化学必修2第三章全章课件.ppt
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1、第一节第一节 最简单的有机化合物最简单的有机化合物甲烷甲烷 郭强郭强轮胎橡胶轮胎橡胶家用电器的外壳家用电器的外壳食物中的营养素食物中的营养素煤油、汽油煤油、汽油生活中常见的有机物生活中常见的有机物导入导入Leading-in 燃料燃料:汽油、煤油、柴油汽油、煤油、柴油建材建材:木材、黏结剂、涂料、油漆木材、黏结剂、涂料、油漆日用品日用品:塑料、橡胶、纤维、清洁剂塑料、橡胶、纤维、清洁剂食物食物:糖类、油脂、蛋白质糖类、油脂、蛋白质有机化合物种类繁多有机化合物种类繁多(超过超过20002000万种万种),),分布分布广泛广泛,在人类的生活及生产中发挥重要作用在人类的生活及生产中发挥重要作用。1
2、1、定义:含有碳元素的化合物为有机物。、定义:含有碳元素的化合物为有机物。2 2、组成元素:碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等、组成元素:碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等有机物有机物Organic compound什么叫有机物?它有哪些组成元素?什么叫有机物?它有哪些组成元素?而一般把不含碳的化合物叫做无机化合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)、氰化物、硫氰化物等看作无机物)3 3、仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,、仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,也称为烃。甲烷是
3、最简单的烃。也称为烃。甲烷是最简单的烃。第一节第一节 最简单的有机化合物最简单的有机化合物-甲烷甲烷走进有机化学走进有机化学,探索有机世界的奥秘探索有机世界的奥秘,从学习甲烷开始!从学习甲烷开始!新课新课New class 1.了解有机化合物的概念。了解有机化合物的概念。2.掌握甲烷的分子结构、了解甲烷的物理性质及存掌握甲烷的分子结构、了解甲烷的物理性质及存在、用途。在、用途。3.掌握甲烷的化学性质,认识取代反应的特点。掌握甲烷的化学性质,认识取代反应的特点。学习目标学习目标课前自主学案课前自主学案一、有机化合物及烃一、有机化合物及烃概念概念组成元素组成元素有机有机化合化合物物含有含有_元素的
4、元素的化合物化合物一定含有一定含有_元素,常含元素,常含有氢、氧元素,有的还含有氢、氧元素,有的还含有氮、硫、磷、卤素等有氮、硫、磷、卤素等烃烃仅含有仅含有_两种元素的有机两种元素的有机物物_(写元素符号写元素符号)碳碳碳碳碳、氢碳、氢C、H甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况气体的主要成分。这些甲烷都是在隔绝空气的情况下,由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。下,由植物残体经过微生物发酵的作用而生成的。一、甲烷在自然界的存在一、甲烷在自然界的存在煤矿坑道气煤矿坑道气天然气天然气油田气油田气沼气沼
5、气二、甲烷的分子构成和空间结构二、甲烷的分子构成和空间结构分分子式子式电电子式子式H CHHH:结构式:结构式:H CHHHCH4结构式结构式:用短线来表示一对共用电子的图式用短线来表示一对共用电子的图式问题:从甲烷的电子式是否可以推断甲烷分子中问题:从甲烷的电子式是否可以推断甲烷分子中 碳原子和四个氢原子都在同一个平面上?碳原子和四个氢原子都在同一个平面上?甲烷分子的空间结构甲烷分子的空间结构 经过大量的科学实验证明,经过大量的科学实验证明,甲烷分子里的一个碳原子和四个甲烷分子里的一个碳原子和四个氢原子并不在同一个平面上,而氢原子并不在同一个平面上,而是形成了一个正四面体的立体结是形成了一个
6、正四面体的立体结构,碳原子位于正四面体的中心构,碳原子位于正四面体的中心,而四个氢原子分别位于正四面,而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。体的四个顶点上。空间构型:正四面体空间构型:正四面体4 4个个C-HC-H键的键长和强键的键长和强度相等,夹角相等。度相等,夹角相等。甲烷分子的空间结构甲烷分子的空间结构 经过大量的科学实验证明,经过大量的科学实验证明,甲烷分子里的一个碳原子和四个甲烷分子里的一个碳原子和四个氢原子并不在同一个平面上,而氢原子并不在同一个平面上,而是形成了一个正四面体的立体结是形成了一个正四面体的立体结构,碳原子位于正四面体的中心构,碳原子位于正四面体的中心,而四个氢原
7、子分别位于正四面,而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。体的四个顶点上。空间构型:正四面体空间构型:正四面体4 4个个C-HC-H键的键长和强键的键长和强度相等,夹角相等。度相等,夹角相等。3-1 3-1 甲烷分子结构示意图甲烷分子结构示意图甲烷的分子模型甲烷的分子模型紫球表示碳原子,蓝球表示氢原子,短棍表示价键用紫球和蓝球的体积比来大体上表示碳原子和氢原子的体积比思考感悟思考感悟1.若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子,还若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子,还是正四面体结构吗?是正四面体结构吗?【提示提示】因因CH键与键与CCl键的长度不同,故键的长度不同,故CH3Cl是四面体结构,但
8、不是正四面体。是四面体结构,但不是正四面体。三、甲烷的物理性质三、甲烷的物理性质1、在通常状况下,甲烷是一种无色、在通常状况下,甲烷是一种无色、无气味的气体。、无气味的气体。根据上述甲烷的物理性质根据上述甲烷的物理性质,你你知道如何收集甲烷吗知道如何收集甲烷吗?甲烷的收集方法甲烷的收集方法:1 1、由于甲烷密度比空气小,所以能用瓶口向下排空气法收集。、由于甲烷密度比空气小,所以能用瓶口向下排空气法收集。2 2、由于甲烷难溶于水,所以能用排水法收集。、由于甲烷难溶于水,所以能用排水法收集。3、极难溶解于水。、极难溶解于水。2、密度比空气小,在标准状况下,、密度比空气小,在标准状况下,是是0.71
9、7g/L。四、甲烷的化学性质四、甲烷的化学性质 在通常情况下,甲烷比较稳定,如与强酸、强在通常情况下,甲烷比较稳定,如与强酸、强碱一般不发生化学反应。碱一般不发生化学反应。问题:问题:能不能与酸性高锰酸钾溶液反应?能不能与酸性高锰酸钾溶液反应?结论:结论:甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色四、甲烷的化学性质四、甲烷的化学性质1.1.甲烷的氧化反应甲烷的氧化反应实验:实验:把甲烷经导管通出点燃把甲烷经导管通出点燃,观察火焰颜色观察火焰颜色,然后用一个冷而然后用一个冷而干燥的烧杯罩在火焰上方干燥的烧杯罩在火焰上方,取下取下烧杯正放烧杯正放,向烧杯内滴入澄清的向烧杯内滴入澄
10、清的石灰水石灰水。问题:你能描述看到的实验现象吗?问题:你能描述看到的实验现象吗?实验视频实验视频安静燃烧,淡蓝色火焰,产生使澄清石灰水变浑浊安静燃烧,淡蓝色火焰,产生使澄清石灰水变浑浊的气体,放热。的气体,放热。反应方程式:反应方程式:CHCH4 4+2O+2O2 2 CO CO2 2+2H+2H2 2O O点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生点燃甲烷与空气或氧气的混合气体会立即发生爆炸爆炸.因此,点燃甲烷之前必须因此,点燃甲烷之前必须 验纯验纯!注意注意点燃点燃实验现象实验现象资料资料ata 科学探究科学探究 取取2 2支硬质大试管支硬质大试管,通过排饱和通过排饱和食盐水的方法先后各收
11、集半试管甲食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气烷和半试管氯气,分别用铁架台固定分别用铁架台固定好,如图所示。其中好,如图所示。其中1 1支试管用预先支试管用预先准备好的黑色纸套套上准备好的黑色纸套套上,另一支试管另一支试管放在光亮处。片刻后,比较放在光亮处。片刻后,比较2 2支试管支试管中的物质,二者是否出现了区别?中的物质,二者是否出现了区别?1.1.你从实验中得到哪些信息?你从实验中得到哪些信息?2.2.从所得的实验信息中你能得到哪些从所得的实验信息中你能得到哪些启示?启示?2.甲烷的取代反应甲烷的取代反应实验视频实验视频室温时,混合气体无光照时,不发生反应;光照时室温时,混合气体
12、无光照时,不发生反应;光照时混合气体的黄绿色变浅,试管壁上出现油滴,试管混合气体的黄绿色变浅,试管壁上出现油滴,试管中有少量白雾,试管内的液面上升。中有少量白雾,试管内的液面上升。1 1 说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。学反应。2 2 试管壁上出现液滴,说明反应中生成了新的油状试管壁上出现液滴,说明反应中生成了新的油状物质,且不溶与水。物质,且不溶与水。3 3 试管内液面上升,说明随着反应的进行,试管内试管内液面上升,说明随着反应的进行,试管内的气压在减小,即气体总体积在减小。的气压在减小,即气体总体积在减小。分析上述实验中所观察到的
13、现象,从中可以分析上述实验中所观察到的现象,从中可以得到那些结论?得到那些结论?现象现象讨论讨论结论结论现象与结论现象与结论Phenomenon and conclusion 甲烷的取代反应的历程甲烷的取代反应的历程1.1.一氯甲烷的形成一氯甲烷的形成动画演示动画演示名称一氯甲烷分子式CH3Cl状态(STP)气态 练习练习 仿照生成一氯甲烷的化学方程式仿照生成一氯甲烷的化学方程式,尝试尝试写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程写出一氯甲烷与氯气进一步反应的化学方程式。式。二氯甲烷(液体)二氯甲烷(液体)三氯甲烷(液体)三氯甲烷(液体)四氯甲烷(液体)四氯甲烷(液体)甲烷的取代反应的历程甲烷的取
14、代反应的历程2.2.二氯甲烷的形成二氯甲烷的形成名称二氯甲烷分子式CH2Cl2状态(STP)液态甲烷的取代反应的历程甲烷的取代反应的历程3.3.三氯甲烷的形成三氯甲烷的形成名称三氯甲烷俗称氯仿分子式CHCl3状态(STP)液态甲烷的取代反应的历程甲烷的取代反应的历程4.4.四氯甲烷的形成四氯甲烷的形成名称四氯甲烷别名四氯化碳分子式CCl4状态(STP)液态有机物分子里的某些原子或有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团原子团被其他原子或原子团所代替的反应所代替的反应,叫取代反应叫取代反应.取代反应取代反应Substitution reaction 常温下,一氯甲烷是气体,其他常温下,一
15、氯甲烷是气体,其他三种是液体,三氯甲烷和四氯甲烷是三种是液体,三氯甲烷和四氯甲烷是工业上重要的溶剂,四氯甲烷还是一工业上重要的溶剂,四氯甲烷还是一种效率较高的灭火剂,这四种取代物种效率较高的灭火剂,这四种取代物都不溶于水。都不溶于水。注意:甲烷与氯气反应可能有五种产物,其中有两种气体产物。多数有机物都难溶于水,易溶于有机溶剂。有机反应很复杂,产物较多。故有机反应一般用“”而不用“”表示。思考:思考:1molCH4变成变成1molCCl4需多少需多少molCl2?生成?生成多少多少molHCl?思考感悟思考感悟2CH4与与Cl2发生取代反应时,有机取代产物的发生取代反应时,有机取代产物的总物质的
16、量与总物质的量与CH4的物质的量有何关系?的物质的量有何关系?【提示提示】根据碳元素守恒,四种有机取代产物的根据碳元素守恒,四种有机取代产物的总物质的量等于反应物总物质的量等于反应物CH4的物质的量。的物质的量。取代反应与置换反应的比较取代反应置换反应实例CH4+Cl2 CH3Cl+HClZn+H2SO4=ZnSO4+H2定义有机物分子里的某些原子或原子团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。被其他原子或原子团所代替的反应。一种单质跟一种化合物反应,生一种单质跟一种化合物反应,生成另一种化合物和另一种单质的成另一种化合物和另一种单质的反应。反应。反应物一种化合物和一种单
17、质或化合物一种化合物和一种单质或化合物(反应物中至少有一种是有机物)(反应物中至少有一种是有机物)一种单质和一种化合物一种单质和一种化合物生成物一般生成两种化合物一般生成两种化合物另一种化合物和另一种单质另一种化合物和另一种单质电子转移不一定发生电子转移,因此不一定不一定发生电子转移,因此不一定是氧化还原反应是氧化还原反应一定发生电子的转移一定发生电子的转移反应特点 很多反应是可逆反应,副反应较多,很多反应是可逆反应,副反应较多,用用“”“”连接连接一般是不可逆反应,用一般是不可逆反应,用“=”=”连连接接光光拓展拓展Open up an exhibition 3.甲烷的分解反应甲烷的分解反应
18、在加热至在加热至15001500的条件下,甲烷分解生成炭的条件下,甲烷分解生成炭黑和氢气。黑和氢气。得到的氢气是合成氨及合成汽油等工业的原得到的氢气是合成氨及合成汽油等工业的原料;炭黑是橡胶工业的原料。料;炭黑是橡胶工业的原料。反应方程式:反应方程式:CHCH4 4 C+C+2H2H2 2高温4.存在与用途存在与用途甲烷是甲烷是_、沼气、油田气、沼气、油田气_的主要成分。的主要成分。_是一种高效、低耗、是一种高效、低耗、污染小的清洁能源,也是一种重要的化工原污染小的清洁能源,也是一种重要的化工原料。料。天然气天然气煤矿坑道气煤矿坑道气天然气天然气解析:选解析:选B。沼气、天然气、坑道气的主要成
19、分。沼气、天然气、坑道气的主要成分都是甲烷,煤气的主要成分是都是甲烷,煤气的主要成分是H2和和CO。解析:选解析:选D。甲烷性质稳定,但在一定条件。甲烷性质稳定,但在一定条件下可以和氯气、氧气等物质反应。下可以和氯气、氧气等物质反应。3按照教材实验装置,将甲烷和氯气以按照教材实验装置,将甲烷和氯气以14的的体积比混合于大试管中,并将试管倒置于饱和食体积比混合于大试管中,并将试管倒置于饱和食盐水中,用光照射大试管,有关现象的描述错误盐水中,用光照射大试管,有关现象的描述错误的是的是()A试管内的黄绿色逐渐消失试管内的黄绿色逐渐消失B试管内液面逐渐上升试管内液面逐渐上升C试管内有油状物生成试管内有
20、油状物生成D试管内气体黄绿色变浅,并不消失试管内气体黄绿色变浅,并不消失解析:选解析:选D。氯气全部反应,最终黄绿色消失。氯气全部反应,最终黄绿色消失。由于生成的氯化氢溶于水,致使液面上升,生成由于生成的氯化氢溶于水,致使液面上升,生成的有机物不溶于水,所以有油状物生成。的有机物不溶于水,所以有油状物生成。5 5、下列物质常温下呈气态的是、下列物质常温下呈气态的是 ()A.CHA.CH3 3Cl B.CHCl B.CH2 2ClCl2 2 C.CHCl C.CHCl3 3 D.CCl D.CCl4 44 4、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是(、下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是()A A、甲
21、烷是一种黄绿色气体、甲烷是一种黄绿色气体B B、甲烷是一种有臭味的气体、甲烷是一种有臭味的气体C C、收集甲烷时常用排水法,是因为甲烷的密度与空、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。气的密度相近。D D、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水、甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水DADC8 8、将、将1mol1mol甲烷和甲烷和4mol4mol的氯气发生取代反应,待反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,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(则消耗氯气为()A A、0.5mol B0.5mol B、2mol2molC C、2
22、.5mol2.5mol D D、4mol4molC课堂互动讲练课堂互动讲练1CH4分子的空间构型为正四面体,分子的空间构型为正四面体,4条条CH键键的长度、强度和夹角完全相同,因此的长度、强度和夹角完全相同,因此CH4分子中的分子中的4个氢原子性质完全相同。个氢原子性质完全相同。(1)若将若将CH4分子中的分子中的4个氢原子被其他的相同原子个氢原子被其他的相同原子或原子团替代,则该原子形成的分子结构仍为正四或原子团替代,则该原子形成的分子结构仍为正四面体,如面体,如CCl4;甲烷分子的正四面体结构甲烷分子的正四面体结构特别提醒:特别提醒:(1)CH4分子属于分子属于10电子分子。电子分子。(2
23、)CH4分子中的化学键均为共价单键。分子中的化学键均为共价单键。(2011年北京西城区高一检测年北京西城区高一检测)甲烷分子是甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形的平面结构,其理由是的平面结构,其理由是()ACHCl3只有一种结构只有一种结构BCH2Cl2只有一种结构只有一种结构CCH4分子受热分解分子受热分解DCH4的四个价键的长度和强度都相等的四个价键的长度和强度都相等【解析解析】CH4无论是正四面体结构还是平面正方无论是正四面体结构还是平面正方形结构,都符合选项形结构,都符合选项A、C、D的说法,故不能用的说法,故不能用选项选项A、C
24、、D来确定来确定CH4是何种结构;若是何种结构;若CH4是是平面正方形结构,则平面正方形结构,则CH2Cl2有如下两种结构:有如下两种结构:和和 ,而,而CH4为正四面体结为正四面体结构时,构时,CH2Cl2就只有一种结构。因此可由就只有一种结构。因此可由CH2Cl2只有一种结构推知只有一种结构推知CH4为正四面体结构。为正四面体结构。【答案答案】B【规律方法规律方法】有机物中碳原子的正四面体结构有机物中碳原子的正四面体结构有机物分子中,碳原子以四个单键与其他原子或有机物分子中,碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合,该碳原子形成的分子结构就是四面原子团结合,该碳原子形成的分子结构就是四面体结
25、构,若这四个原子或原子团相同,则该碳原体结构,若这四个原子或原子团相同,则该碳原子所形成的分子结构就是正四面体结构。子所形成的分子结构就是正四面体结构。变式训练变式训练1下列各图均能表示甲烷的分子结构,下列各图均能表示甲烷的分子结构,哪一种更能反映其真实存在状况哪一种更能反映其真实存在状况()ABC D解析:解析:选选D。中只表示中只表示CH4的空间结构,但不表示原子相对大小;的空间结构,但不表示原子相对大小;中只表示原子最外层电子成键情况;中只表示原子最外层电子成键情况;中用短棍突出化学键;中用短棍突出化学键;中,既中,既表示出分子的空间结构,又表示出分子中各原子的相对大小。表示出分子的空间
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