高一化学最简单的有机物甲烷知识点.doc

§3.1 最简单的有机化合物-----甲烷
有机化合物: （有机物）
含碳元素的化合物(碳的氧化物、碳酸及其盐等除外)。
组成元素除碳外，常含有氢、氧，还含有氮、硫、卤素、磷等。
碳氢化合物：
仅含碳与氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。
一、甲烷的物性及存在
1、存在：甲烷是天然气、沼气、油田气与煤矿坑道气（坑气）的主要成分。
2、分子组成与结构
⑴分子式：CH4
⑵电子式：
⑶结构式：
⑷结构简式：CH4
⑸空间构型: 具有正四面体形结构。
3.物理性质
无色、无味、密度比空气小，极难溶于水的气体。
4.化学性质
在通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不发生反应，与强酸、强碱也不发生反应。
但是，在一定的条件下，甲烷也会发生某些反应。
⑴氧化反应
甲烷可以在空气（或氧气）中安静燃烧，产生淡蓝色火焰，同时放出大量的热。
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 注意有机物化学反应方程式的书写。用“→”不用“=”
点燃甲烷与空气（或氧气）的混合气体，可能会发生爆炸，因此在进行甲烷燃烧实验时，必须先检验其纯度。
⑵取代反应
【实验】取一个100 mL的大量筒，用排饱与食盐水的方法先后收集20 mLCH4与80mLCl2（如图），放在光亮的地方（注意：不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸），等待片刻，观察发生的现象。
现象：量筒壁上出现油滴；量筒内的液面上升，气体颜色略微变浅。
结论：反应中生成了新的油状物质；随着反应的进行，量筒内的气体总体积在逐渐减小。
往水槽中滴入石蕊，石蕊会明显变红色，又说明什么？
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替代的反应叫做取代反应。
注意：(甲烷的取代反应)
①反应条件——光照（室温下在暗处不发生反应）。
②反应物质——纯卤素单质，例如甲烷与氯水、溴水不反应，与氯气、溴蒸气光照条件下发生取代反应。
注意：甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。
甲烷的二氯取代产物有几种空间结构的可能？其它的取代产物呢？
⑶受热分解（了解）
在隔绝空气并加热至1000℃的条件下，甲烷分解生成炭黑与氢气。
总结：
1．在下述条件下，能发生化学反应的是( )
A．甲烷与氧气混合并置于光照下 B．在密闭容器中使甲烷受热至1000℃以上
C．将甲烷通入高锰酸钾酸性溶液中D．将甲烷通入热的强碱溶液中
2．在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是 （ ）
A．氯气与氢气的反应        B．氯气与甲烷的反应C．氧气与甲烷反应      D．次氯酸的分解
3．在常温下，把一个盛有一定量甲烷与氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述中不正确的是 ( )
A.容器内原子总数不变  B.容器内分子总数不变
C.容器内压强不变   D.发生的反应属于取代反应
4. 在光照下,将等物质的量的CH4与Cl2充分反应,得到的产物中物质的量最多的是（ ）。
5. 1mol甲烷与氯气在光照条件下反应生成相同物质的量的4种取代产物,则消耗氯气的物质的量是（ ）。
二、烷烃
烃分子中的碳原子之间只以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使每个碳原子的化合价都已充分利用，都达到“饱与”。这样的烃叫做饱与烃，又叫烷烃。
要点：1、碳碳单键；2、“饱与”— 每个碳原子都形成四个单键。
下列物质中是否属于烷烃？为什么？
CH2＝CH2 否
CH3－CH2－CH2－CH2－CH3 是
1、结构简式：
2、烷烃的通式：CnH2n+2 ( n≥1 )
上述分子式表示的都是烷烃，分析它们的组成，你可以发现它们中碳原子的个数与氢原子的个数之间有什么关系？
3、烷烃的命名：
（1）习惯命名法：碳原子数在10个以内，依次用“天干”（甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸）代表碳原子总数，其后加上“烷”字；碳原子数在10个以上，用汉字数字表示。
（2）系统命名法（附注）
4、烷烃的物理性质
烷烃均不溶于水，熔沸点随碳原子数增多而升高（四个碳原子以内的烷烃常温下呈气态），密度随碳原子数增多而增大。
注意：通常情况下，n≤4时，为气态； 5≤n≤16，为液态； n≥17时，为固态
5、烷烃的化学性质
与甲烷类似。通常较稳定，在空气中能点燃，光照下能与氯气发生取代反应。
三、同系物
我们知道上述物质结构上相似（碳原子间都以C-C相连成链状，其余都是C-H键； C原子都形成4个共价单键），请分析一下：它们分子式相同吗？从组成上看有什么规律？
分子式不同（通式相同），组成相差一个或若干个CH2原子团。
1、定义:结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
2、特点
①通式相同；②是同一类物质；③组成元素相同；④化学式量相差14n；⑤结构相似但不完全相同；⑥化学性质相似。
四、同分异构体
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
正丁烷与异丁烷的性质比较
要点：分子式相同；结构不同、性质不同。
试比较同系物、同分异构体、同素异形体、同位素四个名词的含义“四同”
讨论：有机物种类繁多的原因
⑴碳原子有4个价电子，可以跟其他原子形成4个共价键。
⑵碳链的长度可以不同，碳原子之间结合的方式可有单键、双键、三键，也可有环状结构。
⑶普遍存在同分异构现象。
1.已知甲烷分子中的氢原子可被其它原子或原子团代替，如甲烷分子中的氢原子被氯原子取代可得到四种物质：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，这四种产物的结构能充分说明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构是 ( )
A．CH3Cl只有一种结构 B．CH2Cl2只有一种结构
C．CHCl3只有一种结构 D．CCl4只有一种结构
2.下列各组物质：①金刚石与C60 ②H、D与T ③乙烷与已烷 ④CH3(CH2)2CH3与(CH3)2CHCH3 中，互为
同位素的是（填序号，下同）_____，互为同素异形体的是_____，互为同系物的是_____，属于同分异构体的是______。
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