甲烷的性質(zhì)什么？

【專家解說】：. 甲烷的化學(xué)式、性質(zhì)和用途 2. 甲烷的化學(xué)性質(zhì)，取代反應(yīng)的概念 教學(xué)難點(diǎn): 甲烷的結(jié)構(gòu)和甲烷的化學(xué)性質(zhì) 教學(xué)輔助設(shè)備: 甲烷的分子結(jié)構(gòu)模型（球棍模型和比例模型）；化學(xué)試驗(yàn)儀器；多媒體教學(xué)設(shè)備。 教學(xué)過程: 引言: 從今天起，我們將學(xué)習(xí)有機(jī)化合物的知識(shí)。有機(jī)化合物與人類的生活有密切的關(guān)系，在衣、食、住、行、醫(yī)療、能源、材料、科學(xué)技術(shù)及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中都起著重要作用。 　　在有機(jī)化學(xué)中我們將學(xué)習(xí)烴、烴的衍生物、糖類、油脂、蛋白質(zhì)及合成材料等。 　　最早，人類只能從動(dòng)植物體中取得一些有機(jī)物。后來，人類能通過非動(dòng)植物體制取有機(jī)物。如今，人類不但可以合成自然界里已有的許多有機(jī)物，而且還能合成出自然界里原來沒有的多種多樣性能良好的有機(jī)物。 　　因二氧化碳、一氧化碳、碳酸鹽及碳酸氫鹽等具有無機(jī)化合物的性質(zhì)，除二氧化碳、一氧化碳、碳酸鹽及碳酸氫鹽外，絕大多數(shù)含碳的化合物都是有機(jī)化合物。 　　目前，人類從自然界發(fā)現(xiàn)和人工合成的有機(jī)物已經(jīng)超過二千萬種，這個(gè)數(shù)字已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過無機(jī)化合物。 有機(jī)化合物種類和數(shù)目繁多的主要原因是碳原子的結(jié)構(gòu)所決定的. 一、甲烷的組成和結(jié)構(gòu) 根據(jù)我們所學(xué)知識(shí)，請(qǐng)一位同學(xué)上來畫出碳原子和氫原子的結(jié)構(gòu)示意圖 已知甲烷是僅由碳、氫兩種元素組成，且甲烷是最簡(jiǎn)單的烴。你能否從碳?xì)湓拥慕Y(jié)構(gòu)分析并推出甲烷的分子式嗎？允許小組討論（學(xué)生積極思考問題，教師找一個(gè)學(xué)生總結(jié)討論結(jié)果。） 因?yàn)樘荚幼钔鈱佑?個(gè)電子，欲形成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，需要形成4對(duì)共用電子對(duì)才能達(dá)到8個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；氫原子核外有1個(gè)電子，欲形成2個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，需要形成1對(duì)共用電子對(duì)才能達(dá)到2個(gè)電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，所以甲烷的分子式為CH4。 那么甲烷的電子式怎樣書寫？（由1個(gè)學(xué)生板演，其余學(xué)生在下面練習(xí)。） 這種用短線來表示一對(duì)共用電子的圖式叫結(jié)構(gòu)式。 那么甲烷分子中的原子在空間是如何分布的呢？（學(xué)生討論） 學(xué)生小組討論:討論結(jié)果是可能有兩種結(jié)構(gòu)──平面正方形結(jié)構(gòu)和正四面體結(jié)構(gòu)。 教師活動(dòng):究竟甲烷的空間結(jié)構(gòu)是怎樣的呢？ （實(shí)物展示：甲烷分子的球棍模型和比例模型。） （學(xué)生相互傳看兩種模型，同時(shí)相互之間對(duì)自己課前制作的甲烷模型〔參照教材上的“實(shí)踐活動(dòng)”欄目或用橡皮泥、木棒等代用品制作的簡(jiǎn)易模型〕進(jìn)行評(píng)價(jià)，在活動(dòng)中加深對(duì)甲烷空間結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)。） 陳述和板書:經(jīng)過科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明甲烷分子的結(jié)構(gòu)是正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子位于正四面體的中心，4個(gè)氫原子分別位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn)上（鍵角109°28′）。 甲烷的性質(zhì) 　　物理性質(zhì)：甲烷是無色、無臭的氣體，密度是0.717g/L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），極難溶于水。 　　甲烷是池沼底部產(chǎn)生的沼氣和煤礦的坑道所產(chǎn)生的氣體的主要成分。這些甲烷都是在隔絕空氣的情況下，由植物殘?bào)w經(jīng)過微生物發(fā)酵的作用而生成的。 　　有些地方的地下深處蘊(yùn)藏著大量叫做天然氣的可燃?xì)怏w，它的主要成分也是甲烷，按體積計(jì)算，天然氣中一般約含有甲烷80%——97%。 　　通常情況下，甲烷穩(wěn)定，如與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑等一般不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。在特定條件下甲烷能與某些物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，如可以燃燒和發(fā)生取代反應(yīng)等。 　　1．甲烷的氧化反應(yīng) 　　[實(shí)驗(yàn)]點(diǎn)燃甲烷，燃燒，火焰呈淡藍(lán)色。分別用干燥的小燒杯和沾有澄清石灰水的小燒杯罩在火焰上，可以發(fā)現(xiàn)干燥的小燒杯內(nèi)有無色液體生成，沾有澄清石灰水的小燒杯罩石灰水變渾濁。 CH4+2O2 CO2+2H2O 　　[實(shí)驗(yàn)]把甲烷通入盛有酸性高錳酸鉀溶液中，觀察紫色的高錳酸鉀溶液是否褪色？ 從實(shí)驗(yàn)中可知溶液顏色沒有變化，說明甲烷與高錳酸鉀不發(fā)生反應(yīng)。 　　2．甲烷的取代反應(yīng) 　　[實(shí)驗(yàn)]取一個(gè)100mL的量筒，用排飽和食鹽水的方法收集20mLCH4和Cl2，放在光亮的地方，日光不要直射，等待片刻，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。 [由現(xiàn)象討論后得出結(jié)論] 　　現(xiàn)象：量筒壁上出現(xiàn)油滴，量筒內(nèi)的液面上升，氣體顏色略微變淺。 　　結(jié)論：（學(xué)生觀看甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的教學(xué)軟件） 甲烷分子里的氫原子是被氯原子逐步取代的，共生成五種物質(zhì)，四種取代產(chǎn)物。 　　有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其它原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)叫做取代反應(yīng)。 　　在常溫下，一氯甲烷是氣體，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷是液體，其中四氯甲烷又叫四氯化碳，三氯甲烷又叫氯仿，三氯甲烷和四氯甲烷是工業(yè)上重要的溶劑。 　　3．甲烷的受熱分解 　　在隔絕空氣的情況下，加熱至10000C，甲烷分解生成炭黑和氫氣。 CH4 C + 2H2 　　氫氣是合成氨和合成汽油等工業(yè)的原料；炭黑是橡膠和染料的工業(yè)原料。 總結(jié):同學(xué)們，我們今天學(xué)習(xí)了有機(jī)物的概念以及甲烷的結(jié)構(gòu)，性質(zhì)，用途等，重點(diǎn)是要掌握甲烷的結(jié)構(gòu)性之間的關(guān)系以及取代反應(yīng)這一全新的反應(yīng)，通過這一節(jié)課的學(xué)習(xí)，相信大家對(duì)有機(jī)物以及其學(xué)習(xí)方法都有了一定的認(rèn)識(shí)，對(duì)于今后學(xué)習(xí)有機(jī)物奠定了基礎(chǔ)，而且我們也了解了天然氣是一種潔凈的燃料，會(huì)在今后更廣泛地應(yīng)用，取代那些已產(chǎn)生環(huán)境污染的燃料，同時(shí)它也是極易燃燒爆炸的，所以一定要注意其在生產(chǎn)生活中的安全操作。