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甲烷知识介绍甲烷在自然界的分布很广，甲烷是最简单的有机物，是天然气，沼气，坑气等的主要成分。
也是含碳量最小（含氢量最大）的烃，也是天然气、沼气、油田气及煤矿坑道气的主要成分。
它可用来作为燃料及制造氢气、碳黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
甲烷，化学式CH4，是最简单的烃，由一个碳和四个氢原子通过sp3杂化的方式组成，分子结构呈正四面体结构，四个键的键长相同键角相等。
在标准状态下甲烷是一无色无味气体。
一些有机物在缺氧情况下分解时所产生的沼气其实就是甲烷。
甲烷主要是作为燃料，如天然气和煤气，广泛应用于民用和工业中。
作为化工原料，可以用来生产乙炔、氢气、合成氨、碳黑、硝氯基甲烷、二硫化碳、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氢氰酸等。
天王星的大气层也存在甲烷和氢气。
据德国核物理研究所的科学家经过试验发现，植物和落叶都产生甲烷，而生成量随着温度和日照的增强而增加。
另外，植物产生的甲烷是腐烂植物的10到100倍。
他们经过估算认为，植物每年产生的甲烷占到世界甲烷生成量的10%到30%。
行星中发现甲烷据国外媒体报道，美国天文学家19日宣布，他们首次在太阳系外一颗行星的大气中发现了甲烷，这是科学家首次在太阳系外行星探测到有机分子，从而增加了确认太阳系外存在生命的希望。
该小组还证实了先前的猜测，即这颗名叫HD 189733b的行星的大气中有水。
甲烷是创造适合生命存在的条件中，扮演重要角色的有机分子。
美国宇航局喷气推进实验室的天文学家，利用绕轨运行的“哈勃”太空望远镜得到了一张行星大气的红外线分光镜图谱，并发现了其中的甲烷痕迹。
甲烷最基本的氧化反应就是燃烧：CH4+2O2→CO2+2H2O甲烷的含氢量在所有烃中是最高的，达到了25%，因此相同质量的气态烃完全燃烧，甲烷的耗氧量最高。
点燃纯净的甲烷，在火焰的上方罩一个干燥的烧杯，很快就可以看到有水蒸气在烧杯壁上凝结。
倒转烧杯，加入少量澄清石灰水，振荡，石灰水变浑浊。
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—甲烷知识点一．有机化合物和烃概念组成元素有机化合物大部分含有碳元素的化合物一定含有C，常含有H,O，有的还含有N,P,S,Cl等(写元素符号，下同)。
烃仅含有C,H的有机物有机化合物都含有碳元素，但含有碳元素的物质不一定都是有机物，如CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐都属于无机物。
知识点二．甲烷1．存在和用途(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)用途：天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。
2．组成与结构(1)表示方法化学式电子式结构式分子结构示意图球棍模型比例模型CH4(2)结构特点甲烷分子是以碳原子为中心，氢原子为顶点的正四面体结构，其中C—H键的键长和键角相同。
3．物理性质颜色 状态 气味 密度(与空气相比) 水溶性 无色气态无味小极难溶4.化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与KMnO 4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，甲烷也能发生某些反应。
(1)氧化反应纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色，放出大量的热，反应的化学方程式为 CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O 。
(2)取代反应①取代反应：有机化合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。
②甲烷与氯气的取代反应实验操作实验现象a.气体颜色变浅，最后消失b.试管内壁有油状液滴出现c.试管内液面逐渐上升d.试管中有少量白雾③取代产物水溶性：甲烷的四种氯代产物均不溶于水。
状态：常温下除一氯甲烷是气体，其余三种均为液体。
④取代反应和置换反应的区别。
知识点三．烷烃1．烷烃定义及通性：烃的分子里所有的碳原子均达到“饱和”的链烃即所有的碳原子间均以单键的形式连接叫做饱和链烃，也叫烷烃。
通式：C n H2n+2（n≥1）,如乙烷、丙烷、丁烷等。
通性：①n≤4为气体，溶沸点、密度随碳原子数增大而增大②通常状况下，很稳定，与酸、碱和氧化剂都不发生反应，也难与其它物质化合。
最简单的有机化合物有机化合物是由碳元素主链和与之相连的其他元素（通常是氢、氧、氮、卤素等）构成的化合物。
它们是地球上最常见的化合物之一，也是生命存在的基础。
最简单的有机化合物是由一种碳原子和若干个氢原子构成的化合物，也被称为烷烃或烃类化合物。
烷烃是一类只含有碳和氢元素的有机化合物，其分子式一般为CnH2n+2，其中n 为整数。
最简单的烷烃是甲烷，它的化学式为CH4。
甲烷是无色、无味、无毒的气体，主要存在于天然气和沼气中。
甲烷分子由一个碳原子与四个氢原子的共价键连接而成。
它是一种非常稳定的有机化合物，不容易被氧化或发生化学反应。
甲烷在自然界中起到重要的作用。
首先，它是一种重要的温室气体。
温室气体可以吸收地球表面辐射的一部分并将其释放到大气中，从而导致地球气温上升。
其次，甲烷是一种重要的能源来源。
天然气中主要成分就是甲烷，人们通过提取天然气来获取能量。
此外，甲烷也可以用作燃料，例如燃气灶和汽车引擎。
除了甲烷，还有一些其他的烷烃也比较简单。
例如乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）和丁烷（C4H10）。
它们的结构和性质与甲烷类似，只是分子中的碳和氢的数量不同。
烷烃是一类饱和的化合物，即碳原子间只有单键，没有多余的化学键。
这使得烷烃非常稳定，不容易发生化学反应。
与不饱和化合物相比，烷烃也比较不活泼。
在有机化学中，烷烃被广泛应用于研究和实际应用中。
由于它们的稳定性和相对简单的结构，研究人员可以通过对烷烃的反应进行详细研究，以揭示有机化学反应的基本原理。
此外，许多有机化合物的合成和分析都离不开烷烃。
总结起来，最简单的有机化合物是由一个碳原子和若干个氢原子组成的烷烃。
甲烷是最简单的烷烃之一，它在自然界和人类生活中都起到重要的作用。
烷烃的简单结构使得其研究和应用非常广泛。
第一节最简单的有机物－－－甲烷从容说课我们已经知道甲烷是一种化石燃料，可以燃烧，能从甲烷的组成上认识燃烧反应的产物。
本章教学再次选择甲烷，主要考虑甲烷是最简单的有机物，便于学生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。
因此，本节教学的设计，要在学生初中知识的基础上，体现认识的渐进发展性原则；同时，考虑到学生前面已经具有了一些有关物质结构的上位概念，应当在有机化合物的学习中紧紧抓住结构与性质的关系，在学生的头脑中逐步建立有机物的立体结构模型，帮助学生打好进一步学习的方法论基础。
在教学模式的设计上，可以不拘泥于教材的逻辑顺序，根据学校实际情况和学生的水平设计不同的流程。
可以从结构出发，预测性质，用实验检验；也可以从探究实验出发，归纳性质，从结构角度提升认识。
本质还是演绎方法和归纳方法的不同运用，即自然科学研究的两种主要过程在中学化学教学中的具体运用。
本节教学重点：甲烷的结构特点和甲烷的取代反应。
本节教学难点：主要是学生有机物立体结构模型的建立，具体体现在如何将甲烷和烷烃的结构特点、有机物的成键特点从实物模型转换为学生头脑中的思维模型，帮助学生从化学键的层面认识甲烷的结构和性质。
课时安排2课时（第1课时）三维目标知识与技能：1.使学生掌握甲烷的结构式、甲烷的电子式和甲烷分子的正四面体结构；2.掌握甲烷的化学性质，了解有关实验的结论，了解取代反应；3.了解甲烷的存在和甲烷的用途等。
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、甲烷、烷烃的多多媒体动画等，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、模型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，解析其可能有的性质，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，再辩证地解析结论的适用范围。
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能成功，解析教训、总结经验，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:甲烷的结构和甲烷的化学性质教学难点：甲烷的结构、研究某物质的程序和方法。
教具准备：多多媒体、两试管SO2气体、试管、水槽、烧杯、石棉网、酒精灯、铁架台、品红试液、KMnO4溶液、溴水。
教学过程：新课导入[图片导课] 多多媒体展示常见的有机化合物的图片，让学生欣赏图片。
【引言】师：从今天起，我们将学习有机化合物的知识。
有机化合物与人类的生活有密切的关系，在衣、食、住、行、医疗、能源、材料、科学技术及工农业生产等领域中都起着重要作用。
迄今为止已经超过2000万钟。
有机物不仅数量很多，而且分布极广。
例如刚才图片中涉及的常见燃料：汽油、煤油、柴油；建材中的木材、黏合剂、涂料、油漆；日用品中的塑料、橡胶、纤维、清洁剂；食物中的营养素――糖类、油脂、蛋白质等都是有机化合物。
师：具体认识有机化合物，请大家阅读课文思考;有机物的组成元素有哪些呢？生：除碳外，常有氢、氧，有时含有氮、硫、卤素和磷等。
师：仅含有碳和氢两种元素的有机物称为烃。
【动画】由“碳”“氢”两个字的底部偏旁组成“烃”。
师：今天学习最简单的烃――甲烷。
【新课】：§3-1 甲烷[新闻导课]1.2005年月日，我国某地小煤矿发生瓦斯爆炸事件。
2.“西气东输”一、甲烷的结构通过全体学生的探究练习引入甲烷的结构。
[探究问题1]师：请画出碳原子和氢原子的结构示意图。
（找一名学生板演）生：[探究问题2]已知甲烷仅由碳、氢两种元素组成，其中质量分数C%=75%，H%=25%。
请同学们推出甲烷的化学式。
师：知道了元素组成和各元素的质量分数，怎样求出有机物的化学式呢？生1：应该充分利用C%=75%，H%=25%这个条件，怎么使用呢？生2：只要假设出甲烷的质量，就可以了。
师：请大家按照讨论的思路，列出解题的过程。
【多媒体展示】解：因为C摩尔质量是12g/mol，H摩尔质量是1g/mol。
设取甲烷100g，则C的质量是100×75%=75g，H的质量是100×25%=25g所以：师：碳、氢原子个数之比为1：4，你能否从碳、氢原子的结构解析，推出甲烷的化学式呢？（学生积极思考讨论，教师找一名同学总结讨论结果）所以甲烷的化学式：CH 4师：甲烷的化学式为CH 4，那么甲烷的分子式和电子式怎样书写呢？生：因为碳原子有四个价电子，欲形成八个电子的稳定结构，需要形成四对共用电子对才能达到八个电子的稳定结构；氢原子核外有一个电子，欲形成两个电子的稳定结构，需要形成一对共用电子对才能达到两个电子的稳定结构。
生：一位同学板演，其余同学在下面练习。
甲烷的分子式：CH 4 甲烷的电子式：师：如果甲烷电子式中的每一对共用电子对用一条短线替代后将变成什么样子呢？生：（在练习本上比画，得出结果）H |H C H |H--师：这种用短线表示一对共用电子对的图式叫结构式。
那么上述结构式就是表示甲烷分子的真实构型就是这种以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的平面四边形呢？[探究问题3] ：甲烷分子的真实空间构型可能有哪几种结构呢？（学生讨论）生：讨论结果是可能有两种结构——平面正方形结构和正四面体结构。
师：究竟甲烷的空间结构是怎样的呢？请看甲烷分子的球棍模型和比例模型。
[实物展示]：甲烷分子的球棍模型和比例模型：球棍模型生：相互传看两种模型，观察、体会甲烷的空间结构中碳原子和氢原子之间的相对位置关系。
师：经过科学实验证明甲烷分子的结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点上（键角是109°28/）。
师：这样看来甲烷的结构式并不能代表其真实的空间构型，我们称之为平面结构式，其立体结构式可用下图表示，但是为了简便起见，一般只写有机物的平面结构式。
【过渡】：结构决定性质，甲烷的分子结构决定其具有怎样的化学性质呢？二、甲烷的性质1. 甲烷的物理性质【动画模拟】池沼中有沼气师：由动画请思考：沼气（主要充分是甲烷）有什么物理性质呢？生：甲烷是无色、无臭的气体，比空气轻，极难溶于水。
师：甲烷是天然气、沼气（坑气）和石油气的主要成分（天然气中按体积计，CH4占80%~97%）。
[探究问题4]师：由甲烷的化学式和相对分子质量，你能否求出在标准状况下甲烷的密度呢？（学生练习计算）生：密度是0.717g/L（标准状况）师：由甲烷的化学式中各原子的连接方式和成键情况解析，你能否预测甲烷的化学性质如何呢？[探究实验5]把甲烷通入盛有酸性高锰酸钾溶液中，观察紫色的高锰酸钾溶液是否褪色？【动画模拟】甲烷通过酸性的高锰酸钾溶液动画。
师：从实验中可知溶液颜色没有变化，说明甲烷与高锰酸钾不发生反应。
通常情况下，甲烷稳定，如与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。
是否所有时候甲烷与其他物质都不发生发生化学反应呢？（学生阅读教材回答）生：在特定条件下甲烷能与某些物质发生化学反应，如可以燃烧和发生取代反应等。
2.甲烷的化学性质：⑴甲烷的氧化反应【实验】：点燃甲烷，燃烧，火焰呈淡蓝色。
分别用干燥小烧杯和沾有澄清石灰水的小烧杯罩在火焰上。
【生观察】：干燥的小烧杯内有无色液体生成，沾有澄清石灰水的小烧杯罩石灰水变浑浊。
师：从燃烧产物可以得到什么启示呢？你能否写出这个反应的化学方程式呢？生：可以证明甲烷中含有碳元素和氢元素，化学方程式为：CH4+2O2 CO2+2H2O师：请大家观察这个化学反应方程式与我们以前的学习有什么不同呢？什么原因呢？生：观察、思考后回答：方程式中间用“→”（箭头）而不是用“＝＝”（等号），这主要因为有机物参加的化学反应往往比较复杂，多有副反应发生，故不用等号。
⑵．甲烷的取代反应【演示实验】：P53科学探究，观察发生的现象。
[由现象讨论后得出结论]【生观察】：没有光照的试管不变化；光照后的试管壁上出现油滴，试管内的液面上升，气体颜色略微变浅。
（色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊变红。
）师：说明CH4和Cl2的混合气体在光照下发生了化学反应；量筒壁上出现油滴，说明反应中生成了新的油状物质；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。
【动画模拟】：学生观看甲烷与氯气发生取代反应的教学动画H H H －C －H ＋ Cl －Cl H －C －Cl ＋H －ClH 一氯甲烷上述反应没有到此终止，CH 3Cl 与Cl 2继续依次反应。
H H H －C －H ＋Cl －Cl H －C －Cl ＋H －ClCl Cl二氯甲烷H HCl －C －H ＋Cl －Cl Cl －C －Cl ＋H －ClCl Cl三氯甲烷（氯仿）Cl ClCl －C －H ＋Cl －Cl Cl －C －Cl ＋H －ClCl Cl四氯甲烷（四氯化碳）师：甲烷分子里的氢原子是被氯原子逐步取代的，共生成五种物质，四种取代产物。
我们称这种反应为取代反应。
请大家由刚才的动画思考，什么是取代反应呢？（学生很有兴趣的大胆猜测、估计，试探说出取代反应的涵义）师：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叫做取代反应。
化学式CH 3Cl CH 2Cl 2 CHCl 3 CCl 4 常温状态名称（俗名） 溶解性用途师：CH 4的四种氯的取代产物都不溶于水，在常温下，CH 3Cl 是气体，其它三种都是液体，CHCl 3和CCl 4是重要的有机溶剂。
这些产物都属于卤代烃。
师：我们以前学习过置换反应，置换反应与取代反应有什么区别和联系呢？请思考讨论后填写下表？生： 思考讨论填表取代反应与置换反应的比较表取代反应置换反应 可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质反应物生成物中一定有单质 反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动顺序。
分步取代，很多反应是可逆的反应一般单向进行【知识拓展】3．甲烷的受热分解在隔绝空气的情况下，加热至10000C ，甲烷分解生成炭黑和氢气。
CH 4 C + 2H 2 光 光 光 光氢气是合成氨和合成汽油等工业的原料；炭黑是橡胶和染料的工业原料。
【例题剖析】［例1］甲烷分子是以C原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（）A．CH3Cl只代表一种物质B．CH2Cl2只代表一种物质C．CHCl3只代表一种物质D．CCl4是非极性分子师;这是一个涉及甲烷分子结构的问题,需要一定的空间想象能力，关键如何证明呢？生1：A中的CH3Cl和C中的CHCl3只代表一种物质是毫无疑问的，由于CH4不论是正四面体，还是平面正方形结构，其一氯代物CH3Cl和三氯代物CHCl3都只有一种：CH3Cl（或CHCl3）CHCl3（或CH3Cl）A、C二项不足以成为CH4是正四面体结构的理由，不可选。
