甲烷的结构和性质
第三章 第一节 第1课时 甲烷的结构和性质
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解析：CH3Cl 中含 C—H 和 C—Cl 两种不同的化学键，不是正四面体结构，A 项错误；CH4、CCl4 中各自的键完全等同，故为正四面体结构，B 项正确；CH4 中为 C—H 键，CCl4 中为 C—Cl 键，二者不同，C 项错误；CH4、CCl4 是两种 不同的物质，性质肯定不同，D 项错误。
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第 1 课时 甲烷的结构和性质
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返回．掌握甲烷的重要化学性质。 3．认识典型的有机反应类型——取代反应的特点。 4．了解甲烷的存在和用途。
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知识点一
知识点二
化学实验
演练 课时作业
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[典例剖析]
[典例 1] 下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。
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(1)甲烷的球棍模型是________，甲烷的电子式是________。 (2) 如果甲烷是平面形，则 CH2Cl2 应该有 ________ 种结构，实际 CH2Cl2 有 ________种结构，证明甲烷不是平面形，而是 ________结构，上面________更 能反映其真实存在状况。
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知识点一
烃、甲烷的分子结构
1．有机化合物和烃
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2．甲烷的存在 甲烷是 天然 气、沼 气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 3．甲烷的分子结构 (1)分子结构： 分子式 电子式 结构式 分子模型
甲烷的空间构型
甲烷的空间构型是正四面体。
1.甲烷的结构：甲烷分子是一种正四面体分子，有四个等价的碳氢键。
其分子结构是由碳跟氢的价轨道重叠所形成的分子轨道构成，最低能量的分子轨道为的2s轨道上的碳与同相组合的1s轨道上的四个氢原子的重叠的结果，而能量稍微高一点的由三个分子轨道重叠的结果，即氢原子的一个s轨道电子和三个碳原子的p轨道电子重叠形成一个σ轨道。
2.甲烷的化学和物理性质：常温常压下的甲烷是一种无色无味的气体。
家用天然气的特殊味道，是为了安全而添加的人工气味，通常是使用甲硫醇或乙硫醇。
在标准压力的环境中，甲烷的熔点为-182 ℃，沸点为161 ℃。
甲烷是一种十分容易闪燃甚至会爆炸的气体。
由于甲烷中碳原子与氢原子间的化学键为较稳定的σ键，化学性质比较稳定，因此甲烷能参与的反应较其他有机物少。
3.化学式的书写规则：单质化学式的写法：首先写出组成单质的元素符号，再在元素符号右下角用数字写出构成一个单质分子的原子个数。
稀有气体是由原子直接构成的，通常就用元素符号来表示它们的化学式。
金属单质和固态非金属单质的结构比较复杂，习惯上也用元素符号来表示它们的化学式。
化合物化学式的写法：首先按正前负后的顺序写出组成化合物的所有元素符号，然后在每种元素符号的右下角用数字写出每个化合物分子中该元素的原子个数。
甲烷
第0707讲讲最简单的有机物最简单的有机物------甲烷甲烷一、甲烷1．分子组成与结构（1）甲烷俗名沼气（存在于池沼中）、坑气（瓦斯，煤矿的坑道中）、天然气（地壳中）。
（2）分子式：CH 4；电子式：结构式：。
（3）甲烷空间结构的描述：甲烷是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，顶点都是氢原子。
2．甲烷的物理性质：甲烷是无色无味气体，比空气消，难于水，但溶于CCl 4。
3．甲烷的化学性质（1）稳定性：一般情况下，性质很稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不反应。
（2）可燃性：CH 4+2O 2⎯⎯⎯→点燃CO 2+2H 2O（3）取代反应：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。
甲烷与氯气在光照条件下反应，黄绿色逐渐褪去，瓶壁出现油状小液滴，说明产生了不溶于水的物质。
瓶口有白雾产生，使湿石蕊试纸变变红，推断有氯化氢生成。
四个反应的方程式CH 4+Cl 2⎯⎯→光CH 3Cl+HCl(CH 3Cl 一氯甲烷，不溶于水的气体)、CH 3Cl+Cl 2⎯⎯→光CH 2Cl 2+HCl(CH 2Cl 2二氯甲烷，不溶于水)、CH 2Cl 2+Cl 2⎯⎯→光CHCl 3+HCl(CHCl 3三氯甲烷，俗名氯仿，不溶于水，有机溶剂)、CHCl 3+Cl 2⎯⎯→光CCl 4+HCl(CCl 4四氯甲烷，又叫四氯化碳，不溶于水，有机溶剂)二、烷烃（1）烷烃：碳原子间以单键结合成链状，碳原子剩余价键全部跟氢原子结合的烃称为烷烃(也叫饱和链烃)（2）烷烃的通式：C n H 2n+2(n≥1)（3）烷烃物理通性：①状态：C 1-C 4的烷烃常温为气态，C 5-C 11液态，C 数>11为固态②熔沸点：C原子数越多，熔沸点越高。
C 原子数相同时，支键越多，熔沸点越低。
③水溶性：不溶于水，易溶于有机溶剂。
（4）烷烃的燃烧通式：烷烃化学性质（与甲烷相似）烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色①取代反应：可与氯气发生取代反应，生成氯代物。
甲烷知识点归纳总结
甲烷知识点归纳总结一、甲烷的基本性质1. 分子结构：甲烷是由一个碳原子和四个氢原子组成的简单分子，分子结构呈正四面体形状。
2. 物理性质：甲烷是一种无色、无味、无臭的气体，在常温下密度小于空气，具有较低的沸点和凝固点。
3. 化学性质：甲烷是一种不容易发生化学反应的稳定分子，但它可以与氧气发生燃烧反应，生成二氧化碳和水。
二、甲烷的生产与提取1. 天然气中的甲烷：地球上存储着大量的天然气资源，其中主要成分就是甲烷。
甲烷可以通过地下钻探开采和提取来进行生产。
2. 人工合成甲烷：除了从天然气中提取甲烷外，还可以通过人工合成的方式来生产甲烷。
常见的方法包括催化剂催化合成、生物发酵法等。
三、甲烷的用途1. 燃料资源：甲烷是一种重要的燃料资源，被广泛应用于工业生产、建筑取暖、机动车燃料等领域。
2. 化工原料：甲烷还是许多有机化合物的重要起始物质，可通过氢化反应、氯化反应等转化为甲醇、乙烯、乙醇等化学品。
3. 温室气体：由于甲烷具有很强的温室效应，它也是造成全球变暖的重要气体之一。
四、甲烷的环境影响1. 温室效应：甲烷是一种主要的温室气体，对地球大气层的温室效应起着重要作用，加剧了全球变暖的问题。
2. 空气污染：甲烷是造成雾霾和光化学烟雾的重要成分，对空气质量产生了不利影响。
五、甲烷的利用与保护1. 提高利用率：在甲烷的开采和使用过程中，应该采用高效、清洁的技术，提高利用率，减少排放。
2. 温室气体减排：生活中可以采用节能减排、低碳生活方式，减少碳排放，进而减少甲烷等温室气体的释放。
3. 天然气替代：在能源利用方面，可以鼓励发展清洁能源，如太阳能、风能，减少对甲烷等化石燃料的依赖。
总结：甲烷作为一种重要的碳氢化合物，对人类的生产与生活具有重要的意义。
但随着现代工业发展，甲烷的大量释放已经成为了严重的环境问题。
因此，必须采取有效措施，提高甲烷的利用率，减少甲烷的排放，共同保护地球的环境。
甲烷的结构和性质
化学 -必修2
3.1.1甲烷的结构和性质
新闻链接：中缅天然气输气管道贵州段点火成功 一、甲烷的存在
沼气
油田气
煤矿坑道气
化学—杨先生
可燃冰
页岩气
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3.1.1甲烷的结构和性质
3.1.1甲烷的结构和性质
有机物离我们有多远？
化学—杨先生
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3.1.1甲烷的结构和性质
有机物在元素组成上有何特点？
化学—杨先生
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H Cl + H
二氯甲烷
C l
化学பைடு நூலகம்杨先生
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3.1.1甲烷的结构和性质
三、甲烷的化学性质 3.取代反应
H
H Cl
Cl + Cl
光照
H H Cl
三氯甲烷
Cl +
C l
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3.1.1甲烷的结构和性质
化学—杨先生
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甲烷与乙烷知识点总结
甲烷与乙烷知识点总结一、甲烷的性质和结构甲烷，化学式为CH4，是一种无色、无味、无臭的气体。
它是最简单的烷烃，也是天然气的主要成分之一。
甲烷的分子结构是一个碳原子与四个氢原子形成的四面体结构，碳原子的杂化方式为sp3。
甲烷的C-H 键为非极性共价键，使得甲烷分子呈现出较弱的分子间作用力。
由于分子结构的简单，甲烷的化学性质比较稳定，它不容易与其他物质发生反应。
甲烷的燃烧是一个典型的燃烧反应，它与空气中的氧气反应生成二氧化碳和水，释放出大量的热能。
甲烷的燃烧反应可以用下面的化学方程式来表示：CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O此外，由于甲烷分子中的所有碳-氢键都是非极性的，所以甲烷是一种非极性分子。
这使得甲烷在溶解度和极性溶剂中的溶解性非常小。
二、乙烷的性质和结构乙烷，化学式为C2H6，也是一种无色、无味、无臭的气体，通常用作燃料。
乙烷是最简单的饱和烃，其分子结构为两个碳原子与六个氢原子组成的链状结构。
乙烷的C-C 键和C-H 键都是非极性共价键，使得乙烷分子也呈现出较弱的分子间作用力。
乙烷的燃烧与甲烷类似，也是与空气中的氧气反应生成二氧化碳和水，同时释放出大量的热能。
其化学方程式如下：2C2H6 + 7O2 → 4CO2 + 6H2O与甲烷相比，乙烷的分子结构更为复杂，因此它的化学性质相对活泼一些。
乙烷可以发生加成反应、氧化反应、卤代反应等多种化学反应。
三、甲烷和乙烷的制备方法甲烷和乙烷都可以通过天然气或油田气中提炼而得到。
对于甲烷，其主要制备方法有以下几种：1. 通过天然气提炼：天然气中主要成分就是甲烷，因此可以通过从天然气中分离出甲烷。
2. 通过沼气发酵：沼气中的主要成分是甲烷和二氧化碳，可以通过沼气发酵得到甲烷。
3. 通过合成气反应：在一定的条件下，如高温和高压条件下，将一氧化碳和氢气进行催化反应，也可以制得甲烷。
乙烷的制备方法主要有以下几种：1. 通过炼油工序：在石油精炼过程中，可以从石油天然气中提炼出乙烷。
甲烷化学知识点总结
甲烷化学知识点总结1. 结构特点甲烷的分子结构呈正四面体形，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于四个顶点上。
由于甲烷分子的结构稳定，碳-碳和碳-氢的键的键长和键角都是固定的，这也是甲烷分子具有特殊性质的原因之一。
2. 物理性质甲烷是一种无色、无臭的气体，在常温常压下为气体态，但在极低温下可以冷凝成液体或固体。
甲烷的密度小于空气，燃烧时产生的气体比空气轻，容易聚集在上部，具有爆炸危险。
甲烷具有较高的燃烧热值，是一种常用的燃料。
3. 化学性质（1）燃烧反应甲烷是一种良好的燃料，在氧气的存在下能够发生燃烧反应产生二氧化碳和水。
甲烷的燃烧是一个放热反应，生成的燃烧热可以被利用作为能源。
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O（2）氧化反应当甲烷与氧气在高温条件下反应时，可以生成一氧化碳和水。
2CH4 + 3O2 → 2CO + 4H2O这是一种不完全燃烧反应，生成的一氧化碳具有毒性，会对环境和人体健康造成危害。
（3）氧化反应在空气中，甲烷还可以与氮气发生氧化反应，生成一些氮氧化物。
这些氮氧化物是大气中的污染物之一，对环境具有一定的危害。
CH4 + 2N2 → 2N2O + N24. 化学反应（1）卤代反应由于甲烷分子中的碳原子电负性较小，碳-氢键的键能较高，因此甲烷分子不容易进行化学反应。
但在适当的条件下，如在紫外光的照射下，可以进行卤代反应。
CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl（2）氧化反应在高温或催化剂的作用下，甲烷可以氧化成一氧化碳、二氧化碳和水等产物。
CH4 + O2 → CO + 2H2OCH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O（3）加成反应甲烷还可以通过加成反应与其他烃类发生反应，生成更复杂的有机化合物。
CH4 + C2H4 → C2H6这些化学反应使得甲烷可以作为重要的有机合成原料，在化工领域有着广泛的应用。
5. 生产工艺目前，甲烷的生产主要有天然气提取和合成气制甲烷两种途径。
甲烷分子的化学式
甲烷分子的化学式甲烷（CH4）是一种简单的有机化合物，由一个碳原子和四个氢原子组成。
它是最简单的烷烃，也是天然气的主要成分之一。
本文将从甲烷的结构、性质、应用和环境影响等方面进行介绍。
一、甲烷的结构甲烷的化学式为CH4，表示其中有一个碳原子和四个氢原子。
碳原子位于甲烷分子的中心，四个氢原子以四面体的形式围绕着碳原子排列。
碳原子与每个氢原子之间都有共价键连接，形成了稳定的分子结构。
二、甲烷的性质1. 物理性质：甲烷是一种无色、无味、无毒的气体，在常温常压下是气态。
它的密度小于空气，能够升至空气中的高处。
甲烷的沸点为-161.5摄氏度，熔点为-182.5摄氏度。
2. 化学性质：甲烷是一种相对稳定的化合物，不易发生化学反应。
它是一种难燃的气体，需要在高温和氧气的存在下才能燃烧。
甲烷的燃烧反应是一个典型的燃烧反应，产生二氧化碳和水。
甲烷的燃烧释放出大量的热能，因此常被用作燃料。
三、甲烷的应用1. 能源：甲烷是一种重要的能源来源，广泛应用于家庭、工业和交通等领域。
它是天然气的主要成分，被用作燃料供暖、燃气发电和燃料汽车等方面。
2. 化学原料：甲烷可以通过甲醇的催化转化制备一系列有机化合物，如乙烯、丙烯等。
这些有机化合物广泛用于塑料、橡胶、合成纤维等工业领域。
3. 实验室使用：甲烷在实验室中也有一定的应用。
它可以作为一种常用的还原剂，用于还原金属离子和氧化物。
此外，甲烷还可以用于气相色谱的载气和检测器气体。
四、甲烷的环境影响甲烷是一种温室气体，对地球的气候变化有一定的影响。
它的温室效应比二氧化碳高约25倍，对全球变暖起着重要作用。
甲烷的主要排放源包括天然气开采和运输、农业活动（如牛羊的消化系统产生的甲烷）以及垃圾填埋场等。
减少甲烷的排放对于控制气候变化具有重要意义。
甲烷是一种简单的有机化合物，具有稳定的分子结构和特殊的化学性质。
它在能源、化学工业和实验室中有广泛的应用，同时也对地球的气候变化产生一定的影响。
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第一节
最简单的有机化合物---甲烷
7、有机化学中取代反应范畴很广，下述6 个反应 中,属于取代反应范畴的是 。
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
作业 完成课时作业15
甲烷的结构和性质
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
有机物
什么叫有机物？它有哪些组成元素？
1、定义：一般含有碳元素的化合物为有机物。 而一般把不含碳的化合物叫做无机化合物。
（ 碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、碳的金属化合物、 氰化物、硫氰化物等看作无机物） 2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等
3、碳氢化合物（烃)： 仅含碳和氢两种元素的有机物。 最简单的烃是 甲烷 。
4.结构简式： CH4
1.分子式： CH4
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
5、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，
4个C-H键的键长和键能相等，夹（键）角相等。
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
知识拓展------共价键性质的参数 1、键长：成键的两个原子或离子的核间距离。 键长决定分子的稳定性，一般说来，键长越 短，键越强，也越稳定。 键长的大小与成键微粒的半径大小有关。如 键长：H—Cl < H—Br < H—I，则稳定性：H— Cl > H—Br > H—I。
置换反应
有机物分子里的某 些原子或原子团被 其它原子或原子团 所取代 反应物和生成物 中不一定有单质
一种单质与一种化合 物生成另一种单质和 另一种化合物 反应物和生成物 中一定有单质
CH4 + Cl2 光 CH3Cl + HCl
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
在分子中键和键之间的夹角叫做键角
O H
H C H H H H
H
O = C = O
180°（直线型）
104°30′（折线型）
N H H
109°28′（正四面体）
107°18′（三角锥形）
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
三、甲烷的化学性质
1、通常情况下，甲烷稳定； 如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不 发生反应。 甲烷不能使酸性高锰酸 钾褪色。
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
练习
下列物质属于有机物的是？属于烃的是？ ①H2S ②C2H2 ③CH3Cl ④C2H5OH ⑤CH4 ⑥H2 ⑦金刚石 ⑧CH3COOH ⑨CO2 ⑩C2H4
属于有机物的是 属于烃的是
②③④⑤⑧⑩ ②⑤⑩
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
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 1.甲烷在自然界中的存在:
第三章
有机化合物
第一节 最简单的有机化合物—甲烷
化学 必修2
第一课时
甲烷的 结构和性质
邻水实验学校 王良红
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
学习目标
1、掌握甲烷的分子结构、性质和用途； 2、理解取代反应的概念；
3、通过对甲烷的分子结构的认识，初步体
会有机物分子结构的特点和对其性质的影响。
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
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%）。
2.甲烷在的物理性质:
无色、无味的气体，密度比空气小 =0.717g/L(标准状况)，极难溶于水。
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
二、甲烷的分子结构 H 2.电子式： H C H H H 3.结构式： H C H H
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
4、有机物和无机物的比较
有机物 无机物
种类 溶解性 耐热性 可燃性 电离性
化学 反应
很多(3000万种以上) 比有机物少(10万种左右) 易溶于水，多数难 多数难溶于水，易 溶于有机溶剂 溶于有机溶剂 多数耐热，难熔化， 不耐热，熔点较低 熔点较高 多数可以燃烧 多数不能燃烧 多数为非电解质 多数是电解质
光
Cl + H
Cl
Cl
四氯甲烷的形成 Cl Cl C Cl
H + Cl—Cl
Cl
C Cl
Cl + H
Cl
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
CH4 + Cl2
CH3Cl + Cl2
光
CH3Cl + HCl
一氯甲烷（无色气体）
光
CH2Cl2 + HCl
二氯甲烷（难溶于水的无色液体）
CH2Cl2 + Cl2
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
3、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是（ D ）
A、甲烷是一种黄绿色气体
B、甲烷是一种有臭味的气体
C、收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与空 气的密度相近。
D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水
4、下列物质常温下呈气态的是 （ A ）
A.CH3Cl B. CH2Cl2 C.CHCl3 D. CCl4
同理：甲烷也不能使 氯水、溴水等褪色
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
2、可燃性
实验现象： 安静燃烧，淡蓝色火焰，
产生使澄清石灰水变浑浊的气体， 放热。
CH4+2O2
点燃
CO2+2H2O
注意: a.点燃甲烷前必须验纯，否则会爆炸。 CH4爆炸极限：5%~15.4%
b.有机反应方程式中用“ → ”不用“＝”
3、甲烷的分解反应 甲烷常温时很稳定，但在高温时可分解；
化学方程式： CH4
高温
C＋2H2
产物用途：H2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。
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
小结
物理性质
甲烷
氧化反应
化学性质
通常比较稳定
取代反应 在光照时与氯气 受热分解
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
甲烷的结构式形成卤代物的历程
一氯甲烷的形成 H
+ Cl—Cl
二氯甲烷的形成 H Cl
光
H
C H H
Cl
+ H Cl
C
H
H + Cl—Cl
光
Cl
C
H
Cl + H
Cl
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
三氯甲烷的形成
Cl H C H + Cl—Cl
光
Cl H C Cl Cl
一般比较复杂，副反 一般比较简单，副反 应多，反应速率慢 应少，反应速率较快
第一节
最简分类 有
机 物 烃：烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、 芳香烃等 烃的衍生物： 卤代烃、醇、酚、醛、酮、 羧酸、酯、醚等 高分子化合物： 蛋白质、油脂、淀粉等
6、有机化学的学习方法：
三抓 ：抓结构 抓部位 抓条件 三学会：模仿 推断 接受新信息能力
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
5、将1mol甲烷和4mol的氯气发生取代反应，待 反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相 等，则消耗氯气为（ C ） A、0.5mol B、2mol
C、2.5mol
D、4mol
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
6、下列关于甲烷的叙述不正确的是 D 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
特征：取而代之，有进有出 C2H5Br + H2O
NaOH
C2H5OH + HBr
2CH3CH2ONa + H2
浓H2SO4
2CH3CH2OH + 2Na CH3COOH + CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3 + H2O
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
取代反应和置换反应的区别
取代反应 概念 反应 物生 成物 举例
CHCl3 + Cl2
光
光
CHCl3 + HCl
三氯甲烷又叫氯仿 （有机溶剂）
CCl4 + HCl
四氯甲烷又叫四氯化碳（有机溶剂、灭火剂）
注意： 甲烷是与氯气发生取代反应,且产物是混合物 （与氯水不反应）
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
取代反应：
定义：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。
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
3.甲烷的取代反应 室温时，无光照时，不反应； 现象 a.光照时混合气体的顔色变浅； b.试管壁上出现油状液滴， c.试管中有少量白雾， d.试管内的液面上升。
结论
a.说明试管内的混合气体在光照的条件 下发生了化学反应。 b.试管壁上出现液滴，说明反应中生成 了新的油状物质，且不溶与水。
2、键能：拆开1 mol某键所需的能量叫键能。 单位：kJ/mol。 键能决定分子的稳定性，键能越大，键越牢， 分子越稳定。
第一节
最简单的有机化合物---甲烷
3、键角：分子中相邻的两个键之间的夹角。 键角决定分子的空间构型. 凡键角为180°的为直线型，如：CO2；凡键 键 角 角为109°28′的为正四面体，如：CH4。
反应
第一节
最简单的有机化合物---甲烷