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

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1.能基于碳原子的结构认识其成键特征,结合碳原子的连接方式认识有机物种类繁多的原因。2.能借助模型认识烷烃的结构特点,理解同系物、同分异构体的含义,并能结合实例进行辨析。3.能基于实验和客观事实认识烷烃的性质,借助模型理解取代反应的原理。4.会用结构简式正确书写有机化学方程式,体会有机反应的特点。
一、有机化合物中碳原子的成键特点
微思考1试以4个碳原子相互结合的方式为例,分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。提示:碳原子之间可以相互连接成碳链或碳环,碳链上可以带有支链,碳环上可以有侧链;碳原子之间可以形成单键、双键或三键,双键或三键的位置可以不同,等等。
微训练1有机物种类繁多的主要原因是(　　)。A.有机物分子结构十分复杂B.自然界中存在着多种形式的、大量的有机物C.有机物分子中的碳原子通过离子键和共价键与其他原子结合D.碳原子有四个共价键,且碳原子间也可以成键,而且有多种成键方式和不同的碳骨架答案:D解析:有机物中碳原子个数可以有很多个,并且碳原子间因成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。
二、烷烃1.甲烷的分子结构。
实验数据表明,CH4分子中共价键的夹角为109°28',4个C—H的长度、强度和夹角完全相同,说明CH4的空间结构为　正四面体　。 
2.乙烷、丙烷、丁烷的组成和结构。
3.烷烃的结构特点。
烷烃中碳碳结合成链状时,链状不是“直线状”,而是呈锯齿状,链上还可分出支链,如图所示。
4.烷烃的命名。(1)表示。
(2)举例:C6H14命名为　己烷　,C18H38命名为　十八烷　。 
5.同系物。(1)定义:　结构　相似,在分子组成上相差一个或若干个　CH2原子团　的化合物互称为同系物。 (2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
6.同分异构体。(1)定义:化合物具有相同的　分子式　,但具有不同 结构　的现象称为同分异构现象,具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 (2)C4H10的同分异构体的结构简式及名称为CH3CH2CH2CH3、正丁烷和 、异丁烷,其中沸点较低的是异丁烷。
(3)甲烷、乙烷、丙烷没有同分异构体。丁烷的同分异构体有 2 种,戊烷的同分异构体有 3 种。(4)同分异构现象的广泛存在也是有机物种类繁多的重要原因之一。
三、烷烃的性质1.烷烃的物理性质(随分子中碳原子数增加)。(1)熔、沸点:逐渐　升高　; (2)状态:由气态→液态→固态,其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态;(3)密度:逐渐　增大　且均比水的密度　小　,　难溶　于水。 (4)水溶性: 难溶 于水。
微训练2下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是(　　)。①CH3(CH2)2CH3　②CH3(CH2)3CH3　③(CH3)3CH　④(CH3)2CHCH2CH3A.②④①③B.④②①③C.④③②①D.②④③①答案:A解析:烷烃的沸点随着分子中碳原子数的增加而升高;碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低。
2.烷烃的化学性质。(1)通常情况下,烷烃性质稳定,与强酸、强碱或 高锰酸钾 等强氧化剂不发生反应。
微思考2将甲烷持续通入酸性高锰酸钾溶液中,可观察到什么现象?提示:酸性高锰酸钾不能氧化甲烷,所以酸性高锰酸钾溶液不褪色。
(3)取代反应。①以甲烷为例探究。
注意:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均　难　溶于水;常温下　CH3Cl　是气体,其余三种均为液体。 
②定义。有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫做取代反应。(4)有机化合物的共性。①大多数有机物的熔点比较低,且　难　溶于水,　易　溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。 ②大多数有机物容易燃烧,受热会发生分解。③有机物的化学反应比较复杂,常伴有副反应发生,很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。
微训练3下列性质中不是烷烃所具有的是(　　)。A.常温下都为气态,都不溶于水B.完全燃烧时产物只有CO2和H2OC.通常不与强酸、强碱及高锰酸钾反应D.一定条件下可与卤素单质发生取代反应答案:A解析:常温下,碳原子数较多时,烷烃可能为液态或固态。
一 常见有机化合物结构的表示方法
问题探究天然气、沼气、煤层气等的主要成分都是甲烷,甲烷是最简单的有机化合物。
沼气生产及利用流程图
(1)甲烷分子的空间结构是怎样的?写出甲烷的电子式和结构式。提示:甲烷的空间结构为正四面体结构。
(2)甲烷分子中所有原子共平面吗?提示:甲烷为正四面体结构,所有原子不能共平面。(3)根据甲烷的分子结构推测CH2Cl2有几种结构?提示:甲烷为正四面体结构,因此CH2Cl2中2个Cl在空间一定处于相邻位置,CH2Cl2只有一种结构。
典例剖析【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　　　　(填字母,下同),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,上述中的　　　　更能反映其真实存在状况。 答案:(1)C　B(2)2　1　正四面体　D
学以致用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
解析:CH4、CCl4均为正四面体结构;CH3Cl中含C—H和C—Cl两种不同的化学键,不是正四面体结构。
二 同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的区别
问题探究分析四种烷烃的结构特点,并回答下列问题。
(1)上述四种烷烃在分子组成和结构上有何特点或规律?提示:四种烃分子结构相似,分子组成上相差了一个或若干个CH2原子团。(2)由链状烷烃的分子通式计算烷烃分子中能形成多少个共价键?提示:链状烷烃的通式为CnH2n+2(n代表分子中的碳原子数),其中C—H键(2n+2)个,C—C键为(n-1)个,共价键总数为(2n+2)+(n-1)=3n+1。
(3)CH3CH2CH2CH3与 是什么关系?判断依据是什么?提示:同分异构体。两者分子式相同而结构不同。
(4)试写出分子式为C4H9Cl的同分异构体。提示:书写方法:先写出可能的碳链,再找出氯原子的位置(即找等效氢,等效氢有几种,位置就有几种)。
重难归纳1.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的比较。
2.同系物。(1)判断同系物的三个关键点。
(2)同系物判断的几个“一定”和“不一定”。①同系物在分子组成上一定相差一个或若干个CH2原子团;但在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物不一定是同系物(结构不一定相似)。②同系物具有同一通式,但具有同一通式的有机物不一定是同系物(结构不一定相似)。③同系物的化学性质一定相似,但化学性质相似的物质不一定是同系物(组成、结构不一定满足)。④同系物的相对分子质量一定不相同。
3.同分异构体。(1)判断方法——“一同一不同”。①分子式必须相同。注意是分子式相同,不是相对分子质量相同。相对分子质量相同、结构不同的化合物不一定是同分异构体。如C2H4O和CO2,C2H4和CO等。②结构不同。从两个方面考虑,一是原子或原子团的连接顺序不同,二是原子的空间排列不同。
(2)同分异构体的书写。一般规律:主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列由同、邻到间。实例:书写戊烷(C5H12)同分异构体。①写出碳链最长的直链烃:CH3CH2CH2CH2CH3(正戊烷)。
4.“等效氢法”判断一卤代烃的数目。判断某烃的一氯取代物(即一个氯原子取代烃分子中的一个氢原子之后的有机物)的同分异构体的数目,首先要观察烃的结构是否具有对称性。(1)连在同一碳原子上的氢原子等效。(2)同一个碳原子上所连接的甲基(—CH3)上的氢原子等效。(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。一个烃分子中有几种氢原子,则该烃的一卤代物就有几种。
其中,属于同分异构体的是　　　　;属于烷烃的是　　　;属于同位素的是　　 　　;属于同素异形体的是　　 　　;属于同一种物质的是　　　　;属于同系物的是　　　　。 答案:F　B、D、E、F　A　C　E　B、D
学以致用2.下列几组物质中,互为同位素的是　　　　,互为同素异形体的是　　　　,互为同系物的是　　　　,互为同分异构体的是　　　　,属于同种物质的是　　　　。 ①O2和O3　②35Cl和37Cl　③CH3CH3和CH3CH2CH3
⑤CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3
答案:②　①　③　⑤　④
解析:①是氧元素的两种单质,互为同素异形体;②是氯元素的两种不同原子,互为同位素;③中乙烷与丙烷互为同系物;④中属于同种物质;⑤中分别为正丁烷与异丁烷,互为同分异构体。
问题探究某学习小组设计了如图装置探究甲烷与氯气在光照条件下的反应。
(1)充分反应后,打开弹簧夹会有什么现象?提示:由于反应生成的氯化氢易溶于水,遇紫色石蕊溶液变红,且产物中的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为液体,使试管内压强减小,打开弹簧夹,滴有紫色石蕊溶液的蒸馏水会迅速进入上面的试管内,形成红色喷泉。(2)能否用CH4与Cl2反应制取纯净的CH3Cl?提示:不能。CH4与Cl2的取代反应是逐步进行的,反应一旦引发,就不会只停留在某一步上,所以四种取代产物都会生成,得不到纯净的CH3Cl。
典例剖析【例3】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甲烷转化成CCl4最多消耗2 ml氯气答案:C
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项错误,C项正确;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最多,B项错误;1 ml 甲烷转化成CCl4最多消耗4 ml 氯气,D项错误。
学以致用3.在标准状况下,22.4 L CH4与一定量Cl2在光照下发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相等,则消耗的Cl2为(　　)。A.0.5 mlB.2 mlC.2.5 mlD.4 ml答案:C
解析:方法一　守恒法1 ml CH4与Cl2发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 ml,这四种取代物中n(Cl)=0.25 ml× (1+2+3+4)=2.5 ml,根据取代反应特点,n(HCl)=2.5 ml,故生成物中所含氯原子共2.5 ml+2.5 ml=5 ml,参加反应的Cl2为2.5 ml。
1.下列有关有机化合物的说法中正确的是(　　)。A.凡是含碳元素的化合物都属于有机化合物B.易溶于汽油、酒精等有机溶剂的物质一定是有机化合物C.所有的有机化合物都很容易燃烧D.有机化合物的化学反应一般比较复杂,速度缓慢,并且还常伴有副反应发生答案:D
解析:有机化合物中含碳元素,但含碳元素的化合物不一定是有机化合物,如CO2、CaCO3等,故A项错误;绝大多数有机化合物易溶于汽油、酒精等有机溶剂,但易溶于汽油、酒精等有机溶剂的物质不一定是有机化合物,如卤素单质易溶于有机溶剂,故B项错误;绝大多数有机化合物易燃烧,但有机化合物也有不燃烧的物质,如CCl4不仅不能燃烧反而可作灭火剂,故C项错误;D项正确。
2.下列各组物质的关系表述正确的是(　　)。A.甲烷与戊烷互为同系物
D.丙烷与环丙烷是同一种物质答案:A
解析:B项中的两个物质是同一种物质;C项中的两个物质是同一种物质;D项中的物质不是同一种物质,既不是同系物,也不是同分异构体。
3.下列有机化合物中,属于同分异构体的正确组合是(　　)。①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
A.②和⑤B.②和③C.①和②D.③和④
解析:①和④、②和③、③和⑤的分子式相同而结构不同,分别互为同分异构体;②和⑤为同一种物质。
4.下列反应是取代反应的是(　　)。
解析:依据取代反应的定义: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,可知D项是取代反应; A项是分解反应,B项是置换反应,C项是氧化反应。
5.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。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下。
根据要求回答下列问题:(1)A装置中发生反应的化学方程式为　　　　　　　　。 (2)B装置有三种功能:①控制气流速度,②均匀混合气体,③　　　　　　　　。 (3)C装置中生成一氯甲烷的化学方程式为　　　　　　　。(4)D装置的玻璃丝中均匀混有KI粉末,其作用是　　　　。 A.吸收有机化合物B.吸收氯气C.吸收氯化氢(5)E装置的作用是　　　　。 A.吸收氯气B.吸收氯化氢C.防止倒吸
(6)该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气中主要的含氯有机化合物为　　　。 A.CH3ClD.CCl4