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修改第一节最简单的有机化合物——甲烷教学课件


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第一节 最简单的有机化合物—甲烷

行唐县第三中学 高彦丽

导入 Leading-in
生活中常见的有机物

煤油、汽油

轮胎橡胶

食物中的营养素

家用电器的外壳

有机化合物种类繁多(超

过2000万种),分布 广泛,在人类的生活及生产中发挥重要作用。

燃料:
建材: 食物:

汽油、煤油、柴油
木材、黏结剂、涂料、油漆 糖类、油脂、蛋白质

日用品: 塑料、橡胶、纤维、清洁剂

有机物Organic compound
什么叫有机物?它有哪些组成元素?
1、定义:含有碳元素的化合物为有机物。

而一般把不含碳的化合物叫做无机化合物
( 碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物、 氰化物、硫氰化物等看作无机物) 2、组成元素:碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等


仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合 物,也称为烃。甲烷是最简单的烃。

碳 烃



? 烃,读音ting,碳的声母和氢的韵母的组合。

自我评价
? 下列物质属于烃的是:(2)(5)(10)

⑴H2S、⑵C22H2、⑶CH3Cl、 ⑵.C H2 ⑸.CH ⑷C2H5OH、⑸CH4、⑹H2、 ⑺.金刚石、 ⑻CH3COOH、 ⑼CO2 ⑽C2H4 ⑽C 4

资料

data

资料

data

2004年9月6日,来自新疆 塔里木的天然气气头抵达陕西 靖边压气站。这标志着西气东 输工程实现全线贯通,塔里木 气田和陕北长庆气田两大气源 在此成功对接。

2004年1月1日,西气东输 上海白鹤首站的操作员开启天 然气流量计的阀门。当日,西 气东输工程的末站与上海的白 鹤首站贯通,正式向中国的经 济中心上海商业供气。

资料

data

日本东芝公司生产的由CH4燃料电池做电源的 笔记本电脑和电源

新课

New class

第一节

最简单的有机化合物-甲烷

走进有机化学,探索有机世界的奥秘,从学习甲烷开始!

阅读课本P60-62,回答问题:

1、甲烷的存在? 2、甲烷的结构如何表示?

3、甲烷的物理性质如何?如何判断甲烷的密 度比空气密度小?如何收集甲烷? 4、甲烷的化学性质如何?能与哪些物质发生 什么样的反应?如何检验甲烷燃烧的产物?
5、取代反应是什么?与置换反应相比如何?

一、甲烷在自然界的存在

沼气
油田气

煤矿坑道气 天然气
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的情况 下,由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。

二、甲烷的分子构成和空间结构

分子式:CH4
H 结构式:H C H H

H 电子式: H C H H

结构式:用短线来表示一对共用电子的图式
问题:从甲烷的电子式是否可以推断甲烷分子中 碳原子和四个氢原子都在同一个平面上?

甲烷分子的空间结构
经过大量的科学实验证明, 甲烷分子里的一个碳原子和四个 氢原子并不在同一个平面上,而 是形成了一个正四面体的立体结 构,碳原子位于正四面体的中心, 而四个氢原子分别位于正四面体 的四个顶点上。

空间构型:正四面体 4个C-H键的键长和强 度相等,夹角相等。

甲烷分子的空间结构
经过大量的科学实验证明, 甲烷分子里的一个碳原子和四个 氢原子并不在同一个平面上,而 是形成了一个正四面体的立体结 构,碳原子位于正四面体的中心, 而四个氢原子分别位于正四面体 的四个顶点上。

3-1 甲烷分子结构示意图

空间构型:正四面体 4个C-H键的键长和强 度相等,夹角相等。

甲烷的分子模型

紫球表示碳原子,蓝球表 示氢原子,短棍表示价键

用紫球和蓝球的体积比来大体 上表示碳原子和氢原子的体积比

裁一段长25cm、宽8.7cm的矩形纸板或硬纸 条,按下图所示方式,裁去两头的小三角,按虚 线向内折成如图3-1所示的正四面体,其顶点 分别为甲烷中4个氢原子的位置,中心是碳原子。

3-1 甲烷分子结构示意图

观察图3-1所示的C与H空间位置关系。 试用原子结构拼插模型(或用橡皮泥、黏土、 泡沫塑料、牙签、火柴棍等代用品),自制甲 烷的分子模型。

3-1 甲烷分子结构示意图

三、甲烷的物理性质

无 色 无 味的 气 体,密度 比空气小 , 极难 溶于水。 收集

收集 排水法
气向 法下 排 空

向下排气法

排 水 法

四、甲烷的化学性质

通常情况下,甲烷稳定,如与强酸、强碱和 强氧化剂等一般不发生反应。

甲烷不能使酸性 高锰酸钾褪色。

同理:甲烷也不能使 氯水、溴水等褪色

四、甲烷的化学性质
1.甲烷的氧化反应
实验:把甲烷经导管通出点燃, 观察火焰颜色,然后用一个冷而 干燥的烧杯罩在火焰上方,取下 烧杯正放,向烧杯内滴入澄清的 石灰水 。

实验视频

问题:你能描述看到的实验现象吗?

实验现象
安静燃烧,淡蓝色火焰,产生使澄清石灰水变浑浊 的气体,放热。 反应方程式:CH4 + 2O2 注意
点燃

CO2 + 2H2O

用“→”不用“=”
点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生 爆炸.因此,点燃甲烷之前必须 验纯!!

CH4爆炸极限:5%~15.4%

资料

data

2.甲烷的取代反应
科学探究
取2支硬质大试管,通过排饱和 食盐水的方法先后各收集半试管甲 烷和半试管氯气,分别用铁架台固定 好,如图所示。其中1支试管用预先 准备好的黑色纸套套上,另一支试管 放在光亮处。片刻后,比较2支试管 中的物质,二者是否出现了区别?
1.你从实验中得到哪些信息? 2.从所得的实验信息中你能得到哪些 启示? 实验视频

现象与结论 Phenomenon and conclusion 现象
室温时,混合气体无光照时,不发生反应;光照时 混合气体的黄绿色变浅,试管壁上出现油滴,试管 中有少量白雾,试管内的液面上升。

分析上述实验中所观察到的现象,从中可以 讨论 得到那些结论?
1 说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化 学反应。 2 试管壁上出现液滴,说明反应中生成了新的油状 物质,且不溶与水。 3 试管内液面上升,说明随着反应的进行,试管内 的气压在减小,即气体总体积在减小。

结论

甲烷的取代反应的历程
1.一氯甲烷的形成

动画演示

名称
分子式 状态 (STP)

一氯甲烷
CH3Cl 气态

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做取代反应

[练习]仿照生成一氯甲烷的化学方程式,尝试 写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程 式。

二氯甲烷(难溶于水的无色液体)

三氯甲烷又叫氯仿 (有机溶剂、麻醉剂)

四氯甲烷又叫四氯化碳(有机溶剂、灭火剂)

取代反应Substitution reaction

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,叫取代反应.

光照下甲烷与氯气发生取代反应

CH4 + Cl2

光照
光照 光照 光照

CH3Cl +HCl
CH2Cl2 + HCl CHCl3 + HCl CCl4 + HCl

CH3Cl + Cl2 CH2Cl2 + Cl2 CHCl3 + Cl2

思考:1molCH4变成1molCCl4需多少molCl2?生成 多少molHCl?

甲烷的取代反应应注意的问题
(1)反应条件: 光照,但要避免日光直射,因光太强会使 反应迅速而发生爆炸。 (2)反应物状态:纯卤素,例如甲烷与溴水不反应,与 溴蒸气见光发生取代反应。 (3)甲烷的取代反应是分步且连锁进行的,所以甲烷与氯 气的反应,会得到五种产物:一氯甲烷(CH3Cl )、 二氯 甲烷(CH2Cl2 )、三氯甲烷(CHCl3 )、四氯甲烷(又称 四氯化碳,CCl4 )、HCl(最多) (4)反应中各物质量的关系:每1 mol H 被取代,则有 1 mol Cl2 参加反应,生成1 mol HCl。

拓展Open up an exhibition
取代反应与置换反应的比较
取代反应
实例 定义 CH4+Cl2 光 CH3Cl+HCl

置换反应
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑

有机物分子里的某些原子或原子团 一种单质跟一种化合物反应,生 被其他原子或原子团所代替的反应。 成另一种化合物和另一种单质的 反应。 一种化合物和一种单质或化合物 (反应物中至少有一种是有机物) 一般生成两种化合物 一种单质和一种化合物 另一种化合物和另一种单质

反应物 生成物

电子转移 不一定发生电子转移,因此不一定 是氧化还原反应

一定发生电子的转移

反应特点 很多反应是可逆反应,副反应较多, 一般是不可逆反应,用“=”连接 用“→” 连接

3.甲烷的分解反应
在加热至1500℃的条件下,甲烷分解生成炭 黑和氢气。

反应方程式:CH4

高温

C + 2H2

得到的氢气是合成氨及合成汽油等工业的原 料;炭黑是橡胶工业的原料。

结构

决定

性质

决定

用途

四、甲烷的用途
1.能源
天然气是一种高效、低耗、污染小 的清洁能源 2.化工原料

制备CCl4、 CHCl3、炭黑等

小结 Summarize briefly

本节课我们开始了对有机物的学习, 认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几 个重要化学性质:氧化反应、取代反应、 受热分解反应,学习中重点应对甲烷和氯 气的取代反应加以理解,当然也要树立结 构和性质紧密相关的观点。

巩固练习Consolidate exercise
1、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是( D )
A、甲烷是一种黄绿色气体 B、甲烷是一种有臭味的气体 C、收集甲烷时常用排水法,是因为甲烷的密度与空 气的密度相近。

D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水
2、下列物质常温下呈气态的是 ( A ) A.CH3Cl B. CH2Cl2 C.CHCl3 D. CCl4

巩固练习Consolidate exercise
3、在光照条件下,将等物质的量的CH4和Cl2充分反 应后,得到的产物的物质的量最多的是( D ) A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HCl 4、在下列反应中,光照对反应几乎没有影响的是 ( C ) A、氯气与氢气反应 B、氯气与甲烷反应 C、氧气与甲烷反应 D、次氯酸的分解

巩固练习Consolidate exercise
5、将1mol甲烷和4mol的氯气发生取代反应,待 反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相 等,则消耗氯气为( C )
A、0.5mol C、2.5mol B、2mol D、4mol

五、板书提纲 Blackboard-writing outline
第一节 最简单的有机化合物-甲烷

一、甲烷分子的构成和空间结构 二、甲烷的物理性质 ①氧化反应

三、甲烷的化学性质

②取代反应
③分解反应


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