高中化学必修2课件全集：第3章 第1节 最简单的有机化合物——甲烷 25页

第 1 节 最简单的有机化合物 —— 甲烷 在你的身边有哪些物质是有机物？ 有机物中除了含有碳元素外，常常还含有哪些元素？ 仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。最简单的烃是甲烷。 1. 甲烷的分子结构 甲烷的分子式为 CH 4 ，你能写出甲烷的电子式和结构式吗？ 一、甲烷 结构式 电子式 正四面体 2. 甲烷的性质 甲烷的是一种没有颜色、没有气味的气体，密度比空气小，极难溶于水。在通常情况下，甲烷是比较稳定的，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。但在一定条件下，甲烷能发生氧化反应和取代反应。 （ 1 ）甲烷的氧化反应 甲烷很稳定，不能使酸性 KMnO 4 溶液褪色。但甲烷可以在空气（或氧气）中安静燃烧，产生淡蓝色火焰。 点燃 　 CH 4 + 2O 2 　 CO 2 + 2H 2 O 点燃甲烷和空气 ( 或氧气 ) 的混合气体，可能会发生爆炸，因此，在点燃甲烷之前，必须进行检验纯度的操作。 （ 2 ） 甲烷的取代反应 一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 ( 氯仿 ) 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替代的反应叫取代反应。 现象：色变浅，出油滴，有白雾 四氯甲烷 ( 四氯化碳 ) CH 4 + Cl 2 CH 3 Cl + HCl 光照 CH 3 Cl + Cl 2 CH 2 Cl 2 + HCl CH 2 Cl 2 + Cl 2 CHCl 3 + HCl CHCl 3 + Cl 2 CCl 4 + HCl 甲烷与氯气取代反应的方程式 光照 光照 光照 甲烷与氯气的反应，共得到五种产物，其中一氯甲烷和氯化氢为气态，其余为液态。氯化氢易溶于水，其余难溶于水。 （ 3 ）甲烷的受热分解 在隔绝空气的情况下，加热至 1000℃ ，甲烷分解生成炭黑和氢气。 CH 4 C + 2 H 2 高温 甲烷分解生成的氢气可以作为合成氨的 原料，生成的炭黑是合成橡胶的原料。 3. 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。 二、烷烃 : 以上各结构中，碳原子之间只以单键结合，剩余价键均与氢原子结合，每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。 （碳原子之间为链状结构，而不是环状结构，故又称饱和链烃） 结构式： 分子式： 结构简式： CH CHCH CH CH CH 3 3 3 2 2 或者： CH CH （ CH ） CH CH CH 2 2 3 3 3 有机物的表示方法 C 6 H 14 烷烃 1. 通式： C n H 2n+2 （ n≥1 正整数） 相对分子质量： 14n+2 (1) 碳原子间都以 C-C 相连、其余都是 C-H 键； (2) C 原子都形成 4 个共价键；形成四面体结构； (3) 碳链可以转动 …… 随着烷烃碳原子数的增加，递变性是： ①气→液→固； ②熔点升高（丙烷反常）； ③沸点升高； ④ 相对密度依次增大且小于 1 ； 另外，与甲烷相似，烷烃易溶于有机溶剂，难溶于水。 2. 烷烃的物理性质 （ 1 ）氧化反应 均不能使 KMnO4 褪色，不与强酸，强碱反应。 在光照条件下进行，产物更复杂。 例如： 会产生多种 取代产物。 （ 2 ）取代反应 3. 化学性质 4. 同系物 结构上相似，在分子组成上相差一个或若干个 “ CH 2 ” 原子团的物质互相称为同系物。 如：烷烃同系物 1. 碳原子间都以 C-C 相连、其余都是 C-H 键； 2. C 原子都形成 4 个共价键；形成四面体结构； 5. 习惯命名法 十个碳以下： 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、任、癸 无支链： 有支链 CH 3 —CH 2 —CH 2 —CH 2 —CH 3 正 戊烷 CH 3 —CH—CH 2 —CH 3 CH 3 异 戊烷 CH 3 —C—CH 3 CH 3 CH 3 新 戊烷 CH 3 -CH 2 -CH 2 -CH 3 CH 3 CH 3 -CH-CH 3 与 是同种物质吗？ 二者是否互为同系物？ 正丁烷 C 4 H 10 异丁烷 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 带有支链越多的同分异构体，熔沸点越低 正丁烷 C 4 H 10 异丁烷 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 带有支链越多的同分异构体，熔沸点越低 6. 同分异构现象、同分异构体 化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式现象，叫做同分异构现象。 具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 （ 2 ）同分异构体： （ 1 ）同分异构现象 同分异构体的理解 同 异 分子组成分子式 相对分子质量 分子中原子结合顺序物理性质 CH 3 —CH—CH 3 CH 2 CH 3 ⑥ CH 3 —CH 2 —CH 2 CH 3 ① CH 3 —CH—CH 3 CH 3 ② CH 3 —CH 2 —CH 3 ③ CH—CH 3 CH 3 CH 3 ④ CH 3 —CH 2 —CH—CH 3 CH 3 ⑤ A. 判断下列物质中相同的是 _______________ B. 属于同分异构体的是 ______________ C. 属于同系物的是 ____________________________ ① 和② 或①和 ④ ② 和④ ⑤ 和⑥ ① 、 ③和⑤ 或② 、③和⑤ …… 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 同系物 同分异构体 同素异形体 同位素 组成 结构 类别 分子相差一个或几个 CH 2 原子团 分子组成相同 分子组成不同 质子数相同，中子数不同 结构相似 结构不同 结构不同 —— 化合物 单质 化合物 同一元素的不同种原子