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第三章 有机化合物 第一节 最简单的有机化合物---甲烷 一、有机化合物 概念：绝大多数含碳元素的化合物有机化合物，，简称有机物碳酸、等少数化合物，由于它们的组成和性质跟无机化合物相似，因而一向把它们作为无机化合物。 组成：一定含有碳元素，常含有氢、氧元素，某些有机物还含有氮、硫、卤素、磷等元素。 烃 概念：仅含碳和氢两种元素的有机物。 典型代表物：最简单的烃是甲烷。结构特点—--碳原子剩余的价键全部与氢原子结合，每个碳原子均形成4条价键。 链状----碳原子结合形成的碳链可以是直链，也可以含有支链。 立体结构-----烷烃都是立体结构，非直线或平面结构，多个碳原子结合成的链状呈锯齿状，非直线状。 3. 分子通式 CnH2n＋2 4. 物理性质递变性(随碳原子数增加)化学性质(与甲烷类似) 稳定性：与强酸、强碱、强氧化剂等不反应。 可燃性： CnH2n＋2＋(3n＋1)O2nCO2＋(n＋1)H2O 取代反应：烷烃都能与卤素单质发生取代反应 C2H6＋Cl2C2H5Cl＋HCl 习惯命名法 碳原子数 命名方法 举例 n≤10 用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示 C3H8：丙烷 C8H18：辛烷 n10 用汉字数字表示 C18H38：十八烷 n相同 碳原子数结构不同时，用正、异、新表示。如CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷；CH3CHCH3)2命名为异丁烷 [特别提醒] 烷烃碳原子数相同时，一般支链越多，熔、沸点越低，如沸点：正丁烷异丁烷。 1．存在与用途 存在：是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 用途：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。 甲烷的分子结构分子式 电子式 结构式 分子模型 空间结构 球棍模型 比例模型 分子结构示意图 结构特点及空间构型 CH4 4个C—H键的长度和强度相同，夹角相等，具有正四面体结构 ◆证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的理由是：CH2Cl2只有一种结构。 甲烷空间结构的拓展 根据甲烷的正四面体结构推知，若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子代替，即a、b、c、d相同，则形成的分子为正四面体结构，如CCl4；若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子代替，即a、b、c、d不完全相同，则形成的分子为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。．物理性质 颜色 状态 气味 密度 水溶性 无色 气体 无味 比空气小 难溶于水 化学性质 通常状况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱强氧化剂高锰酸钾等不反应。 氧化反应(燃烧) CH4＋2O2CO2＋2H2O甲烷在空气中完全燃烧，火焰呈淡蓝色 （3）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。CH4 + Cl2 ???→ HCl + CH3Cl（一氯甲烷） CH3Cl + Cl2 ???→ HCl + CH2Cl2 （二氯甲烷） CH2Cl2 + Cl2 ???→ HCl + CHCl3 （三氯甲烷） CHCl3 + Cl2 ???→ HCl + CCl4 四氯甲烷（四氯化碳） 反应物 甲烷与氯气(不能用氯水) 反应条件 漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸) 生成物 四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水。常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体 反应特点 连锁反应甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行 数量关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HClCH4) = n(CH3Cl) + n(CH2Cl2)+n(CHCl3)+n(CCl4) n(Cl2)消耗 =n(CH3Cl) + 2n(CH2Cl2)+3n(CHCl3)+4n(CCl4) =n(HCl)生成 特别提醒： (1)有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此有机反应化学方程式常用“→”，而不用“==”。 (2)CH4与Cl2的反应是逐步进行的，书写化学方程式时应分步书写。同系物化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似组成上相差n个CH2原子团(n≥1)CH4 、C2H6、C3H8互为同系物 特别提醒： ①互为同系物的物质必须属于同一类物质 ②同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。 同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。 同系物的组成元素必须相同 ⑤同系物必须符合同一通式，但通式相同的物质不一定是同系物。如CH2===CH2与不是同系物，因为二者不是同一类物质。 2．同分异构现象和同分