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鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 认识有机化合物课文ppt课件
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这是一份鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 认识有机化合物课文ppt课件，共52页。PPT课件主要包含了内容索引，素养目标，非电解质，有机物，固态或液态，易分解，碳和氢，正四面体形，°28，CH3CH3等内容，欢迎下载使用。
基础落实•必备知识全过关
重难探究•能力素养全提升
学以致用•随堂检测全达标
1.初步认识有机化合物的结构和性质。借助实验设计,完成实验操作,认识有机化合物的一些共性,培养科学探究与创新意识的学科核心素养。2.了解甲烷的结构特点。能从物质的元素组成、结构来分析烃的含义,以及甲烷的组成、结构与性质,培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的学科核心素养。3.了解碳原子的成键方式,能够正确书写烷烃的结构简式,了解同系物的定义。通过搭建有机化合物分子的球棍模型,理解碳原子的成键特点,培养证据推理与模型认知的学科核心素养。4.掌握甲烷的取代反应,理解取代反应的定义和特点。借助甲烷、氯气等分子结构模型,理解甲烷与氯气的取代反应,培养证据推理与模型认知的学科核心素养。
[知识铺垫]1.生活中常见的有机物有乙醇、乙酸、甲烷等。有机物都含有 元素。2.大多数有机物易燃烧,从电解质和非电解质的角度分析,多数有机物为 。
[必备知识]一、认识有机化合物的一般性质1.有机化合物的定义大多数含有 元素的化合物属于有机化合物,简称 。2.有机化合物的性质(1)大多数有机物具有下列性质:熔点一般较 ,常温下多为 ;一般 溶于水、 溶于有机溶剂;绝大多数受热 ,容易 。(2)有机物性质的差异性。大多数有机物 溶于水,但也有 溶于水的,如乙醇、乙酸等;有的有机物 挥发,有的 挥发,乙醇、苯等易挥发,甘油等难挥发;大多数有机物受热 分解,但有的具有较强的热稳定性,如酚醛树脂等。
二、认识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称为烃,也叫作碳氢化合物, 是组成最简单的烃,同时也是最简单的有机物。2.碳原子的成键特点(1)甲烷分子的结构特点。①组成与结构。
②结构特点。甲烷分子中,碳原子最外层的 个电子分别与 个氢原子的核外电子形成4对共用电子,即形成 个共价单键,构成 的结构,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点,4个碳氢键的长度和强度相同,夹角相等,约为 。
(2)有机化合物的结构特点。①每个碳原子能与其他原子形成 个共价键。
③碳原子之间彼此可以通过共价键形成 或 。4个碳原子相互结合的几种方式如图所示:
(3)有机物结构式的书写。①结构式。用元素符号和短线“—”表示分子中原子的排列顺序和成键方式的式子。②结构简式。将结构式中表示单键的短线“—”省略后的式子称为结构简式。如乙烷的结构式为 ,结构简式为 。
(4)有机物的命名(以只含有单键且不含支链的简单有机物为例)。①当碳原子数n≤10时,用_________________________________________ 表示。②当碳原子数n>10时,用汉字数字表示。如C8H18命名为 ,C18H38命名为 。
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸
三、烃的种类1.饱和链烃(烷烃)(1)烷烃的定义。烃分子中,碳原子之间都以 结合成碳链,碳原子的剩余价键均与 结合,这样的烃称为烷烃。烷烃分子中每个碳原子的最外层电子都被充分利用,达到“饱和”状态,因此这类烃又叫作饱和链烃。(2)烷烃的通式。烷烃的通式为CnH2n+2(n为大于或者等于1的整数),符合此通式的烃一定是烷烃。
(3)几种常见的烷烃。
2.不饱和链烃(1)乙烯。乙烯分子中,碳原子之间以 结合,所有的原子都在 ,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120°。(2)乙炔。乙炔分子中,碳原子之间以 结合。乙炔分子是 分子,碳碳三键和碳氢键之间的夹角为180°。
(3)不饱和链烃。像乙烯、乙炔分子中,碳原子还有能与氢原子结合的价键,每个碳原子的最外层电子没有被充分利用,即没有达到“饱和”状态,这样的烃叫不饱和链烃。(4)环烃。如分子式为C4H8的烃,碳原子之间形成碳环时,这种烃称为 ,其结构简式为 。像环丁烷这样,分子中含有碳环(碳原子之间以共价键相连形成的环)的烃称为环烃。3.同系物烷烃的通式为CnH2n+2(n为大于或者等于1的整数),相邻的烷烃分子在组成上均相差1个CH2原子团。像这种 相似、分子组成 的有机化合物互称为同系物。
相差一个或者若干个CH2原子团
四、甲烷和氯气的取代反应取代反应:有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他 代替的反应。甲烷与氯气的取代反应如下:
【微思考1】含碳的化合物一定是有机物吗? 【微思考2】是否所有的有机化合物都难溶于水、都易燃烧?
提示 不一定。有机化合物必须含有碳元素,但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物。如碳的氧化物(CO、CO2)、碳酸及碳酸盐、氰化物(NaCN)、硫氰化物(NH4SCN)和金属碳化物(CaC2)等,由于它们的组成、结构、性质与无机物相似,一般把它们归为无机物。
提示 否。有的有机物易溶于水,如酒精、醋酸等。有的有机物不能燃烧,且可作灭火剂,如四氯化碳(CCl4)等。
[自我检测]判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.CH4、CH3Cl、CH2Cl2等都是烃。( )2.CH4和CH3CH2CH3互为同系物。( )3.CH4的结构式是 ,所以甲烷是平面结构。( )4.甲烷与氯气的反应是置换反应。( )5.只要氯气足量,甲烷与氯气发生反应的取代产物就只有CCl4。( )6.H2CO3、C2H5OH、CH3COOH中都含碳元素,均属于有机物。( )
[问题探究]实验1:用棉签蘸取酒精,涂抹在手背上,观察现象并感受能量变化。实验2:向两支试管中加入适量水,然后分别加入体积相近的汽油和酒精,振荡试管,观察现象。实验3:向试管中加入适量碘水,再滴入适量CCl4,振荡后静置,观察现象。(1)实验1有什么现象,说明酒精具有什么性质?
提示 酒精涂抹在手背上,观察到酒精会很快消失,手背上感觉到凉快,说明酒精易挥发,挥发时吸收热量。
(2)实验2说明酒精和汽油有怎样的溶解特点? (3)实验3有哪些实验现象?
提示 酒精易溶于水,汽油难溶于水。
提示 液体分层,下层为紫红色,上层接近无色。
[应用体验]【例1】下列说法中正确的是( )A.含碳元素的化合物都是有机物B.有机化合物大多难溶于水,但某些有机化合物易溶于水C.有机化合物都是共价化合物D.有机化合物都是非电解质
答案 B解析 CO、CO2、H2CO3及碳酸盐等都是无机物,A项不正确;CH4等难溶于水,但乙醇、乙酸都易溶于水,B项正确;CH3COONa等是离子化合物,C项不正确;CH3COOH等是电解质,D项不正确。
规律方法 有机化合物和无机化合物在性质和反应上的区别
变式训练1下列有关有机物的说法正确的是( )A.含有碳元素和氢元素的化合物都属于有机物B.易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质一定是有机物C.所有的有机物都很容易燃烧D.大多数有机物受热易分解,容易燃烧
答案 D解析 碳酸含有碳元素和氢元素,但碳酸属于无机物,故A项错误;大多数有机物易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂,但易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质不一定都是有机化合物,如卤族元素形成的单质就易溶于苯、CCl4等有机溶剂,故B项错误;大多数有机物易燃烧,但也有不易燃烧的有机物,故C项错误;大多数有机物受热易分解,容易燃烧,D项正确。
[问题探究]试用不同颜色的小球分别代表碳原子、氢原子、氧原子和氯原子等,按下列要求动手搭建有机化合物分子的球棍模型,并写出相应有机化合物分子的结构式或结构简式。①搭建甲烷分子的球棍模型。②尽可能多地搭建含两个或三个碳原子的烃分子的球棍模型。③在甲烷分子球棍模型的基础上搭建下列有机化合物分子的球棍模型:一氯甲烷(CH3Cl)、乙醇(CH3CH2OH)和乙酸(CH3COOH)。
(1)通过球棍模型分析甲烷分子的结构具有哪些特点。 (2)在有机化合物分子中,碳原子可能以哪些成键方式满足“碳四价”原则?
提示 甲烷分子中,碳原子与4个氢原子形成4个共价键,形成正四面体形;碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子位于正四面体的4个顶点。
提示 碳原子可以与碳原子形成单键、双键、三键,可以形成链状,也可形成环状。碳原子还可与氢原子、卤素原子、氧原子、氮原子等形成共价键。
[深化拓展]有机物的表示方法有化学式、实验式、电子式、结构式、结构简式及模型等。下面以乙烷为例进行归纳说明。
[应用体验] 【例2】下列各图均能表示甲烷的分子结构,按照要求回答下列问题。
(1)对号入座(填字母):甲烷的球棍模型是 ,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,上面的 更能反映其真实存在状况。
答案 (1)C B (2)2 1 正四面体形 D解析 (1)题给几种形式都可以表示甲烷这种物质,其中分子的空间结构示意图(A)、球棍模型(C)及空间填充模型(D)均能反映甲烷分子的空间结构,但其中空间填充模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例;电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。(2)甲烷的结构式为 ,其分子的空间结构若为平面结构,则二氯甲烷有2种结构 、 ;实际上甲烷为正四面体形结构,所以二氯甲烷只有1种结构。
规律方法 一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时的注意事项(1)如果这4个原子相同,则分别在四面体的顶点上,构成正四面体。(2)如果这4个原子不相同,则分别在四面体的顶点上,但不是正四面体。(3)无论这4个原子是否相同,都不可能在同一平面上,最多有3个原子共面。
变式训练2(2022全国高一同步练习)下列关于有机物种类繁多的原因叙述不正确的是( )A.碳原子性质活泼,容易形成化合物B.碳原子之间能以共价键形成碳链或碳环C.碳原子之间能形成单键,也能形成双键或三键D.碳原子除了彼此间可以成键外,还可以与其他元素的原子成键
答案A解析 有机物种类繁多的原因包括碳原子间能以共价键形成碳链或碳环;碳原子之间能形成单键,也能形成双键或三键;碳原子除了彼此间可以成键外,还可以与其他元素的原子成键等。
[问题探究]将盛有甲烷与氯气混合气体的试管倒立于水槽中,可观察到什么现象?可能发生的化学反应有哪些?
提示 试管内气体颜色逐渐变浅,试管内壁有无色油状液滴出现,试管中有少量白雾,试管内液面上升,水槽中有固体析出。CH4和Cl2在光照条件下发生反应,相关反应的化学方程式如下:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl;CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl;CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl;CHCl3+Cl2 CCl4+HCl。
[深化拓展]1.甲烷与氯气的取代反应
2.取代反应与置换反应的区别
[应用体验]【例3】如图,在光照条件下,将盛有CH4和Cl2的量筒倒扣于盛有饱和食盐水的水槽中进行实验,下列对实验现象及产物分析中错误的是( )A.混合气体的颜色变浅,量筒中液面上升B.量筒内壁上出现的油状液滴,应是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物C.反应后的水溶液呈酸性D.甲烷与氯气反应后的产物只有CCl4
答案 D解析 CH4和Cl2混合后在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl。氯气是黄绿色气体,由于氯气被消耗,故混合气体颜色变浅,由于生成的HCl溶于水,而CHCl3、CH2Cl2、CCl4是油状液体,故反应后气体体积变小,则液面上升,故A正确;CHCl3、CH2Cl2、CCl4是油状液体,CH3Cl是气体但易溶于有机溶剂,故所得的油状液滴是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物,B正确;HCl溶于水后,使溶液呈酸性,故C正确;根据题中CH4和Cl2的体积可知,甲烷和氯气反应后的产物中不是只有CCl4,还应有其他有机氯代产物和HCl,故D错误。
规律方法 甲烷与Cl2发生取代反应时,每1 ml 氢原子被取代消耗1 ml Cl2,Cl2与生成的HCl的物质的量之比为1∶1。
变式训练31 ml CH4与一定量的Cl2在光照下反应,生成的四种氯代甲烷的物质的量相等,则参加反应的Cl2的物质的量是( )A.2 mlB.2.5 mlC.3 mlD.4 ml
答案 B解析 由题意可知四种氯代甲烷中碳原子的物质的量相等,故每种氯代甲烷的物质的量均为0.25 ml。每取代一个氢原子则消耗一个氯分子,所以参加反应的Cl2的物质的量是0.25 ml×(1+2+3+4)=2.5 ml。
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1.(2022全国高一同步练习)下列有机物结构的表示方法不正确的是( )
答案 C解析 乙炔的结构简式为CH≡CH,C项错误。
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
答案 A解析 仅由碳、氢两种元素组成的物质是烃,属于有机物,故A正确;碳酸仅由碳、氢、氧三种元素组成,但不属于有机物,故B错误;在氧气中燃烧只生成二氧化碳的物质可能是一氧化碳,一氧化碳属于无机物,故C错误;熔点低而且难溶于水的物质,如一氧化碳,一氧化碳属于无机物,故D错误。
3.下列说法正确的是( )A.甲烷与乙烯互为同系物B.将甲烷与氯气混合置于阴暗处,二者可反应得到四种有机氯代产物和HCl的混合物C.位于元素周期表中第2周期ⅣA族的元素既能形成有机物又能形成无机物D.有机物都含有碳元素,都容易燃烧
答案 C解析 乙烯含有碳碳双键,与甲烷不互为同系物,A错误;甲烷与氯气发生取代反应,需要在光照条件下进行,B错误;碳元素位于元素周期表第2周期ⅣA族,C正确;有机物都含有碳元素,但有些有机物不能燃烧,如CCl4不能燃烧,可用于灭火,D错误。
4.写出下列物质的分子式:(1)分子中含有14个氢原子的烷烃: 。(2)相对分子质量为44的烷烃: 。(3)碳、氢原子个数比为2∶5的烷烃: 。(4)含碳元素质量分数约为83.7%的烷烃: 。
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1.初步认识有机化合物的结构和性质。借助实验设计,完成实验操作,认识有机化合物的一些共性,培养科学探究与创新意识的学科核心素养。2.了解甲烷的结构特点。能从物质的元素组成、结构来分析烃的含义,以及甲烷的组成、结构与性质,培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的学科核心素养。3.了解碳原子的成键方式,能够正确书写烷烃的结构简式,了解同系物的定义。通过搭建有机化合物分子的球棍模型,理解碳原子的成键特点,培养证据推理与模型认知的学科核心素养。4.掌握甲烷的取代反应,理解取代反应的定义和特点。借助甲烷、氯气等分子结构模型,理解甲烷与氯气的取代反应,培养证据推理与模型认知的学科核心素养。
[知识铺垫]1.生活中常见的有机物有乙醇、乙酸、甲烷等。有机物都含有 元素。2.大多数有机物易燃烧,从电解质和非电解质的角度分析,多数有机物为 。
[必备知识]一、认识有机化合物的一般性质1.有机化合物的定义大多数含有 元素的化合物属于有机化合物,简称 。2.有机化合物的性质(1)大多数有机物具有下列性质:熔点一般较 ,常温下多为 ;一般 溶于水、 溶于有机溶剂;绝大多数受热 ,容易 。(2)有机物性质的差异性。大多数有机物 溶于水,但也有 溶于水的,如乙醇、乙酸等;有的有机物 挥发,有的 挥发,乙醇、苯等易挥发,甘油等难挥发;大多数有机物受热 分解,但有的具有较强的热稳定性,如酚醛树脂等。
二、认识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称为烃,也叫作碳氢化合物, 是组成最简单的烃,同时也是最简单的有机物。2.碳原子的成键特点(1)甲烷分子的结构特点。①组成与结构。
②结构特点。甲烷分子中,碳原子最外层的 个电子分别与 个氢原子的核外电子形成4对共用电子,即形成 个共价单键,构成 的结构,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点,4个碳氢键的长度和强度相同,夹角相等,约为 。
(2)有机化合物的结构特点。①每个碳原子能与其他原子形成 个共价键。
③碳原子之间彼此可以通过共价键形成 或 。4个碳原子相互结合的几种方式如图所示:
(3)有机物结构式的书写。①结构式。用元素符号和短线“—”表示分子中原子的排列顺序和成键方式的式子。②结构简式。将结构式中表示单键的短线“—”省略后的式子称为结构简式。如乙烷的结构式为 ,结构简式为 。
(4)有机物的命名(以只含有单键且不含支链的简单有机物为例)。①当碳原子数n≤10时,用_________________________________________ 表示。②当碳原子数n>10时,用汉字数字表示。如C8H18命名为 ,C18H38命名为 。
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸
三、烃的种类1.饱和链烃(烷烃)(1)烷烃的定义。烃分子中,碳原子之间都以 结合成碳链,碳原子的剩余价键均与 结合,这样的烃称为烷烃。烷烃分子中每个碳原子的最外层电子都被充分利用,达到“饱和”状态,因此这类烃又叫作饱和链烃。(2)烷烃的通式。烷烃的通式为CnH2n+2(n为大于或者等于1的整数),符合此通式的烃一定是烷烃。
(3)几种常见的烷烃。
2.不饱和链烃(1)乙烯。乙烯分子中,碳原子之间以 结合,所有的原子都在 ,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120°。(2)乙炔。乙炔分子中,碳原子之间以 结合。乙炔分子是 分子,碳碳三键和碳氢键之间的夹角为180°。
(3)不饱和链烃。像乙烯、乙炔分子中,碳原子还有能与氢原子结合的价键,每个碳原子的最外层电子没有被充分利用,即没有达到“饱和”状态,这样的烃叫不饱和链烃。(4)环烃。如分子式为C4H8的烃,碳原子之间形成碳环时,这种烃称为 ,其结构简式为 。像环丁烷这样,分子中含有碳环(碳原子之间以共价键相连形成的环)的烃称为环烃。3.同系物烷烃的通式为CnH2n+2(n为大于或者等于1的整数),相邻的烷烃分子在组成上均相差1个CH2原子团。像这种 相似、分子组成 的有机化合物互称为同系物。
相差一个或者若干个CH2原子团
四、甲烷和氯气的取代反应取代反应:有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他 代替的反应。甲烷与氯气的取代反应如下:
【微思考1】含碳的化合物一定是有机物吗? 【微思考2】是否所有的有机化合物都难溶于水、都易燃烧?
提示 不一定。有机化合物必须含有碳元素,但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物。如碳的氧化物(CO、CO2)、碳酸及碳酸盐、氰化物(NaCN)、硫氰化物(NH4SCN)和金属碳化物(CaC2)等,由于它们的组成、结构、性质与无机物相似,一般把它们归为无机物。
提示 否。有的有机物易溶于水,如酒精、醋酸等。有的有机物不能燃烧,且可作灭火剂,如四氯化碳(CCl4)等。
[自我检测]判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.CH4、CH3Cl、CH2Cl2等都是烃。( )2.CH4和CH3CH2CH3互为同系物。( )3.CH4的结构式是 ,所以甲烷是平面结构。( )4.甲烷与氯气的反应是置换反应。( )5.只要氯气足量,甲烷与氯气发生反应的取代产物就只有CCl4。( )6.H2CO3、C2H5OH、CH3COOH中都含碳元素,均属于有机物。( )
[问题探究]实验1:用棉签蘸取酒精,涂抹在手背上,观察现象并感受能量变化。实验2:向两支试管中加入适量水,然后分别加入体积相近的汽油和酒精,振荡试管,观察现象。实验3:向试管中加入适量碘水,再滴入适量CCl4,振荡后静置,观察现象。(1)实验1有什么现象,说明酒精具有什么性质?
提示 酒精涂抹在手背上,观察到酒精会很快消失,手背上感觉到凉快,说明酒精易挥发,挥发时吸收热量。
(2)实验2说明酒精和汽油有怎样的溶解特点? (3)实验3有哪些实验现象?
提示 酒精易溶于水,汽油难溶于水。
提示 液体分层,下层为紫红色,上层接近无色。
[应用体验]【例1】下列说法中正确的是( )A.含碳元素的化合物都是有机物B.有机化合物大多难溶于水,但某些有机化合物易溶于水C.有机化合物都是共价化合物D.有机化合物都是非电解质
答案 B解析 CO、CO2、H2CO3及碳酸盐等都是无机物,A项不正确;CH4等难溶于水,但乙醇、乙酸都易溶于水,B项正确;CH3COONa等是离子化合物,C项不正确;CH3COOH等是电解质,D项不正确。
规律方法 有机化合物和无机化合物在性质和反应上的区别
变式训练1下列有关有机物的说法正确的是( )A.含有碳元素和氢元素的化合物都属于有机物B.易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质一定是有机物C.所有的有机物都很容易燃烧D.大多数有机物受热易分解,容易燃烧
答案 D解析 碳酸含有碳元素和氢元素,但碳酸属于无机物,故A项错误;大多数有机物易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂,但易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质不一定都是有机化合物,如卤族元素形成的单质就易溶于苯、CCl4等有机溶剂,故B项错误;大多数有机物易燃烧,但也有不易燃烧的有机物,故C项错误;大多数有机物受热易分解,容易燃烧,D项正确。
[问题探究]试用不同颜色的小球分别代表碳原子、氢原子、氧原子和氯原子等,按下列要求动手搭建有机化合物分子的球棍模型,并写出相应有机化合物分子的结构式或结构简式。①搭建甲烷分子的球棍模型。②尽可能多地搭建含两个或三个碳原子的烃分子的球棍模型。③在甲烷分子球棍模型的基础上搭建下列有机化合物分子的球棍模型:一氯甲烷(CH3Cl)、乙醇(CH3CH2OH)和乙酸(CH3COOH)。
(1)通过球棍模型分析甲烷分子的结构具有哪些特点。 (2)在有机化合物分子中,碳原子可能以哪些成键方式满足“碳四价”原则?
提示 甲烷分子中,碳原子与4个氢原子形成4个共价键,形成正四面体形;碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子位于正四面体的4个顶点。
提示 碳原子可以与碳原子形成单键、双键、三键,可以形成链状,也可形成环状。碳原子还可与氢原子、卤素原子、氧原子、氮原子等形成共价键。
[深化拓展]有机物的表示方法有化学式、实验式、电子式、结构式、结构简式及模型等。下面以乙烷为例进行归纳说明。
[应用体验] 【例2】下列各图均能表示甲烷的分子结构,按照要求回答下列问题。
(1)对号入座(填字母):甲烷的球棍模型是 ,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,上面的 更能反映其真实存在状况。
答案 (1)C B (2)2 1 正四面体形 D解析 (1)题给几种形式都可以表示甲烷这种物质,其中分子的空间结构示意图(A)、球棍模型(C)及空间填充模型(D)均能反映甲烷分子的空间结构,但其中空间填充模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例;电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。(2)甲烷的结构式为 ,其分子的空间结构若为平面结构,则二氯甲烷有2种结构 、 ;实际上甲烷为正四面体形结构,所以二氯甲烷只有1种结构。
规律方法 一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时的注意事项(1)如果这4个原子相同,则分别在四面体的顶点上,构成正四面体。(2)如果这4个原子不相同,则分别在四面体的顶点上,但不是正四面体。(3)无论这4个原子是否相同,都不可能在同一平面上,最多有3个原子共面。
变式训练2(2022全国高一同步练习)下列关于有机物种类繁多的原因叙述不正确的是( )A.碳原子性质活泼,容易形成化合物B.碳原子之间能以共价键形成碳链或碳环C.碳原子之间能形成单键,也能形成双键或三键D.碳原子除了彼此间可以成键外,还可以与其他元素的原子成键
答案A解析 有机物种类繁多的原因包括碳原子间能以共价键形成碳链或碳环;碳原子之间能形成单键,也能形成双键或三键;碳原子除了彼此间可以成键外,还可以与其他元素的原子成键等。
[问题探究]将盛有甲烷与氯气混合气体的试管倒立于水槽中,可观察到什么现象?可能发生的化学反应有哪些?
提示 试管内气体颜色逐渐变浅,试管内壁有无色油状液滴出现,试管中有少量白雾,试管内液面上升,水槽中有固体析出。CH4和Cl2在光照条件下发生反应,相关反应的化学方程式如下:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl;CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl;CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl;CHCl3+Cl2 CCl4+HCl。
[深化拓展]1.甲烷与氯气的取代反应
2.取代反应与置换反应的区别
[应用体验]【例3】如图,在光照条件下,将盛有CH4和Cl2的量筒倒扣于盛有饱和食盐水的水槽中进行实验,下列对实验现象及产物分析中错误的是( )A.混合气体的颜色变浅,量筒中液面上升B.量筒内壁上出现的油状液滴,应是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物C.反应后的水溶液呈酸性D.甲烷与氯气反应后的产物只有CCl4
答案 D解析 CH4和Cl2混合后在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl。氯气是黄绿色气体,由于氯气被消耗,故混合气体颜色变浅,由于生成的HCl溶于水,而CHCl3、CH2Cl2、CCl4是油状液体,故反应后气体体积变小,则液面上升,故A正确;CHCl3、CH2Cl2、CCl4是油状液体,CH3Cl是气体但易溶于有机溶剂,故所得的油状液滴是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物,B正确;HCl溶于水后,使溶液呈酸性,故C正确;根据题中CH4和Cl2的体积可知,甲烷和氯气反应后的产物中不是只有CCl4,还应有其他有机氯代产物和HCl,故D错误。
规律方法 甲烷与Cl2发生取代反应时,每1 ml 氢原子被取代消耗1 ml Cl2,Cl2与生成的HCl的物质的量之比为1∶1。
变式训练31 ml CH4与一定量的Cl2在光照下反应,生成的四种氯代甲烷的物质的量相等,则参加反应的Cl2的物质的量是( )A.2 mlB.2.5 mlC.3 mlD.4 ml
答案 B解析 由题意可知四种氯代甲烷中碳原子的物质的量相等,故每种氯代甲烷的物质的量均为0.25 ml。每取代一个氢原子则消耗一个氯分子,所以参加反应的Cl2的物质的量是0.25 ml×(1+2+3+4)=2.5 ml。
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1.(2022全国高一同步练习)下列有机物结构的表示方法不正确的是( )
答案 C解析 乙炔的结构简式为CH≡CH,C项错误。
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
答案 A解析 仅由碳、氢两种元素组成的物质是烃,属于有机物,故A正确;碳酸仅由碳、氢、氧三种元素组成,但不属于有机物,故B错误;在氧气中燃烧只生成二氧化碳的物质可能是一氧化碳,一氧化碳属于无机物,故C错误;熔点低而且难溶于水的物质,如一氧化碳,一氧化碳属于无机物,故D错误。
3.下列说法正确的是( )A.甲烷与乙烯互为同系物B.将甲烷与氯气混合置于阴暗处,二者可反应得到四种有机氯代产物和HCl的混合物C.位于元素周期表中第2周期ⅣA族的元素既能形成有机物又能形成无机物D.有机物都含有碳元素,都容易燃烧
答案 C解析 乙烯含有碳碳双键,与甲烷不互为同系物,A错误;甲烷与氯气发生取代反应,需要在光照条件下进行,B错误;碳元素位于元素周期表第2周期ⅣA族,C正确;有机物都含有碳元素,但有些有机物不能燃烧,如CCl4不能燃烧,可用于灭火,D错误。
4.写出下列物质的分子式:(1)分子中含有14个氢原子的烷烃: 。(2)相对分子质量为44的烷烃: 。(3)碳、氢原子个数比为2∶5的烷烃: 。(4)含碳元素质量分数约为83.7%的烷烃: 。
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