高中化学A15-甲烷

有机物概述

有机物： 通常把含碳元素的化合物叫做有机化合物，简称有机物。其组成中除含有碳外，还通常含有H、O、S、N、P、卤素等。有机物中一般含有碳元素，无机物通常不含碳元素。

例外: 少数含碳元素的化合物，如二氧化碳、碳酸、碳酸盐等也属于无机物。

属于无机物。

	有机化合物	无机化合物
组成元素	一定含碳元素	通常不含碳元素
化学键	通常只含共价键	不限
溶解性	通常易溶于有机溶剂	通常易溶于水
熔沸点	通常熔沸点低	多数熔沸点高
可燃性	多数能	通常不能
是否电解质	多数不是	多数是
化学反应	反应复杂，多副反应	反应简单，速率快

有机物中碳原子成键特征

• 碳原子有4个价电子，可形成4个共价键，碳碳之间也可以形成共价键。可形成复杂大分子。
• 有机化合物中，碳元素的4个价电子全部成键。可能是单键，双键，三键。
• 碳元素是形成化合物最多的元素。

甲烷

甲烷结构

甲烷的结构

甲烷性质

甲烷是天然气、沼气和煤矿坑道气（瓦斯气）的主要成分。甲烷是无色、无味、密度比空气小、难溶于水的气体。可用排水法收集。

在海底大陆架和某些冻土层中发现了可燃冰，其被视作石油等传统能源替代品。仅南海北部的“可燃冰”储量就已达到我国陆上天然气总量的一半左右。

天然气气味来源并不是天然气中的主要成分甲烷, 而是添加的“硫醇”, 主要作用是给人们当报警器, 当天然气泄漏时能及时发现。

• 可燃性：高效、清洁能源1mol甲烷完全燃烧生成CO2和液态水放热890 kJ。每千克甲烷燃烧放热大于煤、石油。

• 稳定性：通常状况，甲烷非常稳定。与强氧化剂、强酸、强碱不反应。

• 高温分解：甲烷在隔绝空气并加热到1000的条件下分解为炭黑和氢气。用于生产名贵碳黑。

• 取代反应：光照条件下，甲烷中的氢原子可被中的Cl原子所替代。

取代反应

甲烷与氯气的取代反应

甲烷氯气取代反应实验装置

用排饱和食盐水的方法先后收集半量筒甲烷和半量筒氯气，然后放置在光亮的地方（不要光照，否则爆炸），观察现象。

饱和食盐水能降低氯气在水中的溶解度。

实验现象：试管内氯气的颜色（黄绿色）变浅，量筒内壁出现油状液滴，量筒中出现白雾（HCl），液面上升。

名称	用途	熔点（℃ ）	沸点（℃ ）
一氯甲烷	无色气体，局部麻醉剂	-97.7	-23.7
二氯甲烷	无色液体，不可燃低沸点溶剂	-96.7	40.4
三氯甲烷	又叫氯仿，有机溶剂，防腐剂	-63.5	61.7
四氯化碳	有机溶剂，灭火剂	-23	76

组成和结构相似的物质，其相对分子质量越大，分子间作用力越大。熔沸点越高。

甲烷与氯气的反应是光化学链式反应, 产物为多种物质的混合物。

甲烷与溴蒸气、碘蒸汽也能反应，但不能与氯水、溴水、碘水反应。

取代反应：有机物中的原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应。

取代反应与置换反应的比较

	取代反应	置换反应
物质间交换	原子或原子团	离子
是否氧化还原	否	是
产物	不一定有单质，一定是混合物	一定有单质
反应物	至少一种是有机物	不限
反应条件	催化剂、温度、光照	金属性或非金属性活动性顺序表

属于取代反应的反应有：卤代反应，硝化反应，酯化反应，水解反应。

甲烷组成与结构探究

甲烷的组成判断

燃烧后有和生成。说明此物质中有碳元素和氢元素,　可能含有氧元素。

又根据定量分析（元素质量守恒），此物质不含氧元素。

甲烷的空间结构判断

甲烷的空间结构是正四面体结构还是平面正方形结构？

二氯甲烷的结构猜想

实验表明，二氯甲烷只有一种构型，如上图左边图形所示；上图右边假想的两种不同二氯甲烷分子不存在。这印证了甲烷具有正四面体空间结构。

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