资源简介

(共73张PPT)
第一节　认识有机化合物
素养 目标定位
目标素养
1.能基于碳原子的结构认识其成键特征,结合碳原子的连接方式认识有机物种类繁多的原因
2.能借助模型认识烷烃的结构特点,理解同系物、同分异构体的含义,并能结合实例进行辨析
3.能基于实验和客观事实认识烷烃的性质,借助模型理解取代反应的原理
4.会用结构简式正确书写有机化学方程式,体会有机反应的特点
知识概览
课前 基础认知
一、有机化合物中碳原子的成键特点
微思考1试以4个碳原子相互结合的方式为例,分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。
提示:碳原子之间可以相互连接成碳链或碳环,碳链上可以带有支链,碳环上可以有侧链;碳原子之间可以形成单键、双键或三键,双键或三键的位置可以不同,等等。
微训练1根据碳原子的4价键原则,可将下图中碳原子的价键用氢原子补齐,试在各模型下面的横线上写出各物质的分子式。
提示:①C4H10　②C4H10　③C4H8　④C4H8
⑤C4H8　⑥C4H6　⑦C4H6　⑧C4H8　⑨C4H8
二、烷烃
1.甲烷的分子结构。
实验数据表明,CH4分子中共价键的夹角为109°28',4个C—H的长度、强度和夹角完全相同,说明CH4的空间结构为
　正四面体　。
2.乙烷、丙烷、丁烷的组成和结构。
3.烷烃的结构特点。
烷烃中碳原子与碳原子以单键结合成链状时,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。
4.烷烃的命名。
(1)表示。
(2)举例:C6H14命名为　己烷　,C18H38命名为　十八烷　。
5.同系物。
(1)定义:　结构　相似,在分子组成上相差一个或若干个　CH2原子团　的化合物互称为同系物。
(2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
6.同分异构体。
(1)定义: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。
(2)C4H10的同分异构体的结构简式及名称为CH3CH2CH2CH3、
正丁烷和____________________,其中沸点较低的是异丁烷。
(3)甲烷、乙烷、丙烷没有同分异构体。丁烷的同分异构体有 2 种,戊烷的同分异构体有 3 种。
、异丁烷
(4)同分异构现象的广泛存在也是有机物种类繁多的重要原因之一。
×
×
×
√
×
三、烷烃的性质
1.烷烃的物理性质(随分子中碳原子数的增加)。
(1)熔、沸点:逐渐　升高　 。
(2)状态:由气态→液态→固态,其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态。
(3)密度:逐渐　增大　且均比水的密度　小　 。
(4)水溶性: 　难溶　于水。
微训练2下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是(　　)。
①CH3(CH2)2CH3　②CH3(CH2)3CH3　
③(CH3)3CH　④(CH3)2CHCH2CH3
A.②④①③ B.④②①③
C.④③②① D.②④③①
答案:A
解析:烷烃的沸点随着分子中碳原子数的增加而升高;碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低。
2.烷烃的化学性质。
(1)通常情况下,烷烃性质稳定,与强酸、强碱或 高锰酸钾 等强氧化剂不发生反应。
微思考2将甲烷持续通入酸性高锰酸钾溶液中,可观察到什么现象
提示:酸性高锰酸钾不能氧化甲烷,所以酸性高锰酸钾溶液不褪色。
(3)取代反应。
①以甲烷为例探究。
注意:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均　难　溶于水;常温下　CH3Cl　是气体,其余三种均为液体。
②定义。
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。
(4)有机化合物的共性。
①大多数有机物的熔点比较低,且　难　溶于水,　易　溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
②大多数有机物容易燃烧,受热会发生分解。
③有机物的化学反应比较复杂,常伴有副反应发生,很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下才能进行。
微训练3下列性质中不是烷烃所具有的是(　　)。
A.常温下都为气态,都难溶于水
B.完全燃烧时产物只有CO2和H2O
C.通常不与强酸、强碱及高锰酸钾反应
D.一定条件下可与卤素单质发生取代反应
答案:A
解析:常温下,碳原子数较多时,烷烃可能为液态或固态。
课堂 重难突破
问题探究
一 常见有机化合物结构的表示方法
云南省省内天然气资源相对有限,主要依靠外部输入,中缅天然气管道是主要气源。近年来,云南省在天然气利用方面取得了显著进展。
天然气、沼气、煤层气、页岩气等的主要成分都是甲烷,甲烷是最简单的有机化合物。
沼气生产及利用流程图
(1)甲烷分子的空间结构是怎样的 写出甲烷的电子式和结构式。
(2)甲烷分子中所有原子共平面吗
提示:甲烷为正四面体结构,所有原子不能共平面。
(3)根据甲烷的分子结构推测CH2Cl2有几种结构
提示:甲烷为正四面体结构,因此CH2Cl2中2个Cl在空间一定处于相邻位置,CH2Cl2只有一种结构。
重难归纳
典型例题
【例1】下列各图均能表示甲烷的分子结构,按要求回答下列问题。
(1)甲烷的球棍模型是　　　　(填字母,下同),甲烷的电子式是　　　　。
(2)如果甲烷是平面结构,则CH2Cl2应该有　　　　种结构,实际CH2Cl2有　　　 　种结构,证明甲烷不是平面结构,而是　　　　　　结构,上述中的　　　　(填字母)更能反映其真实存在状况。
答案:(1)C　B
(2)2　1　正四面体　D
【例2】如图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是(　　)。

A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B.CH4、CCl4都是正四面体结构
C.CH4和CCl4中的化学键完全相同
D.CH4、CCl4的结构相同,性质也相同
答案:B
解析:CH4、CCl4均为正四面体结构;CH3Cl中含C—H和C—Cl两种不同的化学键,不是正四面体结构。
问题探究
分析四种烷烃的结构特点,并回答下列问题。
二 同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的区别
(1)上述四种烷烃在分子组成和结构上有何特点或规律
提示:四种烃分子结构相似,分子组成上相差了一个或若干个CH2原子团。
(2)由链状烷烃的分子通式计算烷烃分子中能形成多少个共价键
提示:链状烷烃的通式为CnH2n+2(n代表分子中的碳原子数),其中C—H为(2n+2)个,C—C为(n-1)个,共价键总数为(2n+2)+(n-1)=3n+1。
(3)CH3CH2CH2CH3与 是什么关系 判断依据是什么
提示:同分异构体。两者分子式相同而结构不同。
(4)试写出分子式为C4H9Cl的同分异构体。
提示:书写方法:先写出可能的碳链,再找出氯原子的位置(即找等效氢,等效氢有几种,位置就有几种)。
CH3—CH2—CH2—CH3(用Cl换H共有2种)
重难归纳
1.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的比较。
2.同系物。
(1)判断同系物的三个关键点。
(2)同系物判断的几个“一定”和“不一定”。
①同系物在分子组成上一定相差一个或若干个CH2原子团;但在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物不一定是同系物(结构不一定相似)。
②同系物具有同一通式,但具有同一通式的有机物不一定是同系物(结构不一定相似)。
③同系物的化学性质一定相似,但化学性质相似的物质不一定是同系物(组成、结构不一定满足)。
④同系物的相对分子质量一定不相同。
3.同分异构体。
(1)判断方法——“一同一不同”。
①分子式必须相同。注意是分子式相同,不是相对分子质量相同。相对分子质量相同、结构不同的化合物不一定是同分异构体。如C2H4O和CO2,C2H4和CO等。
②结构不同。从两个方面考虑,一是原子或原子团的连接顺序不同,二是原子的空间排列不同。
(2)同分异构体的书写。
①一般规律:主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列由同、邻到间。
②书写方法。
③实例:书写戊烷(C5H12)的同分异构体。
a.写出碳链最长的直链烃:
CH3CH2CH2CH2CH3(正戊烷)。
b.从主链上减少一个—CH3作为取代基(支链),在所得主链上依次移动可能的位置,得 (异戊烷) 。
c.再从主链上减少一个—CH3作为所得主链的取代基,得
(新戊烷) 。
4.“等效氢法”判断一卤代烃的数目。
判断某烃的一氯代物(即一个氯原子取代烃分子中的一个氢原子之后的有机物)的同分异构体的数目,首先要观察烃的结构是否具有对称性。
(1)连在同一碳原子上的氢原子等效。
(2)同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效。
(3)分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时,物与像的关系)上的氢原子是等效的。
一个烃分子中有几种氢原子,则该烃的一卤代物就有几种。
典型例题
【例3】(2025云南曲靖一中检测)有机物C5H12及其一氯代物的同分异构体数目分别为(不考虑立体异构)(　　)。
A.1和3 B.2和7 C.3和8 D.3和14
答案:C
解析:C5H12是戊烷,有三种同分异构体,即正戊烷(CH3CH2CH2CH2CH3)、异戊烷( )和新戊烷[C(CH3)4]。其中正戊烷有3类氢原子,异戊烷有4类氢原子,新戊烷有1类氢原子,因此其一氯代物的同分异构体数目为8。
【例4】有下列各组物质:
C.红磷和白磷 D.丁烷和新戊烷
B.甲烷和己烷
其中,属于同分异构体的是　　　　;属于烷烃的是　　　;属于同位素的是　　 　　;属于同素异形体的是　　 　　;属于同一种物质的是　　　　;属于同系物的是　　　　。
答案:F　B、D、E、F　A　C　E　B、D
问题探究
三 甲烷的取代反应
某学习小组设计了如图装置探究甲烷与氯气在光照条件下的反应。
(1)充分反应后,打开弹簧夹会有什么现象
提示:反应生成的氯化氢易溶于水,使紫色石蕊溶液变红,且产物中的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为液体,使试管内压强减小,打开弹簧夹,滴有紫色石蕊溶液的蒸馏水会迅速进入上面的试管内,形成红色喷泉。
(2)能否用CH4与Cl2反应制取纯净的CH3Cl
提示:不能。CH4与Cl2的取代反应是逐步进行的,反应一旦引发,就不会只停留在某一步上,所以四种取代产物都会生成,得不到纯净的CH3Cl。
重难归纳
反应条件 甲烷与氯气无光照时,不发生反应;强光照射时会发生爆炸。一般为漫散光照射
反应物 甲烷与卤素单质,且卤素单质通常为气态。如甲烷与氯水、溴水不反应,但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应
生成物 与氯气反应的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,很难出现有机产物全部是某一种产物的现象,生成物中HCl的物质的量最大
物质的
量关系 每1 mol H原子被取代,消耗1 mol Cl2,同时生成1 mol HCl
典型例题
【例5】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)。
A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1,混合发生取代反应只生成CH3Cl
B.甲烷与氯气的取代反应,生成的产物中CH3Cl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甲烷转化成CCl4最多消耗2 mol氯气
答案:C
解析:甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步,四种有机物都会产生,故得不到纯净的CH3Cl,A项错误,C项正确。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最多,B项错误。1 mol 甲烷转化成CCl4最多消耗4 mol 氯气,D项错误。
【例6】在标准状况下,22.4 L CH4与一定量Cl2在光照下发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相等,则消耗的Cl2为(　　)。
A.0.5 mol B.2 mol
C.2.5 mol D.4 mol
答案:C
解析:方法一　守恒法
1 mol CH4与Cl2发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol,这四种取代物中n(Cl)=0.25 mol× (1+2+3+4)=2.5 mol,根据取代反应特点,n(HCl)=2.5 mol,故生成物中所含氯原子共2.5 mol+2.5 mol=5 mol,参加反应的Cl2为2.5 mol。
方法二　根据化学方程式进行计算
设四种有机取代物的物质的量均为1 mol,写出取代反应总的化学方程式:4CH4+10Cl2 CH3Cl+CH2Cl2+CHCl3+CCl4+ 10HCl,由此可知,4 mol CH4正好与10 mol Cl2反应,当1 mol CH4参加反应时,消耗Cl2 2.5 mol。
成果验收站
1.有关有机化合物中碳原子的成键特点,下列说法错误的是(　　)。
A.碳原子只能与碳原子、氢原子形成共价键
B.碳原子可以形成直链、支链和环状结构
C.有机化合物中,1个碳原子通常形成4个共价键
D.正丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链不在一条直线上
答案:A
解析:碳原子也可以与Cl、O等原子形成共价键,A项错误。
D.C60和C(石墨)互为同素异形体
答案:C
3.下列有机化合物属于同分异构体的正确组合是(　　)。
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
A.②和⑤ B.②和③ C.①和② D.③和④
答案:B
解析:①和④、②和③、③和⑤的分子式相同而结构不同,分别互为同分异构体;②和⑤为同一种物质。
4.下列反应是取代反应的是(　　)。
答案:D
解析:依据取代反应的定义:有机化合物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团代替的反应,可知D项是取代反应; A项是分解反应,B项是置换反应,C项是氧化反应。
5.分子式为C4H10的烷烃的一氯代物的同分异构体有(　　)。
A.3种 B.4种
C.5种 D.6种
答案:B
解析:分子式为C4H10的烷烃有两种同分异构体: CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和 (异丁烷)。正丁烷和异丁烷中各有2种不同化学环境的氢原子,故C4H10的一氯代物有4种。
6.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。
(1)光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是　　　(填字母)。
(2)装置中试管壁上出现的油状液滴是___________________ (填化学式)。
(3)甲烷与氯气反应得到的产物最多的是　　　(填化学式)。
D
CH2Cl2、CHCl3、CCl4
HCl
解析:(1)CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应,取代反应的产物有CH3Cl(g)、CH2Cl2(l)、CHCl3(l)、CCl4(l)和HCl,产生的CH2Cl2(l)、CHCl3(l)、CCl4(l)能附着在试管壁上形成油状液滴,由于试管连接饱和食盐水,反应产生的HCl一部分溶解在饱和食盐水中,一部分与试管内空气中的水蒸气形成白雾附着在试管内壁上,整个反应是气体体积减小的反应,管内液面上升,D项正确。
(2)装置中试管壁上出现的油状液滴是CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
(3)甲烷与氯气反应得到的产物中最多的是HCl。

展开更多......

收起↑