经典教案必修2简单的有机物甲烷乙烯和苯.docx
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经典教案必修2简单的有机物甲烷乙烯和苯
第一节最简单的有机化合物——甲烷
第一部分甲烷及其性质结构
知识点解析:
通过简单计算确定甲烷的分子式
画出碳原子的原子结构示意图,推测甲烷分子的结构。
一、甲烷的分子结构
化学式:
CH4电子式:
结构式:
二:
甲烷的性质
1:
物理性质:
无色、无味的气体,不溶于水,比空气轻,是天然气、沼气(坑气)和石油气的主要成分(天然气中按体积计,CH4占80%~97%)。
2:
化学性质:
甲烷性质稳定,不与强酸强碱反应,在一定条件下能发生以下反应:
(1)可燃性(甲烷的氧化反应)
CH4+2O2===CO2+2H2O
课堂实验:
①CH4通入酸性KMnO4溶液中
观察实验现象:
不褪色证明甲烷不能使酸性高锰酸溶液褪色。
结论:
一般情况下,性质稳定,与强酸、强碱及强氧化剂等不起反应
(2)取代反应:
②取代反应实验
观察现象:
色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊变红。
在室温下,甲烷和氯气的混合物可以在黑暗中长期保存而不起任何反应。
但把混合气体放在光亮的地方就会发生反应,黄绿色的氯气就会逐渐变淡,有水上升、有白雾、石蕊试液变红,证明有HCl气体生成,出油滴,证明有不溶于水的有机物生成。
定义——有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。
CH4
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CCl4均不溶于水
如右图所示,实验所能产生的现象并解释:
现象
解释
试管内黄绿色气体颜色变浅
试管壁出现油状液滴
试管中有少量白雾
试管内液面上升
化学式
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CCl4
名称(俗名)
溶解性
常温状态
用途
取代反应与置换反应的比较:
取代反应
置换反应
可与化合物发生取代,生成物中不一定有单质
反应物生成物中一定有单质
反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件的影响较大
在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动顺序。
分步取代,很多反应是可逆的
反应一般单向进行
3、用途:
甲烷是一种很好的气体燃料,可用于生产种类繁多的化工产品。
典型例题
【例1】在光照下,将等物质的量的CH4和Cl2充分反应,得到产物的物质的量最多的是
A.CH3ClB.CH2Cl2C.CCl4D.HCl
【例2】一定量的CH4燃烧后得到的产物是CO、CO2、H2O(g),此混合物的质量为49.6g,当其缓缓通过足量的无水CaCl2时气体质量减少25.2g,则混合气中CO的质量为
A.24.4gB.13.2gC.12.5gD.11.2g
【例3】(多选)下列分子具有正四面体结构的是--------------------------------------------------()
A.B.C.D.
课堂练习
1下列关于甲烷结构的说法错误的是()
A.甲烷分子中的化学键都是共价键
B.甲烷分子为正四面体结构
C.甲烷分子为正四边形结构
D.CH2C12不存在同分异构体
2.下列叙述错误的是()
A.通常情况下,甲烷跟强酸、强碱都不反应
B.甲烷的化学性质比较稳定,点燃前不必验纯
C.甲烷与氯气反应,无论生成CH3Cl、CH2C12、CHCl3、CCl4,都属于取代反应
D.甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水
3.下列关于有机物的说法正确的是()
A.凡是含碳元素的化合物都属于有机物
B.有机物只含有碳、氢两元素
C.有机物不但存在于动植物体内,而且可以通过人工的方法合成
D.烃是指燃烧后只生成CO2和H20的有机物
4.二氟甲烷是性能优异的环保产品,它可替代某些会破坏臭氧层的“氟利昂”产品,用作空调、冰箱和冷冻库的致冷剂。
试判断二氟甲烷的结构有()
A.4种B.3种C.2种D.1种
5.甲烷气体在氧气中燃烧生成二氧化碳和水的实验事实说明()
A.甲烷的分子式为CH4
B.甲烷气体中含有碳元素和氢元素
C.甲烷气体中只含有碳元素和氢元素
D.甲烷的化学性质比较稳定
6.若甲烷与氯气以物质的量之比1:
1混合,在光照下得到的有机取代产物是
①CH3Cl、②CH2C12、③CHCl3、④CCl4,()
A.只有①B.只有③
C.①②③的混合物D.①②③④的混合物
7.(多选)下列反应属于取代反应的是()
8.据新华社报道2007年6月17日,我国在南海北部成功钻获的天然气水合物实物样品“可燃冰”在广州亮相。
天然气水合物是一种晶体,晶体中平均每46个水分子构建成8个笼,每个笼可容纳1个CH4分子或1个游离水分子。
若晶体中每8个笼只有6个容纳了CH4分子,另外2个笼被游离H20分子填充,则天然气水合物的平均组成可表示为()
9.(多选)下列气体在空气中充分燃烧后其生成物既可使无水CuS04变蓝,又可使澄清石灰水变浑浊的是()
A.COB.CH4C.H2D.H2S
10、下列微粒中,与甲烷分子具有相同的质子数和相同的电子数的是()
A、HClB、NH3C、NH4+D、OH-
11.甲烷气体在氧气中燃烧生成二氧化碳和水的实验事实说明()
A.甲烷的分子式为CH4B.甲烷气体中含碳元素和氢元素
C.甲烷气体中只含有碳元素和氢元素D.甲烷的化学性质比较稳定
12.下列关于甲烷性质的说法中,错误的是()
A.甲烷是一种非极性分子B.甲烷分子具有正四面体结构
C.甲烷分子具有极性键D.甲烷分子中H-C—H的键角为90℃
13.下列物质在一定条件下可与CH4发生化学反应的是()
A.氯气B.溴水C.氧气D.酸性KMnO4溶液
14.将等物质的量的甲烷和氯气混合后,在漫射光的照射下充分反应,所得产物中物质的量最大的是()
A.CH3ClB.CH2Cl2C.CCl4D.HCl
15.下列气体在氧气中充分燃烧后,其产物既可使无水硫酸铜变蓝,又可使澄清石灰水变浑浊的是()
A.H2SB.CH4C.H2D.CO
16.在标准状况下,1.12L某气态烃(密度为0.717g/L)充分燃烧后,将生成的气体先通过无水氯化钙,再通过氢氧化钠溶液,经测定前者增重1.8g,后者增重2.2g,求该烃的分子式。
17.(2001年上海市高考综合能力测试)目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气,浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料。
管道煤气的主要成分为CO、H2和少量烃类,天然气的主要成分是CH4。
它们的燃烧反应如下:
根据以上化学方程式判断,燃烧相同体积的管道煤气和天然气,消耗空气体积较大是。
因此燃烧管道煤气的灶具如需改燃天然气,灶具的改进方法是进风口(填“增大”或“减少”),如不作改进可能产生的不良后果是,管道煤气中含有的烃类,除甲烷外,还有少量乙烷、丙烷、丁烷等,它们的某些性质见下表:
乙烷
丙烷
丁烷
熔点(℃)
-183.3
-189.7
-138.4
沸点(℃)
-88.6
-42.1
-0.5
试根据以上某个关键数据解释冬天严寒的季节有时管道煤气火焰很小,并且呈断续状态的原因是。
第二部分烷烃、同系物及同分异构体
知识点解析:
一:
烷烃:
结构特点和通式:
烃的分子里碳原子间都以单键互相连接成链状,碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合,达到饱和状态。
所以这类型的烃又叫饱和烃。
由于C-C连成链状,所以又叫饱和链烃,或叫烷烃。
(若C-C连成环状,称为环烷烃。
)
分别书写甲烷、乙烷、丙烷等烷烃的结构式。
二、同系物:
结构相似,在分子组成上只相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。
甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃的同系物。
关于烷烃的知识,可以概括如下:
1烷烃的分子中原子全部以单键相结合,它们的组成可以用通式CnH2n+2表示。
2这一类物质成为一个系统,同系物之间彼此相差一个或若干个CH2原子团。
3同系物之间具有相似的分子结构,因此化学性质相似,物理性质则随分子量的增大而逐渐变化。
(烃基:
烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基,用“R-”表示;烷烃失去氢原子后的原子团叫烷基,如-CH3叫甲基、-CH2CH3叫乙基;一价烷基通式为CnH2n+1-)
三、同分异构现象和同分异构体
定义:
化合物具有相同的化学式,但具有不同结构的现象,叫做同分异构现象。
具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。
如正丁烷与异丁烷就是丁烷的两种同分异构体,属于两种化合物。
同分异构体的书写方法:
一、碳链异构
熟记C1-C6的碳链异构:
CH4、C2H6、C3H8无异构体;C4H102种、C5H123种、C6H145种。
书写方法:
减碳法
例1:
请写出C7H16的所有同分异构体
1、先写最长的碳链:
2、减少1个C,找出对称轴,依次加在第②、③……个C上(不超过中线):
3、减少2个C,找出对称轴:
1)组成一个-C2H5,从第3个C加起(不超过中线):
2)分为两个-CH3
a)两个-CH3在同一碳原子上(不超过中线):
b)两个-CH3在不同的碳原子上:
—CH2CH3
—CH3
4、减少3个C,取代基为3个(不可能有)
【方法小结】:
1、主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,连接不能到端。
碳总为四键,规律牢记心间。
2、甲基不能挂在第一个碳上,乙基不能挂在第二个碳上,丙基不能挂在第三个碳上。
二、位置异构
(一)、烯炔的异构(碳链的异构和双键或叁键官能团的位置异构)
方法:
先写出所有的碳链异构,再根据碳的四键,在合适位置放双键或叁键官能团。
例2:
请写出C5H10的所有同分异构体
(二)、苯同系物的异构(侧链碳链异构及侧链位置“邻、间、对”的异构)
例3:
请写出如C9H12属于苯的同系物的所有同分异构体
(三)、烃的一元取代物的异构:
卤代烃、醇、醛、羧酸、胺都可看着烃的一元取代物
方法:
取代等效氢法(对称法)、烃基转换法
【取代等效氢法】
等效氢的概念:
有机物分子中位置等同的氢叫等效氢,分子中等效氢原子有如下情况:
①分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效。
②同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。
如新戊烷(可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得),其四个甲基等效,各甲基上的氢原子完全等效,也就是说新戊烷分子中的12个H原子是等效的。
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。
如
分子中的18个H原子是等效的。
取代等效氢法的关键:
观察并找出分子结构中的对称要素
取代等效氢法要领:
利用等效氢原子关系,可以很容易判断出有机物的一元取代物异构体数目。
其方法是先写出烃(碳链)的异构体,观察分子中互不等效的氢原子有多少种,则一元取代物的结构就有多少种。
例4、C3H7X________种碳链,共有__________种异构体
C4H9X________种碳链,共有_________种异构体
C5H11X________种碳链,共有_________种异构体
温馨提示:
这里的一元取代基X,可以是原子,如卤原子,也可以是原子团,如-OH、-NH2、-CHO、-COOH、HCOO-等。
因此,已知丁基-C4H9有四种,则可断定丁醇、丁胺、戊醛、戊酸以及甲酸丁酯都有4种异构体。
《针对练习》
1、乙苯的异构体有4种,则对应环上的一氯代物的种数位()
A、12种B、10种C、9种D、7种
2、分子式为C11H16的一烷基取代苯的同分异体共有种
5、含碳原数少于10的烷烃中,其中一卤代物不存在异构体的有4种,它们分别是:
6、已知烯烃C6H12的一氯代物只有一种,则可断定该烯烃的分子结构为______________。
四、烷烃的命名
1、习惯命名法
碳原子数后边加一个烷字,就是简单的烷烃的名称,当碳原子数小球或等于10时,用甲—癸表示,当碳原子数大于10时,直接用字数表示,如十字烷。
为了区别同分异构体,可以根据分子中支链数目的多少以“正”、“异”、“新”等来区别,
那么,当一种烷烃分子的同分异构体数目较多时,如C7H16有9种同分异构体时,用习惯命名法该如何命名?
这说明习惯命名法对于分子里碳原子数很少,分子结构简单的烷烃分子还比较适用,而分子里碳原子数多,分子结构复杂的烷烃命名就显得力不从心了,这时候就得换一种命名方法,这种命名法叫系统命名法。
2、系统命名法
烷烃的系统命名法可分为以下几步:
(1)选定分子中最长的碳链为主链,且依主链碳原子的数目称之为“某烷”;
(2)把主链中离支链最近的一端作为起点,用阿拉伯数字给主链上的各个碳原子依次编号定位,以确定支链的位置,如:
1234
(3)把支链作为取代基,把取代基的名称写出烷烃名称的前面,在取代基的前面用阿拉伯数字注明它在烷烃直链上所处的位置,并在数字与取代基名称之间用一短线隔开。
例如,
2--甲基丁烷
(4)如果主链上有相同的取代基,可以将取代基合并起来,用二、三数字表示,在用于表示取代基位置的阿拉伯数字之间要用“,”隔开;如果主链上有几个不同的取代基,就用简单的写在前面,把复杂的写在后面,要尽可能使位号最小。
2,3---二甲基己烷
2—甲基---3---乙基己烷
总结:
选主链,称某烷;编号码,定支链;取代基,写在前;注位置,连短线;不同基,简在前;相同基,二三连。
注意:
烷烃的系统命名法使用时要遵循两个基本原则:
最简化原则和明确化原则,要表现在长、近、多,即“长”是主链最长,“近”是编号起点离支链最近,当两个相同支链离两端相等时,以离第三个支链最近的一端编号,“多”是指当最长的碳链有两条以上的,应选含支链最多的一条作为主链。
系统命名法不仅能通过命名来区别不同物质,更重要的是利用命名来力求反映出物质内部结构的特殊性和组成中的数量关系,同时,还可以从有机物名称了解物质的结构,从而可以初步推断物质的大致性质。
课堂练习
1.下列有机物常温下呈液态的是()
A.CH3(CH2)2CH3B.CH3(CH2)15CH3
C.CHCl3D.CH3Cl
2.下列烷烃,常温下呈气态的是()
A.戊烷B.丁烷C.庚烷D.十二烷
3.下列叙述正确的是()
A.分子式相同,各元素含量也相同的物质是同种物质
B.通式相同的不同物质一定属于同系物
C.分子式相同的不同物质一定是同分异构体
D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
4.正己烷的碳链是()
A.直线形B.正四面体形C.锯齿形D.有支链的直线形
5.(多选)下列化学性质中,烷烃不具备的是()
A.可以在空气中燃烧B.可以与Cl2在光照下发生取代反应
C.可以与溴水中的溴反应而使溴水褪色D.能使高锰酸钾溶液褪色
6.下列有关饱和链烃的叙述正确的是()
①都是易燃物②特征反应是取代反应③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基
A.①②③B.只有①C.①②D.只有③
7.下列数据是有机物的式量,其中可能互为同系物的一组是()
A.16、30、58、72B.16、28、40、52
C.16、32、48、54D.16、30、42、56
8.在同系物中所有同系物都是()
A.有相同的分子量B.有相同的通式
C.有相同的物理性质D.有相似的化学性质
9.下列说法正确的是()
A.凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质。
彼此一定是同系物关系
B.两种化合物组成元素相同,各元素质量分数也相同,则二者一定是同分异构体
C.相对分子质量相同的几种化合物,互称为同分异构体
D.组成元素质量分数相同,且相对分子质量也相同不同化合物,互为同分异构体
10.天然气、液化石油气(主要成分看作C3H8)燃烧的化学方程式分别是
现有一套以天然气为燃料的灶具,改烧液化石油气,应采取的正确措施是()
A.空气和燃气的进气量都减小B.增大空气进入量或减少液化石油气进入量
C.两种气体的进入量都增大D.减小空气进入量或增大液化石油气进入量
11.(多选)下列说法不正确的是()
A.烷烃的同系物可用通式CnH2n+2表示B.同系物的化学性质相似
C.同系物的物理性质相同D.同分异构体的化学性质一定不相似
12.1mol乙烷在光照条件下,最多可以与多少摩尔Cl2发生取代反应()
A.4molB.8molC.2molD.6mol
13.下列说法正确的是()
A.相对分子质量相同的物质是同种物质
B.相对分子质量相同的不同有机物不一定是同分异构体
C.具有同一通式的物质属于同系物
D.分子中含有碳和氢的化合物是烃类
14.有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷,它的分子结构与烷烃相似。
下列有关说法错误的是()
A.硅烷的分子通式可表示为SinH2n+2
B.硅甲烷燃烧生成二氧化硅和水
C.相同条件下,硅甲烷的密度小于甲烷
D.硅甲烷与硅乙烷的相对分子质量相差30
15.(多选)下列化学式仅代表一种物质的是()
A.CH4B.C3H8C.C4H10D.C5H12
16.某种烷烃11g完全燃烧时,需要28L氧气(标准状况下),该烷烃是()
A.C5Hl2B.C4H10C.C3H8D.C2H6
17、互称为同分异构体的物质不可能具有()
A、相同的相对分子质量B、相同的结构
C、相同的通式D、相同的化学式
18.以M原子为中心形成的MX2Y2分子中X、Y分别只以单键与M结合。
下列说法正确的是
A.若MX2Y2分子为平面四边形就有两种同分异构体
B.若MX2Y2分子为平面四边形则无同分异构体
C.若MX2Y2分子为四面体形就有两种同分异构体
D.若MX2Y2分子为四面体形则无两种同分异构体
19.在常温常压下,取下列4种气态烃各1mol,分别在足量的氧气中燃烧,其中消耗氧气最多的是()
A.CH4B.C2H6C.C3H8D.C4H10
20.请用系统命名法命名以下烷烃
⑴C2H5-CH-CH-(CH2)3-CH3⑵
CH3-CH2-CH2-CH3
⑶⑷
CH3-CH-C-CH3CH3-C-CH2-C-CH3
21.根据有机化学命名原则,判断下列命名是否有错误,若有错误请根据所要反映的化合物的结构给予重新命名。
(1)2-乙基丙烷:
(2)2,4-二乙基戊烷
(3)3,3-二甲基-4-乙基己烷
(4)2,4-二甲基-6,8-二乙基壬烷
22.室温时20mL某气态烃与过量的氧气混合,完全燃烧后的产物通过浓硫酸,再恢复
至室温,气体体积减少了50mL,剩余气体再通过氢氧化钠溶液,体积又减少了
40mL。
求气态烃的分子式
第二节 来自石油和煤的两种基本化工原料
第一部分:
乙烯的结构特征及性质
重难点一乙烯的氧化反应和加成反应
1.氧化反应
(1)空气中若含3.4%~34%的乙烯,遇火极易发生爆炸,所以点燃乙烯时要验纯。
(2)当温度高于100℃时,乙烯燃烧前后的混合气体体积相等。
(3)乙烯完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶1。
(4)乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,可用于区别CH4(烷烃)和C2H4(烯烃)。
(5)酸性KMnO4溶液可将CH2===CH2最终氧化为CO2,因此当CH4中混有CH2===CH2时,不能用通过酸性KMnO4溶液的办法除去乙烯。
2.加成反应
(1)当乙烯与Br2反应时,一般用溴水或溴的四氯化碳溶液(甲烷需要在光照条件下与溴蒸气反应),且生成的1,2-二溴乙烷是无色液体。
(2)利用乙烯能使溴水褪色而甲烷(或烷烃)不能使溴水褪色,既可以区别乙烯和甲烷(或烷烃),也可以除去甲烷(或烷烃)中混有的乙烯气体以提纯甲烷(或烷烃)。
(3)为制得纯净的氯乙烷,应用乙烯和HCl的加成反应而不宜用乙烷与Cl2的取代反应。
因为乙烯与HCl的加成产物只有一种,而乙烷与Cl2的取代产物是多种氯代烷的混合物。
(4)通常条件下,烯烃不和水反应(可用排水法收集乙烯),但在一定条件下烯烃可以和水反应生成醇(工业上水化法制乙醇的原理)。
(5)乙烯自身的加聚反应可以得到聚乙烯。
应用指南 以上现象经常用作烯烃和其他物质的鉴别或除杂,在高考中经常考查。
在应用时要理解溴水和溴的四氯化碳溶液的区别。
重难点二取代反应和加成反应的比较
名称
比较
取代反应
加成反应
概念
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
有机物分子中不饱和碳原子和其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应
反应前后
分子数目
一般相等
减少
反应特点
①可发生分步取代反应②一上一下
①有时只有一种加成方式,有时有多种加成方式②断一加二
特别提醒 取代反应和加成反应是两类重要的有机反应,饱和烃的特征反应是取代反应,不饱和烃的特征反应是加成反应。
各类烃与液溴、溴水、溴的四氯化碳溶液、KMnO4酸性溶液反应的比较
液溴
溴水
溴的四氯化碳溶液
KMnO4酸性溶液
烷烃
与溴蒸气在光照条件下取代
不反应,液态烷烃可发生萃取而使溴水层褪色
不反应,互溶,不褪色
不反应
烯烃
加成
加成褪色
加成褪色
氧化褪色
苯
一般不反应,催化下可取代
不反应,发生萃取而使溴水层褪色
不反应,互溶,不褪色
不反应
典型例题讲解
乙烯的结构和性质
例1 既可以用来鉴别甲烷和乙烯,又可以用来除去甲烷中混有的少量乙烯的操作方法是
A.混合气通过盛酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶
B.混合气通过盛足量溴水的洗气瓶
C.混合气通过盛蒸馏水的洗气瓶
D.混合气跟适量氯化氢混合
例2.由乙烯推测丙烯(CH2===CHCH3)的结构或性质不正确的是( )
A.能使溴水褪色
B.与HCl在一定条件下加成只得到一种产物
C.最多有7个原子在同一平面上
D.在空气中燃烧时火焰明亮并伴有黑烟
例3.1mol乙烯与Cl2完全加成后再与Cl2发生最大程度的取代,两个过程共需Cl2( )
A.3molB.4molC.5molD.6mol
例4 下列有机物不能由CH2===CH2通过加成反应制取的是( )
A.CH3CH2ClB.CH2Cl—CH2ClC.CH3—CH2OHD.CH3—COOH
例4..实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓H2SO4反应生成少量的二氧化硫。
有人设计下列实验以确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫。
其装置如下图所示,试回答下列问题。
(1)图中①、②、③、④装置可盛放的试剂是:
①______;②______;③______;④______。
(将下列有关试剂的序号填入空格内)
A.品红溶液B.NaOH溶液C.浓H
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- 经典 教案 必修 简单 有机物 甲烷 乙烯