24秋-25春人教版化學必修第二冊 13 第七章 第一節(jié) 認識有機化合物

第七章有機化合物第一節(jié)認識有機化合物1．能知道有機化合物分子是有空間結構的，以甲烷為例認識碳原子的成鍵特點，能概括常見有機化合物中碳原子的成鍵類型。2．能認識甲烷和烷烴的結構及其主要性質與應用，知道取代反應等有機反應類型。學習任務目標問題式預習一、有機化合物中碳原子的成鍵特點1．最簡單的有機物——甲烷(1)甲烷分子中的碳原子以最外層的___個電子分別與___個氫原子的電子形成了___個_________共價鍵。(2)表示方式444C—H2．有機化合物中碳原子的成鍵特點(1)有機化合物中的每個碳原子不僅能與其他原子形成___個共價鍵，而且_________與_________之間也能形成共價鍵，可以形成______、______或______。(2)多個碳原子之間可以結合成______，也可以結合成______，構成有機物______或______的碳骨架。4碳原子碳原子單鍵雙鍵三鍵碳鏈碳環(huán)鏈狀環(huán)狀二、烷烴的結構1．甲烷的結構分子結構示意圖結構特點及空間結構4個C—H的長度和強度______，夾角______，具有____________的空間結構相同相等正四面體2.烷烴的結構(1)碳原子之間都以___鍵結合，剩余價鍵均與___原子結合，使碳原子的化合價都達到“飽和”。(2)鏈狀烷烴分子的通式：_____________(n≥1)。(3)烷烴的習慣命名法①當碳原子數(shù)n≤10時，以___、___、___、___、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子數(shù)；若n＞10，用漢字數(shù)字表示。如C8H18命名為______，C18H38命名為_________。單氫CnH2n＋2甲乙丙丁辛烷十八烷②當碳原子數(shù)相同時，用正、異、新來區(qū)別。如CH3CH2CH2CH3稱為_________，正丁烷異丁烷3．同系物、同分異構體(1)同系物(2)同分異構現(xiàn)象和同分異構體三、烷烴的性質1．物理性質物理性質相似性遞變性(隨碳原子數(shù)的增加)熔、沸點較低逐漸______密度比水___逐漸______狀態(tài)氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)，常溫常壓下碳原子數(shù)n≤4的烷烴為氣態(tài)溶解性___溶于水升高小增大難2.化學性質(1)穩(wěn)定性：通常情況下與______、______或____________等強氧化劑不反應。(2)可燃性：烷烴可以在空氣中完全燃燒，發(fā)生氧化反應，如CH4、C3H8完全燃燒的化學方程式為______________________________、_____________________________。(3)分解反應：烷烴在較高溫度下會發(fā)生______。強酸強堿高錳酸鉀分解(4)取代反應①甲烷與氯氣的反應實驗操作實驗現(xiàn)象A裝置：試管內氣體顏色逐漸______，試管內壁出現(xiàn)____________，試管內水面______B裝置：_______________變淺油狀液滴上升無明顯現(xiàn)象光照②甲烷的四種氯代產物的性質a．水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均___溶于水。b．狀態(tài)：常溫下除CH3Cl是______外，其余三種均為______。③取代反應概念：有機物分子里的某些__________________被其他__________________所替代的反應。不氣體液體原子或原子團原子或原子團任務型課堂[探究活動]2023年5月，某地居民樓發(fā)生火災，后大火引發(fā)液化煤氣罐爆炸，彈出的鋼瓶碎片飛出十幾米遠。因此安全使用液化石油氣，特別是防止火災的發(fā)生，是關系到千家萬戶生命財產安全的頭等大事。液化石油氣是在石油煉制過程中由多種低沸點氣體組成的混合物，沒有固定的組成，主要成分是丁烯(CH3CH2CH===CH2)、丙烯(CH3CH===CH2)、丁烷(CH3CH2CH2CH3)和丙烷(CH3CH2CH3)。同系物的性質及判斷活動1

丁烯與丙烯、丁烷與丙烷分別屬于什么關系？提示：丁烯與丙烯互為同系物，丁烷與丙烷互為同系物?；顒?

CH2＝CHCH3和CCH2H2－CH2的組成相同，二者中哪一個與CH2＝CH2互為同系物？由此判斷：分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物一定是同系物嗎？[評價活動]1．下列說法錯誤的是(

)①化學性質相似的有機物一定互為同系物②分子組成上相差一個或幾個CH2原子團的有機物一定互為同系物③若烴中碳、氫元素的質量分數(shù)相同，它們必定互為同系物④互為同系物的兩種有機物的物理性質有差異，但化學性質相似A．①②③④ B．②③C．③④ D．①②③√2．(雙選)有甲、乙兩種烴，含碳元素的質量分數(shù)相等。下列關于甲和乙的敘述正確的是(

)A．甲和乙一定是同分異構體B．甲和乙可能互為同系物C．甲和乙的實驗式相同D．甲和乙各1mol完全燃燒后生成CO2的質量一定相等BC

解析：甲、乙都是烴，碳的質量分數(shù)相同，則氫的質量分數(shù)也一定相同，則C、H的個數(shù)比相同，即實驗式相同，可能互為同系物，如C2H4和C3H6，但分子式不一定相同。√√3．下列各組內的物質不互為同系物的是(

)√D

解析：D項中兩種物質的分子式相同，結構不同，互為同分異構體。4．部分烴的球棍模型(小球代表氫原子，大球代表碳原子)如圖所示。請回答下列問題：(1)寫出Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ的結構簡式：_____________________、___________________、_______________、___________________。(2)Ⅰ分子呈__________形結構。(3)Ⅰ和Ⅱ________(填“互為”或“不互為”)同系物。同系物判斷的三個關鍵點(1)同：兩種物質屬于同一類物質。(2)似：兩種物質結構相似。(3)差：兩種物質分子組成上相差一個或多個CH2原子團。[探究活動]雷酸銀和氰酸銀是人類發(fā)現(xiàn)的第一個同分異構體。1830年，柏濟力阿斯提出了一個嶄新的化學概念——“同分異性”。意思是說，同樣的化學成分，可以組成性質不同的化合物。同分異構體的判斷與書寫活動1

由雷酸銀和氰酸銀的結構可知同分異構體的相對分子質量一定相同，相對分子質量相同的物質一定互為同分異構體嗎？提示：不一定。相對分子質量相同的物質，分子式不一定相同，如CO、N2、C2H4的相對分子質量相同，均為28，但它們的組成不同，分子式不同，不互為同分異構體?；顒?

由同分異構體的概念總結如何判斷同分異構體？提示：同分異構體的判斷標準為分子式相同，結構不同?；顒?

同分異構體的分子中各元素的質量分數(shù)分別相等，分子中各元素的質量分數(shù)分別相等的物質一定是同分異構體嗎？[評價活動]√2．丁烷(分子式C4H10)廣泛應用于家用液化石油氣，也用于打火機中作燃料。下列關于丁烷的敘述不正確的是(

)A．在常溫常壓下，C4H10是氣體B．丁烷有正丁烷與異丁烷兩種同分異構體C．C4H10與CH4互為同系物D．C4H10進行一氯取代后生成3種沸點不同的產物√3．人們使用四百萬只象鼻蟲和它們的215磅糞物，歷經30多年時間弄清了棉籽象鼻蟲的四種信息素的組成，它們的結構如下所示(括號內表示④的結構簡式)：以上四種信息素中互為同分異構體的是(

)A．①和② B．①和③C．③和④ D．②和④√C

解析：分子式相同而結構不同的化合物互為同分異構體，由此可知③和④的分子式相同，都是C11H20O，但結構不同，互為同分異構體。①和②的分子式分別是C11H18O、C10H16O。4．已知如下信息：信息1：普通打火機常用的燃料成分為C4H10、C3H8。信息2：乙醇(CH3CH2OH)易溶于水、CCl4、CH3COOCH3等，可用作溶劑、消毒劑等。信息3：二氯甲烷(CH2Cl2)不溶于水，易溶于CHCl3、CH3OCH3和CH3CH2OCH2CH3等，是不可燃低沸點溶劑。信息4：石墨可以在高溫、高壓下形成人造金剛石。根據(jù)信息回答下列問題：(1)上述物質中與C4H10互為同系物的是____________(填化學式)。從上述物質中再找出一對同系物，它們分別是____________和__________________(填結構簡式)。(2)上述物質中與CH3CH2OH互為同分異構體的是________(填結構簡式)。(3)石墨和金剛石互為____________。(4)寫出分子式為C4H10的所有同分異構體的結構簡式：____________________________________________。解析：(1)同系物是結構相似，組成上相差若干個CH2原子團的一系列物質，由定義可知與C4H10互為同系物的是C3H8，CH3OCH3和CH3CH2OCH2CH3互為同系物。(2)同分異構體是指分子式相同，結構不同的化合物的互稱，由此可知與CH3CH2OH互為同分異構體的是CH3OCH3。(3)石墨和金剛石為結構不同的碳單質，兩者互為同素異形體。(4)分子式為C4H10的烷烴結構有CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和CH3CH(CH3)2(異丁烷)。答案：(1)C3H8

CH3OCH3

CH3CH2OCH2CH3(2)CH3OCH3(3)同素異形體(4)CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2同分異構體的判斷(1)同分異構體的快速判斷：先比較不同有機化合物中的碳原子數(shù)，若碳原子個數(shù)不同，則不互為同分異構體；若碳原子個數(shù)相同，再根據(jù)其他原子數(shù)目確定分子式是否相同，若分子式相同，結構不同，則互為同分異構體。[探究活動]為了充分利用資源，國家大力提倡在農村建沼氣池，將垃圾、植物秸稈等轉化為沼氣。沼氣的主要成分為甲烷。活動1

甲烷除能燃燒外，還能和鹵素單質在光照條件下發(fā)生取代反應，所有的烷烴是否與甲烷相似，都能發(fā)生取代反應？提示：烷烴的性質與甲烷相似，都能發(fā)生取代反應。烷烴的特征反應活動2

取代反應是有機反應的基本類型之一。甲烷與氯氣在光照條件下的反應屬于取代反應，CH4與Br2(g)能否發(fā)生類似的反應呢？如何用化學方程式表示？提示：所有的烷烴都能與鹵素單質發(fā)生取代反應。活動3

CH4和Cl2發(fā)生取代反應的產物中物質的量最多的是什么？它與Cl2在物質的量上有什么關系？提示：因為在CH4和Cl2的取代反應中，每一步都有HCl生成，故產物中物質的量最多的是HCl。根據(jù)化學方程式可知，每生成1molHCl則消耗1molCl2，故反應生成的HCl與反應消耗的Cl2的物質的量相等?；顒?

CH4和Cl2的取代反應中，CH4的物質的量和四種有機產物的物質的量之和有什么關系？提示：四種有機產物分別為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根據(jù)碳原子守恒，四種有機產物的物質的量之和與甲烷的物質的量相等?；顒?

CH4與Cl2反應共有幾種產物？根據(jù)取代反應的原理，思考能否用CH4和Cl2按1∶1的體積比混合來制取純凈的CH3Cl?提示：CH4和Cl2的反應是連鎖反應，不可能只發(fā)生第一步取代反應，無論以何種比例混合，生成物均為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機物與HCl形成的混合物。CH3Cl的產率低，因此不能用CH4和Cl2按1∶1的體積比混合來制取純凈的CH3Cl。[評價活動]1．(雙選)將等體積的甲烷與氯氣混合在一試管中并倒置于水槽里，置于光亮處，下列有關此實驗所觀察到的現(xiàn)象或結論中，不正確的是(

)A．試管中氣體的黃綠色逐漸變淺B．試管內壁有油狀液滴形成C．此反應的生成物只有一氯甲烷D．試管中液面下降CD

解析：A項，氯氣是黃綠色氣體，一氯甲烷和氯化氫是無色氣體，光照條件下，甲烷和氯氣發(fā)生取代反應生成氯代烴和氯化氫，所以氣體顏色變淺，正確；B項，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是液態(tài)有機物，所以試管內壁有油狀液滴生成，正確；C項，此反應的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫，錯誤；D項，該反應中有氯化氫生成，氯化氫極易溶于水且生成的有機物中只有一氯甲烷為氣體，所以試管內壓強減小，水進入試管，試管中液面上升，錯誤。2．在常溫常壓下斷裂1mol指定共價鍵時吸收的能量如下表所示：共價鍵C—HCl—ClC—ClH—Cl吸收的能量/kJ413.4243330436下列關于CH4與Cl2反應的說法正確的是(

)A．該反應的裝置需放在日光直射的地方B．反應只生成1molCH3Cl時放出熱量109.6kJC．反應的有機產物常溫下都是液態(tài)D．該反應是放熱反應，不需要提供能量即可實現(xiàn)B

解析：CH4和Cl2的混合物在日光直射時，反應劇烈，易引起爆炸，A錯誤；反應只生成1molCH3Cl時，斷裂1molC—H和1molCl—Cl，形成1molC—Cl和1molH—Cl，斷鍵吸收總能量為

413.4kJ＋243kJ＝656.4kJ，成鍵釋放總能量為330kJ＋436kJ＝766kJ，故生成1molCH3Cl時放出熱量766kJ－656.4kJ＝109.6kJ，B正確；有機產物CH3Cl常溫下為氣態(tài)，C錯誤；該反應需要光照引發(fā)，D錯誤。3．如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉的空間內有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解度可以忽略。將該裝置放置在有光亮的地方，讓混合氣體緩慢地反應一段時間。(1)假設甲烷與氯氣反應充分，且只生成一種有機物，請寫出反應的化學方程式：____________________________________________。(2)若甲烷與氯氣的體積比為1∶1