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第一节 最简单的有机化合物-甲烷
一、甲烷
甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。甲烷的分子式是CH4,
碳原子以最外层的四个电子分别与4 个氢原子的电子形成4 个C—H 共价键。可
表示为：
空间构型：正四面体
结构简式：CH4
甲烷分子中4 个C—H 键的长度和强度相同，夹角相等。
二、甲烷的性质
1.物理性质：甲烷是一种没有颜色、没有气味的气体，密度是0.717g/L（标准
状况），极难溶于水，是天然气的主要成分。
2.化学性质：通常情况下，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。但在特定条件下也会发生某些反应。
（1）甲烷的氧化反应
甲烷是一种优良的气体燃料，通常状况下，1mol 甲烷在空气中完全燃烧，生成
二氧化碳和水，放出890KJ 热量
CH 4(g)+2O2(g) 点燃
→
CO2(g)+2 H 2O(l)
火焰明亮且呈现蓝色，无黑烟产生。
（2）甲烷的取代反应
甲烷与氯气混合，室温时混合气体无光照时，不发生反应；光照时，试管内气
体颜色逐渐变浅，试管壁出现油状液滴，试管中有少量白雾。
CH 4(g)+Cl2(g) 光照
→
CH 3Cl(g)+ HCl(g)
生成的一氯甲烷可与氯气进一步反应，依次又生成了难溶于水的油状液体：二
氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。
3.取代反应
这种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叫做
取代反应。
三、烷烃
像这些烃分子中碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，剩余价键均与氢原子结
合，使每个碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，剩余价键均与氢原子结合，
使每个碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，也成为烷烃。
1.烷烃的物理性质
烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加，呈现规律性的变化。烷烃中最简单
的是甲烷，其余随碳原子数的增加，依次为乙烷、丙烷、丁烷等。碳原子数在
十以内时，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数，
其后加“烷”字；碳原子数在十以上，以汉字数字代表，如“十一烷”。
饱和烃——烷烃（甲烷）
脂肪烃
2.烃的分类 不饱和烃——烯烃（乙烯）
芳香烃——苯
3.烷烃特点
①
通式: Cn H 2n+2
②
代表物： 甲烷CH 4
③
结构简式： CH 4
④
官能团： C——C
⑤
结构特点：链状，饱和烃
⑥
空间结构：正四面体结构
4.烷烃的熔点、沸点、相对密度都随碳原子数的增加而增加。
5.同分异构体：具有相同分子式，但具有不同结构的化合物互称为同分异构体。
同分异构体中，支链越多，熔沸点越低。
四、同分异构体
1.甲烷、乙烷、丙烷的结构各只有一种，而丁烷却有两种不同的结构。虽然两
种丁烷的组成相同，但分子中原子的结合顺序不同，即分子结构不同，因此性
质就有差异，属于两种不同的化合物。
2.像这种化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。同分异构现象的广泛存在是造
成有机物种类繁多的重要原因之一。
