甲烷-重要有機(jī)物

第三章有機(jī)化合物

生活中常見的有機(jī)物燃料:汽油、煤油、柴油建材:木材、黏結(jié)劑、涂料、油漆日用品:塑料、橡膠、纖維、清潔劑食物:糖類、油脂、蛋白質(zhì)一、有機(jī)物什么叫有機(jī)物？它有哪些組成元素？

1、定義：含有碳元素的化合物為有機(jī)物。（但碳的氧化物、碳酸、碳酸鹽、碳的金屬化合物等雖含有碳元素，其性質(zhì)跟無機(jī)物很相似，把它們歸為無機(jī)物。）2、組成元素：碳、氫、氧、氮、硫、磷、鹵素等主要元素其他元素3、有機(jī)物和無機(jī)物的比較

有機(jī)物無機(jī)物種類溶解性耐熱性可燃性電離性化學(xué)反應(yīng)很多(3000萬種以上)比有機(jī)物少(10萬種左右)多數(shù)難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑多數(shù)難溶于有機(jī)溶劑，易溶于水不耐熱，熔點(diǎn)較低多數(shù)耐熱，難熔化，熔點(diǎn)較高多數(shù)可以燃燒多數(shù)不能燃燒多數(shù)為非電解質(zhì)多數(shù)是電解質(zhì)一般比較復(fù)雜，副反應(yīng)多，反應(yīng)速率慢一般比較簡單，副反應(yīng)少，反應(yīng)速率較快

僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物，稱為碳?xì)浠衔铮卜Q為烴。烴，讀音ting，碳的聲母和氫的韻母的組合。

碳?xì)錈N4、烴(通式：CxHy)動動腦下列物質(zhì)屬于烴的是：

H2S、C2H2、CH3Cl、C2H5OH、CH4、H2、金剛石、CH3COOH、CO2、C2H4

C2H2CH4C2H4西氣東輸工程你知道嗎？讓我好好想想？？？西氣東輸工程，是中國天然氣發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，是西部大開發(fā)的標(biāo)志性工程。它以新疆塔里木氣田為主氣源，以我國中東部的長江三角洲地區(qū)為目標(biāo)消費(fèi)市場，以干線管道、重要支線和儲氣庫為主體，連接沿線用戶，形成橫貫中國西東的天然氣供氣系統(tǒng)?！拔鳉狻敝饕侵钢袊陆⑶嗪！⒋ㄓ搴投鯛柖嗨顾拇髿鈪^(qū)生產(chǎn)的天然氣；“東輸”主要是指將上述地區(qū)的天然氣輸往長江三角洲地區(qū)。西氣東輸工程西起新疆塔里木，東到上海市白鶴鎮(zhèn)，全長四千多公里。工程于2002年7月4日正式動工建設(shè)，2004年12月31日正式向上海等地輸氣。這里的“氣”的主要成分是什么？甲烷第三章有機(jī)化合物第三章第一節(jié)最簡單的有機(jī)化合物——甲烷

甲烷是池沼底部產(chǎn)生的沼氣和煤礦的坑道所產(chǎn)生的坑氣以及天然氣的主要成分。這些甲烷是在隔絕空氣的情況下，由植物殘體經(jīng)過微生物發(fā)酵的作用而生成的。

一、甲烷的存在沼氣——池沼底部坑氣、瓦斯——煤礦或坑道天然氣——油田和天然氣田

可燃冰------海底（天然氣水合物）分子式：CH4電子式：HHHCH結(jié)構(gòu)式：CHHHH+1-4二、甲烷的組成和結(jié)構(gòu)（平面）結(jié)構(gòu)簡式：CH4結(jié)構(gòu)簡式就是把分子中各原子連接方式表示出來的式子,將有機(jī)物分子結(jié)構(gòu)式中的C-C鍵和C-H鍵省略不寫所得的一種簡式1、組成元素：C、H裁一段長25cm、寬8.7cm的矩形紙板或硬紙條，按下圖所示方式，裁去兩頭的小三角，按虛線向內(nèi)折成如圖３－１所示的正四面體，其頂點(diǎn)分別為甲烷中４個氫原子的位置，中心是碳原子。實(shí)踐活動：觀察圖３－１所示的Ｃ與Ｈ空間位置關(guān)系。試用原子結(jié)構(gòu)拼插模型（或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙簽、火柴棍等代用品），自制甲烷的分子模型。球棍模型2、甲烷分子的立體結(jié)構(gòu)：

以碳原子為中心，四個氫原子為頂點(diǎn)的正四面體。甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)——正四面體結(jié)構(gòu)

正四面體的中心——C四個頂點(diǎn)——H鍵角：109°28′鍵長：1.09×10－10m鍵能：413KJ/mol甲烷是非極性分子（以共價鍵結(jié)合的分子）正四面體構(gòu)型是一種比較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)你還記得哪些物質(zhì)的結(jié)構(gòu)也是正四面體嗎？三、甲烷的性質(zhì)１、物理性質(zhì)無色、無味的氣體=0.717g/L（S.T.P）極難溶于水俗名：沼氣、坑氣，是天然氣的主要成分（80-97%）收集方法向下排空氣法排水法如何判斷氣體的密度比空氣小？比較它的相對分子質(zhì)量與空氣的平均相對分子質(zhì)量的相對大小?？諝獾钠骄鄬Ψ肿淤|(zhì)量約29。2、化學(xué)性質(zhì)：（1）穩(wěn)定性：通常情況下，甲烷穩(wěn)定，跟”三強(qiáng)”即強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑一般不起反應(yīng)，這說明甲烷分子中的C-H鍵比較牢固。結(jié)論：甲烷不能使酸性高錳酸鉀褪色?！嵝愿咤i酸鉀現(xiàn)象：酸性高錳酸鉀不褪色。CH4+2O2CO2+2H2O點(diǎn)燃

在特定條件下甲烷能與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（2）氧化反應(yīng)（燃燒反應(yīng)）安靜燃燒，產(chǎn)生淡藍(lán)色火焰，干冷燒杯內(nèi)壁上有水生成產(chǎn)生使澄清的石灰水變渾濁的氣體現(xiàn)象注意：（１）有機(jī)反應(yīng)方程式中用“→”不用“＝”原因：有機(jī)反應(yīng)很復(fù)雜，產(chǎn)物較多，反應(yīng)進(jìn)行不徹底。（２）CH4在空氣中易燃燒，甚至可以引起爆炸(爆炸極限：5%-15.4%,點(diǎn)燃甲烷前必須驗(yàn)純)。

瓦斯爆炸是一定濃度的甲烷和空氣中氧氣作用下發(fā)生的激烈氧化還原反應(yīng)。煤礦必須通風(fēng)、嚴(yán)禁煙火等。

科學(xué)探究取2支硬質(zhì)大試管,通過排飽和食鹽水的方法先后各收集半試管甲烷和半試管氯氣,分別用鐵架臺固定好，如圖所示。其中1支試管用預(yù)先準(zhǔn)備好的黑色紙?zhí)滋咨?另一支試管放在光亮處。片刻后，比較2支試管中的物質(zhì)，二者是否出現(xiàn)了區(qū)別？1.你從實(shí)驗(yàn)中得到哪些信息？2.從所得的實(shí)驗(yàn)信息中你能得到哪些啟示？（3）.甲烷的取代反應(yīng)室溫時，混合氣體無光照時，不發(fā)生反應(yīng)；光照時混合氣體的黃綠色變淺，試管壁上出現(xiàn)油滴，試管中有少量白霧，試管內(nèi)的液面上升。1說明試管內(nèi)的混合氣體在光照的條件下發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。2試管壁上出現(xiàn)液滴，說明反應(yīng)中生成了新的油狀物質(zhì)，且不溶與水。3試管內(nèi)液面上升，說明隨著反應(yīng)的進(jìn)行，試管內(nèi)的氣壓在減小，即氣體總體積在減小。分析上述實(shí)驗(yàn)中所觀察到的現(xiàn)象，從中可以得到那些結(jié)論？現(xiàn)象討論結(jié)論現(xiàn)象與結(jié)論：注意：甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)時，氯氣為純凈物，不是氯水！！光照Cl—Cl+光CHHHClClH+甲烷的取代反應(yīng)機(jī)理

一氯甲烷（氣體，可作麻醉劑）有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)二氯甲烷（液體）三氯甲烷（液體，俗稱氯仿，可作麻醉劑、有機(jī)溶劑）四氯甲烷（液體，有機(jī)溶劑，滅火劑）[練習(xí)]仿照生成一氯甲烷的化學(xué)方程式。嘗試寫出一氯甲烷與氯氣進(jìn)一步反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)方程式。

甲烷與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：甲烷與氯氣反應(yīng)時的油狀液滴是什么物質(zhì)？甲烷的取代反應(yīng)應(yīng)注意的問題（1）反應(yīng)條件：光照，但要避免日光直射,因光太強(qiáng)會使反應(yīng)迅速而發(fā)生爆炸。（2）反應(yīng)物狀態(tài)：純鹵素，例如甲烷與氯水不反應(yīng)，與氯氣見光發(fā)生取代反應(yīng)。（3）甲烷的取代反應(yīng)是分步且連鎖進(jìn)行的，所以甲烷與氯氣的反應(yīng)，會得到五種產(chǎn)物：一氯甲烷（CH3Cl）、二氯甲烷（CH2Cl2）、三氯甲烷（CHCl3）、四氯甲烷（CCl4）、HCl（最多）（4）反應(yīng)中各物質(zhì)量的關(guān)系：每1molH被取代，則有1molCl2參加反應(yīng)，生成1molHCl。練習(xí):寫出甲烷與溴蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式。CH4+Br2CH3Br+HBr光照CH3Br+Br2光照CH2Br2+HBrCH2Br2+Br2光照CHBr3+HBrCHBr3+Br2光照CBr4+HBr取代反應(yīng)置換反應(yīng)實(shí)例定義反應(yīng)物生成物電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)特點(diǎn)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)。一種單質(zhì)跟一種化合物反應(yīng)，生成另一種化合物和另一種單質(zhì)的反應(yīng)。一種化合物和一種單質(zhì)或化合物（反應(yīng)物中至少有一種是有機(jī)物）一種單質(zhì)和一種化合物一般生成兩種化合物另一種化合物和另一種單質(zhì)不一定發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，因此不一定是氧化還原反應(yīng)一定發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移很多反應(yīng)是可逆反應(yīng)，副反應(yīng)較多，用“→”

連接一般是不可逆反應(yīng)，用“==”連接取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的比較：CH4+Cl2CH3Cl+HCl光[課堂練習(xí)]

光

C、CH4+2O2CO2+2H2O

D、CHCl3+HFCHFCl2+HClB、Zn+H2SO4ZnSO4+H21.下列反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)的是（）A、CH4+Br2

CH3Br+HBr

點(diǎn)燃BC2.下列物質(zhì)可與甲烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是（）A.氯氣B.溴水C.氧氣D.高錳酸鉀溶液3.將等物質(zhì)的量的甲烷和氯氣混合，在漫射光照射下充分反應(yīng)，生成物中最多的是（）A.HClB.CH3ClC.CH2Cl2D.CHCl3E.CCl4ACA（4）甲烷的受熱分解CH4C+2H2高溫在隔絕空氣的條件下，加熱到1000℃以上，甲烷分解成炭黑和氫氣。

隔絕空氣結(jié)構(gòu)性質(zhì)甲烷氧化反應(yīng)(O2)取代反應(yīng)(X2)穩(wěn)定穩(wěn)定性熱解反應(yīng)總結(jié):甲烷的用途

1．燃料——天然氣的主要成分是甲烷，可直接用來作燃料。2．化工原料①甲烷高溫分解可得炭黑，用作顏料、油墨、油漆以及橡膠的添加劑等；氫氣是合成氨和合成汽油等工業(yè)的原料；②甲烷氯代可以制得一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、四氯甲烷（四氯化碳）等重要的化工產(chǎn)品。③從甲烷可以制得氯仿和氟利昂(制冷劑)。CHCl3+HFCHFCl2+HCl④甲烷在一定條件下氧化生成一氧化碳、氫氣的混合物，用它們可以合成甲醇。1、甲烷是一種—————、————的氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度_______，其分子呈——————結(jié)構(gòu)，化學(xué)性質(zhì)比較——————。2、與甲烷的分子結(jié)構(gòu)相同的物質(zhì)是（

）ANH3BCCl4CCH2Cl2DH2O3、將下列氣體通入酸性高錳酸鉀，酸性高錳酸鉀褪色的是（）ACH4BCO2CSO2DH2無色無味0.717g/L正四面體穩(wěn)定練習(xí)：BC4、下列物質(zhì)中屬于有機(jī)物的是：（）A、二氧化碳B、尿素C、蔗糖D、碳酸氫銨5、下列氣體在氧氣中充分燃燒后，其產(chǎn)物既可使無水硫酸銅變藍(lán)色，又可使澄清石灰水變渾濁的是（）A、HClB、CH4C、H2D、COBCBCO2CO(NH2)2

C12H22O11NH4HCO3碳的氧化物、碳酸、碳酸鹽、碳的金屬化合物等為無機(jī)物7、下列物質(zhì)常溫下呈氣態(tài)的是（）A.CH3ClB.CH2Cl2C.CHCl3D.CCl46、下列有關(guān)甲烷物理性質(zhì)的敘述正確的是（）A、甲烷是一種黃綠色氣體B、甲烷是一種有臭味的氣體C、收集甲烷時常用排水法，是因?yàn)榧淄榈拿芏扰c空氣的密度相近。D、甲烷能用排水法收集是因?yàn)榧淄殡y溶于水DA