3.1 最简单的有机化合物——甲烷
第3-1最简单的有机化合物-甲烷
（结构决定性质） 通常情况下，甲烷的结构比较稳定，不易 与其它物质反应。 例如：CH4与强酸、强碱、强氧化剂如高 锰酸钾、溴水等都不起反应。
酸性KMnO4 溶液不退色
结构示意图
1)、 甲烷的氧化反应： 甲烷是一种很好的燃料，在空气中 容易燃烧生成二氧化碳和水，同时放出 大量的热。
CH4 +2O O 2H 2O 4 2 H O CH 2O O COCO 22 22 2 2+2H 2 2
练习
1、在光照条件下，将等体积的甲烷和氯气 混合，得到的产物中物质的量最多的是( D ) A、CH3Cl B、CH2Cl2 C、CCl4 D、HCl
2、将下列气体通入酸性高锰酸钾，酸 性高锰酸钾褪色的是（ C ） A、CH4 B、CO2 C、SO2 D、H2
3、 如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种 或几种组成，将X气体燃烧后生成的气体通过A、B两 个洗气瓶。试回答下列问题。 （1）若A洗气瓶的质量增加， 气体
B洗气瓶的质量不变，则气体X
A
浓H2SO4
B
澄清石灰水
是
H2
。
（2）若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，
则气体X是
CO
。
（3）若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X
所以,该气体的分子式是C4H10
练习2
2、下列关于甲烷的叙述不正确的是（ C ） 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．甲烷在空气中加热到 1000℃时，分解成炭黑 和氢气 D．甲烷在空气中燃烧时，火焰不明亮且无烟
在空气中加热到1000 ℃，早烧完了。
置换反应
反应物、生成物中 一定有单质
第一节 最简单的有机化合物——甲烷
第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物——甲烷一、甲烷的存在、结构1．存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。
2．分子结构甲烷的分子式是CH 4；电子式是；结构式是。
实验证明，甲烷分子具有正四面体结构，其中四个C—H 键长度和强度相同，夹角相等。
提醒有机化合物必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO 、CO 2、碳酸及其盐等。
常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)表示方法含义分子式：CH 4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH 4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子电子式：用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子结构式：①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型球棍模型：小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)比例模型：用不同体积的小球表示不同大小的原子二、甲烷的性质1．物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性无色气体无味比空气小极难溶2、化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。
但在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。
1．氧化反应(燃烧)(1)化学方程式：CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 。
(2)现象：甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。
燃烧现象检验产物方法现象结论淡蓝色火焰在火焰上方罩一个干燥的烧杯烧杯内壁有水珠产生生成了H 2O 在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯烧杯内壁变浑浊生成了CO 22．取代反应(1)取代反应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。
(2)甲烷与氯气的取代反应①实验探究实验操作实验现象A 装置：a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管内壁有油状液滴出现；c.试管中有少量白雾；d.试管内液面上升；e.水槽中有固体析出B 装置：无明显现象实验结论CH 4与Cl 2在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为②产物性质CH 3ClCH 2Cl 2CHCl 3CCl 4状态气体均为油状液体水溶性都难溶于水点拨无论CH 4和Cl 2的比例如何，发生取代反应的产物都是CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4和HCl 的混合物。
最简单的有机化合物--甲烷
[思考] 1 mol甲烷最多能与多少氯气进行取代，生成多少HCl？ 若氯气量不足，产物是？
（4）分解反应
甲烷常温时很稳定，高温时可断键
CH 4 C 2H 2
高温
例一
下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是 [ ] A．CH3Cl只代表一种物质 B．CH2Cl2只代表一种物质 C．CHCl3 D．CCl4
例二
一定量的CH4不充分燃烧时得到的产物是CO、CO2、H2O （g），此混合气体的质量为49.6g，当其缓缓通过浓硫酸时， 浓硫酸增重25.2g，则混合气体中CO质量为_______．
例三
将装有甲烷和氯气混合气体的三个集气瓶，用玻璃片盖好瓶口 后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生。 (1)①置于黑暗中： _______________________________________________； ②将点燃的镁条靠近集气瓶 _______________________________________________； ③放在有光线的房子里： _______________________________________________。 (2)甲烷和氯气发生的一系列反应都是__________(填反应类型) 反应，请写出甲烷和氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式： _______________________________________________ (3)若要使0.5mol CH4完全和氯气发生取代反应，并生成相同 物质的量的4种取代产物，则需氯气的物质的量为
3.1 最简单的有机化合物--甲烷
有机化合物
一般把含碳元素的化合物称为有机化合物， 简称为有机物。
注意: CO,CO2、H2CO3、 碳酸盐、 KSCN,SiC等
最简单的有机化合物—甲烷知识点
最简单的有机化合物—甲烷知识点甲烷（Methane）是最简单的有机化合物，由一个碳原子和四个氢原子组成。
它的分子式为CH4，结构式为H- C- H ，其中一个碳原子的四个键都与氢原子形成共价键。
甲烷是一种无色、无味、无毒的气体，在标准大气压下和常温下是不溶于水的。
它是天然气的主要成分，也是地球上最常见的有机化合物之一甲烷在工业和能源领域具有重要的应用。
首先，作为一种燃料，甲烷广泛用于发电、供暖和燃料汽车等。
它燃烧产生的主要产物是二氧化碳和水，不会产生有害物质，对环境相对友好。
其次，甲烷也被用作一种原料，可以通过一系列的化学反应制备其他有机化合物，如乙烯和丙烷等。
甲烷的结构和性质是有机化学的基础，了解甲烷的性质对于理解其他有机化合物的性质也非常重要。
下面将介绍一些甲烷的重要知识点：1. 分子结构：甲烷的分子式为CH4，在它的分子中，碳原子形成四个单键，与四个氢原子形成共价键。
甲烷的碳原子是sp3杂化的，四个键的角度都是109.5度，形成一个平面四边形的结构。
2.化学性质：甲烷是一种稳定的化合物，不容易发生化学反应。
它具有较低的反应活性，不与大多数物质发生反应，但在高温和高压下可以与氧气发生反应，产生二氧化碳和水。
3.燃烧反应：甲烷是一种优秀的燃料，可以完全燃烧产生二氧化碳和水。
燃烧反应通常是一个放热反应，释放大量的能量。
这也是为什么甲烷被广泛用于发电和供暖的原因。
4.极性：甲烷是一种非极性分子，碳原子和氢原子从电负性上较为接近，所以甲烷的分子内部没有极性。
这也意味着甲烷与溶剂的相互作用较弱。
5.甲烷的氧化：甲烷可以被氧化为甲基自由基（CH3·）、反应类型被称为链反应。
甲基自由基是一种高度反应性的物质，可以引发许多有机反应，如氧化、取代、加成等。
6.甲烷在大气中的作用：甲烷是一种重要的温室气体，它可以吸收地球表面发出的红外辐射，从而造成地球的温室效应。
尽管甲烷相对于二氧化碳而言是一个较短寿命的气体，但它的温室效应是二氧化碳的20多倍。
最简单的有机化合物 烷烃
CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3
[思考]某烷烃的 相对分子质量是 156,试写出该烷 烃的分子式.
CH3CH2CH2CH3
CH3(CH2)3CH3 甲烷是含氢 CH3(CH2)8CH3 量最高的烃
CH3(CH2)15CH3
4、烷烃的通式： CnH2n+2 ( n≥1 )
结构相似，在分子组成上相差一个或若干个-CH2-原子团
质子数相 同，中 子数不 同的原 子之间
化学性质 几乎一 样，物 理性质 有差异
H、D、T
单质
有机物
属同一种元 结构相似的同一
素的单质 类物质；符合
之间
同一通式；相
对分子质量不
同，且相差14
化学性质相 化学性质相似， 似，物理 熔沸点、密度 性质差别 呈规律性变化 较大
红磷与白磷 甲烷与乙烷
有机物、无机 物
①丁烷 ②异丁烷 ③戊烷 ④异戊烷 ⑤新戊烷 ⑥丙烷，物质的沸点由高到低的排 列顺序是__③__＞__④__＞__⑤___＞_①___＞_②__＞___⑥.
C原子数不同：C原子数越多，沸点越高 C原子数相同：支链越多，沸点越低
概念 同位素 同素异形体 同系物
同分异构体
对象 判断 依据
性质
实例
原子
|||
H HH
CH3CH2CH3
异丁烷：
H
|
H--C--H
H
H
|
|
H－C——C——C－H
| ||
H HH
CH3CH(CH3 )CH3
烷烃的书写
分子式：反映一个分子中原子的种类和数目。
最简式（实验式）：表示物质组成中各元素原子 的最简整数比。 结构式：用短线表示共用电子对的式子，“—”表 示共用一对电子。
【课件】3.1最简单的有机物——甲烷
(3)甲烷的受热分解
CH4 高温 C+2H2
结构 决定 性质 决定 用途
甲烷的真实结构
球棍模型
比例模型
空间结构
正四面体型
在甲烷的爆炸极限内（5%--15.4% ）容易发 生矿井瓦斯爆炸；
为避免发生此类情况，应保持煤矿内通风良 好，定期的检查甲烷的含量。
（2）取代反应：
科学探究 • 你从实验中得到哪些信 息？ • 从所得的实验信息中你 能得到哪些启示？
现象：混合气体的黄绿色变浅，量筒壁上 出现油滴，量筒内的液面上升。
分子式:CH4
结构式:用短线来表示一对共用电子的图式。
一、甲烷的性质
１、物理性质
无色、无味的气体 =0.717g/L（S.T.P） 极难溶于水 俗名：沼气、坑气，是天然气的主要 成分（80-97%）
2、化学性质：
通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强 碱和强氧化剂等一般不发生化学反应
甲烷不能使酸性高 锰酸钾褪色。
最简单的有机化合物—甲烷
你知道吗？
西气东输工程
天然气的主要 成分是什么？
甲烷在自然界的存在
沼气 油田气 煤矿坑道气
天然气
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。
练习 你能否写出甲烷的化学式、电子式？
氯仿 四氯化碳
CHCl3
CCl4
液态
液态
溶剂、防 溶剂、灭火
腐剂
剂
取代反应与置换反应的比较
取代反应
置换反应
反应中 物质的 特征
一般生成物无单质，反 应物中可有可无。
条
高中化学必修二教案-3.1最简单的有机化合物——甲烷40-人教版
第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物——甲烷（教学设计）一、板书课题通过本章的插图阅读，引出主题——第三章《有机化合物》出示第一节《化学能与电能》（板书课题）【提问】什么叫有机化合物？【学生回答】提问学生A、B……【情景引入】播放视频《生活中要是没有石油会怎么样》二、出示教学目标（幻灯片展示）【知识与技能】1、认识甲烷的分子结构及特点；2、掌握甲烷的化学性质；3、从结构角度认识甲烷的性质，类推烷烃的结构和性质，建立从结构角度学习有机物性质的有机化学学习模式。
【过程与方法】1、通过实践活动（模型制作）、探究实验、模型、图表、图片、多媒体动画，培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神；2、通过讲授、讨论、小组合作、学生制作等教学方法和实验条件控制、比较、类比、模拟、抽象等科学方法与逻辑方法，教给学生科学的方法；3、培养学生用新概念理解知识的能力，培养学生设计实验、动手实验、观察现象，并根据实验现象得出可能的规律的能力。
【情感态度与价值观】1、通过甲烷的分子结构的探究，分析其可能有的性质，并设计实验来证明，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望，且在实验研究中培养求实、进取的优良品质；2、使学生初步掌握研究物质的方法——结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论，再辩证地分析结论的适用范围；3、结合甲烷的组成、结构和性质关系的教学过程，对学生进行事物联系和发展的普遍规律的观点的教育，通过动手实验，使其体会理论上的理解和亲手实验的不同，而且实验不总是每次都成功。
分析失败原因，培养学生科学研究的态度，认真仔细，实事求是的作风。
【教学重点】甲烷的结构特点和甲烷的取代反应【教学难点】有机物立体结构模型的建立，从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。
三、学生自主学习【学生活动】1、结合实践活动自制甲烷的空间模型；2、写出甲烷的分子式，电子式，结构式及空间构型；3、试总结甲烷分子的结构特点。
最简单的有机物---甲烷
最简单的有机物---甲烷甲烷是一种简单的有机物，化学式为CH4，它是一种无色，无味，可燃的气体。
甲烷在自然界中普遍存在，在化石燃料中也有大量的含量。
甲烷在能源产业中有重要的地位，它是一种非常优秀的清洁燃料，在环保方面有很多的优势。
甲烷的构成甲烷由一个碳原子和四个氢原子组成，它是最简单的烷烃，也是所有有机物中碳原子数目最少的一种。
甲烷的化学式为CH4，它的分子量为16.04。
甲烷的性质甲烷是一种无色，无味，可燃的气体。
它的密度为0.718 g/L，沸点为-161.5°C，熔点为-182.5°C，它的燃烧生成水和二氧化碳。
甲烷是一种很稳定的化合物，它不易反应，也不易受到化学腐蚀。
甲烷的来源甲烷在自然界中普遍存在，它广泛分布在沉积岩层中。
甲烷的天然来源包括化石燃料、沼气、生物质降解和地下油气等。
化石燃料是最主要的甲烷来源之一，包括煤、石油和天然气等。
甲烷的应用甲烷是一种优秀的清洁燃料，它被广泛应用于燃气灶、热水器、燃气发电机组等各个领域。
与其他化石燃料相比，甲烷在燃烧过程中不会产生二氧化硫和颗粒物等污染物，对环境的影响非常小。
甲烷还被用作化学原料，可以制备一些有机化合物，如甲醇、甲醛和丙烯等。
甲烷的危害甲烷作为一种可燃气体，也存在着一定的危害性。
在高浓度情况下，甲烷会形成爆炸性的混合物，如果不当处理，会对人们的生命和财产造成威胁。
此外，甲烷还是一种温室气体，会导致全球气候变暖，因此在甲烷勘探和利用过程中需要注意环保问题。
总的来说，甲烷作为一种简单的有机物，具有重要的经济价值和环保优势。
它的应用范围很广，对于保障能源安全和促进经济发展都有重要的意义。
同时，应该加强对甲烷的环境监管，减少对环境的污染和对气候的影响，实现可持续发展。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节 最简单的有机化合物——甲烷（第一课时） 1、了解自然界中甲烷的存在及分子式。 2、通过实践活动掌握甲烷的结构式和甲烷的正四面体结构 3、通过实验探究理解并掌握甲烷的取代反应原理 4、了解甲烷及其取代反应产物的主要用途
过程与 方法 情感态 度与价 值观 教学重点 教学难点 教学方法 教学媒体 教学内容
3、用途： 甲烷是一种很好的气体燃料，可用于生产种类繁多的化工产品。 课后反思
甲烷的取代反应使学生接触到的第一个化学反应，很多学生 对有机反应不熟。所以要抓住有机反应的特点对甲烷的取代反应来 理解，如有机反应是分布步进行的，
CH4
Cl 2 Cl C CCl4 所以无论氯气与甲 光 光
1 通过实践活动探究实验模型等，培养学生关心科学，研究科学的态度。 1、培养学生实事求是、严肃认真的科学态度，培养学生的实验操作能力
甲烷的结构和甲烷的取代反应 甲烷的结构和甲烷的取代反应
实物展示、启发诱导、引导归纳、自学、讲述、实验探究
多媒体、实验 师生活动 通过简单计算确定甲烷的分子式 画出碳原子的原子结构示意图，推测甲烷分子的结构。 一、甲烷的分子结构 修改建议
化学式：CH4
H 电子式： H : C : H H
H | 结构式： H-C— H | H
空间正四面 体结构
二：甲烷的性质
1：物理性质：无色、无味的气体，不溶于水，比空气轻，是 天然气、沼气（坑气）和石油气的主要成分（天然气中按 体积计，CH4 占 80%~97%） 。 2：化学性质：甲烷性质稳定，不与高锰酸钾等强氧化剂反应, 也不与强酸强碱反应，在一定条件下能发生以下反应： （1）可燃性（甲烷的氧化反应） CH4 ﹢2O2 →CO2 ﹢ 2H2O
学生实验：
①CH4 通入酸性 KMnO4 溶液中 观察实验现象：不褪色 褪色。 结论： 一般情况下，性质稳定,与强酸、强碱及强氧化剂等 不起反应 （2）取代反应： ② 取代反应实验 观察现象：色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊 变红。 在室温下，甲烷和氯气的混合物可以在黑暗中长期保存 而不起任何反应。但把混合气体放在光亮的地方就会发生反 应，黄绿色的氯气就会逐渐变淡，有水上升、有白雾、石蕊 试液变红，证明有 HCl 气体生成，出油滴，证明有不溶于水 的有机物生成。 定义——有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子 或原子团所代替的反应叫取代反应。 有机反应是 分部进行的， 所以无论氯 气与甲烷以 何比例混合， 四种卤代烃 都有。 证明甲烷不能使酸性高锰酸溶液 强调以便后 来对比
烷以何比例混合，最终都有 4 种卤代烃生成。写好有机反应方程式一定要了 解反应物如何断键，才能理解生成物如何成键。并本着在那儿断就在那儿接 的原则，更好的写出方程式。
取代反应和 置换反应的 区别
反应能否进行受催化剂、 在水溶液中进行的置换反应 温度、 光照等外界条件的 遵 循 金 属 或 非 金 属 活 动 顺 影响较大 序。 分步取代， 很多反应是可 逆的 3、用途： 甲烷是一种很好的气体燃料，可用于生产种类繁多的化 工产品。 4．补充练习 1．下列有关甲烷的说法中错误的是（ ） 多媒体投影 反应一般单向进行
CH4
Cl 2 Cl CH3Cl 2 光 光
CH2Cl2
Cl 2 Cl 2 CHCl3 CCl4 光 光
化 学 式 名 称
（俗名）
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3 氯仿
CCl4 四氯化碳
溶 解 性 常 温 状态 用途 气
取代反应与置换反应的比较： 取代反应 可与化合物发生取代， 生 成物中不一定有单质 置换反应 反应物生成物中一定有单质
A．采煤矿井中的甲烷气体是植物残体经微生物发酵而 来的 B．天然气的主要成分是甲烷 C．甲烷是没有颜色、没有气味的气体，极易溶于水 D．甲烷与氯气发生取代反应所生成的产物四氯甲烷是
一种效率较高的灭火剂 2．下列关于甲烷性质的说法中，错误的是 （ A．甲烷是一种具有对称结构的分子 B．甲烷分子具有正四面体结构 C．甲烷分子具有极性键 D．甲烷分子中 H－C—H 的键角为 90℃ 3 ． 下 列 物 质 在 一 定 条件下 可 与 CH4 发 生 化 学 反应 的 是 （ ） A．氯气 B．溴水 C．氧气 D．酸性 KMnO4 溶液 ）
4．将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充 分反应，所得产物中物质的量最大的是（ A．CH3Cl 布置作业 板书设计 第一节 最简单的有机化合物——甲烷 一、甲烷的分子结构 B．CH2Cl2 C．CCl4 ） D．HCl
化学式：CH4
H 电子式： H : C : H H
二：甲烷的性质 1：物理性质：无色、无味的气体，不溶于水，比空气轻， 2：化学性质： （1）可燃性（甲烷的氧化反应） CH4 ﹢2O2 → CO2 ﹢ 2H2O 不褪色
①CH4 通入酸性 KMnO4 溶液中
证明甲烷不能使酸性高锰酸溶液褪色。 结论： 一般情况下，性质稳定,与强酸、强碱及强氧化剂等不起反应 （2）取代反应： 定义——有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替 的反应叫取代反应。 CH4
Cl 2 Cl CH3Cl 2 光 光
CH2Cl2
Cl 2 Cl 2 CHCl3 CCl4 光 光