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高中化学 必修二 人教版 3.1 最简单的有机化合物——甲烷 课件(共40张PPT)


第三章 第一节

最简单的有机化合物

甲烷

一、有机化合物 1.有机化合物 (1)定义:含
碳元素

的化合物叫有机物。
碳元素

(2)组成元素:除含

外,常含有 氢元素

、氧元素 ,

有些有机物还含有氮、硫、卤素、磷等元素。

2. 烃 (1)定义:仅由 合物,也称为烃。 (2)典型代表物:最简单的烃是 (3)甲烷的存在和用途。
天然气 甲烷
碳和氢

两种元素组成的有机物称为碳氢化



甲烷

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。

可燃冰的分布

甲烷的存在:
甲烷在自然界中的存在:池沼的底部(沼 气),油田气和煤矿坑道(坑气、瓦斯),天然 气(一般含CH4 80﹪-97﹪),可燃冰等。

知识回顾
一、甲烷的物理性质:
0.717g/L(标准状况下)

无 色 无 味的 气体,密度比空气 小 , 难 溶于水。 收集
向下排气法

收集
排水法

二、甲烷的分子结构

1.分子式: CH4 电子式: H
H C H H

结构式:
H

H C H H

2.甲烷分子呈正四面体结构 键角:109°28′
(立体) 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,一般采用平面的结构 式。

(平面)

三、甲烷的化学性质 1、可燃性
因其含碳量低,其火 焰为淡蓝色火焰。
CH4+2O2 注意: 1、点燃甲烷前必须验纯,否则会爆炸。 (思考:什么时候甲烷会爆炸最强烈?)
点燃

CO2+2H2O

CH4爆炸极限:5%~15.4% 2、有机反应方程式中用“ → ”不用“=”;

动动脑:
你能设计一个实验验证CH4燃烧的 产物是什么吗? 用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰 上方,烧杯内壁有水珠出现,证明有水 生成。把烧杯迅速倒转过来,立即向杯 内注入少量澄清石灰水震荡,石灰水变 混浊,证明有二氧化碳生成。

观察与思考:
甲烷、氯气 光

饱和食盐水

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反应叫做取代反应

2、甲烷的取代反应
一氯甲烷的形成 H

+ Cl—Cl



H

C H

Cl + H Cl (一氯甲烷)
CH3Cl 气态 (g)

分子式 状态 (S T P)

二氯甲烷的形成 H Cl C H H H

+ Cl—Cl



Cl

C H

Cl + H (二氯甲烷)

Cl

分子式 状态 (S T P)

CH2Cl2
液态 (l)

三氯甲烷的形成

Cl
H C Cl H + Cl—Cl


Cl
H C Cl

Cl + H Cl (三氯甲烷)
氯仿 CHCl3
液态 (l)

俗称 分子式 状态 (S T P)

四氯甲烷的形成 Cl Cl C Cl H Cl

+ Cl—Cl



Cl

C

Cl + H

Cl

( 四氯甲烷 ) Cl
别名
分子式 状态 (S T P)

四氯化碳 CCl4
液态 (l)

学 ①、在光照下,将等物质的量的CH4和Cl2充 以 分反应,得到的产物物质的量最多的是( D ) 致 A、CH3Cl B、CH2Cl2 用 C、CCl4 D、HCl ②、下列反应不属于取代反应的是(BC )

A、CH4+Br2
B、Zn+H2SO4 D、CHCl3+HF



CH3Br+HBr
ZnSO4+H2 CHFCl2+HCl

C、CH4+2O2 点燃 CO2+2H2O

取代反应的特征:取而代之,有进有出

3、甲烷的分解反应

甲烷常温时很稳定,但在高温时可分解;
甲烷的高温分解反应方程式: CH4
高温

C+2H2

产物用途:H2是合成氨及合成汽油等工业 的原料。C是橡胶工业的原料,可以用于制造 颜料、油墨、油漆等。

小结 性质较 总体: 稳定 甲烷化 学性质 一定条件下
不与强酸、强碱反应 不与强氧化剂(如高锰
酸钾、浓硫酸、浓硝酸等)

反应

燃烧反应
取代反应 在光照时与氯气
或溴蒸气反应

受热分解

从石油炼制的产品中可以获得一系列和甲烷结构 相似的化合物,如:

以上分子结构有什么特点?

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。

四、烷烃
1.烷烃的概念
碳原子都以碳碳单键相连,其余的价 键均用于与氢原子结合,达到“饱和”的一 系列化合物。

结构特点:碳碳单键、链状、C原子剩余 价键全部和氢结合

2、烷烃的结构 (1)结构式:
乙烷: H H | | H- C - C - H | | H H 丙烷: H H H | | | H- C - C - C - H | | | H H H

丁烷: H H H H | | | | H-C-C-C-C-H | | | | H H H H

异丁烷:

H | H--C--H H H | | H-C——C——C-H
| | |

H

H

H

(2)结构简式:
例:
H H H | | | H— C — C — C — | | | H H—C— H H | H H H | | C— C—H | | H H

省略C—H键 把同一C上的H合并 省略横线上C—C键

CH 3—CH—CH— CH2 —CH 3 2 CH 3 CH 3CHCH2CH 2CH 3

CH 3 或者: CH 3CH(CH3 )CH2CH 2CH 3

它们对应的结构简式:
乙烷: H H | | H-C-C-H | | H H 丙烷: H H H | | | H-C-C-C-H | | | H H H

CH3CH3
丁烷: H H H H | | | | H-C-C-C-C-H | | | | H H H H

CH3CH2CH3
异丁烷: H | H--C--H H H | | H-C——C——C-H | | | H H H

CH3CH2CH2CH3 或CH3(CH2)2CH3

CH3CHCH3 CH3

碳原子数相邻的烷烃之间相差“CH2”原子

3烷烃的名称:

碳原子数 分子式 名称

1 CH4

2 C 2H 6

3 4 5 C3H8 C4H10 C5H12

甲烷 乙烷

丙 烷 丁烷

戊烷

6 7 8 9 10 碳原子数 分子式 C6H14 C7H16 C8H18 C9H20 C10H22 名称

己 烷 庚 烷 辛烷 壬烷 癸 烷

碳原子数大于十时,以汉字数字代表称某烷,

如C12H26称为十二烷

名称
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷

结构简式
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)3CH3

常温 时的 熔点/℃ 状态 气 气 气 气 液 固 -182 -183.3 -189.7 -138.4 -130 22

沸点/ ℃
-164 -88.6 -42.1 -0.5 36.1 301.8

相对 密度 0.466 0.572 0.585 0.5788 0.6262 0.7780

水溶 性
不溶 不溶 不溶 不溶 不溶 不溶

十七烷 CH3(CH2)15CH3

规律: 通式:CnH2n+2(n≥1) 相对分子质量:14n+2 状态:气?液?固; 熔沸点:熔沸点依次升高, 密度:相对密度依次增大且小于1,均不溶于水。

[练习 ] 写出下列烷烃的分子式: (1)含有18个碳原子的烷烃的分子式

(2)含有18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

烷烃的化学性质
烷烃的化学性质与甲烷类似,通常较稳定,不与 强酸强碱反应,不与强氧化剂(浓硝酸、浓硫酸、 高锰酸钾溶液反应)。 ? 但在一定条件下仍可与某些物质反应: ? (1)在空气中能燃烧:
?

2n ? 2 CnH 2 n ? 2 ? (n ? )O 2 ?点燃 ? ?? nCO 2 ? ( n ? 1) H 2O 4

?

(2)光照下能与氯气或溴蒸气发生取代反应

4、同系物:
结构相似、分子组成上相差一个或若干个 CH2原子团的物质互相称为同系物。
特点

相同 (填“同”或“不同”,以下相同) ①通式_____ 同 一类物质; ②是______ 同 ; ③组成元素_____ ④化学式量相差14n; ⑤结构相似但不完全相同; ⑥化学性质相似。
结构相似: 碳原子均饱和、链状

烷烃同系物
分子组成: 碳原子数不同。

丁烷

异丁烷

5、同分异构现象及同分异构体

由于在有机物的分子中,碳原子 有4个价键,所以碳原子间除了依次 相连成直链状的碳架外,还可以连成 带支链的碳架或连成环状的碳架等等。 这就导致了某些不同的化合物具有相 同的分子式。这些不同的化合物互称 为同分异构体。 化合物具有相同的分子式,但具有不 同结构式的现象称为同分异现象。

特点
相同 (填“同”或“不同”,以下 ①组成元素_____ 相同) 同 ; ②化学式_____ 同 ; ③化学式量_____ 不同 可能相似也可能完全不同); ④结构______( 不同 可能相似也可能完全不同)。 ⑤化学性质______(

碳原 子数 1 2 3 4 5 6 7 8

同分异 构体数 1 1 1 2 3 5 9 18

碳原 同分异 子数 构体数 9 35 10 75 11 159 12 355 13 802 14 1858 16 10359 20 366319

[练习 ] 下列各对物质的相互关系是
A.
12

C



13

C

B.O 2和O 3

C.乙烷和已烷

D.

E.

练习 2、下列哪些物质是属于同一物质?
(A)

(C)

(E)

(G)

C-C- C-C C ∣ C-C- C C ∣ C-C ∣ C C-C ∣ C- C

(B)

(D)

C ∣ C-C -C C C ∣ ∣ C- C

(F)

(H)

C - C- C ∣ C C- C ∣ ∣ C C

? 1.42g某烷烃完全燃烧后,将生成的气态产

物依次通过浓硫酸和澄清石灰水,浓硫酸 增重1.98g,澄清石灰水增重4.4g,求该烷 烃的化学式。
? mg某烷烃完全燃烧后,将生成的气态产物

依次通过浓硫酸和澄清石灰水,浓硫酸增 重1.98g,澄清石灰水增重4.4g,求该烷烃 的化学式。


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