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高中鲁科版 (2019)第1节 认识有机化学示范课ppt课件
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这是一份高中鲁科版 (2019)第1节 认识有机化学示范课ppt课件，共56页。PPT课件主要包含了课前篇素养初探，必备知识，2烃的衍生物，自我检测，课堂篇素养提升，问题探究，环己烷，深化拓展，素能应用，答案C等内容，欢迎下载使用。
1.知道有机化学的研究对象和范围,了解有机化学的发展历程及其所面临的挑战,培养科学态度与社会责任的化学学科核心素养。2.了解有机化合物常见的分类方法及类别,认识常见官能团及其结构,了解有机化合物的类别与官能团的关系及其代表物质,培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。3.体会科学分类法在认识事物和科学研究中的作用,培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
一、有机化学的发展1.有机化学的研究对象有机化学就是以有机化合物为研究对象的学科。它的研究范围包括有机化合物的来源、结构、性质、合成、应用以及有关理论和方法等。
2.有机化学的发展(1)萌发和形成阶段①有机化学萌发于17世纪。19世纪初,瑞典化学家贝采里乌斯首先提出了“有机化合物”和“有机化学”这两个概念。②1828年,贝采里乌斯的学生维勒首次在实验室里用无机物合成了尿素[CO(NH2)2]这种有机化合物。③1830年,李比希创立了有机化合物的定量分析方法。④1848~1874年,关于碳的价键、碳原子的空间结构等理论相继被提出,之后研究有机化合物的官能团体系又被建立起来,使有机化学成为一门较为完整的学科。
(2)发展和走向辉煌时期①有机结构理论的建立和有机反应机理的研究,使人们对有机化学反应有了新的掌控能力。②红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)和X射线衍射(XRD)等物理方法的引入,使有机分析达到了微量、高效、准确的程度。③随着逆合成分析法设计思想的诞生以及有机合成路线设计实现程序化并进入计算机设计时代,新的有机化合物的合成速度大大提高。
二、有机化合物的分类1.按组成元素分(1)烃:只由碳、氢两种元素组成的有机化合物。
(2)烃的衍生物:烃分子中的氢原子被其他原子或原子团取代而形成的产物。烃的衍生物种类很多,卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯、胺和酰胺等都是烃的衍生物。
2.按分子中碳骨架的形状分(1)链状有机化合物:不含环状结构的有机化合物。(2)环状有机化合物:含有环状结构的有机化合物。3.按分子中是否含有特殊的原子或原子团分烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯、胺和酰胺等。
4.有机化合物的主要类别、官能团及典型代表物(1)烃类物质
5.同系列、同系物(1)同系列:分子结构相似,组成上彼此相差一个或若干个CH2的一系列有机化合物。(2)同系物:同系列中的各化合物互称同系物。(3)同系物的结构特点①分子结构相似;②具有相同的通式,如烷烃的通式为CnH2n+2(n≥1),烯烃(分子中只含一个碳碳双键)的通式为CnH2n(n≥2)。
【微思考1】甲基、羟基、醛基是否都是官能团?提示 “基”是有机化合物分子里含有的原子或原子团,“官能团”是决定着某类有机化合物共同特性的原子或原子团,“官能团”属于“基”,但“基”不一定是“官能团”。如—OH、—CHO是“基”也是官能团,但—CH3是“基”不是“官能团”。
【微思考2】羟基与氢氧根离子有何区别?
提示 羟基的结构简式为—OH,呈电中性,不能独立存在。其中短线表示氧原子上有一个成单电子可与其他原子或原子团结合形成化合物,其电子式为· H,该微粒中共含有9个电子;氢氧根离子可表示为OH-,比较稳定,可在溶液或熔融状态下独立存在,其电子式为 ,该微粒中共含有10个电子。
1.判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)所有的有机化合物都有官能团,甲苯的官能团是苯环。( )(2)丙烯分子中存在的官能团名称是双键。( )(3)乙醛的官能团是—COH。( )(4) 属于环状化合物而且含有苯环。( )(5)含相同官能团的有机化合物一定是同类有机化合物。( )
2.下列物质中含有两种官能团的烃的衍生物为( )A.CH3CH2NO2B.CH2==CHBrC.CH2Cl2 D.
答案 B解析 CH3CH2NO2中含有—NO2一种官能团,故A不符合题意;CH2==CHBr中存在碳碳双键、溴原子两种官能团,故B符合题意;CH2Cl2中存在氯原子一种官能团,故C不符合题意;甲苯分子中不存在官能团,故D不符合题意。
汽车所加的汽油中含有多种烃,如戊烷、癸烷、环己烷、己烷、1-己烯、环己烯、甲苯等。如何对下列有机化合物进行分类?CH3CH2CH2CH2CH3 戊烷CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 癸烷
CH3CH2CH2CH2CH2CH3 己烷
提示 可用树状分类法分类如下:
1.有机化合物的分类
2.键线式省略有机化合物分子中的碳氢键、碳原子及与碳原子相连的氢原子,保留氮原子、氯原子等杂原子及与杂原子相连的氢原子,用短线表示分子中的碳碳键,每个端点或拐角处代表一个碳原子,用这种方式表示的结构简式称为键线式。如:
典例1下列有机化合物中,都含有多个官能团。
(1)可以看作醇类的是 (填编号,下同)。 (2)可以看作酚类的是 。 (3)可以看作羧酸类的是 。 (4)可以看作酯类的是 。
答案 (1)BD (2)ABC (3)BCD (4)E
规律方法(1)一种有机化合物根据不同的分类方法,可以属于不同的类别,如 (苯酚)既属于环状化合物又属于酚类。(2)根据有机化合物中所含官能团来确定有机化合物的类别时,若一种有机化合物只含一种官能团,则该有机化合物含有哪种官能团即可归属于哪类有机化合物。若一种有机化合物含有多种官能团,在按官能团分类时也可认为属于不同的类别,如有机化合物HO—CH2—COOH中含有两种官能团(—OH和—COOH),则该有机化合物既可以看作醇类化合物,又可以看作羧酸类化合物。
(3)具有相同官能团的有机化合物不一定是同类物质,如 属于酚类,CH3CH2—OH属于醇类。注意醇与酚在结构上的区别:凡羟基直接与苯环相连的有机化合物属于酚类,凡羟基与除苯环之外的其他烃基相连的有机化合物属于醇类。
变式训练1请指出下列有机化合物的类别,并将其填在横线上。(1)CH3CH2CH2OH ;
答案 (1)醇 (2)酚 (3)芳香烃 (4)酯 (5)卤代烃 (6)烯烃 (7)羧酸 (8)醛
变式训练2(2020湖北襄阳高二检测)下列有机化合物按碳的骨架进行分类,其中与其他三种有机化合物属于不同类别的是( )
解析 按碳的骨架分类,可将有机化合物分为链状有机化合物与环状有机化合物, 、CH2==CH2和CH3C≡CH分子中不含环状结构,都属于链状有机化合物,而 分子中含有苯环,属于环状有机化合物。
1.(1)分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质一定是同系物吗?(2)官能团相同的物质一定是同系物吗?
提示 (1)不一定。例如,C6H5OH、C6H5CH2OH分子组成上相差一个CH2原子团,但它们的结构不相似,前者苯环与羟基直接相连,属于酚类,后者苯环与羟基不直接相连,属于醇类(芳香醇)。再例如 ,的分子式为C2H4、环丙烷(△)的分子式为C3H6,二者分子组成上相差一个CH2原子团,但它们的结构不相似,不属于同系物。(2)CH3OH、HOCH2CH2OH、C6H5OH分子中的官能团均是羟基,由于它们的结构不相似,且组成上不是相差一个或多个CH2原子团,所以它们不属于同系物。
2.同系物必须符合同一通式吗?符合同一通式的一定是同系物吗?
提示 同系物一定符合同一通式,但符合同一通式的不一定是同系物。如乙烯(C2H4)与环丙烷(C3H6)均符合通式CnH2n,但乙烯和环丙烷结构不相似,不是同系物。
2.同系物具有相同的通式如烷烃的组成通式为CnH2n+2(n≥1),烯烃(只含一个碳碳双键)的组成通式为CnH2n(n≥2)等。
3.判断同系物时应注意的问题
(3)同系物中官能团的种类和数目一定相同,否则不属于同系物。例如,CH3CH2OH(乙醇)和HOCH2CH2OH(乙二醇),二者的官能团种类相同,但数目不同,不属于同系物。(4)同系物分子组成上相差n个CH2原子团,其相对分子质量相差14n。
典例2下列各组中的物质不属于同系物的是( )
易错警示(1)羟基与脂肪烃基或与芳香烃侧链上的碳原子相连的有机化合物属于醇;羟基与苯环上的碳原子直接相连的有机化合物是酚。芳香醇和酚的官能团相同,但类别不同,二者分子构成上相差一个或若干个CH2原子团时,并不是同系物。(2)符合通式CnH2n+2且n值不同的烃一定互为同系物,因为符合通式为CnH2n+2的烃一定是链状烷烃;但是符合通式CnH2n、CnH2n-2等且n值不同的烃则不一定互为同系物,因为符合通式CnH2n的烃可能是烯烃或环烷烃,符合通式CnH2n-2的烃可能是炔烃、二烯烃或环烯烃等。
变式训练3下列各组物质,互为同系物的是( )
C.CH3COOCH3与CH3CH2COOCH3D.CH3CH2Cl与CH3CHClCH2Cl
下图所示的分子酷似企鹅,因此化学家将该物质取名为Penguinne。试写出Penguinne的分子式及Penguinne分子中含有的官能团名称。
提示 分子式为C10H14O,Penguinne分子中含有酮羰基和碳碳双键。
1.官能团的理解:官能团是决定着某类有机化合物共同特性的原子或原子团。但是通常情况下,烷基和苯环不是官能团。2.书写官能团的结构简式时,应注意不能漏掉短线,如“—C≡C—”不能写成“C≡C”;书写官能团的名称时,注意名称书写要规范、准确,如“碳碳双键”不能只写成“双键”。
3.烃基中的 、—C≡C—属于官能团。
4.分子中官能团不同,其化学性质也不同;分子中官能团相同,但若其连接方式和位置不同,化学性质也可能不同。如当羟基直接连在苯环上时属于酚类,当羟基连在脂肪烃基上时则属于醇类。5.硝基(—NO2)和氨基(—NH2)也属于官能团。
典例3(2020安徽合肥高二检测)维生素C的结构简式为
丁香油酚的结构简式为
下列关于这两种有机化合物所含官能团的说法正确的是( )A.均含酯基B.均含醇羟基和酚羟基C.均含碳碳双键D.均为含苯环的有机化合物
解析 维生素C中含有的官能团为碳碳双键、(醇)羟基、酯基,分子中没有苯环;丁香油酚中含有的官能团为碳碳双键、醚键、(酚)羟基,分子结构中含有苯环。
变式训练4(2020河北秦皇岛高二检测)下列有机化合物中,含有两种官能团的是( )
1.1828年,德国化学家用无机化合物合成了第一种有机化合物,由此打破了无机物和有机化合物之间的界限,开创了有机合成的新时代。人类利用无机物合成的第一种有机化合物是( )A.蛋白质B.甲烷C.尿素 D.醋酸答案 C
2.下列属于烷烃的是( )
3.下列化合物的类别与所含官能团不正确的是( )
4.(2020河北邯郸高二检测)下列物质不属于卤代烃的是( )A.CH2==CHBr D.C6H5Br答案 B解析 卤代烃分子中与卤素原子直接相连的是烃基,即烃分子中氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物是卤代烃,故A、C、D选项中的有机化合物均属于卤代烃。
5.下列有12种有机化合物,将它们所属的类别填入下表(填序号)。
1.知道有机化学的研究对象和范围,了解有机化学的发展历程及其所面临的挑战,培养科学态度与社会责任的化学学科核心素养。2.了解有机化合物常见的分类方法及类别,认识常见官能团及其结构,了解有机化合物的类别与官能团的关系及其代表物质,培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。3.体会科学分类法在认识事物和科学研究中的作用,培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。
一、有机化学的发展1.有机化学的研究对象有机化学就是以有机化合物为研究对象的学科。它的研究范围包括有机化合物的来源、结构、性质、合成、应用以及有关理论和方法等。
2.有机化学的发展(1)萌发和形成阶段①有机化学萌发于17世纪。19世纪初,瑞典化学家贝采里乌斯首先提出了“有机化合物”和“有机化学”这两个概念。②1828年,贝采里乌斯的学生维勒首次在实验室里用无机物合成了尿素[CO(NH2)2]这种有机化合物。③1830年,李比希创立了有机化合物的定量分析方法。④1848~1874年,关于碳的价键、碳原子的空间结构等理论相继被提出,之后研究有机化合物的官能团体系又被建立起来,使有机化学成为一门较为完整的学科。
(2)发展和走向辉煌时期①有机结构理论的建立和有机反应机理的研究,使人们对有机化学反应有了新的掌控能力。②红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)、质谱(MS)和X射线衍射(XRD)等物理方法的引入,使有机分析达到了微量、高效、准确的程度。③随着逆合成分析法设计思想的诞生以及有机合成路线设计实现程序化并进入计算机设计时代,新的有机化合物的合成速度大大提高。
二、有机化合物的分类1.按组成元素分(1)烃:只由碳、氢两种元素组成的有机化合物。
(2)烃的衍生物:烃分子中的氢原子被其他原子或原子团取代而形成的产物。烃的衍生物种类很多,卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯、胺和酰胺等都是烃的衍生物。
2.按分子中碳骨架的形状分(1)链状有机化合物:不含环状结构的有机化合物。(2)环状有机化合物:含有环状结构的有机化合物。3.按分子中是否含有特殊的原子或原子团分烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、醇、醚、酚、醛、酮、羧酸、酯、胺和酰胺等。
4.有机化合物的主要类别、官能团及典型代表物(1)烃类物质
5.同系列、同系物(1)同系列:分子结构相似,组成上彼此相差一个或若干个CH2的一系列有机化合物。(2)同系物:同系列中的各化合物互称同系物。(3)同系物的结构特点①分子结构相似;②具有相同的通式,如烷烃的通式为CnH2n+2(n≥1),烯烃(分子中只含一个碳碳双键)的通式为CnH2n(n≥2)。
【微思考1】甲基、羟基、醛基是否都是官能团?提示 “基”是有机化合物分子里含有的原子或原子团,“官能团”是决定着某类有机化合物共同特性的原子或原子团,“官能团”属于“基”,但“基”不一定是“官能团”。如—OH、—CHO是“基”也是官能团,但—CH3是“基”不是“官能团”。
【微思考2】羟基与氢氧根离子有何区别?
提示 羟基的结构简式为—OH,呈电中性,不能独立存在。其中短线表示氧原子上有一个成单电子可与其他原子或原子团结合形成化合物,其电子式为· H,该微粒中共含有9个电子;氢氧根离子可表示为OH-,比较稳定,可在溶液或熔融状态下独立存在,其电子式为 ,该微粒中共含有10个电子。
1.判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)所有的有机化合物都有官能团,甲苯的官能团是苯环。( )(2)丙烯分子中存在的官能团名称是双键。( )(3)乙醛的官能团是—COH。( )(4) 属于环状化合物而且含有苯环。( )(5)含相同官能团的有机化合物一定是同类有机化合物。( )
2.下列物质中含有两种官能团的烃的衍生物为( )A.CH3CH2NO2B.CH2==CHBrC.CH2Cl2 D.
答案 B解析 CH3CH2NO2中含有—NO2一种官能团,故A不符合题意;CH2==CHBr中存在碳碳双键、溴原子两种官能团,故B符合题意;CH2Cl2中存在氯原子一种官能团,故C不符合题意;甲苯分子中不存在官能团,故D不符合题意。
汽车所加的汽油中含有多种烃,如戊烷、癸烷、环己烷、己烷、1-己烯、环己烯、甲苯等。如何对下列有机化合物进行分类?CH3CH2CH2CH2CH3 戊烷CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3 癸烷
CH3CH2CH2CH2CH2CH3 己烷
提示 可用树状分类法分类如下:
1.有机化合物的分类
2.键线式省略有机化合物分子中的碳氢键、碳原子及与碳原子相连的氢原子,保留氮原子、氯原子等杂原子及与杂原子相连的氢原子,用短线表示分子中的碳碳键,每个端点或拐角处代表一个碳原子,用这种方式表示的结构简式称为键线式。如:
典例1下列有机化合物中,都含有多个官能团。
(1)可以看作醇类的是 (填编号,下同)。 (2)可以看作酚类的是 。 (3)可以看作羧酸类的是 。 (4)可以看作酯类的是 。
答案 (1)BD (2)ABC (3)BCD (4)E
规律方法(1)一种有机化合物根据不同的分类方法,可以属于不同的类别,如 (苯酚)既属于环状化合物又属于酚类。(2)根据有机化合物中所含官能团来确定有机化合物的类别时,若一种有机化合物只含一种官能团,则该有机化合物含有哪种官能团即可归属于哪类有机化合物。若一种有机化合物含有多种官能团,在按官能团分类时也可认为属于不同的类别,如有机化合物HO—CH2—COOH中含有两种官能团(—OH和—COOH),则该有机化合物既可以看作醇类化合物,又可以看作羧酸类化合物。
(3)具有相同官能团的有机化合物不一定是同类物质,如 属于酚类,CH3CH2—OH属于醇类。注意醇与酚在结构上的区别:凡羟基直接与苯环相连的有机化合物属于酚类,凡羟基与除苯环之外的其他烃基相连的有机化合物属于醇类。
变式训练1请指出下列有机化合物的类别,并将其填在横线上。(1)CH3CH2CH2OH ;
答案 (1)醇 (2)酚 (3)芳香烃 (4)酯 (5)卤代烃 (6)烯烃 (7)羧酸 (8)醛
变式训练2(2020湖北襄阳高二检测)下列有机化合物按碳的骨架进行分类,其中与其他三种有机化合物属于不同类别的是( )
解析 按碳的骨架分类,可将有机化合物分为链状有机化合物与环状有机化合物, 、CH2==CH2和CH3C≡CH分子中不含环状结构,都属于链状有机化合物,而 分子中含有苯环,属于环状有机化合物。
1.(1)分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质一定是同系物吗?(2)官能团相同的物质一定是同系物吗?
提示 (1)不一定。例如,C6H5OH、C6H5CH2OH分子组成上相差一个CH2原子团,但它们的结构不相似,前者苯环与羟基直接相连,属于酚类,后者苯环与羟基不直接相连,属于醇类(芳香醇)。再例如 ,的分子式为C2H4、环丙烷(△)的分子式为C3H6,二者分子组成上相差一个CH2原子团,但它们的结构不相似,不属于同系物。(2)CH3OH、HOCH2CH2OH、C6H5OH分子中的官能团均是羟基,由于它们的结构不相似,且组成上不是相差一个或多个CH2原子团,所以它们不属于同系物。
2.同系物必须符合同一通式吗?符合同一通式的一定是同系物吗?
提示 同系物一定符合同一通式,但符合同一通式的不一定是同系物。如乙烯(C2H4)与环丙烷(C3H6)均符合通式CnH2n,但乙烯和环丙烷结构不相似,不是同系物。
2.同系物具有相同的通式如烷烃的组成通式为CnH2n+2(n≥1),烯烃(只含一个碳碳双键)的组成通式为CnH2n(n≥2)等。
3.判断同系物时应注意的问题
(3)同系物中官能团的种类和数目一定相同,否则不属于同系物。例如,CH3CH2OH(乙醇)和HOCH2CH2OH(乙二醇),二者的官能团种类相同,但数目不同,不属于同系物。(4)同系物分子组成上相差n个CH2原子团,其相对分子质量相差14n。
典例2下列各组中的物质不属于同系物的是( )
易错警示(1)羟基与脂肪烃基或与芳香烃侧链上的碳原子相连的有机化合物属于醇;羟基与苯环上的碳原子直接相连的有机化合物是酚。芳香醇和酚的官能团相同,但类别不同,二者分子构成上相差一个或若干个CH2原子团时,并不是同系物。(2)符合通式CnH2n+2且n值不同的烃一定互为同系物,因为符合通式为CnH2n+2的烃一定是链状烷烃;但是符合通式CnH2n、CnH2n-2等且n值不同的烃则不一定互为同系物,因为符合通式CnH2n的烃可能是烯烃或环烷烃,符合通式CnH2n-2的烃可能是炔烃、二烯烃或环烯烃等。
变式训练3下列各组物质,互为同系物的是( )
C.CH3COOCH3与CH3CH2COOCH3D.CH3CH2Cl与CH3CHClCH2Cl
下图所示的分子酷似企鹅,因此化学家将该物质取名为Penguinne。试写出Penguinne的分子式及Penguinne分子中含有的官能团名称。
提示 分子式为C10H14O,Penguinne分子中含有酮羰基和碳碳双键。
1.官能团的理解:官能团是决定着某类有机化合物共同特性的原子或原子团。但是通常情况下,烷基和苯环不是官能团。2.书写官能团的结构简式时,应注意不能漏掉短线,如“—C≡C—”不能写成“C≡C”;书写官能团的名称时,注意名称书写要规范、准确,如“碳碳双键”不能只写成“双键”。
3.烃基中的 、—C≡C—属于官能团。
4.分子中官能团不同,其化学性质也不同;分子中官能团相同,但若其连接方式和位置不同,化学性质也可能不同。如当羟基直接连在苯环上时属于酚类,当羟基连在脂肪烃基上时则属于醇类。5.硝基(—NO2)和氨基(—NH2)也属于官能团。
典例3(2020安徽合肥高二检测)维生素C的结构简式为
丁香油酚的结构简式为
下列关于这两种有机化合物所含官能团的说法正确的是( )A.均含酯基B.均含醇羟基和酚羟基C.均含碳碳双键D.均为含苯环的有机化合物
解析 维生素C中含有的官能团为碳碳双键、(醇)羟基、酯基,分子中没有苯环;丁香油酚中含有的官能团为碳碳双键、醚键、(酚)羟基,分子结构中含有苯环。
变式训练4(2020河北秦皇岛高二检测)下列有机化合物中,含有两种官能团的是( )
1.1828年,德国化学家用无机化合物合成了第一种有机化合物,由此打破了无机物和有机化合物之间的界限,开创了有机合成的新时代。人类利用无机物合成的第一种有机化合物是( )A.蛋白质B.甲烷C.尿素 D.醋酸答案 C
2.下列属于烷烃的是( )
3.下列化合物的类别与所含官能团不正确的是( )
4.(2020河北邯郸高二检测)下列物质不属于卤代烃的是( )A.CH2==CHBr D.C6H5Br答案 B解析 卤代烃分子中与卤素原子直接相连的是烃基,即烃分子中氢原子被卤素原子取代后所生成的化合物是卤代烃,故A、C、D选项中的有机化合物均属于卤代烃。
5.下列有12种有机化合物,将它们所属的类别填入下表(填序号)。
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