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第3章　简单的有机化合物
第1节　认识有机化合物第1课时　有机化合物的一般性质与结构特点
核心素养 学业要求
1.认识有机化合物分子具有立体结构，初步培养空间想象能力。 2.以甲烷的取代反应为例，认识有机化合物分子中键的转变与物质转化。 1.初步认识有机化合物的一般性质。
2.了解有机化合物的结构特点。
3.掌握甲烷的化学性质，了解取代反应。
4.了解烷烃的概念、通式、结构特点，知道有机化合物存在同系物。
学生自主学习
01
课时作业
03
目录
CONTENTS
课堂互动探究
02
学生自主学习
一、有机化合物
1.定义：大多数含有_______的化合物。
2.有机化合物的一般性质
碳元素
熔、沸点 可燃性 溶解性
____________ ____燃烧 ____溶于水，___溶于有机溶剂
较低
容易
难
易
二、有机化合物的结构特点
1.烃
仅由_________两种元素组成的有机化合物，又叫碳氢化合物。_____是组成最简单的烃。
碳和氢
CH4
分子式 电子式 结构式 结构简式 分子模型
__________ __________________ __________ CH4
结构特点 原子之间以单键结合，空间结构为正四面体，碳原子位于正四面体的_____，4个氢原子分别位于正四面体的_________
2.甲烷的分子组成和结构
CH4
球棍
空间填充
中心
4个顶点
3.碳原子的成键特点
(1)碳原子的最外层有4个电子，它不易_____________电子形成离子，通常通过_____键与其他原子结合。碳原子之间可以通过___键结合，也可以通过___键和___键结合；分子中有3个或3个以上碳原子时，碳原子之间还可以形成______。
失去或得到
共价
双
三
碳环
单
类别 示例 碳原子成键特点 结构特点
饱和 链烃 如甲烷(CH4)、乙烷、丙烷等 每个碳原子的最外层电子都被充分利用，达到“饱和”状态 同一碳原子上的任意两个键之间的夹角都近似于甲烷分子中碳氢键的键角
(2)几类常见有机化合物中碳原子的成键特点
不饱和 链烃 乙烯(CH2==CH2) 碳碳双键 (_________) 乙烯分子中所有原子都在同一平面内，同一个碳原子上的碳碳双键和两个碳氢键中，任意两个键之间的夹角都约为______
乙炔(CH≡CH) 碳碳三键 (_________) 乙炔分子是_______形分子，碳碳三键和碳氢键之间的夹角为_______
环烃 环丁烷 分子中有碳环 碳原子间形成碳环
120°
—C≡C—
直线
180°
(3)碳原子除了彼此之间以及与氢原子形成共价键外，也可以与___________等其他元素的原子形成共价键。
4.有机化合物的结构式书写及命名方法
(1)结构式是用元素符号和短线“—”表示分子中_________________________的式子。将结构式中表示单键的短线“—”省略后的式子称为___________。
(2)命名(以烷烃为例)方法
简单的有机化合物(分子不含支链)通常按分子所含碳原子数来命名。以烷烃为例，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸分别命名分子中碳原子数为1～10的烷烃，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，分子中大于10个碳原子的烷烃则以__________命名，如十一烷、十二烷等。
卤素、氧、氮
原子的排列顺序和成键方式0
结构简式
中文数字
5.同系物
______相似，在分子组成上相差一个或若干个_____________的有机化合物互称为同系物(烷烃中甲烷、乙烷、丁烷等互为同系物，通式为__________。
三、取代反应
有机物分子里的________________________________________代替的反应叫作取代反应。
CH2原子团
结构
CnH2n＋2)
某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)
光照条件下，甲烷与Cl2发生反应：
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)有机化合物一定含碳元素。(　　)
(2)NH4HCO3含有碳元素，因此NH4HCO3为有机化合物。(　　)
(3)易溶于汽油、苯等有机溶剂的物质一定是有机物。(　　)
(4)有机化合物只能存在于动植物体内，不能通过人工方法合成。(　　)
√
×
×
×
(5)烃是指分子中含碳、氢元素的化合物。(　　)
(6)有机化合物中，碳原子可以形成碳碳单键，也可以形成碳碳双键或碳碳三键。(　　)
(7)烃的分子式只要满足通式CnH2n＋2(n≥1)，则该烃一定属于烷烃。(　　)
(8)分子组成上只要相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物一定互为同系物。(　　)
√
×
×
√
2.下列有机物不属于烃类的是(　　)
A.HCHO B.C2H6
C.C6H6 D.C4H10
解析　A项中的HCHO除含C和H元素外，还含有O元素，故不为烃。　
3.下列物质一定不属于烷烃的是(　　)
A.C2H6 B.C2H4
C.C3H8 D.CH4
解析　A、C、D三项，分子组成符合CnH2n＋2(n≥1)通式，都属于烷烃；B项为乙烯，结构简式为CH2==CH2，不属于烷烃。 　
4.下列各项中，表述不正确的是(　　)
A.丙烷的最简式：C3H8
B.正丁烷的球棍模型：
C.异丁烷的结构简式：CH(CH3)3
D.甲烷为平面正方形结构，其结构式为
①④⑤⑥⑧
①④⑥
①④⑥
课堂互动探究
探究一　有机化合物的一般性质
类型 绝大多数为共价化合物
结构 大多数只含共价键
溶解性 大多数难溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂
耐热性 大多数不耐热，熔点较低(400 ℃以下)
可燃性 大多数能燃烧
电离性 大多数是非电解质
反应特点 一般比较复杂，副反应多，反应速率慢
1.下列说法中正确的是(　　)
A.由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物
B.CO、Na2CO3、Cu2(OH)2CO3都含有碳元素，故都属于有机物
C.大多数有机物熔、沸点较高
D.大多数有机物难溶于水，但有些有机物易溶于水
2.有机物和无机物的不同不止体现在组成元素上。关于有机物和无机物的下列说法中错误的是(　　)
A.醋酸易溶于水，是电解质，所以部分有机物具备无机物的性质
B.有机物参与的反应一般比较复杂，反应速率较慢，且常伴有副反应发生
C.有机物和无机物是可能相互转化的两类物质
D.所有有机物均易燃烧
探究二　有机化合物的结构特点
1.有机物组成和结构的表示方法
表示方法(以甲烷为例) 含义
分子式：CH4 用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目
最简式(实验式)：CH4 表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子
电子式： 用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子
结构式： ①具有分子式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不能表示分子的真实空间结构
结构简式：CH4 结构式的简便写法，着重突出结构特点
球棍模型： 小球表示原子，短棍表示化学键，展示了空间构型
空间填充模型： 表示原子的相对大小和空间的相对位置
2.烷烃的结构与性质
(1)通式：CnH2n＋2(n≥1，且n为整数)，符合此通式的烃一定是烷烃。
(2)结构特点：每个碳原子都达到共价键饱和，烃分子中的碳原子之间以单键结合呈链状，剩余共价键全部与氢原子结合。
(3)物理性质
①随着碳原子个数的增加，熔沸点逐渐升高，密度逐渐增大。
②常温下，碳原子个数≤4的烷烃及新戊烷为气态。
3.同系物的判断方法
(1)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的烷烃分子中氢原子数已达到最大值，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比烷烃的少。
(2)烷烃分子中的氢原子数一定是偶数。
(3)烷烃分子中，碳原子与碳原子之间以单键相连成链状，不能形成环状。链状不是“直线状”，而是呈“锯齿状”，链上还可分出支链，如图所示。
3.下列化学用语正确的是(　　)
A.结构式CH4表示甲烷
B.丙烷分子的空间填充模型：
C.乙烷的电子式：
D.甲烷分子的球棍模型：
4.下列性质中，属于烷烃特征性质的是(　　)
A.完全燃烧的产物为二氧化碳和水
B.它们几乎不溶于水
C.它们是非电解质
D.分子通式为CnH2n＋2(n为正整数)，可与氯气发生取代反应
解析　烃类化合物完全燃烧的产物均为二氧化碳和水，因此A项不是烷烃的特征性质。烃类化合物几乎不溶于水，都是非电解质，所以B、C项也不是烷烃的特征性质。　
探究三　甲烷的性质及用途
1.存在和用途
2.物理性质
颜色 状态 气味 密度(与空气相比) 水溶性
无色 气体 无味 比空气小 难溶于水
(2)取代反应
①甲烷与氯气反应的实验探究
实验操作
实验现象 a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管内壁有油状液滴出现；c.试管中有少量白雾；d.试管内液面上升；e.水槽中有固体析出 无明显现象
②甲烷与氯气取代反应的有机产物性质
CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4
状态 气体 均为油状液体
水溶性 都不溶于水
5.若甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合，在光照下得到的有机取代产物是(　　)
①CH3Cl　②CH2Cl2　③CHCl3　④CCl4
A.只有① B.只有③
C.①②③的混合物 D.①②③④的混合物
解析　甲烷和氯气在光照下发生的四步取代反应是连锁反应，一旦有CH3Cl生成，后续反应立即进行，因此反应进行到哪一步与甲烷和氯气的物质的量之比无关，其有机取代产物不是纯净的CH3Cl，而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。　
取代反应 置换反应
生成物 生成物中一定没有单质 生成物中一定有单质
副反应 通常有副反应发生 通常没有副反应发生
取代反应、置换反应的比较
本课小结
课时作业
A.聚丙烯 B.聚碳酸酯 C.二氧化氯 D.丁腈橡胶
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1.下列防疫物品的主要成分不属于有机物的是(　　)
2.下面列举的是某化合物的组成和性质，能说明该物质肯定是有机物的是(　　)
A.仅由碳、氢两种元素组成
B.仅由碳、氢、氧三种元素组成
C.在氧气中燃烧只生成二氧化碳
D.熔点低而且难溶于水
解析　仅由碳、氢两种元素组成的化合物是烃，烃属于有机物；碳酸(H2CO3)由碳、氢、氧三种元素组成，但不属于有机物；CO在氧气中燃烧只生成CO2，而CO不属于有机物；NO、CO等物质熔点低而且难溶于水，但它们均不属于有机物。　
3.下列关于有机化合物的说法中，正确的是(　　)
A.含碳的化合物一定是有机化合物
B.易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质一定是有机化合物
C.所有的有机物都是非电解质，其水溶液都不导电
D.大多数有机物不稳定，易燃烧
解析　含碳的化合物，如CO2、CO、CaCO3等属于无机物，故A错误；无机物中如Br2、I2等易溶于有机溶剂，但它们不是有机化合物，故B错误；有机化合物大多数是非电解质，但有些是电解质，如CH3COOH等，故C错误；大多数有机物不稳定，易燃烧，但有些有机物如CCl4，可以灭火，故D正确。　
4.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)
A.甲烷与氯气以物质的量之比为1∶1混合时只生成CH3Cl
B.甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多
C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气
解析　甲烷与氯气发生取代反应生成的有机物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl的量最多，B错误；1 mol甲烷生成1 mol CCl4消耗4 mol氯气，D错误。　
5.下列说法中不正确的是(　　)
A.烷烃是指烃分子中碳原子之间都以单键结合成碳链的饱和链烃
B.乙烯、乙炔分子中碳原子之间没有达到“饱和”状态，属于不饱和链烃
C.环烃分子中碳原子之间形成碳环，碳原子最外层电子未被充分利用，故环烃属于不饱和烃
D.乙烯分子是平面形结构，键角约为120°；乙炔分子是直线形结构，键角为180°
6.下列关于CH4、CH3CH3和 的叙述正确的是(　　)
A.均能用通式CnH2n＋2来表示
B.与所有烷烃互为同素异形体
C.它们都是烷烃，结构中都既有极性共价键又有非极性共价键
D.它们的性质完全相同
7.下列性质不属于甲烷性质的是(　　)
A.完全燃烧时生成二氧化碳和水
B.常温常压下能溶于水
C.光照下能与卤素单质发生取代反应
D.通常情况下，与强酸、强碱和强氧化剂不反应
解析　常温常压下，甲烷是一种极难溶于水的气体。　
解析　丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，题中为丙烷的结构式，C错误。　
9.将1 mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl2的物质的量为(　　)
A.1.5 mol B.3 mol
C.4.5 mol D.6 mol
解析　CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子均来自CH4，故这四种取代物共1 mol，设CH3Cl的物质的量为x，则x＋(x＋0.1 mol)＋(x＋0.2 mol)＋(x＋0.3 mol)＝1 mol，得x＝0.1 mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，含Cl原子的物质的量共为0.1 mol×1＋0.2 mol×2＋0.3 mol×3＋0.4 mol×4＝3 mol。而一个Cl2分子中只有一个Cl原子参加取代反应，因此消耗的Cl2也为3 mol。　
10.已知：正四面体形分子E和直线形分子G反应，生成四面体形分子L和直线形分子M(组成E分子的元素的原子序数均小于10，组成G分子的元素为第3周期元素)。下列判断中正确的是(　　)
A.常温常压下，L是一种气态有机物
B.E的二溴代物只有两种结构
C.G具有强氧化性和漂白性
D.上述反应的类型是置换反应
解析　组成E分子的元素的原子序数均小于10，且E为正四面体形分子，结合E的球棍模型可知，E为CH4；组成G分子的元素为第3周期元素，且G为直线形分子，结合反应，G为Cl2，L为CH3Cl，M为HCl。常温常压下，CH3Cl是一种气态有机物，A正确；CH4的二溴代物可以看作Br2分子中的一个溴原子取代CH3Br分子中的一个氢原子，CH3Br分子中只有一种化学环境的H原子，因此生成的CH2Br2只有一种结构，B错误；Cl2具有强氧化性，但没有漂白性，C错误；题述反应为CH4与Cl2发生取代反应生成CH3Cl和HCl，D错误。　
11.1 mol有机物充分燃烧后，只生成88 g CO2和54 g水，下列结论正确的是(　　)
A.该有机物的分子式为CH3
B.该有机物的分子式为C2H6
C.该有机物的分子式为C2H6O
D.该有机物中C、H原子的个数比为1∶3，可能含有氧原子
解析　88 g CO2中含有碳原子88 g÷44 g·mol－1＝2 mol，54 g水中含有氢原子54 g÷18 g·mol－1×2＝6 mol，故该有机物的1个分子中含有2个C原子，6个H原子，而根据已知条件无法确定有机物中是否含有氧元素。　
二、非选择题
12.Ⅰ.写出下列烷烃的分子式：
(1)含有30个氢原子的烷烃：________。
(2)假如某烷烃的相对分子质量为142，则该烷烃的分子式为________。
(3)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍：________。
(4)1 L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15 L水蒸气：________。
Ⅱ.(1)甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，生成________种产物，产物中________常用作灭火剂。
(2)试写出三溴甲烷在光照条件下与溴蒸气反应的化学方程式：______________________________。
C14H30
C10H22
C5H12
C14H30
5
CCl4
解析　Ⅰ.(3)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍，则该烷烃的相对分子质量为72，设A的分子式为CnH2n＋2，其相对分子质量为14n＋2＝72，解得n＝5，该烷烃的分子式为C5H12。
(4)1 L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15 L水蒸气，那么该烷烃中的氢原子的物质的量与烷烃的物质的量之比为(15×2)∶1，该烷烃中的H原子数为30，由烷烃的通式CnH2n＋2可知，含有30个H原子的烷烃为C14H30。　
13.如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4，同温同压下乙管中注入50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，将装置在日光下照射一段时间。
(1)下列是某同学预测的实验现象：
①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。
其中正确的是________(填序号)。
②③
(2)甲管中发生的化学反应类型为__________。
(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是________(填字母)。
A.水 B.氢氧化钠溶液
C.硝酸银溶液 D.饱和食盐水
(4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到_____________________________，若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到___________________。
取代反应
B
液体分为两层，产生白色沉淀
溶液先变红后褪色

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