（人教版）高中必修2化学课件：3.1（第1课时）甲烷.ppt

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1、有机化合物,第三章,第一节最简单的有机化合物甲烷,第三章,第1课时甲烷,第三章,目前，在自然界里发现的和由人工合成的有机化合物已经有几千万种，而且新的有机化合物仍在不断地被发现或合成出来。其中，有些物质有特殊的性质和功能，有些物质与人类的生命活动息息相关。为了人类的生存和发展，化学家们不断地对有机化合物进行研究，逐渐揭开了包括生命之谜在内的许多科学奥秘，也使我们的物质世界更加丰富多彩。,通过初中化学的学习，你已经了解到有机化合物具有一些共同的性质，如大多数有机化合物具有熔点和沸点低、难溶于水、可以燃烧等性质。下面以甲烷为例，进一步研究有机化合物的性质。让我们一起走进丰富多彩前景广阔的有机化学世

2、界，去探索知识的奥秘吧！,学习目标1了解有机化合物的概念。2掌握甲烷的分子结构，了解甲烷的物理性质及存在、用途。3掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。,新知预习1甲烷是一种没有_，没有_的_。它的电子式_，结构式_。2甲烷燃烧时火焰_并呈_，甲烷燃烧的化学方程式_，因此，甲烷是一种_能源。3有机化合物分子里的_ _代替的反应叫做取代反应。,颜色,气味,气体,明亮,淡蓝色,清洁,某些原子(原子团)被其他原子,(或原子团),无明显变化,变浅,油状液滴,少量白雾,甲烷的四种氯代产物都难溶于水，除_是气体外，其他三种产物都是_。三氯甲烷曾被用作_，它和_还是重要的工业溶剂。,CH3Cl,液体,麻醉

3、剂,CCl4,自主探究1怎样理解“有机化合物种类繁多、数量巨大”这一说法？提示：有机物的种类繁多，达三千多万种，无机物只有几十万种。其主要原因是：有机物中每个碳原子可以与其他四个氢原子形成4个共价键；而且碳碳之间也能相互形成共价键，不仅可以形成单键，还可形成双键或三键。,多个碳原子可相互结合形成长长的碳链，也可以形成碳环。有机物中可含有一个碳原子，也可含有成千上万个碳原子，并且在分子组成相同时，还可以有众多的同分异构体。,2写有机反应的化学方程式时，为什么用“”而不用“=”？提示：有机反应往往比较复杂，常伴有副反应发生。所以通常写主要反应、主要产物，而表示化学反应方程式的“=”就失去了它的真实

4、意义，用“”就更能表达化学反应的实际情况。因此书写有机反应化学方程式用“”而不用“=”。,有机化合物,思维导图,1有机化合物与烃有机化合物简称有机物，指的是绝大多数的含碳化合物。(1)有机化合物除了含碳元素外还可能含有其他元素，如H、O、P、N、S、卤族元素等。,教材点拨,(2)常见的有机物：燃料中的液化气、沼气、天然气、汽油、煤油、柴油等；建材中的木材、黏合剂、涂料、油漆等；日用品中的塑料、橡胶、纤维、清洁剂等；营养素中的糖类、油脂、蛋白质等。(3)烃：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。甲烷是烃中最简单的有机物。,2有机物与无机物的比较,温馨提示：有机物与无机物在性质及反应

5、的差别上只是相对的、有条件的，不同的有机物有其特殊的性质。例如：乙酸及其金属盐能在水溶液中电离；有机物的燃烧反应一般很快；CCl4不但不能燃烧反而可以灭火。,3有机化合物的结构特点(1)有机化合物中都含有C原子，C原子的最外层有4个电子，可以在原子之间形成4个共用电子对。下图给出了四个碳原子的几种结合方式：,(2)由上图可知C原子不仅可以通过共价键与其他原子结合成分子，还可以彼此之间以共价键构成碳链或碳环，再结合其他原子形成分子；碳原子之间可以形成CC单键，也可以形成C=C双键、CC三键。这些都是有机物结构多样性的表现，即碳原子成键类型的多样性和同分异构现象是有机物种类繁多的主要原因。(3)碳

6、链可以是直链，也可以是环链。(4)有机化合物还有同分异构现象，有多种同分异构体。,4有机物的性质有机物的性质决定于有机物的组成与结构。有机物的性质与无机物的性质有较大的差别。(1)大多数有机物熔点和沸点较低，难溶于水，易溶于有机溶剂。(2)大多数有机物热稳定性较差，可以燃烧。(3)有机物发生的化学反应有氧化反应和取代反应(已学过)以及加成反应、聚合反应、酯化反应等(待学习)。(4)大多数的有机反应速率慢并伴有副反应的发生，产物的组成较复杂。,5有机物分子式的确定(1)根据测得的气体的密度，计算该气态有机物的摩尔质量。(2)根据摩尔质量和该气态有机物中各元素的质量分数，推算出1 mol该气体中各

7、元素原子的物质的量。(3)确定该气态有机物的分子式。也可以根据各元素的质量分数，求出有机物的实验式，然后根据有机物的相对原子质量确定分子式。,(2014经典习题选萃)下列关于有机物的说法中正确的是()A凡是含碳元素的化合物都属于有机物B有机物只含有碳、氢两种元素C有机物不但存在于动植物体内，而且还可以通过人工的方法合成D烃是指燃烧后只生成CO2和H2O的有机物,典例透析,【解析】有机物中一定含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定都是有机物，如CO2，A错误；有机物中除含有碳元素外还可能有氢、氧、氮、硫、卤素、磷等元素，B错误；烃完全燃烧的产物为CO2和水，但仅含C、H、O三种元素的化合物完全燃

8、烧产物也只有CO2和水，D项错误；有机物可以通过人工的方法合成，C正确。【答案】C,1(2014经典习题选萃)下列有关说法中正确的是()A形成化合物种类最多的是第A族元素B有机物都可以燃烧C含碳元素的化合物不一定是有机物，有机物不一定是含碳元素D有机物和无机物不能相互转化答案：A,变式训练,点拨：化合物种类最多的是有机物，而有机物一定含有碳元素，碳元素在第A族，A项对；有机物多数能燃烧，有些不能燃烧，B项错；含碳元素的化合物不一定是有机物，如CO、CO2、H2CO3、碳酸盐等，但有机物一定含碳元素，C项错；无机物和有机物之间无明显的界限，二者可相互转化，D项错。,甲烷的结构和性质,思维导图,教

9、材点拨1甲烷的分子结构(1)结构特征：1个甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成，形成正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心位置，4个氢原子位于正四面体的4个顶点，4个CH键的长度和强度相同，任意2个CH键之间的夹角都相等(10928)。,教材点拨,(2)空间结构,2有机物的组成和结构的表示方法(以甲烷为例),温馨提示：通常情况下，甲烷的化学性质比较稳定，不与酸性高锰酸钾溶液、溴水等强氧化剂反应，也不与强酸、强碱反应。,甲烷燃烧产物的检验方法：在火焰上方罩一个干燥的烧杯，烧杯内壁变模糊证明有H2O生成；把烧杯翻转注入少量澄清石灰水，振荡，澄清石灰水变浑浊证明有CO2生成。CH4、H2、CO燃

10、烧产物比较,(3)取代反应定义：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替代的反应叫做取代反应。特点：取代反应是有机反应的重要反应类型，只适合有机反应。甲烷与Cl2的反应过程：,温馨提示：甲烷与氯气在室温、黑暗条件下不能发生反应，但也不能用强光直接照射甲烷与氯气的混合气体，否则会发生爆炸。甲烷与氯气在光照条件下能发生取代反应，但和氯水在光照条件下不会反应。甲烷与溴单质、碘单质也能发生类似的反应。,甲烷的四种氯代产物：,温馨提示：甲烷分子中的一个氢原子被取代，需要一个氯分子，其中一个氯原子取代氢原子的位置，而另一个氯原子与被取代的氢原子结合为氯化氢分子。因此，1 mol CH4需要4

11、mol Cl2才能完全转化为CCl4。甲烷与氯气反应时，甲烷分子中的氢原子逐一被氯原子取代，但一旦生成CH3Cl，CH3Cl分子中的氢原子也会被氯原子取代，所以，反应一旦开始，就会几乎在同一时间内生成各种氯代物。,(4)取代反应与置换反应的比较,温馨提示：(1)判断取代反应和置换反应时，一要看反应物，若反应物均为无机物，则一定不属于取代反应；二要看生成物，生成物中有单质，一般不属于取代反应。(2)甲烷与氯气反应的特点。甲烷逐步取代，各步反应同时进行，四种氯代有机物都存在；生成物中HCl最多；每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl。,(2014经典习题选萃)下列各

12、图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。,典例透析,(1)对号入座(填序号)：甲烷的球棍模型是_，甲烷的电子式是_。(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有_种结构，实际CH2Cl2有_种结构，证明甲烷不是平面结构，而是_结构，上面_更能反映其真实存在状况。,【解析】(1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及比例模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，但其比例模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例；电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。,(2014试题调研)将1 mol CH4和一定物质的量的Cl2混合均匀，以漫射光照射使CH4与

13、Cl2发生取代反应。反应后CH4与Cl2均无剩余，且生成了等物质的量的四种有机取代物，求参加反应的Cl2的物质的量()A1.5 mol B2 molC2.5 molD4 mol,【点拨】根据取代反应的特点，可知，反应消耗的氯气的物质的量和反应生成的甲烷氯代物中的氯原子的物质的量相等，因此根据碳原子守恒以及各氯代产物物质的量相等这一条件，容易求出各氯代产物的物质的量，进而求出氯代产物中氯原子的物质的量。而通过甲烷与Cl2反应的化学方程式可以看出，无论甲烷与氯气反应生成哪种甲烷氯代物，反应消耗的氯气的物质的量都和反应生成的氯化氢的物质的量相等，方法二就是根据这一点，写出总的化学方程式，再进行简单的

14、计算即得答案。,2(2014石家庄市二中高一期中)下列关于甲烷分子结构的叙述中，正确的是()A甲烷分子中C、H原子间是离子键B甲烷分子的空间结构是正方体C甲烷的结构式为CH4D甲烷分子中4个碳氢键完全相同答案：D,变式训练,3(2014安阳一中高一下学期二次考试)取1 mol甲烷与4 mol氯气放入一密闭容器中，在光照条件下发生反应，充分反应后，容器中各物质的物质的量之和一定为()A1 molB4 molC5 molD无法确定答案：C,点拨：CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，根据碳原子守恒，四种物质总的

15、物质的量为1 mol；根据化学方程式可知，每生成1 mol HCl就消耗1 mol Cl2，现在有4 mol Cl2参与反应可生成4 mol HCl，所以1 mol CH4和4 mol Cl2充分反应后，容器内各物质的物质的量之和一定为5 mol，C项正确。,1(2014经典习题选萃)下列物质中属于有机物的是()乙醇食盐石墨甲烷蔗糖水一氧化碳碳酸钙乙酸ABCD答案：B,2(2014汶上一中5月质检)下列关于甲烷性质叙述中不正确的是()A甲烷是一种无色无味的气体B甲烷的密度比空气的密度小C甲烷极难溶解于水D甲烷性质稳定，不和其它物质反应答案：D点拨：光照条件下CH4可以和Cl2发生取代反应，D项

16、不正确。,3(2014衡阳市八中高一联赛)已知正四面体形分子E和直线型分子G反应，生成四面体形分子L和双原子分子M。(组成E分子的元素的原子序数都小于10，组成G分子的元素为第三周期的元素。)如下图，则下列判断中正确的是()A常温常压下，L是一种液态有机物BE中化学键是极性键CG有漂白性D上述反应的类型是加成反应,答案：B点拨：由题意知E为CH4、G为Cl2、L为CH3Cl、M为HCl。常温常压下CH3Cl是气体，A项不正确；Cl2和H2O反应后生成的HClO有漂白性，C项不正确；此反应为取代反应，D项不正确。,4(2014北京六十六中高一下学期期末)在光照条件下，将等体积的甲烷和氯气混合，得

17、到的产物中物质的量最多的是()ACH3ClBCH2Cl2CCCl4DHCl答案：D点拨：CH4与Cl2的反应中每取代1 mol H原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多。,5(2014试题调研)把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是_，水槽中还观察到_，原因是(用离子方程式解释)_。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到_，原因是_。,答案：CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀产生AgCl=AgCl溶液变红因反应生成HNO3使溶液

18、显酸性点拨：CH4和Cl2光照生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，Cl2易溶于有机溶剂，使试管壁上有黄色油滴；因生成的HCl易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升，HCl溶于水后，与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时溶液中溶质为HNO3，故加入紫色石蕊试液后溶液变红。,甲烷发生取代反应的有关规律(1)反应条件和反应物反应条件为光照，反应物为卤素单质。例如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气发生取代反应。(2)反应产物(以CH4与Cl2反应为例)反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不一，但很难出现全部是某一种产物的现象。,(3)物质的量的关系CH4与Cl2发生取代反应时，每1 mol H原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同时生成1 mol 的HCl分子。,