第3章第1节 最简单的有机物——甲烷ppt课件.ppt

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1、最简单的有机物甲烷,2023/1/10,新余市第四中学,2,学习目标1、了解有机物的概念，明白有机物种类繁多的原因2、了解甲烷的结构特点，掌握甲烷的性质3、了解烷烃的组成、结构和通式，掌握烷烃的命名 方法，了解烷烃的性质及递变规律4、了解同系物、同分异构现象和同分异构体等相关 概念的区别和联系,轮胎橡胶,家用电器的外壳,食物中的营养素,煤油、汽油,生活中常见的有机物,思考:,注意：CO、CO2、H2CO3、碳酸(氢)盐、NaCN(氰化物)、KSCN(硫氰化物)、CaC2(金属碳化物)、SiC等虽含有碳元素，其性质跟无机物很相似，把它们归为无机物。,什么是有机化合物呢?与我们过去所学化合物有什么

2、区别?,1.有机化合物 一般把含碳元素的化合物称为有机化合物，简称为有机物。,2.有机物的组成元素,有机物除了含碳外，常有H、O，还含 N、S、P、卤素等元素。,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。,沼气,煤矿坑道气（瓦斯）,天然气,油田气,甲烷在自然界的存在,我们把只含碳、氢元素的有机物叫烃。甲烷是最简单的有机化合物。,沼气（甲烷）的制取和利用,甲烷分子式：CH4,练习:写出甲烷的电子式、结构式。,结构式:用短线来表示一对共用电子的图式。,甲烷的结构式能否表示它的真实构型呢？,比例模型,球棍模型,

3、立体结构：正四面体型，C原子位于中心，四个H原子位于正四面体的四个顶点。由于4个CH键强度相同，因此四个键长度也相同（键角是109028/）。,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所示的正四面体，其顶点分别为甲烷中个氢原子的位置，中心是碳原子。,观察图所示的与空间位置关系。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。,球棍模型,实践活动：,、物理性质,无色、无味的气体=0.717g/L（标准状况）极难溶于水 俗名：沼气、坑气，是天然气的主要成分（80-97%）,2、化学性质,通常

4、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,在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。,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,注意：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!,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

5、息？2.从所得的实验信息中你能得到哪些启示？,（2）甲烷的取代反应,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。,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。,分析上述实验中所观察到的现象，从中可以得到那些结论？,现象,讨论,结论,注意：甲烷与氯气发生取代反应时，氯气为纯净物，不是氯水！,一氯甲烷（无色气体）,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

6、）,四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）,甲烷与氯气反应的化学方程式：,注意：,甲烷与氯气反应可能有五种产物（四种有机物，一种无机物），其中有两种气体产物。四种有机物都难溶于水。,多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。,试一试：你能写出甲烷与溴蒸气发生取代反应的化学方程式吗？,取代反应：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叫做取代反应。,甲烷与溴蒸气反应的化学方程式：,CH4+Br2 CH3Br+HBr,CH2Br2+HBr,CHBr3+HBr,CBr4+HBr,（3）甲烷的受热分解,在隔绝空气并加热至1000的高温下，甲烷分解。,1、甲烷是一种、的气体，标准状况下

7、的密度_，其分子呈结构，化学性质比较。2、与甲烷的分子结构相同的物质是（）A.NH3 B.CCl4 C.CH2Cl2 D.H2O3、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸性高锰酸钾褪色的是（）A.CH4 B.CO2 C.SO2 D.H2,无色,无味,0.717g/L,正四面体,稳定,B,C,4、下列物质中属于有机物的是（）（双选）A.二氧化碳 B.尿素 C.蔗糖 D.碳酸氢铵,5、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色，又可使澄清石灰水变浑浊的是（）A.HCl B.CH4 C.H2 D.CO,BC,B,6、光照下，甲烷与氯气发生取代反应后，共得产物（）A.5种 B.2种 C.3种 D

8、.4种,7、下列物质中，不能与氯气发生取代反应的是（）A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CHCl3 D.CCl4,A,D,8、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()A.0.5 mol B.2 molC.2.5 mol D.4 mol9、下列事实能说明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是（）A.CH3Cl只代表一种物质B.CH2Cl2只代表一种物质C.CHCl3只代表一种物质D.CCl4只代表一种物质,C,B,10、某气体的燃烧产物是CO2和H2O，且CO2和H2O的质量比是11：9，此气体是（)A.CH4 B.C2

9、H2 C.C2H4 D.C3H6,11、有4mL甲烷和一氧化碳的混合气体，完全燃烧时恰好用去了3mL的氧气，则此混合气体中甲烷和一氧化碳的体积比为（）A.:B.:C.:D.任意比,补充：甲烷的制备（1）工业制备（由天然气除去杂质获得）（2）实验室制备药品：无水CH3COONa和碱石灰反应原理：气体发生装置：同于O2、NH3,三、甲烷的化学性质,氧化反应,取代反应,分解反应,二、甲烷的物理性质,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,小结：,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。,学与问,几种烷烃的球棍模型及对应的结构式,丁

10、烷,异丁烷,几种烷烃的球棍模型及对应的结构式,2023/1/10,31,只含C、H两种元素，每个碳以四个单键与其它原子相结合。,相同点,C、H原子数不同,不同点,2023/1/10,32,在烃的分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价鍵全部跟氢原子相结合，使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。,1、定义：,2、结构简式：,或者：,CH3 CH（CH3）CH2 CH2 CH3,例如：下列结构式对应的结构简式,CH3CH3,CH3CH2CH3,CH3CH2CH2CH3,CH3CH(CH3)CH3,烷烃的通式:,CnH2n+2(n1),烷烃的

11、共价键数:,3n+1 C-H键为2n+2,C-C数为n-1（n1）,以碳原子个数为基础命名称“某烷”或“环某烷”十个以下用“天干地支”命名：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸。十以上用中文数字表示：十一烷、二十烷、三十五烷等。,3、烷烃的简单命名：,4、性质,（1）物理性质,状态：气(14)液固；熔沸点依次升高密度：相对密度依次增大且小于1水溶性：均不溶于水,（2）化学性质（与CH4相似）,氧化反应,取代反应,A、具有可燃性燃烧通式：CnH2n+2+(3n+1)/2O2nCO2+(n+1)H2OB、均不能使酸性KMnO4或溴水褪色，不与强酸，强碱反应。,在光照条件下进行，产物更复杂,分析表

12、3-1烷烃的结构简式，写出对应的分子式。相邻两个烷烃结构和分子组成上有什么联系？,表3-1几种烷烃的物理性质,相差一个“CH2”原子团,5、同系物,结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。,理解,碳碳原子间都以单键结合；碳原子均饱合；链状。碳原子数不同，即碳链的长短不同。,1、下列哪组是同系物（）A.CH3CH2CH2CH3 CH3CH(CH3)CH3B.CH3CH3 CH3CH(CH3)CH3 CH2C.CH3CHCH2 CH2CH2,B,随堂练习,2、1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔Cl2发生取代？（）A.4 mol B.8 mol C.2 mol

13、 D.6 mol3、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,D,1、是否属于同类物质？2、通式相同吗？3、碳原子数目相同吗？4、相对分子质量相差多少？5、性质相同吗？,结论：属于同类物质 通式相同 碳原子数目不同 相对分子质量相差14n 物性不同，化性相似,乙烷C2H6,丙烷C3H8,甲烷CH4,练习：请看图写出分子式和结构简式。,CH4,CH3CH3,CH3CH2CH3,丁烷C4H10,异丁烷C4H10,练习：请看图写出结构简式和分子式。,CH3CH2CH2CH3,CH3CHCH3|CH3,两种丁烷

14、（C4H10）分子组成和相对分子质量完全相同，但性质却有差异。,三、同分异构现象、同分异构体：,定义：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象叫同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。,对于C数相同的同分异构体，支链越多熔沸点就越低。,请看图写出结构简式和分子式：,C5H12,C5H12,C5H12,熔沸点大小关系：,正戊烷异戊烷新戊烷,2.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体四概念的比较,质子数等，中子数不等，原子之间,原子,氕、氘、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

15、化合物,化合物,CH3(CH2)3CH3C(CH3)4,课堂练习,下列五组物质中_互为同位素，_是同素异形体，_ 是同分异构体，_是同系物，_是同一物质。1、2、白磷、红磷3.H H 4、CH3CH3、CH3CHCH3|HCCl、ClCCl CH3|Cl H5、CH3CH（CH3）CH2CH3、C（CH3）4,1,2,3,4,5,同分异构体的书写及种数的判断1同分异构体的判断“一同一不同”(1)一同分子式相同，相对分子质量相同。同分异构体的最简式相同，但最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如C2H2与C6H6。(2)一不同结构不同，即分子中原子的连接方式不同。同分异构体可以是同一类物质，也可

16、以是不同类物质。,2烷烃同分异构体的书写(1)遵循原则 主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列同、邻到间。(2)书写步骤 先写出碳原子数最多的主链。写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为 甲基接在主链某碳原子上。写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为 乙基或两个甲基接在主链碳原子上，以此类推。,2023/1/10,(3)实例(以C6H14为例)将分子中全部碳原子连成直链作为母链 CCCCCC从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳架结构有两种：,注意：不能连在位和位上，否则会使碳链变长，位和位等效，只能用一个，否则重复。,从母链上

17、取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，同一碳上连接2个CH3，为孪位，两甲基的位置依次相邻、相间，此时碳架结构有两种：注意：位或位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。综上所述，C6H14共有5种同分异构体。,附表：烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数,图3-6 4个碳原子相互结合的几种方式,思考与交流,参考图3-6，分析、归纳以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。,有机物种类繁多的原因：,（1）碳原子含有4个价电子，可跟其它原子形成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、

18、碳环等多种复杂的结构单元。,（3）普遍存在同分异构现象。,等效氢原子确定的规律1、同一碳原子上的氢原子等效；2、与同一碳原子相连的甲基上的氢原子等效；3、处于对称位置的碳原子上的氢原子等效。,例题1、某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物,该烃的分子式可以是()A.C3H8 B.C4H10 C.C8H18 D.C6H14,C,同分异构体数目的判断方法,练习1：请写出常见一元取代物只有一种的10个碳原子以内的烷烃的结构简式,练习2、进行一氯取代后，只能生成3种沸点不同的产物的烷烃是A、（CH3）2CHCH2CH2CH3 B、(CH3CH2)2CHCH3C、（CH3）2CHCH（CH3）2D、（

19、CH3）3CCH2CH3,D,小结:常见一元取代物只有一种的10个碳原子以内的烷烃,CH4,CH3CH3,例题1：已知丙烷的二氯代物有4种同分异构体，则六氯代物异构体数目为()A2种 B3种 C4种 D5种,C,替代法写同分异构体,(2)替代法,如二氯苯(C6H4Cl2)有3种同分异构体，四氯苯也有3种同分异构体(将H替代Cl)。,2023/1/10,烃分子失去一个或几个氢原子后所剩余的原子团。,烷烃失去一个氢原子后所剩余的原子团。,烃基：,烷基:,介绍烷烃的命名,CnH2n+1-,一价烷基的通式:,常见的烃基：,（1）甲基：CH3,（2）乙基：,CH2CH3 或C2H5,1、几个概念,用-R

20、 来表示,其中“”表示半键，即一个不成对电子。,丙烷：,CH3CH2CH3,CH2CH2CH3,（3）正丙基：,异丙基：,请写出-C4H9的异构种类,4种,要注意区别基和根：基:不带电 不稳定 不能独立存在；根:显电性 较稳定 能独立存在；例如：CH4甲烷-CH3甲基 H2SO4硫酸SO42-硫酸根离子,一、烷烃的命名,习惯命名法,系统命名法,2、烷烃的习惯命名法,1)C原子数在110之间的，依次用天干：甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。,2)C原子数大于10时,用十一、十二、十三.等数字来表示,例如CH4 C2H6 C5H12 C9H20 C12H26 C20H42 甲烷 乙烷 戊

21、烷 壬烷 十二烷 二十烷,根据分子中所含碳原子数命名：,3）出现同分异构体时用正、异、新区别,CH3-CH2-CH2-CH2-CH3,新戊烷,异戊烷,正戊烷,C5H12有3种同分异构体:,C4H10有2种同分异构体,CH3-CH2-CH2-CH3,正丁烷,异丁烷,3、烷烃的系统命名法：,(2)编号-把主链中离支链最近的一端作为起点，用1、2、3等阿拉伯数字给主链的各碳原子依次编号以确定支链的位置。,(1)选主链-选定分子中最长的碳链做主链，并按主链上碳原子的数目称为某“烷”。,(3)写名称-把支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上的位置，且数字与名称之间用“一”隔

22、开。,丁烷,甲基,2,(4)如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用二、三等数字表示支链的个数，且表示支链位置的阿拉伯数字之间要用“，”隔开；,(5)如果主链上有几个不同的支链，就把简单的写在前面，复杂的写在后面。,戊烷,甲基,2，3,二,主链名称,支链名称,相同支链数目,支链(取代基）位置,戊烷,甲基,2，3,二,名称组成顺序:支链位置-支链数目-支链名称-主链名称,写母体名称时，主链碳原子在10以内的用“天干”，10以上的则用汉字“十一、十二、十三”表示。,例1:,2,3,4,1,6,5,己烷,4 乙基,2,2 二甲基,最多原则,若两条链等长时，应选支链最多的链为主链，对主链碳原子进

23、行编号；最多原则,2，5二甲基3乙基庚烷,若不同的支链距主链两端等长时，应以靠近简单支链的一端，对主链碳原子进行编号；最简原则,3甲基4乙基己烷,4甲基3乙基己烷,例3、,2，2，4三甲基戊烷,2，4，4三甲基戊烷,若相同的支链位号相同，应以支链位号之和为最小的原则，对主链进行编号；最小原则,例4、,烷烃系统命名法的口诀：,（1）选主链（最长、最多），称某烷。（2）编碳位（近、简、小），定支链。（3）取代基，写在前，注位置，短线连。（4）不同基，简到繁，相同基，合并算。,练习：用系统命名法给下列烷烃命名,(1),(2),(3),2,3,5三甲基己烷,3甲基 4乙基己烷,3,4,4三甲基庚烷,你来练一练：,1、判断下列名称的正误：(1）3，3 二甲基丁烷；(2）2，3 二甲基-2 乙基己烷；(3）2，3二甲基乙基己烷；(）2，3，三甲基己烷,(3)2-甲基-4-乙基庚烷,CH3CH2C CH2CH3,CH3CCHCH3,CH3,H3C,CH3CH2CH2CHCH2CHCH3,CH3CH2,CH3,(1)3，3-二乙基戊烷,(2)2，2，3-三甲基丁烷,CH3,CH2CH3,CH2CH3,练习2：写出下列各化合物的结构简式：,