集收集收集收集本讲稿第十五页，共四十三页推测推测CHCH4 4化学性质：化学性质：1 1、CHCH4 4有一定的还原性，可被氧化有一定的还原性，可被氧化2 2、CHCH4 4可能容易受热分解可能容易受热分解本讲稿第十六页，共四十三页四、四、甲烷的化学性质：甲烷的化学性质：通常情况下，甲烷的通常情况下，甲烷的结构比较稳定，结构比较稳定，不易与其它物质反应。不易与其它物质反应。与与强酸强酸、强碱强碱、强氧化剂如强氧化剂如高锰酸钾、溴水高锰酸钾、溴水等等都不起反应。都不起反应。注意：有机反应方程式中用“”不用“”本讲稿第十七页，共四十三页用“”不用“”1、氧化反应、氧化反应（可燃性）可燃性）CHCH4 4爆炸爆炸极限极限：5%15.4%CH4+2O2 CO2+2H2O点燃点燃瓦斯爆炸瓦斯爆炸因此在煤矿矿井里要采取通风，因此在煤矿矿井里要采取通风，严禁烟火等安全措施。严禁烟火等安全措施。点燃甲烷前必须验纯点燃甲烷前必须验纯,否则会爆炸否则会爆炸.(.(思考思考:什么时候什么时候甲烷会爆炸最强烈甲烷会爆炸最强烈?)?)注意注意:本讲稿第十八页，共四十三页辽宁省辽源煤矿瓦斯爆炸现场辽宁省辽源煤矿瓦斯爆炸现场本讲稿第十九页，共四十三页本讲稿第二十页，共四十三页 在隔绝空气并在隔绝空气并加热至加热至1000的高温的高温下，下，甲烷甲烷分解分解CHCH4 4 C +2H C +2H2 2高温高温合成氨合成氨、汽油汽油的原料的原料橡胶工业橡胶工业的原料的原料2 2、甲烷的受热分解、甲烷的受热分解可以用于制造颜料、油墨、油漆等可以用于制造颜料、油墨、油漆等本讲稿第二十一页，共四十三页3、取代反应(特征反应)你从实验中得到哪些信息？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从所得的实验信息中你能得到哪些启示示科学探究科学探究本讲稿第二十二页，共四十三页4、取代反应、取代反应 试管内水面上升试管内水面上升 试管内试管内Cl2的黄绿色逐渐消失的黄绿色逐渐消失 试管内壁出现油状液滴试管内壁出现油状液滴注意：注意：装置装置要放在要放在光亮光亮的地方的地方.取代反应：取代反应：有机物分子有机物分子里的里的某些某些原子或原子团原子或原子团被其他被其他原子原子或或原子团原子团所所代替代替的反应。的反应。现象现象：本讲稿第二十三页，共四十三页ClCl+光光C CH HH HH HCl ClCl ClH H+一氯甲烷的形成一氯甲烷的形成甲烷的结构式形成卤代物的历程甲烷的结构式形成卤代物的历程ClCl+光光C CH HH HH HCl ClCl ClH H+C CCl ClH HH HCl Cl二氯甲烷的形成二氯甲烷的形成本讲稿第二十四页，共四十三页ClCl+光光Cl ClH H+C CCl ClH HH HCl ClC CH HCl ClCl ClCl Cl三氯甲烷的形成三氯甲烷的形成ClCl+光光Cl ClH H+C CH HCl ClCl ClCl ClC CCl ClCl ClCl ClCl Cl四氯甲烷的形成四氯甲烷的形成本讲稿第二十五页，共四十三页CH4+Cl2光照光照CH3Cl+Cl2光照光照CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2光照光照CHCl3+HClCHCl3+Cl2光照光照CCl4+HClCH3Cl+HCl产物为产物为混合物混合物本讲稿第二十六页，共四十三页问题：问题：甲烷与氯气反应的产物有几种？甲烷与氯气反应的产物有几种？甲烷与氯气反应，共得到甲烷与氯气反应，共得到5种产物种产物，其中，其中一氯甲烷和氯化氢是气态，二氯甲烷、三氯甲一氯甲烷和氯化氢是气态，二氯甲烷、三氯甲烷、和四氯甲烷为液态。而氯化氢易溶于水，烷、和四氯甲烷为液态。而氯化氢易溶于水，其余难溶于水。其余难溶于水。反应条件：光照反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应）室温下在暗处不发生反应）反应物质：纯卤素单质；如甲烷与氯水、溴水不反应，反应物质：纯卤素单质；如甲烷与氯水、溴水不反应，与与Cl2、溴蒸气光照条件下发生取代反应。、溴蒸气光照条件下发生取代反应。甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。注意：注意：本讲稿第二十七页，共四十三页取代反应与置换反应的区别取代反应与置换反应的区别取代反应取代反应适用于有机反应适用于有机反应适用于无机反应适用于无机反应反应物、生成物中不反应物、生成物中不一定有单质一定有单质反应物、生成物中一反应物、生成物中一定有单质定有单质逐步取代逐步取代，很多反应，很多反应是可逆的是可逆的反应一般是单向进行反应一般是单向进行反应能否进行受催化剂、反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件温度、光照等外界条件影响较大影响较大在水溶液中进行的置在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非换反应遵循金属或非金属的活动顺序金属的活动顺序置换反应置换反应讨论讨论本讲稿第二十八页，共四十三页无色易液化的无色易液化的气体气体，有乙醚的气味和甜，有乙醚的气味和甜味，无腐蚀性。味，无腐蚀性。一氯甲烷一氯甲烷CH3ClCH2Cl2无色透明、有刺激芳香气味、易挥发无色透明、有刺激芳香气味、易挥发的的液体液体。吸入有毒！。吸入有毒！脂肪和油的萃取剂脂肪和油的萃取剂牙科局部麻醉剂、冷冻剂和灭火剂牙科局部麻醉剂、冷冻剂和灭火剂主要用作致冷剂主要用作致冷剂在医药上作麻醉剂在医药上作麻醉剂二氯甲烷二氯甲烷本讲稿第二十九页，共四十三页无色透明易挥发无色透明易挥发液体液体，稍有甜味。，稍有甜味。CHCl3氯仿氯仿三氯甲烷三氯甲烷有机溶剂。在医药上用作麻醉剂、防腐剂。有机溶剂。在医药上用作麻醉剂、防腐剂。CCl4全氯甲烷全氯甲烷四氯化碳四氯化碳四氯甲烷四氯甲烷无色无色液体液体，有愉快的气味，有毒！，有愉快的气味，有毒！用作溶剂、有机物的氯化剂、香料的浸用作溶剂、有机物的氯化剂、香料的浸出剂、纤维的脱脂剂、灭火剂、分析试出剂、纤维的脱脂剂、灭火剂、分析试剂，并用于制氯仿和药物等。剂，并用于制氯仿和药物等。本讲稿第三十页，共四十三页练习练习:1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式。程式。CH4+Br2 CH3Br+HBr光照光照CH3Br+Br2光照光照CH2Br2+HBrCH2Br2+Br2光照光照CHBr3+HBrCHBr3+Br2光照光照CBr4+HBr本讲稿第三十一页，共四十三页2、在光照条件下，将等体积的甲烷和氯气混在光照条件下，将等体积的甲烷和氯气混合，得到的产物中物质的量最多的是合，得到的产物中物质的量最多的是()()A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HClD3、下列叙述正确的是、下列叙述正确的是()A、有机物一定来自有机体内有机物一定来自有机体内 B、有机物与无机物可以相互转化有机物与无机物可以相互转化 C、CO属于有机物属于有机物 D、A-B+C-D A-C+B-D 一定属于复一定属于复 分解反应分解反应B本讲稿第三十二页，共四十三页甲烷化学甲烷化学性质性质 总体：总体：一定条件下一定条件下燃烧反应燃烧反应取代反应取代反应受热分解受热分解性质较稳定性质较稳定本讲稿第三十三页，共四十三页练习练习:4 4、甲烷是一种、甲烷是一种、的气体，标准状况下的气体，标准状况下的密度的密度_，其分子呈，其分子呈 结构，电子式结构，电子式 ，化学性质比较，化学性质比较。5 5、与甲烷的分子结构相同的物质是（、与甲烷的分子结构相同的物质是（）A A、NHNH3 3 B B、CClCCl4 4 C C、CHCH2 2ClCl2 2 D D、H H2 2O O6 6、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高锰酸钾、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高锰酸钾褪色的是（褪色的是（）A A、CHCH4 4 B B、COCO2 2 C C、SOSO2 2 D D、H H2 2无色无色无味无味0.714g/L0.714g/L正四面体正四面体 稳定稳定B BC C本讲稿第三十四页，共四十三页B B 练习练习:8、1mol1mol甲烷完全与氯气发生取代反应甲烷完全与氯气发生取代反应,若要制得等物质的量的若要制得等物质的量的4 4种卤代产物，需种卤代产物，需氯气多少摩尔？氯气多少摩尔？2.5mol7 7向下列物质的水溶液中加入向下列物质的水溶液中加入AgNOAgNO3 3溶溶液，有白色沉淀产生的是（液，有白色沉淀产生的是（）、l l、a al l、l l、l l本讲稿第三十五页，共四十三页练习练习:9、下列事实能证明甲烷分子中是以、下列事实能证明甲烷分子中是以C 原子为原子为中心的正四面体结构的是（中心的正四面体结构的是（）A CH3Cl只代表一种物质只代表一种物质 B CH2Cl2只代表一种物质只代表一种物质 C CHCl3只代表一种物质只代表一种物质 D CCl4只代表一种物质只代表一种物质B本讲稿第三十六页，共四十三页 甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产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，由植物残体经过微生物发酵的作用而的情况下，由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。生成的。本讲稿第三十七页，共四十三页 天然气的主要成分是甲烷，天然气是当天然气的主要成分是甲烷，天然气是当今世界上最重要的气体化石燃料。我国是最今世界上最重要的气体化石燃料。我国是最早利用天然气的国家。早利用天然气的国家。天然气：天然气：本讲稿第三十八页，共四十三页 据了解，作为据了解，作为西气东输西气东输主供气主供气源，塔里木气田拥有天然气资源源，塔里木气田拥有天然气资源量五千二百六十七亿立方米，截量五千二百六十七亿立方米，截至去年底，累计探明天然气地质至去年底，累计探明天然气地质储量六千二百二十四亿立方米，储量六千二百二十四亿立方米，在年输气二百亿立方米的前提下，在年输气二百亿立方米的前提下，有能够稳定供气三十年的资源保有能够稳定供气三十年的资源保证。证。本讲稿第三十九页，共四十三页 千年的希望千年的希望 “可燃冰可燃冰”可燃冰是天然气（甲烷等）可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为冰，被称为“可燃冰可燃冰”。“可可燃冰燃冰”储量较大，可燃冰将成储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源为最理想替代能源.本讲稿第四十页，共四十三页可燃冰的分布可燃冰的分布本讲稿第四十一页，共四十三页原因：原因：1 1、碳原子含有、碳原子含有4 4个价电子，可跟个价电子，可跟其它原子形成其它原子形成4 4个共价键个共价键2 2、碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子、碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子间易形成间易形成单键、双键、叁键、碳链、碳环单键、双键、叁键、碳链、碳环等多等多种复杂的结构单元。种复杂的结构单元。CHHHH：CCCCCCCCCCCCHHH.C.HC=CCC本讲稿第四十二页，共四十三页本讲稿第四十三页，共四十三页