化石燃料與有機化合物時甲烷

化石燃料與有機化合物時甲烷第1頁/共60頁教學(xué)目標(biāo)知識與技能

了解甲烷的主要性質(zhì)及其化工上的應(yīng)用，重點認(rèn)識取代反應(yīng)的特點。過程與方法

引導(dǎo)學(xué)生通過對甲烷分子結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，了解有機物分子結(jié)構(gòu)的特點對性質(zhì)的影響，初步培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力。情感態(tài)度與價值觀

讓學(xué)生感受化學(xué)與實際生活緊密聯(lián)系，從而關(guān)注社會與化學(xué)有關(guān)的問題，培養(yǎng)安全意識。教學(xué)重點及難點

甲烷結(jié)構(gòu)特點及取代反應(yīng)，從化學(xué)鍵層面認(rèn)識甲烷結(jié)構(gòu)和性質(zhì)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(zhì)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(zhì)特點1、大多數(shù)有機物難溶于水，易溶于有機溶劑。2、絕大多數(shù)有機物受熱容易分解，而且容易燃燒。3、絕大多數(shù)有機物不易導(dǎo)電，熔點低。4、有機物的反應(yīng)復(fù)雜，一般比較慢，常常伴有副反應(yīng)發(fā)生。有機物的以上性質(zhì)特點與其結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。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(jié)構(gòu)簡式：CO(NH2)2H2CO3有機物無機物結(jié)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(chǎn)中發(fā)揮重要作用。燃料:汽油、煤油、柴油建材:木材、黏結(jié)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(zhì)第8頁/共60頁課堂練習(xí)一1、下列物質(zhì)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(shù)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(shù)有機物是非電解質(zhì)，不易導(dǎo)電。D、有機物的化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，一般較慢，且常伴有副反應(yīng)發(fā)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?xì)浠衔?，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(chǎn)生的沼氣和煤礦的坑道所產(chǎn)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(jīng)過微生物發(fā)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(zhì)：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(xí):寫出甲烷的電子式。分子式:CH4結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)式能否表示它的真實構(gòu)型呢？（讓學(xué)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(nèi)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(guān)系。試用原子結(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì)1.甲烷的氧化反應(yīng)：注意:甲烷不能使酸化的KMnO4溶液褪色繼續(xù)其它性質(zhì)第17頁/共60頁2.取代反應(yīng)：科學(xué)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(xiàn)象：

混合氣體的黃綠色變淺，量筒壁上出現(xiàn)油滴，量筒內(nèi)的液面上升。討論：分析上述實驗中所觀察到的現(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。第19頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)第26頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應(yīng)第27頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應(yīng)第28頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應(yīng)第29頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應(yīng)第30頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應(yīng)第31頁/共60頁甲烷與氯氣光照條件下的取代反應(yīng)返回第32頁/共60頁光照下甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)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(biāo)單擊鼠標(biāo)第33頁/共60頁

有機物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其它原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)。取代反應(yīng):第34頁/共60頁取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別取代反應(yīng)置換反應(yīng)

生成物中不一定有單質(zhì)。反應(yīng)物和生成物中一定有單質(zhì)。反應(yīng)能否進(jìn)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(jìn)行的反應(yīng)，遵循金屬活動性順序等。（強弱律）反應(yīng)逐步進(jìn)行，很多反應(yīng)是可逆的。反應(yīng)一般為單方向進(jìn)行。第35頁/共60頁★

甲烷的四種氯代產(chǎn)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(yè)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?！?/p>

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(yè)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(yīng)后。1、得到的產(chǎn)物為：

。2、其中物質(zhì)的量最多的產(chǎn)物是：

。3、如將1molCH4完全和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，并且生成相同物質(zhì)的量的四種有機取代產(chǎn)物，則需Cl2的物質(zhì)的量是：

。課堂練習(xí)一CH3Cl；CH2Cl2；CHCl3；CCl4；HClHCl2.5mol第37頁/共60頁學(xué)習(xí)目標(biāo)：

1、了解烷烴的組成、結(jié)構(gòu)和通式，了解烷烴同系物物理性質(zhì)的遞變規(guī)律和化學(xué)性質(zhì)的相似性。

2、了解結(jié)構(gòu)簡式、烴基的概念，初步學(xué)會用結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)合成鏈狀，碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合，使每個碳原子的化合價都已充分利用，達(dá)到“飽和”。這樣的烴叫做飽和烴，又叫烷烴。烷烴的結(jié)構(gòu)特點：①碳原子之間都以單鍵結(jié)合成鏈狀。

②碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合，使每個碳原子的化合價都已充分利用，達(dá)到“飽和”。

2、結(jié)構(gòu)簡式：結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)相似，相對分子質(zhì)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(tài)，C5—16的烷烴為液態(tài)，C17以上的烷烴為固態(tài)。3、烷烴的物理性質(zhì)，隨著碳原子數(shù)的增加呈規(guī)律性遞變：第40頁/共60頁

4、烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷相似（1）穩(wěn)定性：不與強酸、強堿反應(yīng)，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(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)。（4）熱穩(wěn)定性逐漸減弱。5、烷烴的通式：CnH2n+2（n≥1）

6、同系物：結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團(tuán)的物質(zhì)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(xí)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(qū)別？

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

基指的是非電解質(zhì)失去原子或原子團(tuán)后剩余的部分；從結(jié)構(gòu)上看，基含有未成對電子，不顯電性，也不能單獨穩(wěn)定存在，基與基之間可直接結(jié)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(gòu)體？1、什么是同分異構(gòu)體現(xiàn)象？2、什么是同分異構(gòu)體？第45頁/共60頁7、同分異構(gòu)體

化合物具有相同的分子式，但具有不同的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)體現(xiàn)象。

具有同分異構(gòu)體現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)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(jié)構(gòu)不同、性質(zhì)不同1>同分異構(gòu)體現(xiàn)象：2>同分異構(gòu)體：第46頁/共60頁試比較：同系物、同分異構(gòu)體、同素異形體、同位素、同一種物質(zhì)的含義同系物同分異構(gòu)體同素異形體同位素同一種物質(zhì)組成結(jié)構(gòu)——類別分子相差一個或幾個CH2原子團(tuán)分子組成相同分子組成不同質(zhì)子數(shù)相同，中子數(shù)不同結(jié)構(gòu)相似結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)不同化合物單質(zhì)化合物同一元素的不同種原子分子組成相同結(jié)構(gòu)相同單質(zhì)化合物第47頁/共60頁例：C7H16

的同分異構(gòu)體書寫HHHHHHHHHHCCCC－－－－－∣∣∣∣∣∣∣∣CCC－－∣∣∣∣∣∣－HHHHHH⑴、一直鏈5>同分異構(gòu)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(gòu)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(shù)小于掛靠碳離端點位數(shù)。最短鏈碳數(shù)應(yīng)不少于(n+2)/2(n為偶數(shù)時）(n+1)/2(n為奇數(shù)時)（n≥4）第56頁/共60頁練習(xí)1、下列哪些物質(zhì)屬于同一物質(zhì)？CCCC－－－(A)(D)(H)(G)(F)