最简单的有机化合物-甲烷课件.ppt

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1、第一节第一节最简单的有机化合物最简单的有机化合物 -甲烷甲烷一、甲烷一、甲烷第三章第三章 有机化合物有机化合物课前练习课前练习下列物质属于有机物的是：下列物质属于有机物的是：_ 属于烃的是：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 最简单的有机化合物最简单的有机化合物甲烷甲烷天然气天然气可燃冰可燃冰沼气沼气甲甲烷烷是是池池沼沼底底部部产产生生的的沼沼气气和和煤煤矿矿的的坑坑道道所所产产生生的的坑坑气

2、气以以及及天天然然气气的的主主要要成成分分。这这些些甲甲烷烷都都是是在在隔隔绝绝空空气气的的情情况况下下，由由植植物物残残体体经经过过微微生物发酵的作用而生成的。生物发酵的作用而生成的。甲烷的存在甲烷的存在沼气沼气池沼底部池沼底部坑气坑气煤坑或坑道煤坑或坑道天然气天然气某些地方地下深处某些地方地下深处我国天然气主要分布在四川、重庆、甘肃、青我国天然气主要分布在四川、重庆、甘肃、青海、新疆等地。海、新疆等地。（二）甲烷的物理性质（二）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如何收集甲烷如何收集甲烷?向向下下排排空空气气法法排排水水法

3、法 1、有机物有机物总类繁多的原因？总类繁多的原因？2、甲烷甲烷的结构性质什么样？的结构性质什么样？3、有机反应有机反应为什么用为什么用“”，不用，不用“=”4、怎样理解、怎样理解取代反应取代反应？反应条件是什么反应条件是什么有机物种类有机物种类繁多的原因：繁多的原因：1 1、碳原子含有、碳原子含有4 4个价电子，可个价电子，可跟其它原子形成跟其它原子形成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、碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子间易形成子间易形成单键、双键、叁键、碳链、碳环单键、双键、叁键、碳链、碳环等多种复杂的结构单元。等多种复杂的结构单元。CHHHH：CCCCC

4、CCCCCCCHHH.C.HC=CCC分子式：分子式：CH4电子式：电子式：HHHCH结构式：结构式：CHHHH甲烷的分子结构甲烷的分子结构 思考思考 上述结构式是否说明上述结构式是否说明甲烷分子的真实构型是以碳甲烷分子的真实构型是以碳原子为中心，四个氢原子为原子为中心，四个氢原子为顶点的平面正方形？顶点的平面正方形？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，四个氢原子为顶四个氢原子为顶点的点的正四面体，正四面体，四个四个C-H键的长度强键的长度强度相同。键角均为：度相同。键角均为：109。28，（三）化学性质：（三）化学性质：通常情况下，甲烷比较稳定。通常情况下

5、，甲烷比较稳定。A.氧化反应氧化反应：注：（）（）有机反应方程式中用“”不用“”（）（）CHCH4 4在空气中易燃烧，甚至可以引起爆炸。（）（）多数有机物易燃烧。（）（）与强酸、强碱或强氧化剂一般不反应。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。甲烷在点燃的条件甲烷在点燃的条件下能被氧气氧化，下能被氧气氧化，在通常情况下，在通常情况下，KMnO4(H+)溶液等强溶液等强氧化剂能不能将甲烷氧化剂能不能将甲烷氧化？氧化？将甲烷通入将甲烷通入KMnO4(H+)溶液中溶液中有什么现

6、象有什么现象，说明什么？，说明什么？KMnO4(H+)不褪色，甲烷不能被不褪色，甲烷不能被KMnO4(H+)氧化。氧化。通常情况下稳定，不与三强（强通常情况下稳定，不与三强（强酸、强碱、强氧化剂）反应酸、强碱、强氧化剂）反应结论：结论：取一个取一个100mL的量筒，的量筒，用排饱和食盐水的方用排饱和食盐水的方法收集法收集20mLCH4和和Cl2，放在光亮的地，放在光亮的地方，日光不要直射，方，日光不要直射，等待片刻，观察发生等待片刻，观察发生的现象的现象！实验探究：实验探究：B、甲烷的、甲烷的“取代反应取代反应”试试验验现象：现象：混合气混合气无光照，不反应无光照，不反应强光照射，会爆炸，混合

7、气强光照射，会爆炸，混合气颜色变浅，瓶内壁有油状液体，瓶颜色变浅，瓶内壁有油状液体，瓶中有少量白雾。中有少量白雾。HCHHH+ClCl HCClHH+HCl一氯甲烷一氯甲烷HCClHH+ClCl HCClClH+HClHCClClH+ClCl HCClClCl+HCl二氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷三氯甲烷HCClClCl+ClCl ClCClClCl+HCl四氯甲烷四氯甲烷取代反应取代反应有机物分子里的某些原子或原子团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被其它原子或原子团所替代的反应甲烷的四种甲烷的四种氯代物氯代物均不溶于水，常温下均不溶于水，常温下 一氯甲烷一氯甲烷CH3C

8、l-气体气体 二氯甲烷二氯甲烷CH2Cl2 三氯甲烷三氯甲烷CHCl3 四氯甲烷四氯甲烷CCl4-均为液体均为液体1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式。式。CH4+Br2 CH3Br+HBr光照光照CH3Br+Br2CH2Br2+HBrCH2Br2+Br2CHBr3+HBrCHBr3+Br2CBr4+HBr光照光照光照光照光照光照C.分解反应：分解反应：其产物：其产物：H H2 2是合成氨及合成汽油等是合成氨及合成汽油等工业的原料。工业的原料。C C是橡胶工业的原料，可以是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油墨、油漆等用于制造颜料、油墨、油漆等注：多数有机物熔点低

9、，受热易分解。甲烷常温时很稳定，高温时可断键甲烷常温时很稳定，高温时可断键甲烷的高温裂解反应方程式：甲烷的高温裂解反应方程式：以上反应的温度高低比较：以上反应的温度高低比较：甲烷化甲烷化学性质学性质 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课堂总结课堂总结甲烷的取代反应甲烷的取代反应 取代反应与置换反应的比较：取代反应与置换反应的比较：可可燃燃冰冰简简介介：学学名名“天天然然气气水水合合物物”，也也称称气气体体水水合合物物（gashydrategashydrate），是是由由天天然然气气与与水水分分子子在在高高压压（100100大大气

10、气压压或或10MPa10MPa）和和低低温温（0 01010）条条件件下下合合成成的的一一种种固固态态结结晶晶物物质质。因因天天然然气气中中80%80%90%90%的的成成分分是是甲甲烷烷，故故也也有有人人叫叫“甲甲 烷烷 水水 合合 物物”（methanehydratemethanehydrate或或methanegas methanegas hydratehydrate）。天天然然气气水水合合物物多多呈呈白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可白色或浅灰色晶体，外貌类似冰雪，可 以像酒精块一样被点燃，故也有人以像酒精块一样被点燃，故也有人 叫它叫它“可燃冰可燃冰”。从微观上看其分子结构就像一从微

11、观上看其分子结构就像一 个一个个一个“笼子笼子”，由若干水分子组成，由若干水分子组成 一个笼子，每个笼子里一个笼子，每个笼子里“关关”一个甲一个甲 烷气体分子。烷气体分子。可燃冰可燃冰 未来的新能源未来的新能源烷烃第三章第三章 有机化合物有机化合物第一节第一节最简单的有机化合物甲烷最简单的有机化合物甲烷第课时第课时12 十二月十二月 2022二、烷烃二、烷烃 复习复习 甲烷分子中碳原子成键特征甲烷分子中碳原子成键特征。1.键角键角109028，4个个H原子构成正四面体，原子构成正四面体，C在中心。在中心。2.C原子的价键已达到饱和。原子的价键已达到饱和。HCCHHHHHHCCCHHHHHHHH

12、CCCCHHHHHHHHH乙烷乙烷(C2H6)丙烷丙烷(C3H8)丁烷丁烷(C4H10)它们对应的结构式它们对应的结构式CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3或或 CH3(CH2)2CH3烷烃的通式：烷烃的通式：CnH2n+2结构简式结构简式：HCCCCCHHHHHHHHHHH HCH例如：例如：省略省略CH键键 把同一把同一C上的上的H合并合并CH3CHCH2CH2CH3CH3省略横线上省略横线上CC键键 CH3CHCH2CH2CH3CH3或者：或者：CH3CH(CH3)CH2CH2CH3（一）一）烷烃结构和组成特征烷烃结构和组成特征2.C原子都形成原子都形成4个共价键；形成

13、四面体结构。个共价键；形成四面体结构。3.碳链可以转动碳链可以转动（呈锯齿形）（呈锯齿形）思考思考 烷烃分子中的所有原子能否共平面？烷烃分子中的所有原子能否共平面？1.烃分子中，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，剩烃分子中，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到到“饱和饱和”。这样的烃叫做。这样的烃叫做饱和烃饱和烃，又叫，又叫烷烃烷烃。烷烃中的所有原子不可能共平面烷烃中的所有原子不可能共平面.（二）同系物：（二）同系物：结构相似，在分子组成上相差一个结构相似，在分子组成上相差一个或若干个或若干个CH2原

14、子团的物质互称为同系物。原子团的物质互称为同系物。练习练习1下列物质中属于同系物的是下列物质中属于同系物的是_.CH2=CHCH3 CH4 H2 CH3(CH2)5CH(CH3)CH3 CH2CH2CH2CH2 和和（1 1）碳、碳单键，其余连氢）碳、碳单键，其余连氢（2 2）链状（可带支链）链状（可带支链）（3 3）CHCH2 2为系差为系差烷烃的结构烷烃的结构相似相似是指是指:（三）烃基（三）烃基烃分子失去一个烃分子失去一个H原子后剩余的原子团叫做烃基。用原子后剩余的原子团叫做烃基。用R表示。表示。烷烃烷烃烷基烷基例如：甲基例如：甲基CH3-或或-CH3 CHHH电子式：电子式：练习练习2

15、 写出乙基的结构简式和电子式：写出乙基的结构简式和电子式：CH3CH2-或或-CH2CH3或或C2H5-或或-C2H5-CH3CH2 CHHH C HH（四）烷烃的物理性质（四）烷烃的物理性质：名称名称结构简式结构简式常温常温时的时的状态状态熔点熔点/沸点沸点/相对相对密度密度水溶水溶性性甲烷甲烷CH4气气-182.5-161.50.466不溶不溶乙烷乙烷CH3CH3气气-182.8-88.60.572不溶不溶丙烷丙烷CH3CH2CH3气气-188.0-42.10.585不溶不溶丁烷丁烷CH3(CH2)2CH3气气-138.4-0.50.5788不溶不溶戊烷戊烷CH3(CH2)3CH3液液-1

16、29.736.00.6262不溶不溶十七烷十七烷 CH3(CH2)15CH3固固22302.20.7780不溶不溶规律：规律：CnH2n+2(n1)状态：气（状态：气（n4）液液固；固；C原子数原子数,熔沸点熔沸点，相对密度，相对密度(小于小于1)，均不溶于水。，均不溶于水。结构相似的分子随结构相似的分子随相对分子质量的逐相对分子质量的逐渐增大范德华力逐渐增大范德华力逐渐增大。渐增大。（五）烷烃的化学性质（五）烷烃的化学性质-与甲烷性质相似与甲烷性质相似（1 1）氧化反应）氧化反应(能燃烧能燃烧)2CnH2n+2 +(3n+1)O2 2nCO2 +2(n+1)H2O 点燃点燃结构稳定结构稳定,

17、均不能使均不能使KMKMn nO O4 4褪色，不与强酸，强碱反应。褪色，不与强酸，强碱反应。（2 2）取代反应）取代反应 (在光照条件下进行，产物更复杂在光照条件下进行，产物更复杂)例如：例如：CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl 光照光照练习练习3 某气态烷烃某气态烷烃20mL完全燃烧时，正好消耗同温同完全燃烧时，正好消耗同温同压下的氧气压下的氧气100mL，则该烷烃的化学式是（，则该烷烃的化学式是（）A、C2H6 B、C3H8 C、C4H10 D、C5H12B 练习练习4 1mol4 1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔尔ClCl2 2

18、发生取代？（发生取代？（）A A、4mol B4mol B、8mol C8mol C、2mol D2mol D、6mol6molD（六）烷烃的命名（六）烷烃的命名(了解了解)1、习惯命名法、习惯命名法(1)1-10个个C原子的直链烷烃原子的直链烷烃:称为称为 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 烷烷(2)11个个C原子以上的直链烷烃：如原子以上的直链烷烃：如:C11H24 称为十一烷称为十一烷(3)带支链的烷烃带支链的烷烃:用用正、异、新表示正、异、新表示戊烷戊烷C5H12C8H18辛烷辛烷正戊烷正戊烷无支链无支链异戊烷异戊烷带一支链带一支链新戊烷新戊

19、烷带两支链带两支链CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CCH3CH3正戊烷正戊烷无支链无支链异戊烷异戊烷带一支链带一支链新戊烷新戊烷带两支链带两支链CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CH3CCH3CH3思考与交流思考与交流 正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子式是否相同？他们分子结构是否相同？它们是式是否相同？他们分子结构是否相同？它们是否为同一种物质？否为同一种物质？结论结论它们的分子式相同（它们的分子式相同（C5H12），），但分子结构不同，属于不同的分子。但分子结构不同，属于不同的分子。（七）同分异构现象

20、、同分异构体（七）同分异构现象、同分异构体1、同分异构体现象、同分异构体现象（1）同分异构体现象：）同分异构体现象：化合物化合物具有相同的分子式具有相同的分子式，但，但具有不同的结构具有不同的结构现现象，叫做同分异构现象。象，叫做同分异构现象。（2）同分异构体：）同分异构体：具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体。体。如：正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体如：正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体理解理解一个相同一个相同分子式相同（分子组成相同、分子量相同）分子式相同（分子组成相同、分子量相同）一个不同一个不同结构不同（性质不同）结构不同（性质不

21、同）名称名称熔点熔点/0C沸点沸点/0C相对密度相对密度正丁烷正丁烷-138.4-0.50.5788异丁烷异丁烷-159.6-11.70.557正丁烷和异丁烷的某些物理性质正丁烷和异丁烷的某些物理性质同分异构体性质同分异构体性质:物理性质：物理性质：支链越多，熔沸点支链越多，熔沸点 密度密度 化学性质：化学性质：不一定相同不一定相同(因为他们可以是不同种类的物质因为他们可以是不同种类的物质)27.99.536.07沸点沸点思考思考 试比较同系物、同分异构体、同素异形试比较同系物、同分异构体、同素异形体、同位素四个名词的含义体、同位素四个名词的含义同系物同系物同分异构体同分异构体同素异形体同素异

22、形体同位素同位素组成组成结构结构类别类别分子相差一分子相差一个或几个个或几个CH2原子团原子团分子组成相分子组成相同同分子组成分子组成不同不同质子数相质子数相同，中子同，中子数不同数不同结构相似结构相似结构不同结构不同结构不同结构不同化合物化合物单质单质化合物化合物同一元素的同一元素的不同种原子不同种原子练习练习5 丁烷丁烷 异丁烷异丁烷 戊烷戊烷 异戊烷异戊烷 新戊烷新戊烷 丙烷，物质的沸点由高丙烷，物质的沸点由高到低的排列顺序是到低的排列顺序是_.C原子数不同：原子数不同：C原子数越多，沸点越高原子数越多，沸点越高C原子数相同：原子数相同：支链越多，沸点越低支链越多，沸点越低以庚烷为例以庚

23、烷为例 C-C-C-C-C-C-C C-C-C-C-C-CC C-C-C-C-C-CC C-C-C-C-CC2H5 C-C-C-C-CCC C-C-C-C-CC C C-C-C-C-CCC2、找同分异构体的方法、找同分异构体的方法碳链缩短法碳链缩短法一注意：一注意：找出中心对称线找出中心对称线主链由长到短主链由长到短 支链由整到散支链由整到散位置由心到边位置由心到边 排布邻到间排布邻到间四句话：四句话：支链不支链不接两端接两端C C-C-C-CC CC C-C-C-C-CC附表：烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数附表：烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数碳原子数碳原子数1 2 3 456 7

24、8910同分异体数同分异体数1 1 1 235 9 18 35 75同分异构现象是有机物种类繁多的重要原因之一。同分异构现象是有机物种类繁多的重要原因之一。另外，碳原子之间可以以单键、另外，碳原子之间可以以单键、双键和三键相结合，又可以连接成链双键和三键相结合，又可以连接成链状和环状，这是有机物种类繁多的另状和环状，这是有机物种类繁多的另外一个原因（见外一个原因（见P63 图图3-5）小结小结这节课我们学习了烷烃的结构、这节课我们学习了烷烃的结构、性质以及同系物、同分异构体等内性质以及同系物、同分异构体等内容。同分异构体的判断和书写是我容。同分异构体的判断和书写是我们这节课的教学难点，要注意学习们这节课的教学难点，要注意学习掌握。掌握。