有机物基础和甲烷：知识预习

一、有机物

别称：有机化合物。

定义：绝大多数含有C的化合物（CO、CO₂、H₂CO₃、碳酸盐、碳酸氢盐、碳化物、氰化物、硫氰化物除外）。

元素组成：C、H、O、N、S、P、X（卤素）（F、Cl、Br、I）。

分类（元素组成）：

　　烃（tīng）：只含有C、H两种元素的有机物。

　　烃的衍生物：烃 + O、N、P、S、X。

各原子的成键数目：C四价，N三价，O二价，H一价。

种类多的原因：

　　①C形成的共价键的数目：C四价。

　　②C形成的共价键的类型：单键、双键、三键。

　　③C的连接方式：链状、环状。

　　④同分异构现象。

表示方法：

　　①分子式（例：CH₄、C₂H₆O、C₂H₄）。

　　②电子式（“·”或“×”表示价电子）。

　　③结构式（1对“·”或“x” = 1条“一”）。

　　④结构简式（省略CH键）。

　　⑤最简式（原子数目最简比）（例：CH₄、C₂H₆O、CH₂）。

　　⑥球棍模型：空间结构。

　　⑦比例模型（空间充填模型）：更真实。

有机反应的特点：

　　①速率慢。

　　②时间长。

　　②不彻底。

　　③复杂。

　　④条件严格。

　　⑤条件不同，产物不同。

　　⑥副反应。

　　注：

　　　　①有机反应的反应物和产物之间用“→”连接。

　　　　②有机反应一定有反应条件。

有机物的性质特点：

　　①种类多。

　　②难溶于水，易溶于有机溶剂。

　　③易挥发。

　　④易燃。

　　⑤受热易分解。

　　⑥熔点、沸点低（例：石蜡、甲  基  苯  丙  胺）。

注：

　　①有机物是自然界中种类最多的化合物。

　　②有机物都是非电解质（有机酸除外）。

　　③有机物中只有共价键，没有离子键。

二、甲烷

存在形式：沼气、天然气、油田气、煤矿坑道气、可燃冰。

分子式：CH₄。

电子式：。

结构式：。

结构简式：CH₄。

最简式：CH₄。

空间结构示意图：。

球棍模型：。

比例模型：。

空间结构：正四面体（键角：129°28′）。

　　证明：①CH₄在空间中的键角：109°28′。

　　　　　②CH₂Cl₂只有1种空间结构。

性质：

　　物理性质：

　　　　无色无味气体、密度小于空气（向下排空气法）、难溶于水（排水法）。

　　化学性质：

　　　　稳定（与强酸、强碱、酸性KMnO₄aq不反应）。

　　　　①氧化反应：

　　　　　　燃烧反应：

　　　　　　　　CH₄ + 2O₂ -点燃-> C_O2 + 2H₂O。

　　　　　  　　现象：发出淡蓝色火焰。

　　　　②取代反应：

　　　　　　定义；有机物中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。

　　　　　　与Cl₂反应：

　　　　　　　　CH₄ + Cl₂ -光照-> CH₃Cl（一氯甲烷）（无色气体） + HCl。

　　　　　　　　CH₃Cl + Cl₂ -光照-> CH₂Cl₂（二氯甲烷）（无色油状液体） + HCl。

　　　　　　　　CH₂Cl₂ + Cl₂ -光照-> CHCl₃（三氯甲烷、氯仿）（无色油状液体） + HCl。

　　　　　　　　CHCl₃ + Cl₂ -光照-> CCl₄（四氯甲烷、四氯化碳）（无色油状液体） + HCl。

　　　　　　　　装置：

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　现象：气体黄绿色变浅，产生无色油状液滴，进入试管的水未充满试管。

　　　　　　注：

　　　　　　　　①反应物：CH₄、纯净的Cl₂或纯净的Br₂（氯水或溴水不反应）。

　　　　　　　　②反应条件：光照。

　　　　　　　　③产物：CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄、HCl（最多）。

　　　　　　　　④有上（Cl）有下（H）。

　　　　　　　　⑤取代1molH消耗1molCl₂。

　　　　　　　　⑥1molCH₄与足量Cl₂反应，最多消耗4molCl₂。

注：

　　①CH₄在平面上的键角：90°、180°、270°。

　　②CH₄在空间中的键角：109°28′。

　　③CH₃Cl只有1种结构式。

　　④CH₃Cl只有1种空间结构。

　　⑤CH₂Cl₂有2种结构式。

　　⑥CH₂Cl₂只有1种空间结构。