高中第1节 认识有机化合物评课课件ppt

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1.生活中常见的有机物有乙醇、乙酸、甲烷等。有机物都含有碳元素。2.大多数有机物易燃烧,从电解质和非电解质的角度分析,多数有机物为非电解质。
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碳元素的化合物属于有机化合物,简称有机物。2.有机化合物的性质(1)实验探究。
(2)有机化合物的性质。①大多数有机物具有下列性质:熔点一般较低,常温下多为固态和液态;一般难溶于水、易溶于有机溶剂;绝大多数受热易分解,容易燃烧。②有机物性质的差异性。绝大多数有机物难溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸等;有的有机物易挥发,有的难挥发,乙醇、苯易挥发,甘油难挥发;绝大多数有机物受热易分解,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.烃仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为烃,也叫作碳氢化合物,甲烷是组成最简单的烃,同时也是最简单的有机物。2.碳原子的成键特点(1)甲烷的分子结构特点。①组成与结构。
②结构特点。甲烷分子中,碳原子最外层上的4个电子分别与4个氢原子的核外电子形成4对共用电子,即形成4个共价单键,构成正四面体形结构,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109°28'。(2)有机化合物结构特点。①每个碳原子能与其他原子形成4个共价键。
③碳原子之间彼此可以共价键构成碳链或碳环。
4个碳原子相互结合的方式如图所示:
(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。
(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,用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。②当碳原子数n>10时,用汉字数字表示。如C8H18命名为辛烷,C18H38命名为十八烷。
三、有机物结构特点1.饱和链烃(烷烃)(1)烷烃的定义。烃分子中,碳原子之间都以单键结合成碳链,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,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,碳原子之间以双键结合形成碳链;乙烯分子中,所有的原子都在同一个平面内,同一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,碳原子之间以三键结合形成碳链。乙炔分子是直线形分子,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。
如分子式为C4H8的烃,碳原子之间可以形成碳环,这种烃称为环丁烷,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。像这种结构相似、分子组成相差一个或者若干个CH2原子团的有机化合物互称为同系物。
四、甲烷跟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)被其他原子(或原子团)代替的反应。甲烷和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?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。【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:否。有的有机物易溶于水,如酒精、醋酸等。有机物的性质是指“绝大多数”有机物的性质,并不是绝对的,有的有机物不仅不能燃烧反而可作灭火剂,如四氯化碳(CCl4)等。【微思考3】怎样用实验证明甲烷是由碳、氢两种元素组成的?提示:在空气中点燃甲烷,在火焰的上方罩一个干燥、洁净的烧杯,发现烧杯内壁有水珠凝结,证明甲烷中有氢元素;然后迅速将烧杯倒转过来,向烧杯中滴入少量澄清石灰水,石灰水变浑浊,证明甲烷中含有碳元素。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)CH4、CH3Cl、CH2Cl2等都是烃。 (　　)(2)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。 (　　)
(4)甲烷与氯气的反应是置换反应。 (　　)(5)只要氯气足量,甲烷与氯气的取代产物就只有CCl4。 (　　)(6)甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水证明甲烷是由碳和氢两种元素组成的。 (　　)答案:(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×
2.下列有关有机物的说法中,正确的是(　　)A.有机物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答案:C解析:很多有机物可以合成出来,A项不正确;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项不正确;有机物大多数难溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸、葡萄糖等,C项正确;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(CH3COOH)具有酸性等,D项不正确。
3.下列反应不属于取代反应的是(　　)
答案:A解析:选项B可认为是C2H5OH中的—OH被—OC2H5取代的反应,选项C可认为是C2H5Cl中的—Cl被—OH取代的反应,选项D可认为是CH4中的—H被—Cl取代的反应。
有机化合物的结构特点问题探究有机化合物中碳原子的成键特点及结构特点分别有哪些?提示:(1)每个碳原子都能与其他原子形成四个共价键。
(3)碳原子之间彼此可通过共价键构成碳链或碳环。
知识归纳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。
典例剖析例1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(填序号):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　D解析:(1)题给几种形式都可以表示甲烷这种物质,其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及填充模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型,但其中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。
一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时:(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1如图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是(　　)A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构B.CH4、CCl4都是正四面体结构C.CH4和CCl4中的化学键完全相同D.CH4、CCl4的结构相同,性质也相同
答案:B解析:CH4、CCl4分子中各自的化学键的长度、键的强度均相等,故二者均为正四面体结构;CH3Cl中含碳氢键和碳氯键两种不同的化学键,不是正四面体结构。
甲烷的取代反应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:(1)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。(2)CH4和Cl2在光照条件下发生反应,连续反应的化学方程式如下:
知识归纳1.甲烷与氯气的取代反应
2.取代反应与置换反应的区别
典例剖析例2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;甲烷和氯气反应后的产物中有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,故D错误。
(1)甲烷的取代反应是一种连锁反应,不会停留在某一步。即产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,很难出现有机产物全部是某一种产物的现象。生成物中HCl的物质的量最大。(2)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2-11 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。
变式训练2-2如图是某同学利用医疗用品注射器设计的简易实验装置。甲注射器中吸入10 mL CH4,同温同压下乙注射器中吸入50 mL Cl2,将乙注射器中的气体推入甲注射器中,气体在甲注射器中反应,用日光照射一段时间。
(1)下列是某同学预测的实验现象。①气体最终变为无色　②实验过程中,甲注射器活塞向内移动　③甲注射器内壁有油珠　④产生火花其中正确的是　　　　　　。 (2)甲注射器中发生的化学反应类型为　。 
(3)反应后,甲注射器中剩余气体能用下列试剂充分吸收的是　　　　　　。 A.浓硫酸B.氢氧化钠溶液C.饱和食盐水(4)反应后,若将甲注射器中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到　　　　　　,若再向其中滴入几滴石蕊溶液,又观察到　　　　　　。 答案:(1)②③　(2)取代反应(3)B(4)液体分为两层;产生白色沉淀　溶液变红色
解析:在光照下,甲烷与氯气发生连锁反应:
(1)理论上,甲烷与氯气体积比为1∶4时二者恰好完全反应,而该注射器里氯气与甲烷体积比为5∶1>4∶1,说明氯气过量,最终气体中仍有氯气。该反应不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体,其余的为油状液体,所以气体的总物质的量减小,内部压强减小,甲注射器活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代,故甲注射器中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢,可用氢氧化钠溶液充分吸收。(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀,同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层;若加入几滴石蕊溶液,水溶液会变红。
烃分子式的确定问题探究人们通常使用燃烧法测定烃的分子式。根据烃燃烧产物中二氧化碳和水的物质的量与烃分子的物质的量之间的关系确定烃的分子式。测定烃分子式的时候常用下列两个装置:
1.甲、乙两个装置分别可以吸收什么产物?2.测定烃的分子式的时候应按什么顺序连接这两种装置?提示:1.甲装置可以吸收水蒸气和二氧化碳,乙装置可以吸收水蒸气。2.应先连接乙装置再连接甲装置。
知识归纳烃的分子式的确定方法归纳(1)直接法。直接求算出1 ml烃中各元素原子的物质的量即可推出烃的分子式。如果给出一定条件下气态烃的密度(或相对密度)以及各元素的质量比,求算分子式的途径为:密度(相对密度)→摩尔质量(结合各元素的质量比)→分子式。(2)最简式法。
(4)原子守恒法。根据烃(CxHy)燃烧的化学方程式可直接找到烃(CxHy)、CO2、H2O之间的定量关系,若1 ml烃完全燃烧生成CO2和H2O物质的量为n(CO2)、n(H2O),则有x=n(CO2),y=2n(H2O)。(5)商余法。假设某烃的相对分子质量为Mr,则:
典例剖析例30.1 L某气态烃完全燃烧,在相同条件下测得生成0.1 L CO2和0.2 L水蒸气,且标准状况下其密度为0.717 g·L-1,该烃的分子式是(　　)A.CH4 B.C2H4C.C2H2D.C3H6答案:A 解析:根据题意M=0.717 g·L-1×22.4 L·ml-1≈16 g·ml-1,在同温、同压条件下,气体的体积比等于其物质的量
若最简式中氢原子已达饱和,则最简式即为分子式。
变式训练3-1由两种气态烷烃组成的混合物,在标准状况下的密度为1.16 g·L-1,则关于该混合物组成的判断正确的是(　　)A.一定有甲烷B.一定有乙烷C.一定是甲烷和乙烷的混合物D.可能是乙烷和丙烷的混合物答案:A解析:混合气体的平均摩尔质量是M=1.16 g·L-1×22.4 L·ml-1≈26 g·ml-1,即平均相对分子质量为26,在烷烃中相对分子质量小于26的只有甲烷,因此一定含有甲烷。
变式训练3-2室温下,某气态烃与过量氧气混合完全燃烧,恢复到室温,使燃烧产物通过浓硫酸,体积比反应前减少50 mL,再通过NaOH溶液,体积又减少了40 mL,原烃的分子式是(　　)A.CH4 B.C2H4C.C2H6D.C3H8答案:C解析:烃在过量氧气中完全燃烧产物为CO2、H2O及剩余O2,由于是恢复到室温,则通过NaOH溶液后气体体积减少的40 mL为生成CO2的体积。
①x=1,y=1,不符合题意;②x=2,y=6,符合题意;③x≥3,y≥11,不符合题意。所以原烃的分子式为C2H6。
1.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(　　)
答案:D解析:分子结构示意图、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空间构型,但填充模型更能形象地表达出H、C的位置及相对大小;电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。
2.下列有关烷烃的叙述正确的是(　　)①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键②烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色⑥所有的烷烃都可以在空气中燃烧A.①②③⑥B.①④⑥C.②③④D.①②③④
答案:B解析:①烷烃属于饱和烃,碳原子与碳原子之间、碳原子与氢原子之间都以单键结合;②烷烃性质稳定,均不能使酸性KMnO4溶液褪色;③分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃;④烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应;⑤C2H6不能与溴水发生取代反应使其褪色,但能与溴蒸气在光照条件下发生取代反应;⑥烷烃都可以在空气中燃烧生成CO2和H2O。
3.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,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。
4.在下列条件下能发生化学反应的是(　　)A.将甲烷通入氯水中B.甲烷跟氧气混合并点燃C.将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中D.将甲烷与氯气混合后置于阴暗处答案:B解析:甲烷与氯气在光照条件下反应,甲烷与氯水不反应,在阴暗处也不反应,故A、D项不能发生化学反应;甲烷具有可燃性,故B项能发生化学反应;甲烷具有稳定性,故C项不能发生化学反应。
5.甲烷是最简单的有机化合物。(1)下列关于甲烷性质的叙述中,正确的是　　　　　(填字母)。 A.甲烷是一种无色无味的气体B.甲烷的密度比空气的密度小C.甲烷极难溶于水D.只有纯净的甲烷才能安静地燃烧(2)在标准状况下,32 g CH4的物质的量为　　　 ml,它的体积为　　　 L,它所含有氢原子的数目为　　　　　　。 (3)为了除去混在甲烷中的二氧化碳和水蒸气,可将混合气体先通过盛有　　　　　　(填物质名称,下同)的洗气瓶除去　　　　　,再通过盛有　　　　　　的洗气瓶除去　　　　　。