3.1 最简单的有机化合物——甲烷

第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物——甲烷一、甲烷的存在、结构1．存在甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。

2．分子结构甲烷的分子式是CH 4；电子式是；结构式是。

实验证明，甲烷分子具有正四面体结构，其中四个C—H 键长度和强度相同，夹角相等。

提醒有机化合物必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO 、CO 2、碳酸及其盐等。

常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)表示方法含义分子式：CH 4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH 4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子电子式：用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子结构式：①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型球棍模型：小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)比例模型：用不同体积的小球表示不同大小的原子二、甲烷的性质1．物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性无色气体无味比空气小极难溶2、化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。

但在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。

1．氧化反应(燃烧)(1)化学方程式：CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 。

(2)现象：甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。

燃烧现象检验产物方法现象结论淡蓝色火焰在火焰上方罩一个干燥的烧杯烧杯内壁有水珠产生生成了H 2O 在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯烧杯内壁变浑浊生成了CO 22．取代反应(1)取代反应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。

(2)甲烷与氯气的取代反应①实验探究实验操作实验现象A 装置：a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管内壁有油状液滴出现；c.试管中有少量白雾；d.试管内液面上升；e.水槽中有固体析出B 装置：无明显现象实验结论CH 4与Cl 2在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为②产物性质CH 3ClCH 2Cl 2CHCl 3CCl 4状态气体均为油状液体水溶性都难溶于水点拨无论CH 4和Cl 2的比例如何，发生取代反应的产物都是CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4和HCl 的混合物。

最简单的有机化合物—甲烷知识点甲烷（Methane）是最简单的有机化合物，由一个碳原子和四个氢原子组成。

它的分子式为CH4，结构式为H- C- H ，其中一个碳原子的四个键都与氢原子形成共价键。

甲烷是一种无色、无味、无毒的气体，在标准大气压下和常温下是不溶于水的。

它是天然气的主要成分，也是地球上最常见的有机化合物之一甲烷在工业和能源领域具有重要的应用。

首先，作为一种燃料，甲烷广泛用于发电、供暖和燃料汽车等。

它燃烧产生的主要产物是二氧化碳和水，不会产生有害物质，对环境相对友好。

其次，甲烷也被用作一种原料，可以通过一系列的化学反应制备其他有机化合物，如乙烯和丙烷等。

甲烷的结构和性质是有机化学的基础，了解甲烷的性质对于理解其他有机化合物的性质也非常重要。

下面将介绍一些甲烷的重要知识点：1. 分子结构：甲烷的分子式为CH4，在它的分子中，碳原子形成四个单键，与四个氢原子形成共价键。

甲烷的碳原子是sp3杂化的，四个键的角度都是109.5度，形成一个平面四边形的结构。

2.化学性质：甲烷是一种稳定的化合物，不容易发生化学反应。

它具有较低的反应活性，不与大多数物质发生反应，但在高温和高压下可以与氧气发生反应，产生二氧化碳和水。

3.燃烧反应：甲烷是一种优秀的燃料，可以完全燃烧产生二氧化碳和水。

燃烧反应通常是一个放热反应，释放大量的能量。

这也是为什么甲烷被广泛用于发电和供暖的原因。

4.极性：甲烷是一种非极性分子，碳原子和氢原子从电负性上较为接近，所以甲烷的分子内部没有极性。

这也意味着甲烷与溶剂的相互作用较弱。

5.甲烷的氧化：甲烷可以被氧化为甲基自由基（CH3·）、反应类型被称为链反应。

甲基自由基是一种高度反应性的物质，可以引发许多有机反应，如氧化、取代、加成等。

6.甲烷在大气中的作用：甲烷是一种重要的温室气体，它可以吸收地球表面发出的红外辐射，从而造成地球的温室效应。

尽管甲烷相对于二氧化碳而言是一个较短寿命的气体，但它的温室效应是二氧化碳的20多倍。

第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物——甲烷（教学设计）一、板书课题通过本章的插图阅读，引出主题——第三章《有机化合物》出示第一节《化学能与电能》（板书课题）【提问】什么叫有机化合物？【学生回答】提问学生A、B……【情景引入】播放视频《生活中要是没有石油会怎么样》二、出示教学目标（幻灯片展示）【知识与技能】1、认识甲烷的分子结构及特点；2、掌握甲烷的化学性质；3、从结构角度认识甲烷的性质，类推烷烃的结构和性质，建立从结构角度学习有机物性质的有机化学学习模式。

【过程与方法】1、通过实践活动（模型制作）、探究实验、模型、图表、图片、多媒体动画，培养学生关心科学、研究科学和探索科学的精神；2、通过讲授、讨论、小组合作、学生制作等教学方法和实验条件控制、比较、类比、模拟、抽象等科学方法与逻辑方法，教给学生科学的方法；3、培养学生用新概念理解知识的能力，培养学生设计实验、动手实验、观察现象，并根据实验现象得出可能的规律的能力。

【情感态度与价值观】1、通过甲烷的分子结构的探究，分析其可能有的性质，并设计实验来证明，激发学生学习化学的兴趣，探索新知识的欲望，且在实验研究中培养求实、进取的优良品质；2、使学生初步掌握研究物质的方法——结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论，再辩证地分析结论的适用范围；3、结合甲烷的组成、结构和性质关系的教学过程，对学生进行事物联系和发展的普遍规律的观点的教育，通过动手实验，使其体会理论上的理解和亲手实验的不同，而且实验不总是每次都成功。

分析失败原因，培养学生科学研究的态度，认真仔细，实事求是的作风。

【教学重点】甲烷的结构特点和甲烷的取代反应【教学难点】有机物立体结构模型的建立，从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。

三、学生自主学习【学生活动】1、结合实践活动自制甲烷的空间模型；2、写出甲烷的分子式，电子式，结构式及空间构型；3、试总结甲烷分子的结构特点。

最简单的有机物---甲烷甲烷是一种简单的有机物，化学式为CH4，它是一种无色，无味，可燃的气体。

甲烷在自然界中普遍存在，在化石燃料中也有大量的含量。

甲烷在能源产业中有重要的地位，它是一种非常优秀的清洁燃料，在环保方面有很多的优势。

甲烷的构成甲烷由一个碳原子和四个氢原子组成，它是最简单的烷烃，也是所有有机物中碳原子数目最少的一种。

甲烷的化学式为CH4，它的分子量为16.04。

甲烷的性质甲烷是一种无色，无味，可燃的气体。

它的密度为0.718 g/L，沸点为-161.5°C，熔点为-182.5°C，它的燃烧生成水和二氧化碳。

甲烷是一种很稳定的化合物，它不易反应，也不易受到化学腐蚀。

甲烷的来源甲烷在自然界中普遍存在，它广泛分布在沉积岩层中。

甲烷的天然来源包括化石燃料、沼气、生物质降解和地下油气等。

化石燃料是最主要的甲烷来源之一，包括煤、石油和天然气等。

甲烷的应用甲烷是一种优秀的清洁燃料，它被广泛应用于燃气灶、热水器、燃气发电机组等各个领域。

与其他化石燃料相比，甲烷在燃烧过程中不会产生二氧化硫和颗粒物等污染物，对环境的影响非常小。

甲烷还被用作化学原料，可以制备一些有机化合物，如甲醇、甲醛和丙烯等。

甲烷的危害甲烷作为一种可燃气体，也存在着一定的危害性。

在高浓度情况下，甲烷会形成爆炸性的混合物，如果不当处理，会对人们的生命和财产造成威胁。

此外，甲烷还是一种温室气体，会导致全球气候变暖，因此在甲烷勘探和利用过程中需要注意环保问题。

总的来说，甲烷作为一种简单的有机物，具有重要的经济价值和环保优势。

它的应用范围很广，对于保障能源安全和促进经济发展都有重要的意义。

同时，应该加强对甲烷的环境监管，减少对环境的污染和对气候的影响，实现可持续发展。

知识梳理1。

甲烷的性质：①氧化反应（燃烧）CH4+2O2――→CO2+2H2O（淡蓝色火焰,无黑烟)②取代反应（注意光是反应发生的主要原因，产物有5种）CH4+Cl2―→CH3Cl+HCl CH3Cl +Cl2―→CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2―→CHCl3+HClCHCl3+Cl2―→CCl4+HCl在光照条件下甲烷还可以跟溴蒸气发生取代反应，甲烷不能使酸性KMnO4溶液、溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。

2. 烷烃的命名：(1）普通命名法：把烷烃泛称为“某烷”，某是指烷烃中碳原子的数目.1－10用甲,乙，丙，丁，戊，已,庚，辛,壬，癸；11起汉文数字表示。

区别同分异构体，用“正"，“异”，“新”。

如：正丁烷，异丁烷；正戊烷，异戊烷，新戊烷。

（2）系统命名法：①命名步骤：a找主链－最长的碳链(确定母体名称)；b编号－靠近支链（小、多）的一端；c写名称－先简后繁，相同基请合并.②名称组成：取代基位置－取代基名称母体名称③阿拉伯数字表示取代基位置,汉字数字表示相同取代基的个数CH3－CH－CH2－CH3CH3－CH－CH －CH32－甲基丁烷2，3－二甲基丁烷3。

同系物、同分异构体、同素异形体、同位素比较。

4. 烃的定义:仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。

5。

烃的分类：饱和烃→烷烃（如:甲烷）脂肪烃（链状)烃不饱和烃→烯烃（如：乙烯）芳香烃（含有苯环)（如:苯）6。

比较同类烃的沸点:①一看：碳原子数多沸点高。

②碳原子数相同，二看：支链多沸点低。

常温下，碳原子数1－4的烃都为气体.跟踪练习1．烃是( ）A。

含有C、H元素的有机物B。

含有C元素的化合物C. 仅由C、H两种元素组成的有机物D. 完全燃烧只生成CO2和H2O的化合物【答案】C2．以下关于甲烷的说法中，错误的是（）A. 甲烷是最简单的有机化合物B. 甲烷分子具有正四面体结构C。

甲烷分子中的4个C-H键完全相同 D. 甲烷分子中具有非极性键【答案】D【解析】A、甲烷是最简单的有机化合物，故A正确；B、甲烷的空间构型是正四面体,故B正确；C、甲烷分子中4个碳氢键完全相同，故C正确;D、甲烷分子中只有碳原子和氢原子形成的极性共价键，故D错误；故选D。

第1课时甲烷课题：§3.1 .1最简单的有机物——甲烷课时 1教学目的知识与技能1、掌握甲烷分子的空间结构特征，能够书写甲烷分子的结构式、电子式。

2、掌握甲烷的化学性质。

3、了解取代反应的特征。

4、了解甲烷的存在和甲烷的用途等。

过程与方法1、通过对甲烷的正四面体结构的认识，掌握分析四氯化碳、一氯甲烷、二氯甲烷和三氯甲烷分析结构的方法。

2、通过甲烷分子模型的分析，学会根据比例模型、球棍模型分析分子结构的方法。

情感态度价值观以甲烷的存在和用途等为素材，增强化学在人类重要作用的认识。

重点甲烷的化学性质难点甲烷跟氯气的取代反应知识结构与板书设计绝大多数含碳的化合物都是有机化合物( organic compound) 其中仅含碳和氢两种元素的有机物称为烃。

甲烷的性质一、甲烷的物理性质及其在自然界中的存在1. 存在：沼气、天然气、油田气、煤矿坑道气、可燃冰等2. 物理性质：无颜色、无气味、密度比空气小，极难溶于水。

二、甲烷的分子组成和结构1、甲烷的化学式(分子式)：CH42、电子式：3、结构式(structural formula)：结构简式：CH44、分子结构：对称的正四面体结构三、甲烷的化学性质1、甲烷的氧化反应---燃烧反应CH4(g)+2O2(g)−−→−点燃 CO2(g)+2H2O(l)现象：火焰呈淡蓝色、烧杯内壁有水珠、澄清石灰水变混浊2、稳定性3、取代反应(substitution reactio)取代反应：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叫取代反应。

取代反应是烷烃的特征反应，但反应物必须是纯卤素，条件也较特别。

4、甲烷的受热分解：教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动【引入】：回顾旧知识：什么是有机物？有机物的组成元素有哪些?［讲］因二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐等具有无机化合物的性质，除二氧化碳、一氧化碳、碳酸盐及碳酸氢盐外，绝大多数含碳的化合物都是有机化合物。

《最简单的有机化合物-甲烷》教学设计一、教学背景分析教学内容：关于甲烷，在初中化学中已经介绍了甲烷燃烧的反应和一些主要用途。

在此基础上，本节将进一步介绍甲烷的分子结构、主要化学性质等内容。

甲烷在生活生产中有重要的用途，它作为重要的资源，能够为社会生产生活提供能源保障和物质保障，解决了社会发展的需求问题。

甲烷是高中有机化学的起始课，主要内容是其结构、性质和用途。

其中甲烷的结构和取代反应及其特点都是本节的教学重点。

在学习甲烷结构时，学生第一次接触到从空间结构这一角度去认识有机物分子的结构，而空间结构又是认识有机物分子结构的重要方面，所以需要通过甲烷的学习帮助学生建立从空间结构去认识有机物的意识。

同时，甲烷的氯代反应也是学生第一次接触到的典型的有机反应。

此反应很好地体现出有机反应的一般特点。

学生学习甲烷的氯代反应，从分子结构上形成对氯代反应的认识，教师可以通过组织学生运用模型的方法，模拟微观过程，帮助学生形象化地理解并最终形成上位的认识。

学生情况：在学习本课时，学生已经具备了基本原子结构、化学键的知识，但学生对有机化合物知识的认识比较陌生，没有形成科学合理的学习方法，对比较抽象的原子结构和化学键知识的理解不够透彻，空间想象能力较弱，学生还是以感性认识为主，理性认识还有待提高。

二、教学目标【知识与技能】1、掌握甲烷的分子式、电子式、结构式和空间结构;2、掌握甲烷的物理性质、化学性质；3、了解甲烷在自然界中的存在形式和用途。

【过程与方法】1、通过制作甲烷模型培养学生的空间想象能力和探索科学的精神；2、通过观看甲烷有关化学性质的实验视频，总结日常生活经验，分析本质，体验科学探究的过程，学习探究方法，初步形成科学探究的能力。

3、让学生体会由结构推性质和由性质推结构的过程方法，形成严谨的科学态度。

【情感态度与价值观】1、学生通过回忆日常生活经验，引发探究化学反应的本质的好奇心，培养学生的学习兴趣；2、通过观察实验的过程，学生逐步形成从实验中获得化学知识的能力；3、通过对甲烷结构和性质的学习，使学生树立物质结构决定性质的科学观点。

最简单的有机化合物——甲烷（考点）一、烃烃：仅由和两种元素组成的化合物。

烃类物质里组成最简单的化合物是。

二、甲烷：1、分子式：，电子式：，结构式：（用短线来表示共用电子对）。

2、甲烷分子空间的构型：甲烷分子的空间构型为结构。

甲烷的键角为。

3、甲烷的化学性质（1）稳定性：通常甲烷的性质比较稳定，跟、或等一般不起反应，不能使酸性KMnO4和溴水褪色。

（2）取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。

写出甲烷与氯气反应的化学方程式：a bc d反应现象：①②③反应产物有种，其中产物中物质的量最多的是，氯代产物中除为气体外，其余均为。

（3）燃烧——氧化反应：甲烷燃烧时发出火焰。

甲烷与氧气反应的化学方程式为：三烷烃1．写出乙烷、丙烷的结构式和结构简式：2．乙烷的分子式为，丙烷的分子式为，烷烃的通式为。

3．烷烃的物理性质：（递变性）随分子中碳原子数的增多，烷烃的密度逐渐，熔沸点逐渐，状态由态到态最终到态，其中个碳的烷烃为气态。

4．烷烃的化学性质：（相似性）a 稳定性：与、、不反应。

b 燃烧（氧化反应）：请写出乙烷燃烧的反应方程式：。

c 取代反应：（卤素单质）请写出乙烷与溴蒸汽发生取代反应的第一步反应方程式：5．同系物的概念：烷烃分子的结构，组成上相差1个或n个CH2，它们互称为同系物。

同系物分子的化学性质，物理性质。

6．根据烷烃的定义，写出丁烷可能的结构简式：（不止一种结构）7．同分异构体：像上述这种化合物具有相同的，但具有不同的物质互称为同分异构体。

正丁烷与异丁烷互称为。

烷烃中，、、没有同分异构体，丁烷的同分异构体有种，戊烷的同分异构体有种。

请写出戊烷可能的结构简式：。