《最简单的有机化合物——甲烷》ppt课件.ppt

最简单的有机化合物 甲烷 第三章 第一节 甲烷 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，可燃冰将成为最理想替代能源。 可燃冰的分布 甲烷在自然界中的存在： 池沼的底部 ( 沼气 ) ， 油田气和煤矿坑道 ( 坑气、瓦斯 ) ， 天然气 ( 一般含 CH 4 80 ﹪ － 97 ﹪ ) ， 可燃冰 等。 甲烷的存在： 一、甲烷的物理性质： 色 味的 体，密度比空气 ， 溶于水。 无 气 无 小 难 向下排气法 排水法 收集 收集 0.717g/L( 标准状况下 ) 知识回顾 1. 分子式： CH 4 电子式： H H H C H 结构式： C H H H H 二、甲烷的分子结构 2. 甲烷分子呈 正四面体 结构 键角： 109°28′ 但由于有机物的立体结构式书写起来比较费事，为方便起见，一般采用平面的结构式。 （立体） ( 平面 ) 三、甲烷的化学性质 1 、可燃性 CH 4 爆炸极限： 5%~15.4% CH 4 +2O 2 CO 2 +2H 2 O 点燃 因其含碳量低，其火焰为淡蓝色火焰。 注意 : 1 、点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。 ( 思考：什么时候甲烷会爆炸最强烈 ?) 2 、有机反应方程式中用 “ → ” 不用 “＝”； 你能设计一个实验验证 CH 4 燃烧的产物是什么吗？ 用一只冷而且干燥的烧杯罩在火焰上方，烧杯内壁有水珠出现，证明有水生成。把烧杯迅速倒转过来，立即向杯内注入少量澄清石灰水震荡，石灰水变混浊，证明有二氧化碳生成。 动动脑 : 观察与思考： 饱和食盐水 甲烷、氯气 光 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做取代反应 2 、甲烷的取代反应 Cl — Cl + 光 C H H H Cl Cl H + ( 一氯甲烷 ) 分子式 状态 （ S T P ） 一氯甲烷的形成 CH 3 Cl 气态 （ g ） ( 二氯甲烷 ) Cl — Cl + 光 C H H H Cl Cl H + C Cl H H Cl 分子式 状态 （ S T P ） 二氯甲烷的形成 CH 2 Cl 2 液态 （ l ） ( 三氯甲烷 ) Cl — Cl + 光 Cl H + C Cl H H Cl C H Cl Cl Cl 俗称 分子式 状态 （ S T P ） 三氯甲烷的形成 CHCl 3 液态 （ l ） 氯仿 ( 四氯甲烷 ) Cl — Cl + 光 Cl H + C H Cl Cl Cl C Cl Cl Cl Cl 别名 分子式 状态 （ S T P ） 四氯甲烷的形成 CCl 4 液态 （ l ） 四氯化碳 光 C 、 CH 4 +2O 2 CO 2 +2H 2 O D 、 CHCl 3 +HF CHFCl 2 +HCl B 、 Zn+H 2 SO 4 ZnSO 4 +H 2 ② 、 下列反应不属于取代反应的是（ ） A 、 CH 4 +Br 2 CH 3 Br+HBr 点燃 BC 取代反应的特征：取而代之，有进有出 ① 、 在光照下，将等物质的量的 CH 4 和 Cl 2 充分反应，得到的产物物质的量最多的是（ ） A 、 CH 3 Cl B 、 CH 2 Cl 2 C 、 CCl 4 D 、 HCl D 学 以 致 用 产物用途： H 2 是合成氨及合成汽油等工业的原料。 C 是橡胶工业的原料，可以用于制造颜料、油墨、油漆等。 甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解； 3 、甲烷的分解反应 CH 4 C ＋ 2H 2 高温 甲烷的高温分解反应方程式： 甲烷化学性质 总体： 一定条件下 燃烧反应 取代反应 受热分解 性质较稳定 小结 不与强酸、强碱反应 不与强氧化剂 （如高锰酸钾、浓硫酸、浓硝酸等） 反应 在光照时与氯气或溴蒸气反应 从石油炼制的产品中可以获得一系列和甲烷结构相似的化合物，如： 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 。 以上分子结构有什么特点？ 四、 烷烃 碳原子都以碳碳单键相连，其余的价 键均用于与氢原子结合，达到“饱和” 的一 系列化合物 。 结构特点 ： 碳碳单键、链状、 C 原子剩余价键全部和氢结合 1. 烷烃的概念 (1) 结构式： 乙烷： H H 　 丙烷： 　　 H H H | | | | | 　　 H － C － C － H 　　　　　　 H － C － C － C － H | | | | | H H H H H 丁烷： H H H H 异丁烷： 　 H | | | | 　 | H － C － C － C － C － H H--C--H | | | | 　 H H H H H H | | H － C——C——C － H | | | H H H 2 、烷烃的结构 (2) 结构简式 ： 例： H H H H H | | | | | H— C — C — C — C— C—H | | | | | H H—C— H H H H | H CH — CH — CH — CH — CH CH 3 3 3 2 2 省略 C—H 键 把同一 C 上的 H 合并 省略横线上 C—C 键 CH CHCH CH CH CH 3 3 3 2 2 或者： CH CH （ CH ） CH CH CH 2 2 3 3 3 乙烷： H H 　 丙烷： 　　 H H H | | | | | 　　 H － C － C － H 　　　　　　 H － C － C － C － H | | | | | H H H H H 丁烷： H H H H 异丁烷： 　 H | | | | 　 | H － C － C － C － C － H H--C--H | | | | 　 H H H H H H | | H － C——C——C － H | | | H H H 它们对应的结构简式： CH 3 CH 3 CH 3 CH 2 CH 3 CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 CH 3 CHCH 3 CH 3 碳原子数相邻的烷烃之间相差 “ CH 2 ” 原子团 或 CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3 碳原子数 1 2 3 4 5 分子式 CH 4 C 2 H 6 C 3 H 8 C 4 H 10 C 5 H 12 名称 碳原子数 6 7 8 9 10 分子式 C 6 H 14 C 7 H 16 C 8 H 18 C 9 H 20 C 10 H 22 名称 烷 烷 烷 烷 烷 3 烷烃的名称： 烷 烷 烷 烷 烷 甲 乙 丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸 碳原子数大于十时，以汉字数字代表称某烷， 如 C 12 H 26 称为十二烷 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 CH 4 气 -182 -164 0.466 不溶 乙烷 CH 3 CH 3 气 -183.3 -88.6 0.572 不溶 丙烷 CH 3 CH 2 CH 3 气 -189.7 -42.1 0.585 不溶 丁烷 CH 3 (CH 2 ) 2 CH 3 气 -138.4 -0.5 0.5788 不溶 戊烷 CH 3 (CH 2 ) 3 CH 3 液 -130 36.1 0.6262 不溶 十七烷 CH 3 (CH 2 ) 15 CH 3 固 22 301.8 0.7780 不溶 规律： 通式： C n H 2n+2 (n≥1) 相对分子质量： 14n+2 状态：气  液  固； 熔沸点：熔沸点依次升高， 密度：相对密度依次增大且小于 1 ，均不溶于水。 [ 练习 ] 写出下列烷烃的分子式： （ 1 ）含有 18 个碳原子的烷烃的分子式 （ 2 ）含有 18 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 烷烃的化学性质 烷烃的化学性质与甲烷类似，通常较稳定，不与强酸强碱反应，不与强氧化剂（浓硝酸、浓硫酸、高锰酸钾溶液反应）。 但在一定条件下仍可与某些物质反应： （ 1 ）在空气中能燃烧 : （ 2 ）光照下能与氯气或溴蒸气发生取代反应 4 、同系物： 结构相似、分子组成上相差一个或若干个 CH 2 原子团的物质互相称为 同系物 。 碳原子均饱和、链状 ① 通式 _____ （填“同”或“不同”，以下相同） ②是 ______ 一类物质； ③组成元素 _____ ； ④化学式量相差 14n ； ⑤结构相似但不完全相同； ⑥化学性质相似。 特点 相同 同 同 烷烃同系物 结构相似： 分子组成： 碳原子数不同。 丁烷 异丁烷 5 、同分异构现象及同分异构体 由于在有机物的分子中，碳原子有 4 个 价键，所以碳原子间除了依次相连成 直链状的碳架 外，还可以连成带 支链的碳架或连成环状的碳架 等等。这就导致了某些 不同的化合物 具有 相同的分子式 。这些不同的化合物互称为 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称为 同分异现象 。 ① 组成元素 _____ （填“同”或“不同”，以下相同） ②化学式 _____ ； ③化学式量 _____ ； ④结构 ______( 可能相似也可能完全不同 ) ； ⑤化学性质 ______( 可能相似也可能完全不同 ) 。 特点 相同 同 同 不同 不同 碳原子数 同分异构体数 碳原子数 同分异构体数 1 1 9 35 2 1 10 75 3 1 11 159 4 2 12 355 5 3 13 802 6 5 14 1858 7 9 16 10359 8 18 20 366319 [ 练习 ] 下列各对物质的相互关系是 A ． 和 B ． O 2 和 O 3 C. 乙烷和已烷 D ． E. 练习 2 、 下列哪些物质是属于同一物质？ C C C C － － － (A) (D) (H) (G) (F) (E) (C) (B) ∣ C C C C － － ∣ C C C C － － ∣ C C C C － － ∣ C C C C － － ∣ C C C C － ∣ ∣ C C C C － ∣ C ∣ C C C － ∣ (E) (B) (F) (A) (C) (G) (D) (H) 1.42g 某烷烃完全燃烧后，将生成的气态产物依次通过浓硫酸和澄清石灰水，浓硫酸增重 1.98g ，澄清石灰水增重 4.4g ，求该烷烃的化学式。 mg 某烷烃完全燃烧后，将生成的气态产物依次通过浓硫酸和澄清石灰水，浓硫酸增重 1.98g ，澄清石灰水增重 4.4g ，求该烷烃的化学式。