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专题1　有机化学的发展及研究思路
第一单元　有机化学的发展与应用
【课程标准】
1.理解有机化学的含义及其研究范围,知道有机化学的发展及其应用前景。
2.了解有机化学在生产、生活、科技与能源方面的重大作用。
【素养目标】
1.能结合实例说明有机化学发展的过程和趋势,能举例说明有机化合物与生命活动的密切关系。(科学态度与社会责任)
2.能收集资料阐述与有机化学相关的社会性议题,并作出有科学依据的判断和评价。(科学态度与社会责任)
一、有机化学的发展
1.我国早期有机化学
(1)3 000多年前已经用 作为燃料。
(2)2 000多年前就掌握了 和 的开采技术。
(3)从植物中提取 等物质已经有上千年的历史。
2.有机化学的形成
(1)19世纪初,瑞典化学家 提出了有机化学概念。
(2)19世纪中叶以前,科学家提出“ ”,认为有机物只能由动物或植物产生,不可能通过人工的方法将无机物转变为有机物。
(3)1828年,德国化学家 在制备无机盐氰酸铵时得到一种有机物 ,打破了 的界限。
3.现代有机化学
(1) 得到广泛应用,成为人类赖以生存的重要物质基础。
(2)与其他学科融合形成了 、 、 以及 等多个新兴学科。
(3)1965年,我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了 ,标志着人类合成蛋白质时代的开始。
二、有机化学的应用
1.人类的衣食住行离不开有机物
天然有机物:如 、 、 、石油、天然气、天然橡胶等。
合成有机物:如 、 、合成橡胶、合成药物等。
2.有机物在维持生命活动的过程中发挥着重要作用
生命体中许多物质都是有机物,如细胞中存在的糖类、 、 、 和核酸等,都是有机物。
3. 中大多数是有机化合物,在帮助人们战胜疾病,延长寿命的过程中发挥着重要的作用。
知识点 有机物与无机物的比较
性质和 特点 有机物 无机物
种类 很多(自然界发现和人类合成的有机物已超过1亿种) 10多万种
溶解性 多数不溶于水,易溶于有机溶剂,如油脂溶于汽油,煤油溶于苯 多数溶于水,而不溶于有机溶剂,如食盐、明矾溶于水
可燃性 多数可以燃烧,如棉花、汽油、天然气都可以燃烧 多数不可以燃烧,如CaCO3、MnCl2不可以燃烧
是否是电解质 多数是非电解质,如酒精、乙醚、苯都是非电解质,溶液不电离、不导电 多数是电解质,在水溶液中或熔融状态下导电。如HCl、氢氧化钠、氯化镁是强电解质
化学键 多数含极性键或非极性键 多数含离子键或共价键
化学反应 复杂,副反应多,多用“→”表示,反应较慢 简单,副反应少,用“===”表示,反应快,如氯化钠溶液和硝酸银溶液反应瞬间完成
联系 无机物与有机物可以相互转化
【合作探究】
(情境应用)维生素C,是一种多羟基化合物,化学式为C6H8O6。极易解离出H+,故具有酸的性质,又称抗坏血酸。维生素C 具有很强的还原性,很容易被氧化成脱氢维生素C,但其反应是可逆的,并且抗坏血酸和脱氢抗坏血酸具有同样的生理功能,但脱氢抗坏血酸若继续氧化,生成二酮古乐糖酸,则反应不可逆而完全失去生理效能。其结构简式如下:
试分析该分子中含有的化学键类型,并类比乙醇与Na的反应写出该物质与钠反应的化学方程式。(宏观辨识与微观探析)
【典例引导】
【典例】1828年德国化学家维勒首次利用无机物合成了有机化合物,突破了无机物与有机化合物之间的界限,下列说法正确的是(　　)
A.有机化合物都是从动植物体中提取出来的
B.天然有机化合物不可以用有机化学方法合成出来
C.有机化合物与无机物的性质完全不同
D.通过人工方法可以合成出自然界中原本不存在的有机物
[解题指南]科学家可以通过有机化学方法合成自然界中存在的有机物,也可以合成自然界中不存在的有机化合物;某些有机化合物与无机化合物性质有相似之处。
【针对训练】
1.下列说法正确的是(　　)
A.有机物都能燃烧生成二氧化碳和水,且受热不易分解
B.有机物大多难溶于水而易溶于汽油、四氯化碳等有机溶剂
C.石墨烯为单层的石墨,其为有机物
D.CO2、CaCO3等含有碳元素,所以属于有机物
2.下面是19世纪化学家通过人工方法合成的重要的有机物,试回答下列问题:
(1)尿素是由德国化学家________最先人工合成的,请写出一种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式:____________________。
(2)乙酸(CH3COOH)的俗名是________,无水乙酸又称________,试写出以乙醇为原料制备乙酸的化学方程式: ______________________。
【课堂小结】
三言两语话重点
1.有机物的判断:
有机化合物中一定含有碳元素,但含碳元素的物质不一定是有机物,如CO、CO2、CaCO3、HCN、CaC2等虽然含碳元素,但其性质仍与无机物相似,故属于无机物。
2.打破无机物和有机物界限的是德国化学家维勒,他用无机物氰酸铵(NH4CNO)合成了有机物尿素[CO(NH2)2]。
3.现代社会对于人工合成的化学物质的依赖性日益增强,如塑料、合成纤维、合成橡胶、合成药物等有机物广泛应用于生产生活的方方面面。
1.有机化合物在我们生活中扮演着重要角色。下列物质不属于有机物的是(　　)
A.食品中常用的调味剂——醋酸
B.水果中含有的营养物质——维生素C
C.日常生活中用来杀菌消毒的乙醇
D.神舟十八号载人飞船使用的高性能碳纤维材料
2.古丝绸之路贸易中的下列商品,主要成分属于无机物的是(　　)
A.瓷器 B.丝绸 C.茶叶 D.中草药
3.下列关于有机化合物的说法正确的是(　　)
A.含碳元素的化合物一定都是有机化合物
B.有机化合物除含碳元素外,一定还含有氢元素
C.碳原子成键方式的多样性是有机化合物种类繁多的原因之一
D.易溶于汽油、酒精、苯的物质一定是有机化合物
4.我国科学家在国际上首次以CO2和H2为原料,在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇的反应,该反应微观示意图如图所示。有关说法不正确的是(　　)
A.无机物在一定条件下可以转化成有机物
B.反应前后分子种类改变,原子种类不变
C.参加反应的二氧化碳和氢气的分子个数比为2∶7
D.该反应生成物是CH3CH2OH和H2O
5.茉莉花香气成分中含有茉莉酮(),其香味浓郁,被广泛应用于化妆品的制造中。采用下列实验方法,可以确定茉莉酮中含有碳碳不饱和键:①取适量的茉莉酮置于烧杯中;②加入足量酒精,用玻璃棒充分搅拌;③向烧杯中滴入少量溴水,用玻璃棒充分搅拌;④观察实验现象,得出结论。根据以上材料,填写实验中的问题:
(1)②和③中都用到玻璃棒,其作用分别是
②________________________________________;
③________________________________________。
(2)③向烧杯中滴入少量溴水时用到的仪器是__________________________。
(3)②加入足量酒精,____________(填“能”或“不能”)用蒸馏水代替,其原因是__
__________________________________________。 专题1　有机化学的发展及研究思路
第一单元　有机化学的发展与应用
【课程标准】
1.理解有机化学的含义及其研究范围,知道有机化学的发展及其应用前景。
2.了解有机化学在生产、生活、科技与能源方面的重大作用。
【素养目标】
1.能结合实例说明有机化学发展的过程和趋势,能举例说明有机化合物与生命活动的密切关系。(科学态度与社会责任)
2.能收集资料阐述与有机化学相关的社会性议题,并作出有科学依据的判断和评价。(科学态度与社会责任)
一、有机化学的发展
1.我国早期有机化学
(1)3 000多年前已经用煤作为燃料。
(2)2 000多年前就掌握了石油和天然气的开采技术。
(3)从植物中提取染料、药物和香料等物质已经有上千年的历史。
2.有机化学的形成
(1)19世纪初,瑞典化学家贝采利乌斯提出了有机化学概念。
(2)19世纪中叶以前,科学家提出“生命力论”,认为有机物只能由动物或植物产生,不可能通过人工的方法将无机物转变为有机物。
(3)1828年,德国化学家维勒在制备无机盐氰酸铵时得到一种有机物尿素,打破了无机物和有机物的界限。
3.现代有机化学
(1)合成有机物得到广泛应用,成为人类赖以生存的重要物质基础。
(2)与其他学科融合形成了分子生物学、药物化学、材料科学以及环境科学等多个新兴学科。
(3)1965年,我国科学家在世界上第一次用人工方法合成了结晶牛胰岛素,标志着人类合成蛋白质时代的开始。
二、有机化学的应用
1.人类的衣食住行离不开有机物
天然有机物:如糖类、油脂、蛋白质、石油、天然气、天然橡胶等。
合成有机物:如塑料、合成纤维、合成橡胶、合成药物等。
2.有机物在维持生命活动的过程中发挥着重要作用
生命体中许多物质都是有机物,如细胞中存在的糖类、脂肪、氨基酸、蛋白质和核酸等,都是有机物。
3.药物中大多数是有机化合物,在帮助人们战胜疾病,延长寿命的过程中发挥着重要的作用。
知识点 有机物与无机物的比较
性质和 特点 有机物 无机物
种类 很多(自然界发现和人类合成的有机物已超过1亿种) 10多万种
溶解性 多数不溶于水,易溶于有机溶剂,如油脂溶于汽油,煤油溶于苯 多数溶于水,而不溶于有机溶剂,如食盐、明矾溶于水
可燃性 多数可以燃烧,如棉花、汽油、天然气都可以燃烧 多数不可以燃烧,如CaCO3、MnCl2不可以燃烧
是否是电解质 多数是非电解质,如酒精、乙醚、苯都是非电解质,溶液不电离、不导电 多数是电解质,在水溶液中或熔融状态下导电。如HCl、氢氧化钠、氯化镁是强电解质
化学键 多数含极性键或非极性键 多数含离子键或共价键
化学反应 复杂,副反应多,多用“→”表示,反应较慢 简单,副反应少,用“===”表示,反应快,如氯化钠溶液和硝酸银溶液反应瞬间完成
联系 无机物与有机物可以相互转化
【合作探究】
(情境应用)维生素C,是一种多羟基化合物,化学式为C6H8O6。极易解离出H+,故具有酸的性质,又称抗坏血酸。维生素C 具有很强的还原性,很容易被氧化成脱氢维生素C,但其反应是可逆的,并且抗坏血酸和脱氢抗坏血酸具有同样的生理功能,但脱氢抗坏血酸若继续氧化,生成二酮古乐糖酸,则反应不可逆而完全失去生理效能。其结构简式如下:
试分析该分子中含有的化学键类型,并类比乙醇与Na的反应写出该物质与钠反应的化学方程式。(宏观辨识与微观探析)
提示:该分子中含有极性键和非极性键;其与钠反应的化学方程式为
+4Na+2H2↑
【典例引导】
【典例】1828年德国化学家维勒首次利用无机物合成了有机化合物,突破了无机物与有机化合物之间的界限,下列说法正确的是(　　)
A.有机化合物都是从动植物体中提取出来的
B.天然有机化合物不可以用有机化学方法合成出来
C.有机化合物与无机物的性质完全不同
D.通过人工方法可以合成出自然界中原本不存在的有机物
[解题指南]科学家可以通过有机化学方法合成自然界中存在的有机物,也可以合成自然界中不存在的有机化合物;某些有机化合物与无机化合物性质有相似之处。
【解析】选D。科学家可以合成有机物,故A错误;通过有机化学方法既可以合成自然界中存在的有机物,也可以合成自然界中不存在的有机化合物,故B错误;某些有机化合物与无机化合物性质有相似之处,故C错误;人们通过有机合成可以获得自然界存在的有机物,还可以合成自然界中不存在的有机物,故D正确。
【针对训练】
1.下列说法正确的是(　　)
A.有机物都能燃烧生成二氧化碳和水,且受热不易分解
B.有机物大多难溶于水而易溶于汽油、四氯化碳等有机溶剂
C.石墨烯为单层的石墨,其为有机物
D.CO2、CaCO3等含有碳元素,所以属于有机物
【解析】选B。A项,少数有机物不可燃烧,如CCl4等,故错误。C项,石墨烯为单质,不是有机物,错误。D项,有机物一定含有碳元素,但含碳元素不一定为有机物,如CO2、CaCO3、KSCN等。
2.下面是19世纪化学家通过人工方法合成的重要的有机物,试回答下列问题:
(1)尿素是由德国化学家________最先人工合成的,请写出一种含有碳氧双键的尿素的同分异构体的结构简式:____________________。
(2)乙酸(CH3COOH)的俗名是________,无水乙酸又称________,试写出以乙醇为原料制备乙酸的化学方程式: ______________________。
【解析】(1)所写尿素的同分异构体只要符合“C形成四个共价键、N形成三个共价键、O形成二个共价键”且分子式与尿素相同即可。
(2)乙醇可被氧气氧化生成乙酸,这也是产生“坏酒”的原理。
答案:(1)维勒　　(2)醋酸　冰醋酸
2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,
2CH3CHO+O22CH3COOH
【课堂小结】
三言两语话重点
1.有机物的判断:
有机化合物中一定含有碳元素,但含碳元素的物质不一定是有机物,如CO、CO2、CaCO3、HCN、CaC2等虽然含碳元素,但其性质仍与无机物相似,故属于无机物。
2.打破无机物和有机物界限的是德国化学家维勒,他用无机物氰酸铵(NH4CNO)合成了有机物尿素[CO(NH2)2]。
3.现代社会对于人工合成的化学物质的依赖性日益增强,如塑料、合成纤维、合成橡胶、合成药物等有机物广泛应用于生产生活的方方面面。
1.有机化合物在我们生活中扮演着重要角色。下列物质不属于有机物的是(　　)
A.食品中常用的调味剂——醋酸
B.水果中含有的营养物质——维生素C
C.日常生活中用来杀菌消毒的乙醇
D.神舟十八号载人飞船使用的高性能碳纤维材料
【解析】选D。醋酸的结构简式为CH3COOH,醋酸属于有机物,故A不符合题意;维生素C又称为L-抗坏血酸,属于多羟基化合物,化学式为C6H8O6,属于有机物,故B不符合题意;乙醇的结构简式为CH3CH2OH,属于有机物,故C不符合题意;碳纤维是含碳量在9%以上的纤维属于混合物,故D符合题意。
2.古丝绸之路贸易中的下列商品,主要成分属于无机物的是(　　)
A.瓷器 B.丝绸 C.茶叶 D.中草药
【解析】选A。A项,瓷器主要成分为硅酸盐,属于无机物;B项,丝绸主要成分为蛋白质,属于有机物;C项,茶叶中的成分主要有咖啡因、糖类等,属于有机物;D项,中草药成分较为复杂,主要为有机物。
3.下列关于有机化合物的说法正确的是(　　)
A.含碳元素的化合物一定都是有机化合物
B.有机化合物除含碳元素外,一定还含有氢元素
C.碳原子成键方式的多样性是有机化合物种类繁多的原因之一
D.易溶于汽油、酒精、苯的物质一定是有机化合物
【解析】选C。有机化合物一定都是含碳元素的化合物,但是含碳元素的化合物不一定都是有机化合物,如NaHCO3是含有C元素的化合物,但属于无机物,故A错误;有机化合物中除含碳元素外,可能还含有氢元素,但不一定含有H元素,如CCl4是有机化合物,其中含有C元素,但不含有H元素,故B错误;碳原子最外层有4个电子,C原子之间可以形成共价单键、共价双键、共价三键,不仅可以形成碳链,也可以形成碳环,C原子不仅可以与C原子形成共价键,也可以与其他元素的原子形成共价键,碳原子成键方式的多样性是有机化合物种类繁多的原因之一,故C正确;I2等卤素单质是由非极性分子构成的物质,在汽油、酒精、苯等由非极性分子构成的物质中易溶解,但卤素单质不是有机化合物,故D错误。
4.我国科学家在国际上首次以CO2和H2为原料,在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇的反应,该反应微观示意图如图所示。有关说法不正确的是(　　)
A.无机物在一定条件下可以转化成有机物
B.反应前后分子种类改变,原子种类不变
C.参加反应的二氧化碳和氢气的分子个数比为2∶7
D.该反应生成物是CH3CH2OH和H2O
【解析】选C。通过以CO2和H2为原料,在构筑的纳米“蓄水”膜反应器中实现了二氧化碳在温和条件下一步转化为乙醇的反应,说明无机物在一定条件下可以转化成有机物,故A正确;原子是化学反应的最小微粒,反应前后分子种类改变,原子种类不变,故B正确;根据反应前后分析参加反应的二氧化碳和氢气的分子个数比为2∶6=1∶3,故C错误;根据图中信息得到生成物是CH3CH2OH和H2O,故D正确。
5.茉莉花香气成分中含有茉莉酮(),其香味浓郁,被广泛应用于化妆品的制造中。采用下列实验方法,可以确定茉莉酮中含有碳碳不饱和键:①取适量的茉莉酮置于烧杯中;②加入足量酒精,用玻璃棒充分搅拌;③向烧杯中滴入少量溴水,用玻璃棒充分搅拌;④观察实验现象,得出结论。根据以上材料,填写实验中的问题:
(1)②和③中都用到玻璃棒,其作用分别是
②________________________________________;
③________________________________________。
(2)③向烧杯中滴入少量溴水时用到的仪器是__________________________。
(3)②加入足量酒精,____________(填“能”或“不能”)用蒸馏水代替,其原因是__
__________________________________________。
【解析】(1)酒精是有机溶剂,搅拌目的是使酒精与茉莉酮充分混合、溶解,溴水能与茉莉酮发生加成反应,向茉莉酮的酒精溶液中加入少量溴水,搅拌能使溴水与茉莉酮的接触面积增大,加快反应速率;(2)吸取或滴加少量液体常用胶头滴管;(3)茉莉酮是有机物,水是无机物,有机物多数不能溶于水中,茉莉酮不能溶于水,却能溶于有机溶剂酒精。
答案:(1)搅拌,加速茉莉酮在酒精中的溶解　搅拌,使茉莉酮与溴水充分接触,加快反应速率
(2)胶头滴管　(3)不能　茉莉酮能够溶于酒精,不能溶于水

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