高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 认识有机化合物评课ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 认识有机化合物评课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，C≡C，CH4，②空间结构，正四面体，2烷烃的结构特点，十八烷，正丁烷，异丁烷，同分异构现象等内容，欢迎下载使用。

一、有机化合物中碳原子的成键特点1.有机物中碳原子的结构及成键特点
2.有机物种类繁多的原因
H、O、N、S、P、卤素
【自主探索】(1)(前后串联)根据物质结构理论和价键理论,分析碳原子为什么容易形成4个共价键?提示:碳原子最外层有4个电子,既不易失去电子形成阳离子,也不易得到电子变成阴离子。碳原子通常通过共价键与其他原子形成化合物。因为碳原子最外层有4个电子,碳原子再得4个电子即可达到8电子的稳定结构。所以,碳原子通常通过4个共价键与H、S、N等形成共价化合物。
(2)(教材二次开发)有机化合物中碳原子的连接方式如下图(图中黑球代表碳原子,其他为氢原子),试写出下列有机物的分子式。提示:按顺序分子式分别为C4H10、C4H8、C4H10、C4H6、C4H8、C4H8、C4H6、C4H8。
(情境思考)“蓝天保卫战秋冬季攻坚”——台州市深化挥发性有机物治理,推进医化行业绿色发展。近年来,臭氧已成为影响台州市环境空气质量的主要污染物,而挥发性有机物(VOCs)是影响臭氧空气污染的重要因素。
有机物的组成元素只有C、H、O、N、S、P等,但为什么有机物的种类繁多呢?提示:①碳原子之间不仅可以形成单键,还可以形成双键或三键。②多个碳原子之间可以结合成链状,也可以结合成环状,还可以带支链。③同分异构现象的普遍存在。
二、烷烃1.烷烃的结构(1)甲烷的结构①分子结构
2.烷烃的通式和命名(1)通式: (n≥1)。(2)命名:①表示
②碳原子数n相同,结构不同时,用正、异、新表示。③举例:C6H14命名为_____,C18H38命名为_______;C4H10的两种分子的命名:无支链时:CH3CH2CH2CH3命名为_______;有支链时: 命名为_______。
3.同系物与同分异构体(1)同系物
(2)同分异构体①概念
②实例:丁烷的同分异构体如下表所示
③_____________的广泛存在是有机物种类繁多的重要原因之一。
【自主探索】(1)(前后串联)甲烷分子中4个C—H键的键长、键能均相等,如何证明甲烷分子是正四面体结构而不是平面结构?提示:甲烷分子中键角(碳氢键的夹角)是109°28'而不是90°,可证明甲烷分子是正四面体结构。(2)符合CnH2n+2通式的烃一定是烷烃吗?n值不同的烷烃一定互为同系物吗?提示:只有烷烃的通式符合CnH2n+2,其他烃的通式没有符合CnH2n+2的,故符合CnH2n+2的一定是烷烃。n值不同的烷烃,结构相似,组成上相差1个或若干个CH2原子团,一定互为同系物。
(3)同系物的组成元素相同吗?相对分子质量相差14的烃,是否一定属于同系物?提示:同系物的组成元素必须相同,比如甲烷的同系物必须只含有C、H两种元素。如CH2====CH2与 相对分子质量相差14,但二者不属于同系物。
(4)(情境思考)雷酸银和氰酸银是人类发现的第一个同分异构体。1830年,柏济力阿斯提出了一个崭新的化学概念,叫做“同分异性”。意思是说,同样的化学成分,可以组成性质不同的化合物。由雷酸银和氰酸银可知同分异构体的相对分子质量一定相同,那相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗?提示:不一定。相对分子质量相同的物质,分子式不一定相同,如CO、N2、C2H4相对分子质量相同,均为28,但它们的组成不同,分子式不同,不属于同分异构体。
　知识点一　同系物的理解和判断 1.判断同系物的三个关键
2.同系物判断的几个“一定”和“不一定”
【特别警示】判断同系物时应注意的两个问题(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同,也可能不同。(2)同系物和同分异构体的区别,同系物结构相似,组成不同,分子式不同;同分异构体分子式相同,结构可能相似也可能不相似。
【合作探究】 1.(思维升华)CH3CH2CH3与 是否属于同系物?为什么?(宏观辨识与微观探析)提示:是。因为同系物在分子组成上必须相差1个或若干个CH2原子团。虽然直观上 没有CH2结构,但CH3CH2CH3与 属于同系物。
2.互为同系物的物质,其物理性质和化学性质相同吗?提示:互为同系物的物质,结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,属于同一类物质,其化学性质相似,但物理性质不同。
(情境应用)液化石油气有易燃易爆的特点,一旦发生事故,后果极为严重。因此安全使用液化石油气,特别是防止火灾的发生,是关系到千家万户生命财产安全的头等大事。液化石油气是在石油炼制过程中由多种低沸点气体组成的混合物,没有固定的组成。主要成分是丁烯(CH3CH2CH====CH2)、丙烯(CH3CH====CH2)、丁烷(CH3CH2CH2CH3)和丙烷(CH3CH2CH3)。丁烯与丙烯、丁烷与丙烷分别属于什么关系?
提示:同系物。丁烯与丙烯都含有 ,结构相似,相差1个CH2原子团,互为同系物;丁烷和丙烷都属于烷烃,结构相似,相差1个CH2原子团,互为同系物。
【典例示范】【典例】有下列结构的物质:①CH3(CH2)3CH3　②CH3CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH2CH3④ 　　　⑤ ⑥ ⑦
其中,属于同系物的是________;属于同分异构体的是__; 属于同种物质的是________。 A.①②　B.②③　C.③④⑤⑥⑦　D.①③　E.③④⑤⑦　F.④⑥
【解题指南】解答本题需注意以下3点:(1)判断同系物紧扣“结构相似”和“相差n个CH2”。(2)判断同分异构体紧扣“分子式相同”和“结构不同”。(3)注意单键可以旋转。
【解析】7种物质均为烷烃,若碳原子数不同,则互为同系物;若碳原子数相同,而结构不同,则互为同分异构体;若碳原子数相同,且结构也相同,则为同一种物质。7种物质的分子式分别为①C5H12　②C5H12　③C6H14　④C6H14　⑤C6H14　⑥C6H14　⑦C6H14。所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物;①②结构相同,属于同种物质,④⑥结构相同,属于同种物质;③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。答案:BD　E　AF
【母题追问】(1)上题②③分子中碳链是直线形的吗?提示:不是。碳原子所连的4个原子形成四面体结构,故烷烃的碳链成锯齿状。(2)⑤中一个氢原子被一个氯原子取代后,有几种同分异构体?提示:4种。 有4种等效氢,故其一氯代物有4种。
【素养训练】1.同系物都具有(　　)A.相同的相对分子质量　　　　B.相同的物理性质C.相似的化学性质D.相同的最简式【解析】选C。同系物结构相似,则具有相似的化学性质,C项正确;在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,则相对分子质量不同,物理性质也不同,A项和B项错误;以烷烃同系物为例,甲烷的最简式为CH4,乙烷的最简式为CH3,丙烷的最简式为C3H8,都不相同,D项也错误。
2.2020年1月10日,“家用电器安全使用年限系列标准新闻发布会”在北京召开。系列是指相互关联的成组成套的事物或现象。同系列是指具有一个通式,结构相似,在分子结构上相差一个或若干个某种原子团(或复合体)的化合物,如 ,(其中n=0、1、2、3)。同系物是同系列的一种。
(1)下列四组化合物中,不可称为同系列的是________。属于同系物的是________。 A.CH3CH2CH2CH3　CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3B.CH3CH====CHCHOCH3CH2CH====CHCH2CHO　CH3(CH====CH)3CHOC.CH3CH2CH3　CH3CHClCH2CH3CH3CHClCH2CHClCH3D.ClCH2CHClCCl3　ClCH2CHClCH2CHClCCl3ClCH2CHClCH2CHClCH2CHClCCl3
提示:C　A。A、B、D中W分别为CH2、CH====CH、CHCl,故属于同系列,A为同系物。
(2)化学性质相似的有机物是同系物吗?提示:互为同系物的有机物结构相似,化学性质相似,但反之不成立。(3)分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物吗?提示:同系物的前提是结构相似,分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物不能保证结构相似。(4)若烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们必定是同系物吗?提示:C2H4与C3H6具有相同的最简式,当然碳、氢的质量分数相同,但C2H4只能为CH2====CH2,而C3H6若为 时二者不是同系物。
【加固训练】下列各组物质互为同系物的是(　　)A.O2和O3B.CH4和C3H8C.CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CHD 和 【解析】选B。O2和O3互为同素异形体; 和 互为同位素;CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH分子式相同,只有CH4和C3H8满足同系物的概念。
知识点二　同分异构体的书写与判断 1.同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较
2.烷烃同分异构体的书写方法(1)方法:书写烷烃同分异构体一般采用“减链法”,即主链逐步缩短,支链上碳原子的数目、支链的数目和位置有序变化(1号碳原子上不可能连支链),可概括为“四步骤、五要点”。
(2)实例——以C5H12为例:①先写出碳链最长的直链烃:CH3CH2CH2CH2CH3。②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 ③再从主链上减少一个碳原子作为所得主链的取代基,得 。故C5H12的同分异构体共有三种,依次称为正戊烷、异戊烷、新戊烷。
【误区警示】支链位置选择的注意事项(1)甲基不能连在主链的端位碳原子上,端位碳原子和2号位碳原子上不能连乙基,否则会使碳链变长。(2)等效碳原子上,只能用一个,否则重复。(3)从母链上取下两个碳原子作为两个支链(即两个甲基)时,应该利用“同、邻、间”确定两支链的相对位置,如:
【方法导引】判断一元取代物同分异构体的方法——“等效氢法”(1)连在同一碳原子上的氢原子等效,如甲烷中的4个氢原子等效。(2)同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效。如新戊烷 ,其四个甲基等效,各甲基上的氢原子完全等效,也就是说新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。
(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。如 分子中的18个氢原子是等效的。
【合作探究】1.(思维升华)同分异构体的分子中各元素的质量分数分别相等,分子中各元素的质量分数分别相等的物质一定是同分异构体吗?提示:不一定。各元素的质量分数相同的物质,分子式不一定相同,如CH2====CH2、CH3CH====CHCH3和 分子中碳元素和氢元素的质量分数均约为85.7%和14.3%,但它们不是同分异构体。
2.CH3—CH====CH2与 互为同分异构体吗?同分异构体的化学性质一定相同吗?提示:二者分子式相同,碳原子与碳原子间的连接方式不同,结构不同,是同分异构体;同分异构体可能是不同类的物质,如题干所述两种物质,它们的化学性质不同。3.试写出分子式为C4H9Cl的同分异构体。提示:书写方法:先链后位,即先写出可能的碳链方式(只写碳骨架),再加上含有的官能团位置(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)即
(用Cl换H共有2种)即
【典例示范】【典例】在化学式为C6H14的烷烃分子中,含有三个甲基的同分异构体的数目为 (　　)A.2种　　　　B.3种　　　　C.4种　　　　D.5种
【解题指南】解答本题需注意以下三点:(1)三个甲基即有一个支链。(2)熟悉烷烃同分异构体书写方法——减碳法。(3)甲基不能连在端位碳原子上,乙基不能连在端位和第二位次的碳原子上。【解析】选A。出错的原因是忽视题目中的限制条件而错选D,C6H14的同分异构体有5种,但含有三个甲基的有 和 。
【母题追问】(1)含有四个甲基的同分异构体的结构简式为_____________。 提示: 、 。(2)含有两个甲基的同分异构体的一个氢原子被一个氯原子取代后,有几种同分异构体?提示:含有两个甲基的同分异构体为CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3,有3种等效氢,故其一氯代物有3种。
【易错提醒】书写同分异构体时要注意两点:(1)有序性,即从某一种形式开始排列,依次进行,防止遗漏。(2)等效性,即位置相同的碳原子上的氢原子被取代时会得到相同的物质。
【素养训练】1.(2020·金华高一检测)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. D.
【解析】选C。CH3CH2CH2CH3为正丁烷的结构简式,分子中有2种氢原子,其一氯代物有2种,故A错误; 为异丁烷的结构简式,分子中有2种氢原子,其一氯代物有2种,故B错误; 为新戊烷的结构简式,分子中的四个甲基相同,则有1种氢原子,所以一氯代物有1种,故C正确; 为异戊烷的结构简式,分子中有4种氢原子,其一氯代物有4种,故D错误。
2.“手性”指一个物体不能与其镜像相重合 。如我们的双手,左手与互成镜像的右手不重合。一个手性分子与其镜像不重合,分子的手性通常是由不对称碳引起的,即一个碳上的四个基团互不相同。 通常用(RS)、(DL)对其进行识别。例如:
(1)互为手性分子的物质是同一种物质吗? 二者具有什么关系?提示:不是同一种物质,二者互为同分异构体。(2)互为手性分子的物质化学性质几乎完全相同,分析其原因。提示:物质结构决定性质。互为手性分子的物质组成、结构几乎完全相同,所以其化学性质几乎完全相同。
(3)下列有机物是否含有手性碳原子? 提示:当碳原子连接四个不同原子或原子团时,即为手性碳原子,如图星号碳原子为手性碳原子:
【加固训练】1.下列叙述正确的是(　　)A.分子式相同,各元素质量分数也相同的物质是同种物质B.通式相同的不同物质一定属于同系物C.分子式相同的不同物质一定是同分异构体D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体【解析】选C。分子式相同的物质,结构不一定相同,所以不一定是同种物质;通式相同的不同物质不一定是同系物,也可能是同分异构体或是其他关系;相对分子质量相同,分子式不一定相同,如NO和C2H6等,因此不一定是同分异构体。
2.在下列各组物质中,找出合适的序号填在对应的空格内:①NO2和N2O4　②12C和14C　③④异戊烷( )和新戊烷( )⑤ 和 　 ⑥甲烷和丙烷
(1)互为同位素的是________。 (2)互为同分异构体的是________。 (3)互为同系物的是________。 (4)为同一种物质的是________。 
【解析】(1)互为同位素的是质子数相同、中子数不同的原子,②符合;(2)互为同分异构体的是分子式相同、结构不同的化合物,④符合;(3)互为同系物的是结构相似、组成上相差一个或多个CH2原子团的有机物,⑥符合;(4)⑤中两个分子是同一种物质。答案:(1)②　(2)④　(3)⑥　(4)⑤