高中化学苏教版 (2019)必修 第二册专题8 有机化合物的获得与应用第一单元 化石燃料与有机化合物课文ppt课件

这是一份高中化学苏教版 (2019)必修 第二册专题8 有机化合物的获得与应用第一单元 化石燃料与有机化合物课文ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了图说考点，基础知识，技能素养，课堂检测，天然气，碳碳单键，氢原子，提示比水小，提示有白烟出现，答案B等内容，欢迎下载使用。
新课程标准1．能描述甲烷的分子结构，并能搭建甲烷、乙烷的立体模型。2．掌握甲烷的性质，会书写相应的化学方程式。3．理解取代反应的概念，了解同系物的概念。
学业质量水平合格性要求1.认识甲烷的正四面体结构，构建立体结构的思维模型，并能利用模型，解决实际问题。(水平1)2．了解甲烷分子结构特点形成“结构决定性质”的观念，能从宏观和微观结合的视角分析与解决实际问题。(水平2)等级性要求通过甲烷与氯气的光照实验、探究取代反应的原理与特点，并能用化学键的知识分析反应过程，认识取代反应。(水平3)
[新知预习]一、甲烷的结构及性质1．化石燃料(1)化石燃料包括________、________、________，从化石燃料中能获得许多重要的有机化工原料。(2)
2．甲烷的组成和结构(1)组成和结构用不同体积的小球表示不同大小的原子，更能反映分子的结构。
3．甲烷的性质(1)甲烷的物理性质
实验室中可用向下排空气法或排水法收集CH4
(2)甲烷的化学性质①稳定性：通常情况下，CH4性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂(如KMnO4)等物质反应。②【实验1】　甲烷的氧化反应——可燃性
有机化合物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生，因此，有机反应的化学方程式中，常用“―→”代替“===”
特别提醒(1)上述甲烷燃烧的实验现象只能说明甲烷的分子组成中有碳、氢元素。要验证甲烷中只存在碳元素和氢元素，必须通过定量实验测定。用浓硫酸吸收甲烷燃烧产生的水，根据产生的水的质量求出相应的氢元素的质量；再用碱石灰吸收产生的CO2，通过碱石灰的增重求算碳元素的质量，如果氢元素的质量与碳元素的质量之和等于原甲烷的质量，说明甲烷中只有碳元素和氢元素。(2)与许多气体燃料相比，在相同的条件下，等体积甲烷燃烧释放出较多的热，且燃烧后的产物可直接参与大气循环，所以甲烷是一种高效而洁净的燃料。
③【实验2】　甲烷的取代反应
教材延伸　常见的有机溶剂(1)CH4和CCl4都是正四面体形,CH3Cl、CH2Cl2和CHCl3均为四面体形但不是正四面体形。(2)三氯甲烷俗名氯仿，四氯甲烷俗名四氯化碳常见的有机溶剂它们均不溶于水，密度均比水的大。
(3)CH2Cl2只存在一种结构可证明CH4是正四面体结构。甲烷分子中有4个等同的C—H键，在空间可能有2种对称分布——正四面体形和平面正方形。假设甲烷具有平面正方形结构，则CH2Cl2分子中的5个原子必在同一平面上，应有2种结构： 若CH2Cl2有2种结构，则应有熔、沸点等物理性质不同的2种物质，而科学研究发现，CH2Cl2只有1组熔、沸点数据，故甲烷的空间结构为正四面体形。注意　不能用CH3Cl、CHCl3只存在一种结构来证明CH4是正四面体结构，因为无论CH4是平面正方形还是正四面体形，CH3Cl、CHCl3均只存在一种结构。
4．取代反应(1)定义：有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应，叫作取代反应。(2)特点　取代反应是有机反应的一种基本反应类型①从反应物的类别上看，取代反应的反应物中至少有一种是有机物。②从反应形式上看，取代反应可以是一个原子被另一个原子或原子团所取代，也可以是一个原子团被另一个原子或原子团所取代，总之“上一下一，取而代之”。
☞学而思在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1 ml CH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2的物质的量为多少？
提示：3.0 ml。在光照条件下，生成1 ml CH3Cl消耗1 ml氯气，生成1 ml CH2Cl2消耗2 ml氯气，生成1 ml CHCl3消耗3 ml氯气，生成1 ml CCl4消耗4 ml氯气。四种有机取代产物的物质的量之比为n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，根据碳原子守恒可知，生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分别是0.1 ml、0.2 ml、0.3 ml、0.4 ml，消耗的Cl2的物质的量为0.1 ml＋2×0.2 ml＋3×0.3 ml＋4×0.4 ml＝3.0 ml。
二、烷烃和同系物1．两个概念：2．烷烃：(1)通式烷烃分子中的氢原子数一定是偶数烷烃的分子组成可用通式CnH2n＋2(n代表分子中碳原子的个数)表示，符合此通式的烃一定是烷烃。
深化理解关于烷烃组成和结构的理解1．烷烃分子中只含有C、H两种元素。2．烷烃是饱和烃，碳原子数一定的烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比烷烃的少。　　　　　　　　　　　　　　　都可以旋转3．烷烃分子中只含有两种键：C—C键和C—H键。分子中每个碳原子都以四个共价单键与其他碳原子或氢原子相连形成四面体。
4．烷烃分子中碳原子间结合成链状，链状不是“直线状”(甲烷、乙烷除外)，而是呈“锯齿状”，链上还可分出支链，如图所示。
(2)烷烃的习惯命名法①当分子中碳原子数n≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示碳原子的个数，其后加上“烷”字，称为某烷，如C4H10为丁烷等。②当分子中碳原子数n≥11时，直接根据碳原子数称之为某烷，如C12H26为十二烷，C18H38为十八烷等。③对于碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃名称之前再加正、异、新等字加以区别，如正戊烷、异戊烷、新戊烷等。
(3)性质①烷烃的物理性质
3．同系物　　　　　　必备条件，缺一不可(1)定义：结构相似、分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物。(2)性质：因结构相似，故同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的递增而呈规律性变化。
特别提醒(1)通式相同的有机化合物不一定互为同系物，如CH2===CH2和 均满足通式CnH2n(n≥2，n为正整数)，但二者结构不相似，故不互为同系物。(2)同系物的碳原子数和分子式一定不同，相对分子质量之差一定是14n(n为正整数)，但相对分子质量相差14n(n为正整数)的有机化合物不一定互为同系物，如CH4和CH3CHO(乙醛)不互为同系物。
☞学而思1．在两支试管中各加入10 mL溴水，再分别加入5 mL正己烷(分子式为C6H14，结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3)。(1)把其中一支试管中的混合液在避光处振荡后静置，液体分为两层，上层是橙红色的溴的己烷溶液，下层是几乎褪成无色的溴水。①正己烷的密度比水大还是小？ ②上述过程中，正己烷与溴水是否发生了化学反应？发生的是什么变化？
提示：正己烷与溴水没发生化学变化，正己烷把溴单质从水层中萃取出来，是物理变化。
(2)把另一支试管中的混合液在光照下振荡后静置，溶液也分层，上、下两层液体几乎均是无色的。①该过程中，正己烷与溴是否发生了反应？  ②若用玻璃棒蘸取浓氨水，伸入试管内液面上方，将观察到什么现象？
提示：是。正己烷萃取溴单质，分层，光照下正己烷与溴单质发生取代反应。
2.奥运会“祥云”火炬所用燃料的主要成分为丙烷(又称为液化石油气)。等体积的甲烷与丙烷燃烧，哪种烷烃消耗的氧气多？
提示：相同条件下，1 ml甲烷燃烧消耗2 ml氧气，1 ml丙烷(C3H8)燃烧消耗5 ml氧气，丙烷(C3H8)消耗的氧气多。
3．CH2===CH2(乙烯)和 (环丙烷)符合同一通式，二者是否互为同系物？
提示：不互为同系物。CH2===CH2与 结构不相似，二者不互为同系物。
[即时自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)已知甲烷为正四面体结构，可推知CCl4也为正四面体结构(　　)(2)甲烷性质稳定，与任何氧化剂都不反应(　　)(3)16 g CH4分子中含有2NA个C—H键(　　)(4)甲烷和四氯化碳的分子中各原子均达到8电子稳定结构(　　)(5)CH4和Cl2发生取代反应时，每生成1 ml HCl，则有1 ml Cl2参加反应(　　)(6)CH4分子为正四面体结构，因此其生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4都为正四面体结构(　　)
(7)烷烃分子中碳原子和碳原子之间以单键相结合(除甲烷外)，剩余的价键都和氢原子相结合(　　)(8)分子组成上满足CnH2n＋2(n≥1)的有机物都是烷烃(　　)(9)烷烃分子中所有的原子有可能共面(　　)(10)互为同系物的两种有机化合物的最简式一定相同(　　)(11)若两种有机物的相对分子质量相差14n(n为整数)，则必为同系物(　　)(12)同系物的结构相似，所以物理性质和化学性质均相似(　　)
2．甲烷与Cl2在光照条件下发生反应会产生以下实验现象，请将产生这些现象的原因(用编号表示)填在括号内。(1)试管内气体颜色变浅(　　)(2)试管内壁有油状液滴出现(　　)(3)试管中有少量白雾产生(　　)(4)试管内液面上升(　　)A．CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是难溶于水的油状液体B．HCl极易溶于水，导致试管内气体压强减小C．Cl2被消耗，产生无色物质D．反应中产生的HCl与水蒸气结合形成盐酸小液滴
3．下列关于甲烷的说法不正确的是(　　)A．甲烷分子的结构简式是CH4B．甲烷分子中4个C—H键完全相同，任意2个C—H键之间的夹角是90°C．甲烷分子中碳原子的最外层满足8电子稳定结构D．甲烷为正四面体结构
解析：CH4是甲烷的分子式，也是结构简式，A项正确。甲烷为正四面体结构，分子中4个C—H键完全相同，任意2个C—H键之间的夹角均为109°28′，B项错误，D项正确。甲烷分子中碳原子最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成4对共用电子对，所以其碳原子的最外层满足8电子稳定结构，C项正确。
4．下列关于烷烃的说法正确的是(　　)A．正戊烷(CH3CH2CH2CH2CH3)在常温常压下为液体，密度比水的大B．丙烷分子中3个碳原子在一条直线上C．分子中含有7个碳原子的烷烃在常温下为液态D.烷烃分子为直链结构，不可以带支链
解析：A项中正戊烷的密度比水的小；B项中C3H8分子中的3个碳原子呈锯齿形，不在一条直线上；D项中烷烃分子中碳链可以为直链，也可以带支链。
5．下列有关同系物的叙述正确的是(　　)
6．下列各物质：①O2和O3　②12C和14C③C2H6和C3H8(1)互为同位素的是________。(2)互为同素异形体的是________。(3)同属于烷烃的是________。(4)互为同分异构体的是________。(5)互为同系物的是________。
例1 下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。(1)甲烷的球棍模型是_______，甲烷的电子式是________(填序号)。(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，上述中的________更能反映其真实存在状况。
解析：(1)这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)及空间填充模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型，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 ，其分子空间构型若为平面正方形结构，则二氯甲烷有2种结构： 、 ；实际上甲烷为空间正四面体结构，所以二氯甲烷只有1种结构。
例2 下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1混合发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl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甲烷完全转化为CCl4消耗2 ml氯气
解析：甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，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 H原子，消耗1 ml氯气，生成1 ml HCl，故产物中HCl最多，B错误；1 ml甲烷生成CCl4消耗4 ml氯气，D错误。
例3 下列物质之间的相互关系错误的是(　　)A．CH3CH2CH2CH3和 互为同分异构体B．干冰和冰为同一种物质C．CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物D．12C和14C互为同位素
解析：干冰是二氧化碳晶体，冰是固态的水，故B错误。
关键能力　归纳提升一、有机物分子组成与结构的表示方法“五式”“两模型”(以C2H6为例)
二、甲烷的取代反应1．在理解应用CH4和Cl2的取代反应时应注意的问题
状元随笔　甲烷空间结构的三点拓展应用(1)若CH4分子中的4个氢原子全部被其他相同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。(3)由CH4的空间结构可推知CH3CH2CH3等有机物中的碳原子并不在一条直线上。
2．取代反应与置换反应比较
三、同系物和同分异构体的判断（Ⅰ）同系物的判断（1）同系物的标准① ：互为同系物的物质属于同一类有机物即分子结构相似② ：互为同系物的物质碳原子数不同即分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团
（2）同系物判断的三个关键点：①“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。②“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。③“差”——组成上相差n个“CH2”原子团（n≥1）。a.同系物一定具有不同的碳原子数（或分子式）。b.同系物一定具有不同的相对分子质量（相差14n）。（3）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。
（2）一异——结构不同。可理解如下：①原子或原子团的连接顺序不同；②原子的空间排列不同。
1．在我国的南海、东海海底已发现天然气（含甲烷等）的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是（　　）①甲烷属于烃类②在相同条件下甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④
2．对CH4与Cl2的反应（如图所示），下列叙述错误的是（　　）A．该反应的条件是光照B．反应的现象是量筒内气体颜色变浅，器壁上有油状液滴，量筒内液面上升并产生白雾C．反应后测得溶液的pH比反应前的pH小，证明有HCl生成D．反应后向溶液中滴加AgNO3溶液，有白色沉淀产生，证明有HCl生成
解析：CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应，A正确。反应中消耗Cl2，气体颜色变浅；生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4等液态有机物，器壁上有油状液滴；反应生成的HCl遇水蒸气产生白雾；量筒中气体压强减小，液面上升，B正确。反应后溶液的pH比反应前小，说明溶液的酸性增强，证明有HCl生成，C正确。由于饱和溶液中含有NaCl，滴加AgNO3溶液，生成白色沉淀，不能证明有HCl生成，D错误。
3．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，都能使酸性KMnO4溶液褪色　③分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃　④烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应　⑤在光照条件下，乙烷通入溴水中可使溴水褪色　⑥所有烷烃都可以在空气中燃烧A．①③⑤ B．②③⑥C．①④⑥ D．①②④
解析：烷烃是饱和烃，分子中所有的化学键都是单键，①正确；烷烃的化学性质稳定，都不能被酸性KMnO4溶液氧化，故不能使酸性KMnO4溶液褪色，②错误；烷烃分子的通式是CnH2n＋2，分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃，③错误；与甲烷一样，烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应，④正确；在光照条件下，乙烷可以与溴蒸气发生取代反应，但与溴水不反应，故不能使溴水褪色，⑤错误；烷烃分子中均含有C、H元素，都可以在空气中燃烧，⑥正确。
4．下列说法正确的是（　　）A．甲烷分子的空间填充模型为 ，其二氯取代物有2种结构B．甲烷不能被氧化C．天然气不属于可再生能源D．标准状况下，11.2 L CCl4中含有C－Cl键的数目为2NA
解析：甲烷分子的空间填充模型为 ，其二氯取代物有1种结构，所以A项错误。甲烷可以燃烧，能被氧气氧化，B错误。天然气为化石燃料，属于不可再生能源，C项正确。标准状况下，CCl4是液态不是气态，所以11.2 L CCl4的物质的量不是0.5 ml，D错误。
解析：A属于分解反应(也可叫裂解反应)，B为置换反应，C属于氧化反应。要注意取代反应与置换反应的区别。
6．在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 ml，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是（　　）A．CH4 B．C3H8C．C4H10 D．C2H6
7．晋朝人常璩在《华阳国志》里有这样一段话：“有火井，夜时光映上昭。民欲其火，先以家火投之。顷许，如雷声，火焰出，通耀数十里，以竹筒盛其光藏之，可拽行终日不灭也……”，请回答下列问题。（1）话中描述的物质是一种最简单的有机物——甲烷，其结构式为__________。（2）写出“顷许，如雷声，火焰出”涉及的化学方程式：_____________________。
（3）甲烷不仅可以直接用来燃烧，还是重要的化工原料，它可以与水在高温条件下反应制得水煤气（CO和H2），反应的化学方程式为_____________________，反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为　　　　。（4）CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式为_____________________，反应类型是_________。