人教版 (2019)必修 第二册第一节 认识有机化合物多媒体教学ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第一节 认识有机化合物多媒体教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了课前自主学习，天然气，2甲烷的物理性质，情境·思考，淡蓝色，CH3Cl+HCl，CH2Cl2+HCl，CHCl3+HCl，CCl4+HCl，原子或原子团等内容，欢迎下载使用。
学习任务一　 甲烷的性质任务驱动:　天然气的主要成分是甲烷,甲烷是一种什么样的气体?1.甲烷的存在、用途及物理性质(1)存在与用途①存在:是_______、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。②用途:是一种高效、低耗、污染小的清洁能源,还是一种重要的化工原料。
(1)为了充分利用资源,国家大力提倡在农村建设沼气池,将粪便、垃圾、植物秸秆等转化为沼气。沼气的主要成分是什么?提示:沼气的主要成分是甲烷。
(2)已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g·L-1,含碳75%,含氢25%,利用这些数据怎样确定它的分子式?提示:甲烷的摩尔质量为Mr=22.4 L·ml-1×0.717 g·L-1≈16 g·ml-1, 1 ml16 g·ml-1×1 ml×75%12 g·ml-1 : =1 ml, 1 ml甲烷气体中含氢原子的物质的量: =4 ml,所以甲烷的分子式为CH4。
2.甲烷的化学性质通常状况下,甲烷比较稳定,与强酸、强碱或强氧化剂(如高锰酸钾)不反应。 (1)氧化反应(燃烧)①现象:甲烷在空气中完全燃烧,火焰呈_______。②化学方程式:____________________。
CH4+2O2 CO2+2H2O
(2)取代反应①CH4与Cl2需在_____时才能发生化学反应,有关化学方程式:CH4+Cl2 _________(一氯代物),CH3Cl+Cl2 __________(二氯代物),CH2Cl2+Cl2 _________(三氯代物),CHCl3+Cl2 ________(四氯代物)。②取代反应概念:有机物分子里的某些原子或原子团被其他_____________所替代的反应。
　【想一想】取代反应在有机化学中非常重要,图中进行的是甲烷的取代反应实验。请根据图示回答下列问题:
(1)把1体积的甲烷和4体积的氯气组成的混合气体充入大试管中,并将试管倒立在盛有硝酸银溶液的烧杯中,然后放置在光亮处,预测观察到的现象。提示:CH4与Cl2光照条件下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下均为无色液体,Cl2易溶于有机溶剂,使试管内壁上有油状液滴出现;因生成的HCl和Cl2易溶于水,反应后,试管内压强减小,水位在试管内上升,HCl和Cl2溶于水后,与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。
(2)上述实验装置能否说明甲烷和氯气发生的是取代反应?提示:甲烷与氯气的取代反应生成HCl,可以通过证明HCl生成说明此反应为取代反应,但是体系中的氯气会干扰实验的验证,因此本实验装置不能证明甲烷与氯气发生的是取代反应。
学习任务二　 烷烃的性质任务驱动:　甲烷是最简单的烷烃,其他烷烃应该有什么样的性质?1.物理性质
2.化学性质烷烃化学性质比较稳定,常温下与强酸、强碱、强氧化剂等不反应。(1)氧化反应(可燃性):烷烃都能燃烧,完全燃烧的产物是CO2和水。如乙烷完全燃烧的化学方程式为_________________________。(2)取代反应:烷烃都能与卤素单质发生取代反应。如C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式:___________________________。
2CH3CH3+7O2 4CO2+6H2O
CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl
(3)分解反应:烷烃在较高温度下会发生分解,这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中,从烷烃可得到一系列重要的化工基本原料和燃料。　【想一想】烷烃能与卤素单质在光照下反应,也能与卤素单质的水溶液反应吗?提示:气态烷烃的化学性质与CH4相似,光照条件下只能与气态卤素单质发生取代反应,与卤素单质的水溶液不发生反应,液态烷烃(如己烷)只能萃取溴水中的Br2。
探究任务一 　　　　 甲烷与卤素单质的取代反应【实验情境】【实验7-1】　取两支试管,均通过排饱和NaCl溶液的方法收集半试管CH4和半试管Cl2,分别用铁架台固定好。将其中一支试管用黑色纸套套上,另一支试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置,比较两支试管内的现象。
【问题探究】1.甲烷与Cl2的反应
　(1)试管内气体颜色的变化说明什么问题?提示:反应物和生成物中只有氯气显黄绿色,随着反应的进行,氯气越来越少,所以黄绿色越来越淡,说明发生了反应。(2)试管内为什么会出现油状液体?提示:随着反应的进行,产物越来越多,产物中有不易溶于水的物质生成,附着在试管壁上而显油状。
(3)实验中的白雾是如何形成的?提示:因为反应中生成了氯化氢气体,遇水蒸气形成白雾。(4)试管内液面为什么会上升?提示:因为反应过程中气体体积减少,试管内压强减小,外界大气压把液体压入试管。(5)在实验过程中还可以看到盛饱和食盐水的水槽中会产生什么现象?你知道这是什么原因吗?提示:有白色晶体产生。因为反应中产生的氯化氢极易溶于水,造成溶液中的氯离子浓度过大,致使食盐水达到过饱和,从而析出晶体。
2.甲烷的取代反应CH4和Cl2的反应是连锁反应,不会停留在某一步。(1)CH4和Cl2的取代反应中,消耗CH4的物质的量和4种有机产物的物质的量之和有什么关系?提示:4种有机产物分别为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,根据碳原子守恒,4种有机产物的物质的量之和与消耗甲烷的物质的量相等。
(2)甲烷取代物的相关分析:①CH4和Cl2发生取代反应时,每有1 ml氢原子被取代,消耗的Cl2分子及生成的HCl分子的物质的量分别是多少?提示:每有1 ml氢原子被取代,消耗1 ml Cl2分子,同时生成1 ml HCl分子。②若0.5 ml甲烷和Cl2恰好完全发生反应,并生成相同物质的量的4种有机物,则需Cl2的物质的量是多少?提示:CH4与Cl2发生取代反应生成4种取代产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,根据碳原子守恒,4种取代产物的物质的量分别为0.5 ml/4=0.125 ml,根据取代反应的特点,每个CH4分子中1个氢原子被取代时消耗1个Cl2分子,则需要Cl2的物质的量等于被取代的氢原子的物质的量,即0.125 ml×(1+2+3+4)=1.25 ml。
(3)CH4与Cl2反应共有几种产物? 根据取代反应的原理,思考能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示:CH4和Cl2的反应是连锁反应,不可能只发生第一步取代反应,生成物为混合物,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物,CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。(4)在氯气和甲烷的取代反应中,有哪些化学键的断裂与形成?提示:反应过程中断裂的是C—H键和Cl—Cl键,形成的是C—Cl键和Cl—H键。
【探究总结】　取代反应中要注意的5个问题(1)反应物:卤素单质(纯卤素)和甲烷,不能是卤素单质的水溶液。(2)生成物:卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物,其中卤化氢的量最多。(3)反应条件:光照(室温下在暗处不发生反应)。(4)反应特点:用“ ”而不用“====”,仍遵守质量守恒定律,需要配平。(5)甲烷的取代反应是一种连锁反应,即第一步反应一旦开始,后续反应立即进行。
【拓展提升】甲烷与卤素的反应甲烷与其他卤素单质(F2、Br2、I2)反应时,可类比甲烷与Cl2的反应,生成物均为卤化氢和四种卤代产物的混合物。卤化氢均易溶于水,四种卤代产物均不溶于水,但常温下不一定是气体。
【典例】某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意,回答下列问题:
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是____________________________;若用日光直射,可能会引起____________________。 (2)实验中可观察的实验现象有量筒内壁出现油状液滴,饱和食盐水中有少量固体析出,________________________,____________________________等。 (3)实验中生成的油状液滴的化学式为_______________________________,其中____________是工业上重要的溶剂。 (4)用饱和食盐水而不用水的原因是_________________________________。 
【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)注意有机反应的条件,同种物质条件不同可能反应不同或不反应。(2)注意反应方式,同类有机物在相同条件下反应的方式相同。
【解析】CH4和Cl2光照反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质,随着反应进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油状液体,故量筒内壁上有油状液滴。因生成的HCl易溶于水,量筒内的压强减小,量筒内液面上升。HCl溶于水后,溶液中Cl-浓度增大,使NaCl固体析出。答案:(1)光照(或光亮处)　爆炸　(2)量筒内黄绿色气体颜色变浅　量筒内液面上升　(3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4　CHCl3、CCl4　(4)降低Cl2在水中的溶解度,抑制Cl2和水的反应
【探究特训】1.(2020·合肥高一检测)下列说法正确的是(　　)A.甲烷可以与氯气发生取代反应,因此,甲烷可以使氯水褪色B.1 ml甲烷全部生成CCl4,消耗4 ml Cl2C.CH2Cl2为正四面体结构D.CCl4为平面正方形结构【解析】选B。甲烷与氯气在光照条件下发生反应,与氯水不反应;每1 ml氯气参加反应,其中1 ml氯原子与氢原子发生取代反应,另外1 ml氯原子与氢原子结合生成氯化氢,即每有几摩尔氢原子被取代就消耗几摩尔氯气;CCl4为正四面体结构,CH2Cl2为四面体结构,但不是正四面体结构。
【延伸探究】(1)甲烷的性质稳定,是否不能与任何物质发生反应?提示:甲烷能与氧气、氯气等发生反应。(2)如何证明甲烷是正四面体而不是平面正方形结构?提示:甲烷的二氯代物只有一种结构说明甲烷是正四面体结构。(3)甲烷能否使溴水褪色?提示:甲烷与溴气反应,不能与溴水反应。即甲烷能与卤素单质气体发生取代反应。
2.(2020·泰安高一检测)在光照条件下,将1 ml CH4与Cl2反应,得到等物质的量的4种取代物,则生成HCl的物质的量为(　　)A.1 ml　　　B.2 ml　　　C.2.5 ml　　　D.10 ml【解析】选C。由于1 ml CH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 ml,则消耗Cl2为0.25 ml+0.25 ml×2+0.25 ml×3+0.25 ml×4=2.5 ml。甲烷与氯气发生取代反应时,一半的Cl进入HCl,一半的氯在有机物中,所以氯气中共含有氯原子5 ml,生成氯化氢物质的量为2.5 ml。
3.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。
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(　　)
【解析】选D。在光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代烃,试管中颜色变浅,氯化氢极易溶于水,所以液面会上升。但氯代烃是不溶于水的气体或油状液体,所以最终水不会充满试管。
【补偿训练】　　三个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶,用玻璃片盖好瓶口后,分别作如下处理,各有怎样的现象发生?(1)①置于黑暗中:__________________。 ②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁: __________________。 ③放在有光线的房子里: ______________________。 (2)CH4和Cl2发生的一系列反应都是________(填反应类型)反应,请写出CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式:__ ____________________ __。 (3)若要使1 ml CH4完全和Cl2发生取代反应,生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4,则需要Cl2的物质的量为________。 A.2 ml　　　B.2.5 ml　　　C.3 ml　　　D.4 ml
【解析】对于有机反应,反应条件非常重要,通过控制反应条件,可使CH4和Cl2的取代反应发生的现象不同。1 ml CH4生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4,即0.1 ml CH3Cl、0.2 ml CH2Cl2、0.3 ml CHCl3、0.4 ml CCl4,则所需n(Cl2)=0.1 ml×1 +0.2 ml×2+0.3 ml×3+0.4 ml×4=3 ml,故选C项。答案:(1)①无明显现象　②爆炸　③黄绿色逐渐变浅,有油状液滴生成(2)取代　CH4+Cl2 CH3Cl+HCl　(3)C
探究任务二 　　　　　　　　烷烃的性质生活情境天然气是较为安全的燃气之一,天然气作为一种清洁能源,能减少二氧化硫和粉尘排放量近100%,减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%,并有助于减少酸雨,舒缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。你知道天然气的主要成分是什么吗?它属于哪类物质?
【问题探究】1.己烷能否与溴水发生取代反应?溴水中加入少量己烷,充分振荡后静置,有何现象?提示:不能。己烷从溴水中萃取溴,静置后液体分层,上层为橙红色,下层几乎无色。2.相同质量的甲烷和乙烷完全燃烧,产生的二氧化碳的量相同吗?消耗的氧气的量相同吗?提示:因为甲烷中碳的质量分数小于乙烷中碳的质量分数,故相同质量的甲烷和乙烷完全燃烧时乙烷产生的二氧化碳多。因为甲烷中氢的质量分数大于乙烷中氢的质量分数,故相同质量的甲烷和乙烷完全燃烧时甲烷消耗的氧气多。
【探究总结】1.烷烃的化学性质
2.烷烃与氯气发生取代反应“量”的关系烷烃与氯气在光照条件下发生取代反应,消耗Cl2的“量”可由烷烃中“氢原子数”决定,因每从烷烃中取下1 ml “氢”需消耗1 ml Cl2,故1 ml烷烃(CnH2n+2)完全取代时,最多消耗Cl2的量为(2n+2)ml。如1 ml乙烷最多能与6 ml Cl2发生取代反应。
【拓展提升】烷烃一元取代物种数的判断方法——等效氢法:有机物分子中位置等同的氢原子叫等效氢,分子结构中有几种等效氢,其一元取代物就有几种。其判断方法是(1)同一碳原子上的氢原子是等效的,如CH4的一氯代物只有一种。(2)同一个碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的,如 上所有氢原子等效,其一氯代物只有一种。
(3)处于对称位置上的氢原子是等效的,如 一氯代物只有一种。
【典例】下列关于丙烷结构、性质的推断中正确的是(　　)A.丙烷能使溴水、酸性KMnO4溶液都褪色B.丙烷可与氯水发生取代反应C.丙烷的3个碳原子不在同一直线上D.丙烷可与强酸或强碱反应
【解题指南】解答本题需注意以下两点:(1)明确丙烷的结构。(2)明确丙烷的性质。【解析】选C。丙烷与甲烷都是烷烃,性质相似,A、B、D三项都错误;丙烷的3个碳原子呈锯齿形,C项正确。
【探究特训】1.(2020·长沙高一检测)随着科学技术的进步,石油化工水平逐步提高。在1.01×105 Pa下,测得下表中某些烷烃的沸点。据表分析,下列选项正确的是(　　)
A.在标准状况时,新戊烷是气体B.在1.01×105 Pa、20 ℃时,C5H12都是液体C.烷烃随分子中碳原子数的增加,沸点逐渐降低D.C5H12随支链的增加,沸点逐渐降低【解析】选D。据表中信息可知,在1.01×105 Pa下,新戊烷的沸点为9.5 ℃,所以在标准状况下不是气体,而在20 ℃时新戊烷是气体,所以A、B项均错误;烷烃随分子中碳原子数的增加,沸点逐渐升高,C项错误;C5H12随支链的增加,沸点逐渐降低,D项正确。
2.(2020·郑州高一检测)下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是(　　)A.CH3CH2CH2CH3　　　B. C.CH3CH2CH3D.
【解析】选D。根据分子的对称性,运用等效氢法判断出A、B、C、D项分别有2、2、2、1种一氯代物。
3.在常温、常压下,取下列四种气态烃各1 ml,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是(　　)A.CH4　　　　B.C3H8　　　　C.C4H10　　　　D.C2H6【解析】选C。设此气态烃的分子式为CxHy,其完全燃烧的化学方程式为CxHy+(x+ )O2 xCO2+ H2O,则1 ml该烃完全燃烧时耗氧量为(x+ ) ml,上述选项分别代入(x+ ) ml,比较可知C4H10耗氧量最多。
【补偿训练】1.有机物 与氯气发生取代反应,生成的一氯代物有(　　)A.1种　　　　　　　　B.2种C.3种D.4种【解析】选C。该分子可以看成是在第2位碳原子上连接有2个甲基和1个乙基,所以该分子中有4种不同位置的碳原子,由于第2位碳原子上没有氢原子可以被取代,所以只有3种不同位置的氢原子,因此其一氯代物有3种。
2.写出下列各烷烃的分子式。(1)烷烃A在同温同压下气体的密度是H2的43倍:____________。 (2)烷烃B的碳原子数是5:__________。 (3)分子中含有26个电子的烷烃D:__________。 (4)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃F:_______________。 
　【解析】(1)M=2 g·ml-1×43=86 g·ml-1,所以14n+2=86,n=6,即该烷烃的分子式为C6H14。(2)由CnH2n+2,n=5,得2n+2=12,该烷烃的分子式为C5H12。(3)由CnH2n+2可知:6n+2n+2=26,n=3。该烷烃的分子式为C3H8。(4)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃应为CH3CH2CH2CH3,分子式为C4H10。答案:(1)C6H14　(2)C5H12　(3)C3H8　(4)C4H10
通常条件下与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。
甲烷在空气中燃烧，火焰明亮且呈淡蓝色，放出大量的热。
光照时，试管内气体颜色逐渐变浅，试管壁出现油状液滴，试管内水面上升。
1.(2020·沈阳高一检测)下列有关叙述中正确的是(　　)A.等质量的CH4和CO2产生的温室效应是后者大B.达到最强烈爆炸点时,CH4与O2的体积之比等于1∶3C.甲烷与氯气发生取代反应,其氯代产物与HCl分离可采用水洗法D.甲烷为正四面体结构而不是平面四边形结构的事实是CHCl3只有一种结构
【解析】选C。等质量的甲烷和二氧化碳相比,甲烷物质的量大于二氧化碳,则等质量的CH4和CO2产生的温室效应是前者大,故A错误;甲烷与氧气恰好反应时爆炸最强烈,CH4与O2的体积之比等于1∶2时恰好完全反应,故B错误;卤代烃难溶于水,HCl易溶于水,所以甲烷与氯气发生取代反应,其氯代产物与HCl分离可采用水洗法,故C正确;二氯甲烷只有一种结构说明甲烷是正四面体,CHCl3只有一种结构,不能解释甲烷为正四面体结构而不是平面四边形结构。
2.一些烷烃的沸点,甲烷:-162 ℃;乙烷:-89 ℃;丁烷:-1 ℃;戊烷:36 ℃。根据以上数据推断丙烷的沸点可能是(　　)A.约-40 ℃　　　　　　B.低于-162 ℃C.低于-89 ℃D.高于36 ℃【解析】选A。依据烷烃熔沸点的递变规律可知:丙烷的沸点是介于乙烷和丁烷之间,即高于-89 ℃,低于-1 ℃。A符合上述要求。
3.1 ml某烷烃完全燃烧需要消耗氧气5 ml,该烷烃的化学式是(　　)A.C2H6　　　B.C3H8　　　 C.C4H10　　　D.C5H12【解析】选B。烷烃燃烧的化学方程式可以表示为CnH2n+2+ O2 nCO2+(n+1)H2O1 1　 5可见, =5,解得n=3。根据烷烃的通式CnH2n+2知该烷烃的化学式为C3H8。
4.1 ml丙烷在光照条件下,最多可以与多少ml Cl2发生取代反应(　　)A.4 ml　　　B.8 ml　　　C.2 ml　　　D.6 ml【解析】选B。烷烃的取代反应中,被取代的氢原子与参加反应的氯气的物质的量之比为1∶1。1 ml丙烷中含有8 ml氢原子,故最多可以与8 ml Cl2发生取代反应。
5.某烃具有同分异构体,且各同分异构体的一氯代物的种数相同,该烃的分子式是(　　)A.CH4B.C3H8C.C4H10D.C5H12【解析】选C。A、B项的物质没有同分异构体,C项C4H10有CH3CH2CH2CH3和 两种结构,其分子中均有2种等效氢原子,即一氯代物都有2种;D项,C5H12有CH3CH2CH2CH2CH3、 和C(CH3)4 3种结构,其分子中分别有3种、4种和1种等效氢原子,即一氯代物分别有3种、4种、1种。
6.(改编)国家能源局于2016年9月14日发布《页岩气发展规划(2016-2020年)》,该规划是按照习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出的推动能源供给革命、消费革命、技术革命和体制革命指示精神制定的。
(1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,其主要成分是甲烷,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,它们之间的关系是____________,通式是____________,请写出此类有机物中含有5个碳原子,一氯代物只有一种的同分异构体的结构简式____________________。 (2)页岩气的发展将重塑全球的乙烯(CH2＝CH2)市场,使乙烯价格大幅下降,试写出乙烯使溴水褪色的化学方程式____________,该反应的类型是____________反应。