1、第三章有机化合物第一节 最简单的有机化合物甲烷（第一课时）千年的希望 “可燃冰”可燃冰是天然气（甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”储量较大，可燃冰将成为最理想替代能源.分子式：CH4电子式：HHHCH结构式：CHHHH+1-4一、甲烷的结构（平面）结构简式：CH4甲烷分子的立体结构：以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体。键角：109。28，甲烷是无色、无味的气体，极难溶于水。二、甲烷的物理性质：=16g/mol/22.4L/mol=0.717g/L甲烷在标况下的密度从化合价角度推测CH4化学性质：CH4有一定的还原性，可被氧化（1）甲烷的氧化反应三、甲烷的
2、化学性质：现象：甲烷可以在空气（或氧气）中安静燃烧，因其含碳量低产生淡蓝色火焰，放出大量的热。从燃烧产物可以证明甲烷中含（）元素和（）元素。碳氢CH4+2O2 CO2+2H2O点燃注意：（1）空气中甲烷含量在5%至15.4%范围内将会爆炸在点燃甲烷之前，必须要检验纯度.（2）有机物化学反应方程式的书写，用“”不用“=”。辽宁省辽源煤矿瓦斯爆炸现场通常情况下，甲烷的性质（填稳定或不稳定），不易与其它物质反应。注意：与强酸、强碱、强氧化剂如高锰酸钾、溴水等都不起反应。稳定为了防止瓦斯爆炸该采取什么措施？因此在煤矿矿井里要采取通风，严禁烟火等安全措施。探究:【实验】取一个100 mL的大量筒，用排饱
3、和食盐水的方法先后收集20 mLCH4和80mLCl2（如图），放在光亮的地方（注意：不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸），等待片刻，观察发生的现象。1.观察实验有怎样的现象?2.属于什么反应类型?3.写出反应方程式？4.反应是怎样进行的?产物有那些?问题2、取代反应(特征反应)试管内水面上升 试管内Cl2的黄绿色逐渐消失 试管内壁出现油状液滴试管中有少量白雾现象：CH4+Cl2光照CH3Cl+Cl2光照 CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2光照 CHCl3+HClCHCl3+Cl2光照 CCl4+HClCH3Cl+HCl取代反应：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
4、反应。说明：条件：光照 四种产物共存：CH3Cl（g）CH2Cl（l）CHCl3（l）CCl4（l）产物最多的是 HCl 与纯卤单质反应（Clr2 I2蒸汽反应）CH+CH3+H.甲烷的四种氯代产物都不溶于水，在常温下，一氯甲烷是气体，其他三种都是液体 三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂（它们的密度都大于水的密度），四氯甲烷也是实验室里常用的溶剂，四氯甲烷还是消防用的灭火剂。三氯甲烷的俗名是“氯仿”，四氯甲烷又名“四氯化碳”。四.存在五.甲烷的用途（1）甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。中国最早利用天然气。（2）“西气东送”就是将新疆等中西部地区的天然气，通过管道东输到长江三
5、角洲，最终到达上海的一项巨大工程。（3）天然气是高效、低耗、污染小的清洁能源。它还是一种重要的化工原料。六、前景a.国内外推广代用燃料（主要成分是 CH4）的情况美国、日本、欧洲是当今世界3个代用燃料开发、研究、使用的主体，而且都制订了相应的法规政策，以确保代用燃料的推广使用b.我国天然气资源十分丰富，NG(天然气）及LPG（液化石油气）汽车已进入实施阶，现有5000辆NG汽车；1988年，中国石油天然气总公司进行CNG汽车试运行，至今运行情况良好；上海、广州、深圳、哈尔滨、成都、西安等地代用燃料车等都已驶上街头。c.专家们认为，21世纪沼气在农村之所以能够成为主要能源之一，是因为它具有不可比
6、拟的特点，特别是在我国的广大农村，这些特点就更为显著了。我国地广人多，生物能资源丰富。研究表明，在21世纪无论在农村还是城镇，都可以根据本地的实际情况，就地利用粪便、桔杆、杂草、废渣、废料等生产的沼气来发电。1.甲烷是我们接触有机化学的第一种物质.学习有机化学首要掌握有机物中碳原子呈四价(即形成四个共价键),再理解有机物的结构和性质.小结:2.甲烷结构是正四面体,它的主要化学性质是能发生取代反应.练习:1、写出甲烷与溴蒸气反应的化学方程式？如果有足量的气，最终产物是什么？CH4+Br2 CH3Br+HBr光照CH3Br+Br2光照 CH2Br2+HBrCH2Br2+Br2光照 CHBr3+HB
7、rCHBr3+Br2光照 CBr4+HBr2、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()A、CH3Cl B、CH2Cl2C、CCl4 D、HClD3下列有关甲烷的说法中错误的是()A采煤矿井中的甲烷气体是植物残体经微生物发酵而来的B天然气的主要成分是甲烷C甲烷是没有颜色、没有气味的气体，极易溶于水D甲烷与氯气发生取代反应所生成的产物四氯甲烷是一种效率较高的灭火剂C4下列关于甲烷性质的说法中，错误的是（）A甲烷是一种非极性分子B甲烷分子具有正四面体结构C甲烷分子具有极性键D甲烷分子中HCH的键角为905下列物质在一定条件下可与CH4发生化学反应的是（）A氯气B溴水C
8、氧气D酸性KMnO4溶液A、CD6.氯仿可做局部麻醉剂，常因为保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体光气（COCl2）2CHCl3+O2 2COCl2+2HCl（1）上述反应（）A.属于取代反应B 不属于取代反应（2）为防止氯仿变质，使用前检查它是否变可选用试剂（）A NaOH B AgNO3 C HCl D 水E 湿润蓝色石蕊试纸F湿润的无色酚酞试纸ABE8.燃烧11.2L的甲烷(标况),生成的二氧化碳和水的质量各是多少?7.下列气体在氧气中充分燃烧后，其产物既可使无水硫酸铜变蓝，又可使澄清石灰水变浑浊的是（）AH2S BCH4 CH2 DCOAB一、有 机 物什么叫有机物？它有哪些组成元素？1
9、、定义：含有碳元素的化合物为有机物。（但碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物等看作无机物。）2.元素组成:一定含碳,还可能含H O N S P Cl注意：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又称烃。1、碳原子含有4个价电子，可以跟其它原子形成4个共价键2、碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子间易形成单键、双键、叁键、碳链、碳环等多种复杂的结构单元。有机物中碳原子的成键特点：（第二课时）甲烷球棍模型：与甲烷结构相似的有机物还有很多，请你观察下列有机物的结构，试归纳出它们在结构上的特点。常见烷烃的球棍模型：乙烷丁烷丙烷异丁烷它们对应的结构式：乙烷：H H 丙烷：H H H|HCCH HC
10、CCH|H H H H H丁烷：H H H H 异丁烷：H|HCCCCH H-C-H|H H H H H H|HCCCH|H H H相同点：只含C、H两种元素，每个碳以四个单键与其它原子相结合。不同点：C、H原子数不同。一、烷烃的结构和性质1、结构：饱和烃：又叫烷烃。课本P55 同系物：课本P55 烷烃通式：CnH2n+2（n1）烃基：烃分子失去一个或几个氢原子后剩余部分。用“R-”来表示。烷基通式：-CnH2n+1（n1）甲基：CH3亚甲基：CH2 次甲基：CH 乙基：CH2CH3丙基：CH2CH2CH3试试看1、用一个丙基、一个甲基组成一种结构2、用三个甲基、一个次甲基组成一种结构3、分别
11、写出它们的分子式练习 1.写出下列烷烃的分子式：（1）含有38个碳原子的烷烃的分子式（2）含有38个氢原子的烷烃的分子式（3）相对分子量为128的烷烃的分子式结构简式：例：H H H H H|HCCCCCH|HHCH H H H|H省略CH键把同一C上的H合并省略横线上CC键CH3-CH-CH2-CH2-CH3 CH3CH3CHCH2CH2CH3 CH3或者：CH3CH(CH3)CH2CH2CH3乙烷：H H 丙烷：H H H|HCCH HCCCH|H H H H H丁烷：H H H H 异丁烷：H|HCCCCH H-C-H|H H H H H H|HCCCH|H H H它们对应的结构简式：C
12、H3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3 请你分析课本P55表3-1 几种烷烃的物理性质归纳烷烃物理性质的变化规律。2.烷烃性质（1）物理性质：随着分子里原子数的递增呈规律性的变化，,_。状态由气态到液态到固态熔、沸点依次升高相对密度依次增大均不溶于水碳注意：n4时，均为气态；5n16，均为液态；n17时，均为固态3.烷烃性质（2）化学性质：与甲烷相似。通常状况下很稳定，跟_等不发生反应，能发生:_，_，_。强酸、强碱、酸性KMO4、溴水在空气中能点燃；较高温度下能分解光照下能与Cl2、Br2蒸气等反应3、同系物1、定义:见课本P55通式_（填“同”或“不
13、同”，以下相同）是_一类物质；组成元素_；化学式量相差14n；结构相似但不完全相同；化学性质相似。2、特点相同同同（2）化学性质：与甲烷相似CnH2n+2+O2 nCO2+(n+1)H2O点燃均不能使KMnO4溶液褪色，不和强酸强碱反应。取代反应：需光照，需纯卤素，产物更复杂。氧化反应：三、烷烃的命名1.习惯命名法：课本55以烷烃分子中碳原子数命名。按分子中的碳原子数称为“某烷”，碳原子数在10以内用“天干数字”表示。“天干”：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。碳原子数在10以上用中文数字表示。正不带支链异链一端第二个碳上有一个甲基新链一端第二个碳上有两个甲基二、同分异构现象和同分异构体
14、丁烷异丁烷名 称 熔 点沸 点相对密度正丁烷-138.4-0.50.5788异丁烷-159.6-11.70.557 同分异构现象：书P56 同分异构体：书P563、同分异构体1、定义:见课本P55组成元素_（填“同”或“不同”，以下相同）化学式_；化学式量_；结构_(可能相似也可能完全不同)；化学性质_(可能相似也可能完全不同)。2、特点 相同同同不同不同例1、下列物质属于同位素的是：属于同素异形体的是：属于同系物的是：属于同分异构体的是：O2和O3CH3CH3和CH3CH2CH2CH3和金刚石和石墨 氕、氘和氚CH3CH2CHCH(CH3)CH(CH3)CH3和CH3CH2CH(CH3)CH
15、(CH3)CH3概念内 涵比较对象实例同位素同素异形体同系物同分异构体质子数等，中子数不等，原子之间原子氕、氚同一元素 形成的不同单质单质O2、O3结构相似，组成上差一个或n个CH2化合物C2H6、C4H10相同分子式，不同结构的化合物化合物CH3(CH2)2CH3、C(CH3)4同分异构体的书写方法：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边、排布孪邻到间。有序思维：思维的有序化能使我们解决问题时不容易出错!例1：写出C5H12的同分异构体练习：1、写出己烷的同分异构体的结构简式。碳原子数同分异构体数碳原子数同分异构体数1193521107531111594212355531380265141
16、85879161035981820366319同分异构体的书写口诀：主链由长到短；支链由整到散；位置由心到边；排布孪邻到间。一边走，不到端，支链碳数小于挂靠碳离端点位数。练习 1、下列哪些物质是属于同一物质？CCCC (A)(D)(H)(G)(F)(E)(C)(B)CCCCCCCC CCCCCCCCCCCCCCCCCCCC(E)(B)(F)(A)(C)(G)(D)(H)C7H10 的同分异构体HHHHHHHHHHCCCCCCCHHHHHH1、一直链CCCCCCCCCCCCC CCCCCCCCC2、主链少一个碳3、主链少二个碳CCCCCCCCC（1）支链为乙基CCCCCCCCCCC（2）支链为两
17、个甲基CCCCCCCCCCCCCCA、两甲基在同一个碳原子上CCCCCCCCCCCCCCA、两甲基在同一个碳原子上CCCCCCC两者是一样的两者是一样的B、两甲基在不同一个碳原子上CCCCCCCCCCCCCCCCC支链邻位支链间位CCCC4、主链少三个碳原子CCCCCC CCCCCCCC4、主链少三个碳原子CCCCCCCCCCC4、主链少三个碳原子CCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCCC提问：主链的碳原子可以是三个吗？例题：写出CH3CH2CH（CH3）2的一氯代物。对称氢原子的概念我们知道甲烷的四个氢原子是对称的。如果将甲烷的四个氢原子用甲基取代，结果会？由此可以得到两个规律
18、我们先看看最简单的甲烷分子例2：一氯代物结构A.B.四种三种 找出下列两种结构式中对称氢原子的种数，并写出的一氯代物所有同分异构体结构式。单击各图播放分析动画单击空白处显示答案等效氢：烷烃分子中处于相同位置上的氢原子称为等位氢。同一个碳原子上的氢是等效氢 同一个碳原子上的甲基中的氢是等效氢 处于分子中对称位置的碳上的氢原子是等效氢 立方烷是一种新合成的烃，其分子结构为正方体，碳架结构如图所示：（1）立方烷的分子式为？（2）该立方烷的二氯代物具有同分异构体的数目是？有3mL CH4和CO的混合气体，完全燃烧恰好用去3mL O2，则此混合气体中CH4和CO的体积比是()A、1:1 B、1:2 C、2:1 D、任意比 一定质量的甲烷燃烧后得到的CO、CO2和水蒸气，此混合气质量为49.6g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g。原混合气体中CO2的质量为()A、12.5g B、13.2g C、19.7g D、24.4g
