化石燃料與有機化合物時甲烷第1頁/共60頁教學目標知識與技能

了解甲烷的主要性質及其化工上的應用，重點認識取代反應的特點。過程與方法

引導學生通過對甲烷分子結構的學習，了解有機物分子結構的特點對性質的影響，初步培養學生空間想象能力。情感態度與價值觀

讓學生感受化學與實際生活緊密聯系，從而關注社會與化學有關的問題，培養安全意識。教學重點及難點

甲烷結構特點及取代反應，從化學鍵層面認識甲烷結構和性質第2頁/共60頁第三單元有機化合物第3頁/共60頁有機物概述一、什么叫有機物？1、定義：2、組成元素：含有碳元素的化合物為有機物。碳、氫、氧、氮、硫、磷、鹵素等但：碳的氧化物、碳酸、碳酸鹽、碳的金屬化合物、氰化物、硫氰化物等看作無機物。因為：性質和無機物相似主要元素其他元素3、烴及烴的衍生物：第4頁/共60頁二、有機物的主要性質特點1、大多數有機物難溶于水，易溶于有機溶劑。2、絕大多數有機物受熱容易分解，而且容易燃燒。3、絕大多數有機物不易導電，熔點低。4、有機物的反應復雜，一般比較慢，常常伴有副反應發生。有機物的以上性質特點與其結構密切相關。有機物和無機物是否有明顯的界限呢??第5頁/共60頁比較尿素和碳酸尿素碳酸分子式：結構簡式：CO(NH2)2H2CO3有機物無機物結論：有機物和無機物并無絕對的界限。人工合成的第一個有機物第6頁/共60頁有機物與無機物沒有絕對的界限

(1828德國維樂)第7頁/共60頁

有機化合物種類繁多(超過2000萬種),分布廣泛,在人類的生活及生產中發揮重要作用。燃料:汽油、煤油、柴油建材:木材、黏結劑、涂料、油漆日用品:塑料、橡膠、纖維、清潔劑食物:糖類、油脂、蛋白質第8頁/共60頁課堂練習一1、下列物質中屬于有機物的是：（）A、二氧化碳B、尿素C、蔗糖D、碳酸氫銨2、下列說法中不正確的是：（）A、大多數有機物難溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有機溶劑。B、有機物的熔點低，受熱易分解，都能燃燒。C、絕大多數有機物是非電解質，不易導電。D、有機物的化學反應比較復雜，一般較慢，且常伴有副反應發生。B

、CB

第9頁/共60頁僅含碳和氫兩種元素的有機物稱為碳氫化合物，也稱為烴。碳tàng烴tīng氫qīng第10頁/共60頁西氣東輸工程你知道嗎？讓我好好想想？？？第11頁/共60頁

甲烷是池沼底部產生的沼氣和煤礦的坑道所產生的氣體的主要成分。這些甲烷都是在隔絕空氣的情況下，由植物殘體經過微生物發酵的作用而生成的。

沼氣煤礦坑道氣天然氣油田氣甲烷在自然界的存在第12頁/共60頁

物理性質：無色、無臭的氣體，

=0.717g/L（S.T.P）

極難溶于水（密度求算公式：M=22.4

）俗名：沼氣、坑氣，是天然氣的主要成分（80-97%）第13頁/共60頁練習:寫出甲烷的電子式。分子式:CH4結構式:用短線來表示一對共用電子的圖式。第14頁/共60頁

甲烷的結構式能否表示它的真實構型呢？（讓學生自己組裝模型）

比例模型球棍模型第15頁/共60頁裁一段長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，按虛線向內折成如圖３－１所示的正四面體，其頂點分別為甲烷中４個氫原子的位置，中心是碳原子。實踐活動：觀察圖３－１所示的Ｃ與Ｈ空間位置關系。試用原子結構拼插模型（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。球棍模型第16頁/共60頁化學性質1.甲烷的氧化反應：注意:甲烷不能使酸化的KMnO4溶液褪色繼續其它性質第17頁/共60頁2.取代反應：科學探究你從實驗中得到哪些信息？從所得的實驗信息中你能得到哪些啟示？第18頁/共60頁現象：

混合氣體的黃綠色變淺，量筒壁上出現油滴，量筒內的液面上升。討論：分析上述實驗中所觀察到的現象，從中可以得到那些結論？2量筒壁上出現液滴，說明反應中生成了新的油狀物質，且不溶與水。1說明量筒內的混合氣體在光照的條件下發生了化學反應。3量筒內液面上升，說明隨著反應的進行，量筒內的氣壓在減小，即氣體總體積在減小。第19頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應氯氣甲烷第20頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應氯氣甲烷第21頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應氯氣甲烷第22頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應氯氣甲烷第23頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應氯氣甲烷返回第24頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應甲烷氯氣第25頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應第26頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應第27頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應第28頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應第29頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應第30頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應第31頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應返回第32頁/共60頁光照下甲烷與氯氣發生取代反應CH4

＋Cl2CH3Cl＋HCl光照CH3Cl＋Cl2CH2Cl2

＋HCl光照CH2Cl2

＋Cl2CHCl3

＋HCl光照CHCl3

＋Cl2CCl4

＋HCl光照返回單擊鼠標單擊鼠標第33頁/共60頁

有機物分子里的某些原子或原子團被其它原子或原子團所替代的反應叫做取代反應。取代反應:第34頁/共60頁取代反應與置換反應的區別取代反應置換反應

生成物中不一定有單質。反應物和生成物中一定有單質。反應能否進行，受溫度、光照、催化劑等外界條件的影響較大。在水溶液中進行的反應，遵循金屬活動性順序等。（強弱律）反應逐步進行，很多反應是可逆的。反應一般為單方向進行。第35頁/共60頁★

甲烷的四種氯代產物都不溶于水，在常溫下，一氯甲烷是氣體，其他三種都是液體★

三氯甲烷和四氯甲烷是工業上重要的溶劑（它們的密度都大于水的密度），四氯甲烷也是實驗室里常用的溶劑，四氯甲烷還是消防用的滅火劑。★

三氯甲烷的俗名是“氯仿”，四氯甲烷又名“四氯化碳”。3.高溫下分解（隔絕空氣，1000℃以上）：

CH4C+2H2；△H＞0

生成的H2和C都是重要的工業原料。高溫第36頁/共60頁光照條件下，將1molCH4和1molCl2混合，充分反應后。1、得到的產物為：

。2、其中物質的量最多的產物是：

。3、如將1molCH4完全和氯氣發生取代反應，并且生成相同物質的量的四種有機取代產物，則需Cl2的物質的量是：

。課堂練習一CH3Cl；CH2Cl2；CHCl3；CCl4；HClHCl2.5mol第37頁/共60頁學習目標：

1、了解烷烴的組成、結構和通式，了解烷烴同系物物理性質的遞變規律和化學性質的相似性。

2、了解結構簡式、烴基的概念，初步學會用結構簡式、電子式表示烷烴和烴基。

3、理解同系物的概念。重點：同系物的概念。難點：有機物立體結構模型的建立。第38頁/共60頁烷烴

1、烷烴：烴分子中的碳原子之間都以單鍵結合成鏈狀，碳原子的剩余價鍵均與氫原子結合，使每個碳原子的化合價都已充分利用，達到“飽和”。這樣的烴叫做飽和烴，又叫烷烴。烷烴的結構特點：①碳原子之間都以單鍵結合成鏈狀。

②碳原子的剩余價鍵均與氫原子結合，使每個碳原子的化合價都已充分利用，達到“飽和”。

2、結構簡式：結構式的簡化形式。如：CH3CH3、

CH3CH2CH3、CH3(CH2)16CH3第39頁/共60頁

逐漸升高

氣液固

逐漸增大什么原因？？

結構相似，相對分子質量逐漸增大，范德華力逐漸增大。

在常溫下，C1—4的烷烴為氣態，C5—16的烷烴為液態，C17以上的烷烴為固態。3、烷烴的物理性質，隨著碳原子數的增加呈規律性遞變：第40頁/共60頁

4、烷烴的化學性質與甲烷相似（1）穩定性：不與強酸、強堿反應，不能使酸性KMnO4溶液褪色。（2）可燃性，完全燃燒生成CO2和H2O（3）在光照條件下與鹵素單質發生取代反應。（4）熱穩定性逐漸減弱。5、烷烴的通式：CnH2n+2（n≥1）

6、同系物：結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互稱為同系物。

如：甲烷、乙烷、丙烷、十七烷、三十烷等互為同系物。CnH2n+2+O2→nCO2+(n+1)H2O第41頁/共60頁5、烷烴的命名法：習慣命名法例如：CH4C2H6C5H12C9H20

甲烷乙烷戊烷壬烷C12H26C20H42C36H74十二烷二十烷三十六烷CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH(CH3)CH2CH3

正戊烷異戊烷CH3C(CH3)2CH3

新戊烷第42頁/共60頁6、烴基：

烴分子里去掉一個或幾個氫原子，剩余的部分叫做烴基。烷烴分子里去掉氫原子后，剩余的部分叫做烷基。如：甲基：—CH3、乙基:—CH2CH3、丙基：—CH2CH2CH3、異丙基：—CH(CH3)2

亞甲基或二價甲基：—CH2—……

烴基是有機物分子中的組成部分，不能單獨存在。第43頁/共60頁7、根與基的區別？

根指的是電解質由于電子得失或電子對偏移而離解成的部分；從結構上看，根一般不含未成對電子，顯電性，大多數能在溶液或熔化狀態下穩定存在，根與根之間可“異性相吸”結合成共價分子或離子化合物。例：OH-；NH4+等

基指的是非電解質失去原子或原子團后剩余的部分；從結構上看，基含有未成對電子，不顯電性，也不能單獨穩定存在，基與基之間可直接結合形成共價分子。例：—NO2；—OH；—CH3；—CHO；—COOH等第44頁/共60頁思考：3、如何理解同分異構體？1、什么是同分異構體現象？2、什么是同分異構體？第45頁/共60頁7、同分異構體

化合物具有相同的分子式，但具有不同的結構現象，叫做同分異構體現象。

具有同分異構體現象的化合物互稱為同分異構體。3>理解：三個相同：分子組成相同、分子量相同、分子式相同二個不同：結構不同、性質不同1>同分異構體現象：2>同分異構體：第46頁/共60頁試比較：同系物、同分異構體、同素異形體、同位素、同一種物質的含義同系物同分異構體同素異形體同位素同一種物質組成結構——類別分子相差一個或幾個CH2原子團分子組成相同分子組成不同質子數相同，中子數不同結構相似結構不同結構不同化合物單質化合物同一元素的不同種原子分子組成相同結構相同單質化合物第47頁/共60頁例：C7H16

的同分異構體書寫HHHHHHHHHHCCCC－－－－－∣∣∣∣∣∣∣∣CCC－－∣∣∣∣∣∣－HHHHHH⑴、一直鏈5>同分異構體的書寫法第48頁/共60頁C∣CC－－－CCC－－CCC－－－CCC－－C－CC∣C∣CC－－－CCC－－C⑵、主鏈少一個碳第49頁/共60頁⑶、主鏈少二個碳CC－－CCC－－C∣C∣C∣C∣①、支鏈為乙基×C∣C∣CCC－－－CCC－－C－C∣C∣第50頁/共60頁②、支鏈為兩個甲基C∣C∣CC－－CCC－－CC－－CC－－CCC－－A、兩甲基在同一個碳原子上第51頁/共60頁C∣C∣CC－－CCC－－C∣C∣兩者是一樣的兩者是一樣的CC－－CCC－－C∣C∣CC－－CCC－－A、兩甲基在同一個碳原子上第52頁/共60頁B、兩甲基在不同一個碳原子上CC－－CCC－－CC－－CCC－－C∣C∣C∣C∣C∣C∣C∣支鏈鄰位支鏈間位C∣×C∣×C∣×C∣第53頁/共60頁⑷、主鏈少三個碳原子CC－－－CCC－－C－CC－CCC－－C∣C∣C∣第54頁/共60頁C∣C∣C∣C－CCC－－C∣C∣C－CCC－－C∣C∣C∣C－CCC－－C∣C∣C－CCC－－C∣C∣提問：主鏈的碳原子可以是三個嗎？⑷、主鏈少三個碳原子第55頁/共60頁同分異構體的書寫口訣：主鏈由長到短；支鏈由整到散；位置由心到邊；排布由對到鄰再到間。一邊走，不到端，支鏈碳數小于掛靠碳離端點位數。最短鏈碳數應不少于(n+2)/2(n為偶數時）(n+1)/2(n為奇數時)（n≥4）第56頁/共60頁練習1、下列哪些物質屬于同一物質？CCCC－－－(A)(D)(H)(G)(F)