3.1.1最简单的有机化合物---甲烷
第1节最简单的有机物--甲烷
第一节最简单的有机化合物——甲烷（第1课时）【教学设计思路】甲烷〔《化学·必修2》（人教版普通高中课程标准实验教课书）第三章第一节〕的学习是学生较为系统学习有机物的开始。
本章教学先呈现甲烷内容，首先考虑甲烷是最简单的有机物，便于学生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；其次充分体现有机化学对国民经济发展和人们生活水平提高的重要作用，以及对自然资源的合理开发、综合应用及可持续发展的观点。
所以甲烷作为系统学习有机物的起始章的第一节内容，就显得其地位的特别突出和重要。
本节教学的设计，要在学生初中知识的基础上，体现认识的渐进发展性原则；同时，考虑到学生前面已经具有了一些有关物质结构的概念，在有机化合物的学习中紧紧抓住结构与性质的关系，在学生的头脑中逐步建立有机物的立体结构模型，帮助学生打好进一步学习的方法论基础。
本节内容是在学生通过初中学习，初步认识甲烷的燃烧反应和一些主要用途的基础上，进一步从甲烷的分子结构角度来认识甲烷的化学性质（氧化反应，取代反应）等。
学生在学习中需要初步应用已有的原子结构、化学键等基础知识，从宏观、微观的角度来全面认识甲烷。
但由于学生对教材的内容比较陌生，基本没有形成有机物的学习方法，空间想象思维较弱，所以在学习中应用辩证的的观点从结构理解性质有一定的困难。
因而在教学中通过模型制作来培养逻辑思维和空间想象力。
本节教材内容较少，学生对CH4又有一定的了解，若按教材内容简单设计和施教，只让学生了解CH4的分子结构和主要的性质，就难以激发学生的学习兴趣。
为了更好的激发学生的求知欲望，又能体现新课程的三维目标。
本课采用信息加工模式，充分体现化学和生活的紧密联系。
通过讲解甲烷的存在、用途、性质、结构，让学生以甲烷作载体去体会有机化学学习的内容和特点。
【教学目标】《知识与技能》知道甲烷的结构式，理解甲烷的空间结构和取代反应，掌握甲烷的化学性质。
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。
3.1.1 最简单的有机化合物—甲烷
(1)氯气参加反应， (2)有液体有机物生成
把试管倒立在 盛满水的水槽 中，取下橡皮 塞
(1)反应使气体量减少
③试管中液面
不断上升
(2)或生成易溶于水的气
体 导致试管中压强减小
取试管中的水少 石蕊试液变 许，滴入蓝色石 红 蕊试液
反应中有HCl生成
反应原理
H
H C H + Cl
光照
Cl
H
H C Cl + HCl
A—B+C—D→A—D+B—C
1. 取代反应是一类普通而又重要的有机反应，除 了甲烷能发生取代反应以外，其他的有机化合物 也能发生； 2. 从反应物的类型看，取代反应的反应物中至少 有一种是有机物；从分子组成变化形式来看，有 机物分子里被替代的部分和所替入的部分，既 可以是原子也可以是原子团。
取代反应和置换反应的区别
2、组成元素： 碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等
3.有机化学的研究对象：
有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结 构、性能、应用以及有关理论和方法的一门学科。
1828年，年仅28岁的维勒用无机物氰和氨水合成了 有机物尿素，给予有机物只能来源于有生命的动植物 的神秘活力论以致命打击。随后人们又以无机物为 原料合成了多种有机酸、油脂、糖类，彻底打破了 无机物和有机物之间的绝对界限。
H
H
H
光照 H C H + Cl2
H
H C Cl + HCl
Cl Cl
光照 H C H + Cl2
Cl Cl
H C Cl + HCl
Cl
Cl
Cl
Cl
光照
Cl C H + Cl2
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。
3.1.1最简单的有机化合物---甲烷
四氯甲烷 四氯化碳
CCl4 液态
-26-
光照 CH4+Cl2
CH3Cl+HCl
光照
CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl
光照
CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl
光照
CHCl3+Cl2
CCl4+HCl
产物为混合物
-27-
问题： 甲烷与氯气反应的产物有几种？
甲烷与氯气反应，共得到5种产物，其中一氯 甲烷和氯化氢是气态，二氯甲烷、三氯甲烷、和 四氯甲烷为液态。而氯化氢易溶于水，其余难溶 于水。
结论： 甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
实验·探究
-14-
三、甲烷的化学性质
1.甲烷的氧化反应
实验：把甲烷经导管通出点燃, 观察火焰颜色,然后用一个冷而 干燥的烧杯罩在火焰上方,取下 烧杯正放,向烧杯内滴入澄清的 石灰水 。
问题：你能描述看到的实验蓝色火焰，产生使澄清石灰水变浑浊 的气体，放热。 反应方程式：CH4 + 2O2 点燃 CO2 + 2H2O
-29-
交流·研讨 注意：
①甲烷与氯气反应可能有五种产物，其中有两 种气体产物。
②有机反应很复杂，产物较多。故有机反应一
般用“ ” 而不用“
” 表示。
③多数有机物都难溶于水，易溶于有机溶剂。
-30-
交流·研讨
取代反应与置换反应的比较
实例 定义
取代反应
置换反应
CH4+Cl2 光 CH3Cl+HCl
【重点难点】
重点：甲烷分子的空间构型；甲烷的取代反应。 难点：甲烷的取代反应。
-4-
科学视野
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。
3.1 最简单的有机化合物--甲烷-2016-2017学年高一化学暑假作业含解析
知识梳理1。
甲烷的性质：①氧化反应（燃烧）CH4+2O2――→CO2+2H2O（淡蓝色火焰,无黑烟)②取代反应（注意光是反应发生的主要原因，产物有5种）CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2―→CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HClCHCl3+Cl2―→CCl4+HCl在光照条件下甲烷还可以跟溴蒸气发生取代反应，甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。
2. 烷烃的命名：(1）普通命名法：把烷烃泛称为“某烷”，某是指烷烃中碳原子的数目.1－10用甲,乙，丙，丁，戊，已,庚，辛,壬，癸；11起汉文数字表示。
区别同分异构体，用“正"，“异”，“新”。
如：正丁烷，异丁烷；正戊烷，异戊烷，新戊烷。
（2）系统命名法：①命名步骤：a找主链－最长的碳链(确定母体名称)；b编号－靠近支链（小、多）的一端；c写名称－先简后繁，相同基请合并.②名称组成：取代基位置－取代基名称母体名称③阿拉伯数字表示取代基位置,汉字数字表示相同取代基的个数CH3－CH－CH2－CH3CH3－CH－CH －CH32－甲基丁烷2，3－二甲基丁烷3。
同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较。
4. 烃的定义:仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。
5。
烃的分类：饱和烃→烷烃（如:甲烷）脂肪烃（链状)烃不饱和烃→烯烃（如：乙烯）芳香烃（含有苯环)（如:苯）6。
比较同类烃的沸点:①一看：碳原子数多沸点高。
②碳原子数相同，二看：支链多沸点低。
常温下，碳原子数1－4的烃都为气体.跟踪练习1．烃是( ）A。
含有C、H元素的有机物B。
含有C元素的化合物C. 仅由C、H两种元素组成的有机物D. 完全燃烧只生成CO2和H2O的化合物【答案】C2．以下关于甲烷的说法中，错误的是（）A. 甲烷是最简单的有机化合物B. 甲烷分子具有正四面体结构C。
甲烷分子中的4个C-H键完全相同 D. 甲烷分子中具有非极性键【答案】D【解析】A、甲烷是最简单的有机化合物，故A正确；B、甲烷的空间构型是正四面体,故B正确；C、甲烷分子中4个碳氢键完全相同，故C正确;D、甲烷分子中只有碳原子和氢原子形成的极性共价键，故D错误；故选D。
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可用于制造颜料、油墨、和油漆等
1.（双选）下列物质在一定条件下可与CH4 发生化学反应的是 （ A C） A．氯气 B．溴水 C．氧气 D．酸性KMnO4溶液
注意：与CH4反应的卤素单质为纯气态，甲烷与 氯水、溴水不反应,但能与溴蒸汽反应。
2、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（ B ） A、HCl B、CH4 C、H2 D、CO
3、下列叙述正确的是( B ) A、 有机物一定来自有机体内 B、 有机物与无机物可以相互转化 C、 CO属于有机物 D、 A-B + C-D A-C +B-D 一定属于复 分解反应
4.向下列物质的水溶液中滴加硝酸银溶液， 能产生白色沉淀的是（ B ） A. CH3Cl B. NaCl C. KClO3 D. CCl4 5、若CH4与Cl2以物质的量之比为1：1混合，在 光照下得到的产物是：（1）CH3Cl（2）CH2Cl2 （3）CHCl3（4）CCl4，其中正确的是 ( D )
碳 烃
氢
烃，读音ting，碳的声母和氢的韵母的组合。
思考 下列物质属于烃的是？
①CH4 ②CH3Cl ③CH3OH ④H2S ⑤C2H2 ⑥CH2Cl2 ⑦C2H5OH ⑧CO2
⑨金刚石 ⑩CH3COOH
第三章第一节
最简单的有机化合物
——甲 烷
（第一课时）
一． 组成和结构
H
分子式：
CH4
H
电子式：
第三章
有机化合物
常见有机物
什么叫有机物？它有哪些组成元素？
1、定义：含有碳元素的化合物为有机物。
(但CO2、CO、H2CO3、碳酸盐、 碳的金属化合物等除外）
2、组成： C、H、O、N、S、P、卤素等
主要元素 其他元素
3、烃(通式：CxHy)
仅含碳和氢两种元素的有机物，称为碳 氢化合物，也称为烃。
H C H H
结构式：H
C H
H
甲烷的立体结构
球棍模型
正四面体结构
比例模型
二、甲烷的性质
天然气的主要成分是甲烷，天然气是 １、物理性质 当今世界上最重要的气体化石燃料。 无色、无味气体 ，比空气轻，难溶于水 我国是最早利用天然气的国家。
甲烷的存在
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CH4 80﹪－ 97﹪)，可燃冰等。
推测CH4化学性质：
CH4有一定的还原性，可被氧化
对强氧化剂的稳定性
KMnO4溶液
溴水
实验
甲烷
甲烷
现象： 溶液颜色没有变化。
结论： 甲烷不能与KMnO4溶液、溴水等强氧 化剂反应（与强酸、强碱也不反应）
2、化学性质
有机反应复杂，通常不 （1）甲等号，而用箭头表示 反应
现象 ：淡蓝色火焰，放出大量的热。 CH4 + 2O2
点燃
CO2 + 2H2O
注意：1、有机物反应方程式用“→”不用“=”
2、点燃可燃性气体前要验纯
甲烷
（2）甲烷与氯气的反应
实验：
甲烷与氯气在光 照条件下的反应
现象
1.气体颜色逐渐变浅
2.试管内壁出现油状液滴，试管中有少量白雾
3.试管内液面上升
4.饱和食盐水有固体析出
练习:1、写出甲烷与溴蒸气反应的 化学方程式。
光照 CH4+Br2 CH3Br+HBr 光照 CH2Br2+HBr CH3Br+Br2 CH2Br2+Br2 CHBr3+Br2 光照 光照 CHBr3+HBr CBr4+HBr
四、甲烷的用途及前景
①燃烧放热，做气体燃料 ②甲烷取代反应的产物都是很好的有机溶剂 ③天然气的应用，西气东输工程 沼气池的应用 ④热分解产物炭黑是橡胶工业的重要原料，也
A、只有（1）B、只有（3） C、（1）（2）（3）的混合物 D、（1）（2）（3）（4）的混合物
CH2Cl2 + Cl2
一氯甲烷（无色气体） 光
CH2Cl2 + HCl
二氯甲烷（难溶于水的无色液体）
光
CHCl3 + HCl
三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂）
CHCl3 + Cl2
光
CCl4 + HCl
四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）
特点：1、四种有机物都会产生，生成最多的 是HCl，2、每1molCl2只能取代1molH
（3）甲烷的取代反应
H H C H + Cl H H
光
H Cl
光
H C Cl + H H
Cl
H
Cl Cl C Cl + H Cl
Cl C H + Cl
H
H 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,叫取代反应.
CH4 + Cl2
光
CH3Cl + HCl
CH3Cl + Cl2