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- 2021-08-06 发布
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第三章 有机化合物
第一节 最简单的有机化合物
——
甲烷
(
第
1
课时)
想,要壮志凌云
干,要脚踏实地
学科网
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
:
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
第三章 有 机 化 合 物
1
、定义:
2
、组成元素:
绝大多数
含有碳元素的化合物为有机化合物。
碳、
氢、氧、氮、硫、磷、卤素等
但碳的单质及氧化物、碳酸、碳酸盐、碳酸氢盐金属碳化物等看作无机物。
如
CO
、
CO
2
、
CaC
2
以及
H
2
CO
3
、
CO
3
2-
、
HCO
3
-
等
主要元素
其他元素
仅含
碳
和
氢
两种元素的有机物,称为碳氢化合物,也称为
烃
。
3、烃
(
通式:
CxHy)
碳
t
à
n
烃
tīng
氢
qīng
学科网
动动脑
下列物质属于有机物的是?属于烃的是?
①
H
2
S
②
C
2
H
2
③
CH
3
Cl
④
C
2
H
5
OH
⑤
CH
4
⑥
H
2
⑦
金刚石
⑧
CH
3
COOH
⑨
CO
2
⑩
C
2
H
4
属于有机物的是
②③④⑤⑧⑩
属于烃的是
②⑤⑩
最简单的有机物是 甲烷
天然气的主要成分是甲烷,天然气是当今世界上最重要的气体化石燃料。我国是最早利用天然气的国家
。
天然气:
甲烷火箭发动机在莫哈
韦沙漠成功通过了测试
科学家发现土卫六上
有甲烷湖和甲烷河流
甲烷
行星
HD
189733
前不久,欧洲航天局的“火星快车”号火星轨道探测器再次证实这一发现,这将是火星存在生命的又一个有力证据。
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,可供全世界用
1000
年,可燃冰将成为最理想替代能源
.
学科网
第
1
节 最简单的有机化合物
——
甲烷
一、甲烷的存在与物理性质
无色、无味的气体,
=0.717g/L(
标准状况
)
;
密度比空气小
,
极难溶于水。
1.
甲烷在自然界中的存在
:
2.
甲烷在的物理性质
:
甲烷是池沼底部产生的
沼气
和煤矿的坑道所产生的
坑道气
的主要成分,
天然气
及
油田气
的主要成分也是甲烷(按体积计,天然气里一般约含有甲烷
80%-90%
)。
1.甲烷的氧化反应
(燃烧)
CH
4
+ 2O
2
CO
2
+ 2H
2
O
点燃
现象
:明亮的淡蓝色火焰,放出大量的热。
利用此性质,甲烷可作燃料
注意:
有机反应不用“
=
”
,而用“→”
二、甲烷的化学性质
甲烷作为燃料的优点何在?
高效
--
热值高
(
燃烧热
890kJ/mol)
低耗
--
来源广泛、有一定的可再生性
污染小
上图:重庆市开县高桥镇的川东北气矿发生天然气井喷事故
下图:四川泸州市一居民楼前的人行道突然发生天然气爆炸
事发现场点燃的天然气大火
甲烷与空气或氧气的混合气体点燃时,发生爆炸。请见课本
《
爆炸极限
》
。
煤矿中的瓦斯爆炸多数是由甲烷气体爆发引起的
因此在点燃甲烷气体时,须先进行纯度检验。
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
、
CH
4
C
、
H
2
D
、
CO
随堂练习
B
探究甲烷能否被酸性高锰酸钾溶液氧化?
结论:甲烷不能使
高锰酸钾
褪色
注意
甲烷与酸性高锰酸钾溶液或者是溴水等
强氧化剂
不反应,与
强酸,强碱
也不反应
练
:
将下列气体通入酸性高锰酸钾,酸性高
锰酸钾褪色的是( )
A CH
4
B CO
2
C SO
2
D H
2
C
2
、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
CH
4
C + 2H
2
高温
合成氨
、
汽油
的原料
橡胶工业
的原料
现在,你了解甲烷这种有机物了吗?
实验现象:
⑴量筒内
Cl
2
的黄绿色逐渐消失,
⑵量筒内壁出现油状液滴,
⑶量筒内水面上升
3.
取代反应
注意:装置要放在
光亮
的地方
.
CH
4
+ Cl
2
CH
3
Cl + HCl
光
CH
3
Cl + Cl
2
CH
2
Cl
2
+ HCl
光
CH
2
Cl
2
+ Cl
2
CHCl
3
+ HCl
光
CHCl
3
+ Cl
2
CCl
4
+ HCl
光
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
)
四氯甲烷又叫四氯化碳(
有机溶剂、灭火剂
)
甲烷是与氯气发生取代反应(与氯水不反应)
且产物是混合物
注意:有机反应方程式用
“
”
,不用
“
=
”
。
在光照条件下,将等物质的量的
CH
4
和
Cl
2
充分反应后,得到的产物的物质的量最多的是( )
A
、
CH
3
Cl
B
、
CH
2
Cl
2
C
、
C
H
Cl
3
D
、
CCl4
E、
HCl
E
思考
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
——
取代反应
三、甲烷分子的结构
1
、甲烷分子(CH
4
)的电子式和结构式
有机物成键原则
在有机物中:
碳原子一般共用四对电子达到稳定结构
——
碳四价原则
凯库勒
1857
年提出碳的四价原则
猜测甲烷分子的空间结构
正方形 空间正四面体
根据碳四价原则尽可能合理而与众
不同地构建出你想象中的甲烷分子。
请你们尝试用
一个
氯
原子代替
一个氢
原子看看刚才猜测的两种甲烷哪种结构符合
一氯甲烷只有一种?
利用取代反应筛选我们的假设
这样的事实告诉我们什么?
我们猜测的那些结构中,哪些符合这样的实验事实呢?
1)
式量相同
,
结构不同的有机物具有不同的沸点。
2)
甲烷和氯气反应后
,
测得式量为
50.5
的产物
只有唯一的沸点
: -27.73
o
C
。
一氯甲烷的种数
1
1
2
1
二氯甲烷
结构只有一种
二氯甲烷的种数
(3)
式量为
85
的产物沸点也只有一个
:39.75
o
C.
2
、甲烷分子的立体结构:
以碳原子为中心, 四个氢原子
为顶点的
正四面体
。键角:
109
。
28
,
练习
、与甲烷的分子结构相同的物质是( )
A NH
3
B CCl
4
C CH
2
Cl
2
D H
2
O
注意:能证明甲烷是正四面体结构的论证是二氯甲烷只有一种
B
饭后甜点
1.
下列物质在一定条件下,可与CH
4
发生化学反应的( )
A氯气
B溴水
C氧气
D酸性KMnO
4
溶液
AC
2
.
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
C
3、下列关于甲烷的叙述不正确的是
A
.甲烷是沼气、坑道气的主要成分
B
.通常情况下,甲烷性质较稳定,与强酸、强碱、强氧化剂均不反应
C
.甲烷在空气中燃烧时,火焰明亮且无烟
D
.甲烷在空气中加热到
1000℃
时,分解成炭黑和氢气
D
将
1molCH
4
和
Cl
2
发生取代反应,待反应完全后,所得四种有机物的物质的量相等,则消耗
Cl
2
的物质的量为( )生成
HCl
的物质的量为
( )
A
、
0.5mol B
、
2.5mol
C
、
1.25mol D
、
4mol
B
B
练习
1molCH
4
与足量的
Cl
2
完全反应,可得到
HCl
的
物质的量是?消耗
Cl
2
的物质的量是?
HCl 4mol
,
Cl
2
4mol