最简单的有机化合物甲烷课件PPT 79页

'第一节最简单的有机化合物—甲烷第一课时江西省南昌市化学学科中心组 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导入Leading-in 燃料:汽油、煤油、柴油建材:木材、黏结剂、涂料、油漆日用品:塑料、橡胶、纤维、清洁剂食物:糖类、油脂、蛋白质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。 1、定义：含有碳元素的化合物为有机物。2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等有机物Organiccompound什么叫有机物？它有哪些组成元素？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）3、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。 资料ata 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ata 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资料ata 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！新课Newclass 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。一、甲烷在自然界的存在煤矿坑道气天然气油田气沼气 二、甲烷的分子构成和空间结构分子式：电子式：HCHHH结构式：HCHHHCH4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。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。3-1甲烷分子结构示意图 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。实践活动：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。实践活动：3-1甲烷分子结构示意图 三、甲烷的物理性质1、在通常状况下，甲烷是一种无色、无气味的气体。根据上述甲烷的物理性质,你知道如何收集甲烷吗?甲烷的收集方法:1、由于甲烷密度比空气小，所以能用瓶口向下排空气法收集。2、由于甲烷难溶于水，所以能用排水法收集。3、极难溶解于水。2、密度比空气小，在标准状况下，是0.717g/L。 四、甲烷的化学性质在通常情况下，甲烷比较稳定，如与强酸、强碱一般不发生化学反应。问题：能不能与酸性高锰酸钾溶液反应？结论：甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 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 。问题：你能描述看到的实验现象吗？实验视频 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+2O2CO2+2H2O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!!注意点燃实验现象 安全使用很重要资料ata 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？2.甲烷的取代反应实验视频 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？现象讨论结论现象与结论Phenomenonandconclusion 甲烷的取代反应的历程1.一氯甲烷的形成动画演示名称一氯甲烷分子式CH3Cl状态（STP）气态 [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（液体）三氯甲烷（液体）四氯甲烷（液体） 甲烷的取代反应的历程2.二氯甲烷的形成名称二氯甲烷分子式CH2Cl2状态（STP）液态 甲烷的取代反应的历程3.三氯甲烷的形成名称三氯甲烷俗称氯仿分子式CHCl3状态（STP）液态 甲烷的取代反应的历程4.四氯甲烷的形成名称四氯甲烷别名四氯化碳分子式CCl4状态（STP）液态 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代替的反应,叫取代反应.取代反应Substitutionreaction 常温下，一氯甲烷是气体，其他三种是液体，三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂，四氯甲烷还是一种效率较高的灭火剂，这四种取代物都不溶于水。 注意：①甲烷与氯气反应可能有五种产物，其中有两种气体产物。③多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。②有机反应很复杂，产物较多。故有机反应一般用“”而不用“”表示。 光照下甲烷与氯气发生取代反应思考：1molCH4变成1molCCl4需多少molCl2？生成多少molHCl？CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl光照CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2CCl4＋HCl光照光照光照 取代反应与置换反应的比较取代反应置换反应实例CH4+Cl2CH3Cl+HClZn+H2SO4=ZnSO4+H2↑定义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。一种单质跟一种化合物反应，生成另一种化合物和另一种单质的反应。反应物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）一种单质和一种化合物生成物一般生成两种化合物另一种化合物和另一种单质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，用“→”连接一般是不可逆反应，用“=”连接光拓展Openupanexhibition 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。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。反应方程式：CH4C+2H2高温 本课时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。小结Summarizebriefly 2、下列物质常温下呈气态的是（）A.CH3ClB.CH2Cl2C.CHCl3D.CCl41、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（）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DA巩固练习Consolidateexercise 4、在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是（）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（）A、CH3ClB、CH2Cl2C、CCl4D、HClDC巩固练习Consolidateexercise 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（）A、0.5molB、2molC、2.5molD、4mol巩固练习ConsolidateexerciseC 三、甲烷的化学性质①氧化反应②取代反应③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五、板书提纲Blackboard-writingoutline 第一节最简单的有机化合物—甲烷第二课时江西省南昌市化学学科中心组 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HHHHH|||||H－C－C－HH－C－C－C－H|||||HHHHH乙烷丙烷 丁烷异丁烷HHHHH|||||H－C－C－C－C－HH--C--H||||HHHHHH||H－C——C——C－H|||HHH丁烷：异丁烷：几种烷烃的球棍模型及对应的结构式 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原子数不同不同点区别 二、烷烃在烃的分子里，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： 例：HHHHH|||||H—C—C—C—C—C—H||||HHHHH—C—H|H2、结构简式：或者：CH3CH（CH3）CH2CH2CH3CH3—CH—CH2—CH2—CH3CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3省略横线上C—C键省略C—H键把同一C上的H合并 乙烷：HH丙烷：HHH|||||H－C－C－HH－C－C－C－H|||||HHHHH丁烷：HHHH异丁烷：H|||||H－C－C－C－C－HH--C--H||||HHHHHH||H－C——C——C－H|||HHH下列结构式对应的结构简式CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3 ◆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、性质物理性质：名称结构简式常温时的状态熔点/℃沸点/℃相对密度水溶性甲烷CH4气-182-1640.466不溶乙烷CH3CH3气-183.3-88.60.572不溶丙烷CH3CH2CH3气-189.7-42.10.585不溶丁烷CH3(CH2)2CH3气-138.4-0.50.5788不溶戊烷CH3(CH2)3CH3液-13036.10.6262不溶十七烷CH3(CH2)15CH3固22301.80.7780不溶规律：状态：气(1～4)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）①氧化反应②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 名称结构简式常温时的状态熔点/℃沸点/℃相对密度水溶性甲烷CH4气-182-1640.466不溶乙烷CH3CH3气-183.3-88.60.572不溶丙烷CH3CH2CH3气-189.7-42.10.585不溶丁烷CH3(CH2)2CH3气-138.4-0.50.5788不溶戊烷CH3(CH2)3CH3液-13036.10.6262不溶十七烷CH3(CH2)15CH3固22301.80.7780不溶分析表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 名称结构简式常温时的状态熔点/℃沸点/℃相对密度水溶性甲烷CH4气-182-1640.466不溶乙烷CH3CH3气-183.3-88.60.572不溶丙烷CH3CH2CH3气-189.7-42.10.585不溶丁烷CH3(CH2)2CH3气-138.4-0.50.5788不溶戊烷CH3(CH2)3CH3液-13036.10.6262不溶十七烷CH3(CH2)15CH3固22301.80.7780不溶表3-1几种烷烃的物理性质相差一个“CH2”原子团 如果把碳原子数定为n，氢原子数就是2n+2。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。5、烷烃的通式:CnH2n+2(n≥1)6、同系物 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。烷烃同系物结构相似：分子组成：｛理解 1、下列哪组是同系物（　　　）A、CH3CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH3B、CH3CH3CH3CH(CH3)CH3CH2C、CH3－CH＝CH2CH2CH2B随堂练习 2、1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少mol的Cl2发生取代？（　）A、4molB、8molC、2molD、6molD随堂练习 3、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的烷烃的分子式随堂练习 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，化性相似同系物间的关系小结 第一节最简单的有机化合物—甲烷第三课时江西省南昌市化学学科中心组 乙烷C2H6丙烷C3H8甲烷CH4练习：请看图写出分子式和结构简式。CH4CH3CH3CH3CH2CH3 丁烷C4H10异丁烷C4H10练习：请看图写出结构简式和分子式。CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3|CH3 名称熔点/℃沸点/℃相对密度正丁烷－138.4－0.50.5788异丁烷－159.6－11.70.557两种丁烷（C4H10）分子组成和相对分子质量完全相同，但性质却有差异。正丁烷异丁烷 CH3CH2CH2CH3CH3CHCH3CH3观察：烷烃中碳原子是否在同一直线上？ 三、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。1、定义： 2.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体概念的比较概念内　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、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，不同结构的化合物化合物CH3(CH2)3CH3C(CH3)4 请看图写出结构简式和分子式：碳原子数相同，结构不同用正、异、新区别，系统命名法高二选学。C5H12C5H12C5H12 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：①O2和O3②CH3CH3和CH3CH2CH2CH3和④金刚石和石墨⑤氕、氘和氚⑥CH3CH2CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3和CH3CH2CH(CH3)CH2CH(CH3)CH3①和④②③和⑤⑥ 练习1：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.HH4、CH3CH3、CH3CHCH3|||H－C－Cl、Cl－C－ClCH3||ClH5、CH3CH（CH3）CH2CH3、C（CH3）412345 四、烃基2、特点：烃失去一个或几个氢原子后所剩余的原子团。用“R—”表示。1、定义：呈电中性的原子团，含有未成对的价电子。 甲基：－CH3亚甲基：－CH2－次甲基：－CH－乙基：－CH2CH3丙基：－CH2CH2CH3∣ 五、同分异构体的书写书写方法：“碳链缩短法”步骤：先写最长的碳链，然后逐个减少碳原子，把减少的碳原子作为取代基在剩余的碳链上连接，可概括为“两注意，四句话”：两注意：①选择最长的碳链为主链；②找出中心对称线。四句话：①主链由长到短；②支链由整到散；③位置由心到边；④排布由对到间。 练习：分别写出C5H12和C6H14的同分异构体。CH3CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH3CH3CH3CCH3CH3CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3CH3CHCH2CH2CH3CH3CH3CCH2CH3CH3CH3CH3CH2CHCH2CH3CH3CH3CH3CHCHCH3CH3主链由长到短位置由心到边排布由对到间 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)∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－－∣CCCC－∣∣CCCC－∣C∣CCC－∣(E)(B)(F)(A)(C)(G)(D)(H) 等效氢：烷烃分子中处于相同位置上的氢原子称为等效氢。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拓展 2、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？练习C8H8三种 练习1、下列各烷烃沸点高低（1）正戊烷（2）2-甲基丁烷（3）丁烷（4）2,2-二甲基丙烷（5）乙烷顺序正确的是（）A、（1）﹥（2）=(3)﹥(4)﹥(5)B、（4）﹥（2）﹥(3)﹥(1)﹥(5)C、（5）﹥（4）﹥(3)﹥(2)﹥(1)D、（1）﹥（2）﹥(4)﹥(3)﹥(5)D 图3-64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。 六、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、碳环等多种复杂的结构单元。CHHHHCCCCCCCCCCCC：：HHH..CH.. ThankYou!'