甲烷-教学课件.ppt

1、LOGO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：、定义：含有碳元素的化合物为有机物。含有碳元素的化合物为有机物。2 2、组成元素：碳、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等、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、仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为也称为烃烃

3、。甲烷是最简单的烃。甲烷是最简单的烃。资料资料ata 2004年9月6日，来自新疆塔里木的天然气气头抵达陕西靖边压气站。这标志着西气东输工程实现全线贯通，塔里木气田和陕北长庆气田两大气源在此成功对接。2004年1月1日，西气东输上海白鹤首站的操作员开启天然气流量计的阀门。当日,西气东输工程的末站与上海的白鹤首站贯通，正式向中国的经济中心上海商业供气。资料资料ata 日本东芝公司生产的由日本东芝公司生产的由CHCH4 4燃料电池做电源的燃料电池做电源的笔记本电脑和电源笔记本电脑和电源资料资料ata 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

4、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 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子式：分子式：电子式：电子式：H CHHH结构式：结构式：H CHHHCH4结构式结构式:用短线

5、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：问题：从甲烷的电子式是否可以推断甲烷分子中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体而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。的四

6、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，而四个氢原子分别位于正四面体而四个氢原子分别位于正四面体的四个顶点上。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

7、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裁一段长裁一段长25cm、宽、宽8.7cm的矩形纸板或硬纸的矩形纸板或硬纸条，按下图所示方式，裁去两头的小三角，按虚条，按下图所示方式，裁去两头的小三角，按虚线向内折成如图所示的正四面体，其顶点线向内折成如图所示的正四面体，其顶点分别为甲烷中个氢原子的位置，中心是碳原子。分别为甲烷中个氢原子的位置，中心是碳原子。3-1 3-1 甲烷分子结构示意图甲烷分子结构示意图观察图观察图

8、所示的与空间位置关系。所示的与空间位置关系。试用原子结构拼插模型（或用橡皮泥、黏土、试用原子结构拼插模型（或用橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签、火柴棍等代用品），自制甲泡沫塑料、牙签、火柴棍等代用品），自制甲烷的分子模型。烷的分子模型。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结构甲烷的分子式甲烷的电子式甲烷的结构式甲烷分子的球棍模型(球棍模型表示原子的相对位置)甲烷分子的比例模型（比例模型可大体上表示各种原子的体积比）CH4实际的分子结构（正四面体）（正四面体）HHHHCHHHHC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

9、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0.717g/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

10、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

11、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

12、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

13、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Phenomeno

14、n 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

15、.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

16、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？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

17、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

18、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 本节课我们开始了对有机物的学习，本节课我们开始了对有机物的学习，认识到甲烷的正四面体立体结构和它的认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几个重要化学性质：氧化反应、

19、取代反几个重要化学性质：氧化反应、取代反应、受热分解反应，学习中重点应对甲应、受热分解反应，学习中重点应对甲烷和氯气的取代反应加以理解，当然也烷和氯气的取代反应加以理解，当然也要树立结构和性质紧密相关的观点。要树立结构和性质紧密相关的观点。小结小结Summarize briefly 2 2、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 41 1、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、甲烷是一种黄绿色气体、甲烷

20、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DA巩固练习巩固练习Consolidate exercise DC巩固练习巩固练习Consolidate exercise 5 5、将、将1mol1mol甲烷和甲烷和4mol4mol的氯气发生取代反应，待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（等，则消耗氯气为（）A A、0.5mol B0.5mol B、2mol2molC C、2.5mol2.5mol D D、4mol4mol巩固练习巩固练习Consolidate exercise C三、甲烷的化学性质三、甲烷的化学性质氧化反应氧化反应取代反应取代反应分解反应分解反应二、甲烷的物理性质二、甲烷的物理性质第一节第一节 最简单的有机化合物最简单的有机化合物-甲烷甲烷一、甲烷分子的构成和空间结构一、甲烷分子的构成和空间结构五、板书提纲五、板书提纲Blackboard-writing outline