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第一節(jié)最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物 甲烷 第三章有機(jī)化合物 交流與思考 有機(jī)物種類繁多 在初中 我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過一些簡(jiǎn)單的有機(jī)物 那么 哪些物質(zhì)屬于有機(jī)物呢 其組成元素有哪些 有機(jī)物和無機(jī)物又有何區(qū)別呢 含碳的化合物叫有機(jī)物 某些含碳化合物 如 CO2 CO H2CO3 碳酸鹽等 由于其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與無機(jī)物相似 歸為無機(jī)物 組成元素 C H O N S P 鹵素等 其中 僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物叫碳?xì)浠衔?也稱為烴 甲烷是最簡(jiǎn)單的烴 下列物質(zhì)中不是有機(jī)物的是 A CO NH2 2B K2CO3C CHCl3D CH3COOH B 僅含碳和氫兩種元素的有機(jī)物 稱為碳?xì)浠衔?也稱為烴 烴 讀音ting 碳的聲母和氫的韻母的組合 碳 氫 烴 烴 通式 CxHy 動(dòng)動(dòng)腦 下列物質(zhì)屬于烴的是 H2S C2H2 CH3Cl C2H5OH CH4 H2 金剛石 CH3COOH CO2 C2H4 C2H2 CH4 C2H4 分子式 CH4 電子式 H H H C H 結(jié)構(gòu)式 1 4 一 甲烷的分子結(jié)構(gòu) 平面 思考 上述結(jié)構(gòu)式是否說明甲烷分子的真實(shí)構(gòu)型是以碳原子為中心 四個(gè)氫原子為頂點(diǎn)的平面正方形 以碳原子為中心 四個(gè)氫原子為頂點(diǎn)的正四面體 鍵角 109 28 甲烷的結(jié)構(gòu) 分子式 CH4 電子式 結(jié)構(gòu)式 空間結(jié)構(gòu) 球棍摸型 比例模型 正四面體 二 甲烷的物理性質(zhì) 討論 甲烷的收集方法 無色 無味的氣體 密度比空氣小 極難溶于水 這些甲烷都是在隔絕空氣的情況下 由植物殘?bào)w經(jīng)過微生物發(fā)酵的作用而生成的 甲烷在自然界的存在 中國成世界上第4個(gè)成功鉆獲 可燃冰 推測(cè)CH4化學(xué)性質(zhì) 1 CH4有一定的還原性 可被氧化 2 CH4可能容易受熱分解 2 甲烷的氧化反應(yīng) 燃燒 點(diǎn)燃可燃性氣體前要驗(yàn)純 防止發(fā)生爆炸 淡藍(lán)色火焰 思考 我國的許多煤礦都是瓦斯煤礦 容易發(fā)生瓦斯爆炸事故 造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失 請(qǐng)你分析 在什么情況下容易發(fā)生礦井瓦斯爆炸 對(duì)此應(yīng)該采取哪些安全措施 在甲烷的爆炸極限內(nèi) 5 15 4 容易發(fā)生礦井瓦斯爆炸 為避免發(fā)生此類情況 應(yīng)保持煤礦內(nèi)通風(fēng)良好 定期的檢查甲烷的含量 煤礦的礦井要注意通風(fēng)和嚴(yán)禁煙火 以防爆炸事故的發(fā)生 湖南郴州煤礦瓦斯爆炸現(xiàn)場(chǎng)2008 3 26 在標(biāo)準(zhǔn)狀況下將11 2L甲烷和22 4L的氧氣混和后點(diǎn)燃 恢復(fù)到原來的狀態(tài) 氣體的體積是 A 11 2LB 22 4LC 33 6LD 44 8L A 三 甲烷的化學(xué)性質(zhì) 通常情況下 甲烷的結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定 不易與其它物質(zhì)反應(yīng) 與強(qiáng)酸 強(qiáng)堿 強(qiáng)氧化劑如高錳酸鉀 溴水等都不起反應(yīng) 將下列氣體通入酸性高錳酸鉀 酸性高錳酸鉀褪色的是 A CH4B CO2C SO2D H2 C 下列關(guān)于甲烷性質(zhì)敘述中不正確的是A 甲烷是一種無色無味的氣體B 甲烷的密度比空氣的密度小C 甲烷極難溶解于水D 甲烷性質(zhì)穩(wěn)定 不和其它物質(zhì)反應(yīng) D 你從實(shí)驗(yàn)中得到哪些信息 從所得的實(shí)驗(yàn)信息中你能得到哪些啟示 科學(xué)探究 討論 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 2 量筒壁上出現(xiàn)液滴 說明反應(yīng)中生成了新的油狀物質(zhì) 且不溶與水 1 氣體顏色變淺 說明量筒內(nèi)的混合氣體在光照的條件下發(fā)生了化學(xué)反應(yīng) 3 量筒內(nèi)液面上升 說明隨著反應(yīng)的進(jìn)行 量筒內(nèi)的氣壓在減小 即氣體總體積在減小 甲烷與氯氣的反應(yīng) 現(xiàn)象 結(jié)論 試管 中氣體呈淡黃綠色 試管 中淡黃綠色消失 試管壁有油狀液體 并有少量白霧 光照條件下 甲烷與氯氣發(fā)生了反應(yīng) 4 甲烷的取代反應(yīng) 有機(jī)化學(xué)重要反應(yīng)類型之一 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) 叫取代反應(yīng) 一氯甲烷 無色氣體 二氯甲烷 難溶于水的無色液體 三氯甲烷又叫氯仿 有機(jī)溶劑 四氯甲烷又叫四氯化碳 有機(jī)溶劑 滅火劑 下列反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)的是 B 2HI Cl2 I2 2HCl AB 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(huì)使反應(yīng)迅速而發(fā)生爆炸 2 反應(yīng)物狀態(tài) 純鹵素 例如甲烷與溴水不反應(yīng) 與溴蒸氣見光發(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(huì)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 又稱四氯化碳 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 甲烷氯化物的比較 取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別 取代反應(yīng) 適用于有機(jī)反應(yīng) 適用于無機(jī)反應(yīng) 反應(yīng)物 生成物中不一定有單質(zhì) 反應(yīng)物 生成物中一定有單質(zhì) 逐步取代 很多反應(yīng)是可逆的 反應(yīng)一般是單向進(jìn)行 反應(yīng)能否進(jìn)行受催化劑 溫度 光照等外界條件影響較大 在水溶液中進(jìn)行的置換反應(yīng)遵循金屬或非金屬的活動(dòng)順序 置換反應(yīng) 討論 甲烷的受熱分解 結(jié)構(gòu) 性質(zhì) 用途 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 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 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 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 從甲烷可以制得氯仿和氟利昂 制冷劑 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 甲烷的用途 練習(xí) 1 寫出甲烷與溴蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式 CH4 Br2CH3Br HBr CH2Br2 HBr CHBr3 HBr CBr4 HBr 2 在光照條件下 將等體積的甲烷和氯氣混合 得到的產(chǎn)物中物質(zhì)的量最多的是 A CH3ClB CH2Cl2C CCl4D HCl D B B 1mol甲烷完全與氯氣發(fā)生取代反應(yīng) 若要制得等物質(zhì)的量的4種鹵代產(chǎn)物 需氯氣多少摩爾 2 5mol 向下列物質(zhì)的水溶液中加入AgNO3溶液 有白色沉淀產(chǎn)生的是 l a l l l 下列事實(shí)能證明甲烷分子中是以C原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)的是 ACH3Cl只代表一種物質(zhì)BCH2Cl2只代表一種物質(zhì)CCHCl3只代表一種物質(zhì)DCCl4只代表一種物質(zhì) B 如圖所示 某氣體X可能由H2 CO CH4中的一種或幾種組成 將X氣體燃燒把燃燒后生成的氣體通過A B兩個(gè)洗氣瓶 試回答下列問題 1 若A洗氣瓶的質(zhì)量增加 B洗氣瓶的質(zhì)量不變 則氣體X是 2 若A洗氣瓶的質(zhì)量不變 B洗氣瓶的質(zhì)量增加 則氣體X是 3 若A B兩個(gè)洗氣瓶的質(zhì)量都增加 則氣體X是 H2 CO CH4或H2 CO或H2 CH4或CO CH4或H2 CO CH4 如圖所示 U型管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣 體積比為1 4 的混和氣體 假定氯氣在水中溶解度可以忽略 將封閉有甲烷和氯氣的混和氣體的裝置放置在有光亮的地方 讓混和氣體緩慢的反應(yīng)一段時(shí)間 1 假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分 且只產(chǎn)生一種有機(jī)物 請(qǐng)寫出化學(xué)方程式 指出該有機(jī)物的分子的空間結(jié)構(gòu) 正四面體型 如圖所示 U型管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣 體積比為1 4 的混和氣體 假定氯氣在水中溶解度可以忽略 將封閉有甲烷和氯氣的混和氣體的裝置放置在有光亮的地方 讓混和氣體緩慢的反應(yīng)一段時(shí)間 2 經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后 U型管右端的玻璃管中水柱變化是 A 升高B 降低C 不變D 無法確定 3 U型管左端的氣柱變化是 A 體積增大B 體積減小C 消失D 不變 B BC 注意 體積消失是體積減小的極限 例2 如圖所示 U型管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣 體積比為1 4 的混和氣體 假定氯氣在水中溶解度可以忽略 將封閉有甲烷和氯氣的混和氣體的裝置放置在有光亮的地方 讓混和氣體緩慢的反應(yīng)一段時(shí)間 4 試解釋U型管右端的玻璃管中水柱變化的原因 由上述化學(xué)方程式可知 此反應(yīng)中氣體的物質(zhì)的量減少 且生成的HCl能夠溶解于水 所以左側(cè)壓強(qiáng)減小至零 故右側(cè)玻璃管中的水柱降低 左側(cè)氣柱消失 延伸拓展 將一定量的甲烷燃燒后得到CO CO2和水蒸氣 混和氣體的質(zhì)量是49 6g 通過無水氯化鈣時(shí) 無水氯化鈣增重25 2g 則CO2的質(zhì)量是 A 12 5gB 13 2gC 19 7gD 24 4g B 小結(jié) 這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 由甲烷分子的結(jié)構(gòu)可知甲烷是較穩(wěn)定的物質(zhì) 在通常不與強(qiáng)酸 強(qiáng)堿及酸性高錳酸鉀反應(yīng) 甲烷在一定條件下可