高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 认识有机化合物教课课件ppt

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第二册第1节 认识有机化合物教课课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，碳元素，碳和氢，CH4，°28′，几种常见的烷烃，CH2原子团，关键能力·合作学习，课堂小结，课堂检测·素养达标等内容，欢迎下载使用。
一、认识有机化合物的一般性质1.有机化合物:大多数含_______的化合物。
【自主探索】(情境思考)家庭生活中化学无处不在,观察下列常见的生活用品,其主要的成分中哪些属于有机物?它们与无机物的性质完全不同吗?
提示:医用酒精中的乙醇、食醋中的醋酸以及花生油都属于有机物,医用酒精和食醋中的水以及纯碱属于无机物。有机物与无机物的性质既有相同点也有不同点,如乙醇、醋酸与纯碱都易溶于水,但是花生油难溶于水;乙醇、花生油容易燃烧,而纯碱不能燃烧。
19世纪以前人们首次引用 “有机化学”这个概念,将有机物与无机物分开,提出有机物只能在生命力的作用下才会产生,人工合成是不可能的。这种思想对吗?有机物只能从动植物等有机体中获得吗?提示:这种思想是错误的,曾经阻碍了有机化学的发展。有机物并不一定来自有机体。早先人们已知的有机物都从动植物等有机体中取得:从哺乳动物的尿中取得了纯的尿素,从葡萄汁内取得酒石酸,从柠檬汁内取得柠檬酸,从酸牛奶中取得乳酸,从鸦片中取得吗啡(提取的第一个生物碱);后来科学家们先后用无机物人工合成许多有机物,如尿素[CO(NH2)2]、醋酸(CH3COOH)、脂肪等,随着有机化学的发展,大量的有机物被合成出来。
二、认识有机物的结构特点1.烃仅由_______两种元素组成的有机化合物称为烃,又叫碳氢化合物。___是组成最简单的烃。
2.甲烷的分子组成和结构
3.有机化合物的结构特点
5.同系物(1)结构特征:_____相似,在分子组成上相差一个或若干个_________的有机化合物互称为同系物(烷烃中甲烷、乙烷、丁烷等互为同系物)。(2)性质:同系物之间由于结构相似,只是碳链长度不同,故它们的物理性质随碳原子数的增加呈规律性变化,而化学性质相似。
【自主探索】(教材二次开发)教材中下列各图均能表示甲烷的分子结构,其中更能反映其真实存在状况的是哪个?提示:在这几种形式中,分子结构示意图、球棍模型及空间填充模型均能反映甲烷分子的空间构型,但空间填充模型更能形象地表达出H、C的位置及所占比例;电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。
分析下列化学式及结构式中原子间的成键情况是否合理。(1)CH3N　　 (2)CH4Si(3)CH2OS (4)CH4S　　 　
提示:(1)合理。因为C、N、H原子均符合成键情况,C形成4个共价键,N形成3个共价键,H形成1个共价键。(2)不合理。因为C、Si属于同主族元素,均应形成4个共价键。(3)合理。因为C、O、S、H原子均符合成键情况,C形成4个共价键,O、S均形成2个共价键,H形成1个共价键。(4)合理。因为C、S、H原子均符合成键情况,C形成4个共价键,S形成2个共价键,H形成1个共价键。
三、有机化学反应——取代反应有机物分子里的_______________________________________代替的反应叫作取代反应。光照条件下,甲烷与Cl2发生反应:CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2 CHCl3+HClCHCl3+Cl2 CCl4+HCl
某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)
　知识点一　　有机物与无机物性质比较 
【易错提醒】有机物性质的相对性(1)大多数有机物难溶于水,但乙醇、乙酸(醋酸)等易溶于水。(2)大多数有机物可以燃烧,但CCl4却能灭火。(3)大多数有机物为非电解质,但醋酸及其盐在溶液中能够发生电离。(4)大多数有机反应进行很慢,但一些有机炸药爆炸是在瞬间完成的。
【合作探究】《水调歌头·明月几时有》是宋代大文学家苏轼公元1076年中秋在密州时所作。这首词以月起兴、与其弟苏辙七年未见之情为基础,围绕中秋明月展开想象和思考,把人世间的悲欢离合之情纳入对宇宙人生的哲理性追寻之中,反映了作者复杂而又矛盾的思想感情,又表现出作者热爱生活与积极向上的乐观精神。
(1)有机物在生活、生产中无处不在,观察上图说明哪些物品中含有有机物?提示:花草树木、衣帽服饰、酒(乙醇)中均含有有机物。(2)根据生活中常见的有机物分析其物理性质、化学性质有哪些通性?提示:熔沸点较低、易燃烧等。
【典例示范】 【典例】(双选)下列关于有机物的说法错误的是(　　)A.有机物大多数难溶于水B.有机物只含有碳、氢两种元素C.含碳元素的化合物不一定属于有机物D.有机物都易燃烧【解题指南】解答本题时应注意以下两点:(1)有机化合物一定含有碳元素,但是有些无机物也含有碳元素,如碳的氧化物、碳酸盐等。 (2)有机化合物的一般通性中有很多特例。
【解析】选B、D。大多数有机物难溶于水,A正确;有机物除含有碳元素外,还可能含有氢、氧、氮、硫等元素,B错误;含碳元素的化合物还有碳的氧化物等,这些物质不属于有机物,C正确;多数有机物易燃烧,有的有机物是灭火剂,如CCl4,D错误。
【素养训练】1.(双选)下列有关有机物的说法中,错误的是(　　)A.有机物并不都是从有机体中分离出来的物质B.有机物都是共价化合物C.有机物不一定都难溶于水D.有机物不具备无机物的性质
【解析】选B、D。很多有机物可以合成出来,A正确;有机物分子中各原子大都以共价键结合,为共价化合物,但也有形成离子键的离子化合物,如CH3COONa、CH3COONH4等,B不正确;有机物大多数不溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸、葡萄糖等,C正确;有机物与无机物性质差别较大,但有些有机物具有某些无机物的性质,如乙酸(CH3COOH)具有酸性等,D不正确。
2.土卫六是环绕土星运行的一颗卫星。据媒体报道,土卫六表面的“海洋”中有可能存在生命,又知这些“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷等碳氢化合物。下列说法错误的是(　　)A.土卫六表面的“海洋”中富含有机化合物B.土卫六表面的“海洋”中含有正四面体结构的分子C.甲烷分子中含4种共价键D.土卫六表面的“海洋”中主要含两种元素
【解析】选C。根据题给信息,土卫六表面的“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷等碳氢化合物,所以土卫六表面的“海洋”中富含有机化合物,A正确;甲烷分子为正四面体结构,B正确;甲烷分子中4个碳氢键完全相同,C错误;由土卫六表面“海洋”的主要成分可知,主要含有碳、氢两种元素,D正确。
　知识点二　有机物组成和结构的表示方法 
【规律方法】正确认识有机化合物组成和结构的表示方法(1)注意区分电子式和结构式之间的关系。电子式是书写结构式的基础,只有会书写电子式才会书写结构式。(2)注意结构式和结构简式的关系。结构简式是在结构式的基础之上省略部分价键或者将所有价键均省略的情况。 (3)分子式的最简整数比即为最简式。(4)空间填充模型(比例模型)最能体现分子的真实结构。
【合作探究】(情境思考)分子是原子由化学键连接起来形成的。其中共价键可看成是刚性的,共价键有固定键长和键角。这样分子的形状便由共价键构成的“骨架”固定了。就像我们用来表示分子的球棍模型。分子的刚性结构也是个理想模型,即把分子看成刚性硬球,把共价键看成不可伸缩弯折的骨架。
(1)结构式是有机物特有的吗?(证据推理与模型认知)提示:不是。部分无机物也可以用结构式来表示,如二氧化碳:O＝C＝O、次氯酸:H—O—Cl等。
(2)根据甲烷结构式 可确定甲烷分子中C—H键的夹角为90°吗?为什么?(证据推理与模型认知)提示:不能。有机物的结构式只能表明原子间的成键方式或排列顺序,不能表示空间构型,甲烷分子为空间正四面体结构,而不是平面正方形结构。
(3) 与 是否为同一种物质?(证据推理与模型认知)提示:二者是同一种物质。因为甲烷为正四面体结构,分子中的任意两个顶点均处于相邻位置,因此两者是同一种物质。(4)CH2Cl2的分子构型是否为正四面体结构?(证据推理与模型认知)提示:否。由于氢原子和氯原子的半径不同,因此CH2Cl2为四面体结构,但不是正四面体结构。
【典例示范】【典例】下列各项中,表达正确的是(　　)A.甲烷结构为 ,不是平面正方形结构B.乙烯的结构简式:CH2CH2C.乙烷的最简式:CH3D. C2H2分子的结构式:CH≡CH
【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)结构式并不能表示其真实的结构;(2)书写结构简式时双键或三键不能省略。【解析】选C。甲烷为5个原子的正四面体结构,A错误;书写结构简式时,碳碳双键和碳碳三键不能省略,B错; 乙烷的分子式为C2H6,因此其最简式为CH3,C正确;书写结构式时要把所有的化学键都写出来,D错。
【素养训练】1.(双选)下列化学用语错误的是(　　)A.甲烷的结构简式:CH4B.乙烷的结构简式:CH3CH3 C.四氯化碳的电子式: D.丙烷的结构简式:C3H8
【解析】选C、D。甲烷的结构简式和分子式写法相同,都是CH4,结构式应为 ,A项正确;乙烷的结构简式为CH3CH3,B项正确;CCl4的电子式应为 ,C项错误;丙烷的结构简式应为CH3CH2CH3,D项错误。
2.碳原子的成键方式很多,如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。 (1)图中属于烷烃的是________(填字母)。 (2)图中的有机化合物中,含有的氢原子数都是8的是________。 
【解析】(1)根据烷烃的定义:碳与碳原子之间只以单键互相结合成链状,剩余的价键全部与氢原子结合,可知8种分子中只有A、C为烷烃。(2)由图中8种分子看出,A、C中碳与碳原子之间全为单键,氢原子数为10;B、E、F分子中还含有双键,H分子形成碳环,氢原子数都为8。答案:(1)A、C　(2)B、E、F、H
【加固训练】(双选)下列各图均能表示甲烷的分子结构, 结合图示思考下列事实能证明甲烷分子是正四面体结构的是(　　)A.图Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ均能证明B.CH2Cl2只代表一种物质C.CHCl3只代表一种物质D.CH3Cl只代表一种物质
【解析】选A、B。图Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ均能直观说明甲烷的正四面体结构,A正确;如果甲烷是平面正方形结构,则CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一种结构,但CH2Cl2却有两种结构,一种是两个氯原子相邻,另一种是两个氯原子处于对角关系。如果甲烷是正四面体结构,其4个顶点的位置完全相同,它的一氯代物(CH3Cl)、二氯代物(CH2Cl2)、三氯代物(CHCl3)、四氯代物(CCl4)都只有一种结构,所以CH2Cl2只有一种结构,可以判断CH4应为正四面体结构,而不是平面正方形结构,B正确。
知识点三　甲烷的取代反应 1.甲烷与氯气的取代反应(1)甲烷与氯气反应的实验探究
(2)甲烷与氯气取代反应的产物性质
2.反应特点(1)“一上一下,取而代之”,用一个卤素原子代替一个氢原子,下来的氢原子与卤素原子形成卤化氢。(2)该反应为连锁反应,即使甲烷与氯气按1∶1混合反应,得到的有机产物也不是只有一氯甲烷,而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。
3.取代反应、置换反应的比较
【易错提醒】(1)甲烷能与氯气单质反应,但不能与氯水反应。(2)不论如何控制反应物的用量,反应产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,五种产物中HCl最多。(3)参加反应的Cl2的物质的量=生成的HCl的物质的量=有机产物中氯原子的物质的量。
【合作探究】(教材二次开发)根据课本P82甲烷和氯气反应的特点分析:①CH4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? (宏观辨识与微观探析)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。
②CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么?它与Cl2在物质的量上有什么关系?(宏观辨识与微观探析)提示:因为在CH4和Cl2的取代反应中,每一步都有HCl生成,故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知,每生成1 ml HCl则消耗1 ml Cl2,故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。
(情境应用)烷烃怎么命名?提示:烷烃可以根据所含碳原子数的多少来命名,小于等于10个碳原子的烷烃以天干(甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸)命名为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等,大于10个碳原子的烷烃则以碳原子数命名,如十一烷、十二烷等。
【典例示范】 【典例】利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如图所示:
请思考:(1)写出甲烷与氯气反应的化学方程式,并判断反应的类型。提示:CH4和Cl2在漫射光条件下发生如下反应:CH4+Cl2 CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2 CHCl3+HClCHCl3+Cl2 CCl4+HCl反应的类型为取代反应。
(2)理论上欲获得最多的氯化氢,Cl2与CH4的体积比应控制为多少?提示:根据取代反应的特点,取代甲烷分子中的1个氢原子需要1个Cl2,因此要获得最大量的HCl,需要将甲烷分子中的所有氢原子全部取代,故Cl2与CH4的体积比应大于等于4。
(3)分析上述实验装置中B和E的作用。提示:装置B中盛有浓硫酸,因此其作用有①干燥甲烷和氯气,并使二者混合均匀;②通过观察气泡的速度可以控制甲烷和氯气的流速,以调节二者的体积比。装置E中盛有水,故用于吸收反应生成的HCl气体,其中的干燥管能起到防止倒吸的作用。(4)若D装置的石棉中均匀混有KI粉末,用化学方程式表示其作用。提示:过量的氯气进入D装置,发生反应:Cl2+2KI====2KCl+I2,所以D装置可以吸收过量的Cl2。
【母题追问】(1)实验完成后E装置中除生成盐酸外,还含有一定量的有机物,写出此有机物的结构简式和名称。(科学探究与创新意识)提示:进入装置E的气体有HCl和CH3Cl(一氯甲烷)。(2)分析此装置的缺点,并进行改进。(科学探究与创新意识)提示:此装置没有进行尾气处理,其中尾气成分是多余的CH4和产物CH3Cl。可以在装置D与E之间增加一盛有有机溶剂的洗气瓶吸收CH4和CH3Cl。
【素养训练】下列关于甲烷与Cl2的取代反应所得产物的说法正确的是(　　)A.都是有机物B.都不溶于水C.有一种气态有机产物,其余有机产物均是液体D.均是四面体结构【解析】选C。甲烷与Cl2反应的产物中HCl不是有机物,产物中CH3Cl、HCl是气态物质,除HCl外,其余产物均为四面体结构。
【易错提醒】此类问题容易只注意四种有机产物而忽视产物中HCl气体的存在。
【加固训练】(双选)下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)A.甲烷与氯气以物质的量之比为1∶1混合时只生成CH3ClB.甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D.1 ml甲烷生成CCl4最多消耗4 ml氯气【解析】选C、D。甲烷与氯气发生取代反应生成的有机物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4,故得不到纯净的CH3Cl,A错误,C正确;甲烷与氯气的反应中每取代1 ml氢原子,消耗1 ml氯气,生成1 ml HCl,故产物中HCl的量最多,B错误;1 ml甲烷中有4 ml氢原子,生成1 ml CCl4消耗4 ml氯气,D正确。
【三言两语话重点】 (1)甲烷的结构式为 ,结构简式为CH4,分子中5个原子构成一个正四面体,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。(2)乙烯的结构式为 ,结构简式为CH2＝CH2,分子中6个原子在同一平面上,碳碳双键与碳氢键夹角为120°。(3)乙炔的结构式为H—C≡C—H,结构简式为CH≡CH,分子中4个原子在同一条直线上,碳碳三键与碳氢键夹角为180°。
(4)碳原子成键特点①可以形成4个共价键;②碳原子间可形成碳链或碳环;③碳原子间可以形成碳碳单键、碳碳双键或碳碳三键。(5)烷烃的结构特点是分子中碳原子间以单键相连,碳原子的其他价键都被氢原子所饱和,其他烷烃的化学性质和甲烷相似,特征反应为取代反应。链状不是“直线状”,而是呈“锯齿状”,链上还可分出支链。
1.隐形飞机是人们通过研究仿生学,并且应用了最新的技术和材料,使庞大的飞机实现隐形。用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能,其主要成分的结构简式为 下列说法正确的是 (　　)A.它属于环烷烃B.原子个数比C∶S∶H=3∶2∶2C.它属于有机物、易溶于水D.它属于烷烃
【解析】选B。该物质属于有机物,有机物多数不易溶于水;除含碳、氢两种元素外,还含有硫元素,故不属于烃类,也不属于烷烃,分子中有6个C,4个H,4个S。
2.有机物和无机物的不同不止体现在组成元素上。关于有机物和无机物的下列说法中错误的是(　　)A.醋酸易溶于水,是电解质,所以部分有机物具备无机物的性质B.有机物参与的反应一般比较复杂,反应速率较慢,且常伴有副反应发生C.有机物和无机物是可能相互转化的两类物质D.所有有机物均易燃烧
【解析】选D。虽然有机物与无机物性质差别较大,但有些有机物也具有某些无机物的性质,如乙酸易溶于水,具有酸性等,故A正确;有机物之间的反应一般比较复杂,副反应多,反应速率慢,故B正确;有机物和无机物之间可以相互转化,如大多数有机物燃烧生成CO2和H2O,而CO2和H2O在光合作用下可生成有机物,故C正确;大多数有机物易燃烧,但也有例外,如CCl4可用作灭火剂,故D错误。
3.下列分子具有正四面体结构的是(　　)【解析】选D。A、B、C项中的物质由于H和F、Cl、Br原子的大小不同,因此为四面体结构,而不是正四面体结构。
4.(双选)下列反应不属于取代反应的是(　　)A.CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HClB.2HBr + Cl2====Br2+ 2HClC.C2H5OH+HBr C2H5Br+H2OD.CaCl2+Na2CO3 ==== CaCO3↓+2NaCl【解析】选B、D。A、C两项反应均为取代反应,B为置换反应,D项反应为复分解反应。
5.下列关于甲烷的叙述中不正确的是(　　)A.甲烷分子的电子式为 ,分子中各原子都达到8电子稳定结构B.甲烷分子具有正四面体结构,其中4个C—H键长度和强度相同,夹角相等C.将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液不褪色D.CH4和Cl2在光照条件下发生反应,得到多种油状物质
【解析】选A。甲烷分子中H原子最外层只有2个电子,不是8电子稳定结构,A错误;甲烷分子具有正四面体结构,其中4个C—H键长度和强度相同,结构对称,夹角相等,故B正确;甲烷化学性质不活泼,将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中,溶液不褪色,故C正确;CH4和Cl2在光照条件下发生反应,可以生成一氯甲烷、二氯甲烷等有机产物,除一氯甲烷在常温下为气体外,其余有机物为液体,得到多种油状物质,故D正确。
6.在光照条件下,将等物质的量的CH4和Cl2充分反应,关于产物的说法错误的是(　　)A.有一氯甲烷B.没有二氯甲烷C.肯定有氯仿(三氯甲烷)D.HCl物质的量最多【解析】选B。由CH4和氯气发生取代反应的特点和化学方程式可以知道,生成物中包含四种有机产物和HCl;每生成1 ml卤代烃,可生成1 ml HCl,由于CH4和Cl2发生的每一步取代反应中都有HCl生成,所以A、D正确。
7.(双选)以下结构表示的有机物不属于烷烃的是(　　)【解析】选B、D。碳原子之间以碳碳单键结合成链状的烃属于烷烃。
【素养新思维】8.如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4,同温同压下乙管中注入50 mL Cl2,将乙管气体推入甲管中,气体在甲管中反应,针管放在光亮处一段时间。
(1)下列是某同学预测的实验现象正确的是________。 A.气体颜色变浅最终变为无色B.实验过程中,甲管活塞向内移动C.甲管内壁有油珠附着D.甲管中产生火花(2)甲管中发生化学反应的类型为________。  (3)反应后,甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是________。  A.水　　　　　　B.NaOH溶液C.AgNO3溶液D.饱和食盐水
(4)反应后,若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到的现象正确的是________。 A.溶液分层,油层在下层B.溶液不分层C.溶液分层,油层在上层D.水层产生白色沉淀若再向其中滴入几滴石蕊试液,又观察到__________________________________________________________________________________________。  
【解析】在光照条件下,甲烷与氯气发生反应:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2 CCl4+HCl。
(1)理论上,甲烷与氯气体积比为1∶4时,二者恰好完全反应,而甲中氯气与甲烷体积比为5∶1>4∶1,说明氯气过量,反应后仍有氯气剩余,颜色变浅但不会没有颜色。该反应进行缓慢,不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体,所以气体的总物质的量减小,内部压强减小,甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代,故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中主要含有氯气和氯化氢,可用氢氧化钠溶液吸收。