高中化学第3章重要的有机化合物第1节认识有机化合物教学案鲁科版必修2.docx
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高中化学第3章重要的有机化合物第1节认识有机化合物教学案鲁科版必修2
第1节
认识有机化合物
第1课时有机化合物的性质
[课标要求]
1.了解有机化合物的性质。
2.了解甲烷的物理性质、存在及用途。
3.掌握甲烷的化学性质,了解取代反应。
1.大多数有机物熔、沸点低、难溶于水、可以燃烧。
2.甲烷是一种无色、无味、比空气轻、难溶于水的气体。
3.甲烷易燃烧,放出大量的热:
CH4+2O2
CO2+2H2O;在光照条件下甲烷与氯气易发生取代反应:
CH4+Cl2
CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2
CCl4+HCl。
4.取代反应指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。
1.有机化合物:
指绝大多数含碳元素的化合物。
2.有机化合物的性质:
大多数有机化合物熔沸点低、难溶于水、可以燃烧。
3.有机化合物与无机化合物的比较。
物质
比较
有机化合物
无机化合物
结构
大多数分子中只含共价键
分子中有些含离子键,有些只含共价键
溶解性
大多数难溶于水,易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂
大多数溶解于水而难溶于有机溶剂
耐热性
大多数不耐热,熔点较低(400℃以下)
大多数耐热,熔点较高
可燃性
大多数能燃烧
大多数不能燃烧
化合物类型
绝大多数为共价化合物大多数是非电解质
有离子化合物,也有共价化合物大多数是电解质
化学反应特点
一般比较复杂,副反应多,反应速率慢,方程式用“―→”表示
一般比较简单,副反应少,反应速率快,方程式用“===”表示
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)有机化合物一定含有碳元素(√)
(2)含碳元素的物质一定是有机物(×)
(3)有机物都是易燃的非电解质(×)
(4)有机反应都十分缓慢(×)
(5)有些有机物易溶于水(√)
2.油漆、涂料等装饰材料都易燃、易引起火灾。
由此判断其主要成分是( )
A.大理石 B.无机非金属材料
C.有机化合物D.金属材料
解析:
选C 易燃、易引起火灾是大多数有机物的性质。
1.甲烷的存在
甲烷是天然气、沼气、坑道气(或瓦斯)的主要成分。
2.甲烷的物理性质
颜色
状态
气味
密度
溶解性
无色
气体
无味
比空气小
难溶于水
3.甲烷的化学性质
(1)燃烧
化学方程式:
CH4+2O2
CO2+2H2O。
现象:
①火焰明亮且呈淡蓝色,烧杯内壁有水珠。
②产生的气体使澄清石灰水变浑浊,证明是二氧化碳。
(2)取代反应
①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。
②甲烷与氯气的取代反应
实验操作
实验现象
a.气体颜色变浅
b.试管内有少量白雾
c.试管内壁有油状液滴出现
d.试管内液面逐渐上升
③反应的化学方程式:
a.CH4+Cl2
CH3Cl+HCl;
b.CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl;
c.CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl;
d.CHCl3+Cl2
CCl4+HCl。
④甲烷与氯气取代反应的产物性质:
CH3Cl
CH2Cl2
CHCl3
CCl4
状态
气体
均为油状液体
水溶性
都难溶于水
4.甲烷的用途
(1)用做气体燃料;
(2)重要的化工原料,用于制氯仿、四氯化碳、炭黑、氢气等。
[特别提醒]
(1)甲烷不能使氯水、溴水、酸性KMnO4溶液退色。
(2)甲烷的燃烧属于甲烷的氧化反应。
1.甲烷在光照下与氯气发生的取代反应,生成一种有机物吗?
提示:
不是一种,而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。
2.取代反应与置换反应的区别是什么?
提示:
取代反应是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)所代替的反应,而置换反应是一种单质跟一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应。
1.甲烷的取代反应
反应条件
光照(光照时,甲烷与氯气发生平静的取代反应;若在室温黑暗处,两者则不发生反应而长期存放;若在强光直射下,两者则会发生爆炸)
反应物
甲烷能与氯气、溴蒸气、碘蒸气等纯净的卤素单质反应(但不能与氯水、溴水、碘水反应)
反应机理
甲烷分子中的一个氢原子被氯气分子里的一个氯原子所替代,生成了一氯甲烷,而CH3Cl分子中仍存在C—H键,故CH3Cl还可继续与Cl2反应,依次生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
反应的化学方程式如下:
反应产物
无论如何控制反应物的用量,反应产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,其中HCl最多
物质的量
的关系
参加反应的Cl2的物质的量=生成的HCl的物质的量=有机产物中氯原子的物质的量
2.取代反应、置换反应的比较
取代反应
置换反应
反应微粒
通常是分子间的反应
通常是有离子参加的反应
反应物和
生成物
反应物和生成物中不一定有单质
反应物和生成物中一定有单质
副反应
通常有副反应发生
通常没有副反应发生
反应条件
反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响较大
反应一般遵循金属活动性顺序,或遵循非金属活动性顺序等,受外界条件影响较小
1.下列物质在一定条件下可与CH4发生化学反应的是( )
A.氯水 B.溴水
C.氧气D.酸性KMnO4溶液
解析:
选C CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应,与氯水、溴水、酸性KMnO4溶液不反应,CH4与O2在点燃条件下反应。
2.下列反应属于取代反应的是( )
A.CH4
C+2H2
B.2HI+Cl2===2HCl+I2
C.CH4+2O2
CO2+2H2O
D.C2H6+Cl2
C2H5Cl+HCl
解析:
选D 取代反应是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。
3.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,生成物中物质的量最大的是( )
A.CH3ClB.CH2Cl2
C.CCl4D.HCl
解析:
选D 甲烷与氯气的连锁取代反应中均有HCl产生,故生成物中HCl的物质的量最大。
[三级训练·节节过关]
1.下列物质中属于有机物的是( )
①乙醇 ②食盐 ③石墨 ④甲烷 ⑤蔗糖 ⑥水 ⑦一氧化碳 ⑧碳酸钙 ⑨乙酸
A.①②④⑤⑨ B.①④⑤⑨
C.①③④⑤⑦⑧⑨D.①④⑤⑥
解析:
选B 依据对有机物概念的理解判断B符合。
2.关于甲烷的说法:
①属于共价化合物,②属于离子化合物,③属于无机化合物,④属于有机物,⑤属于电解质,⑥属于非电解质。
其中正确的是( )
A.①④⑥B.②③⑤
C.①④⑤D.全部
解析:
选A 甲烷是有机化合物,属于共价化合物,甲烷在水溶液中和熔融状态下均不导电,是非电解质。
3.下列反应中,属于取代反应的是( )
①CH3CH===CH2+Br2
CH3CHBrCH2Br
②CH3CH2OH
CH2===CH2+H2O
③CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+H2O
④C6H6+HNO3
C6H5NO2+H2O
A.①②B.③④
C.①③D.②④
解析:
选B 本题考查有机反应类型,意在考查考生对有机化学反应的理解与区别能力。
①是加成反应,②不是取代反应,③、④都是取代反应。
4.以下是甲烷在空气中燃烧的微观过程模拟图,则该反应微观过程的顺序是( )
A.②③①B.①③②
C.③②①D.②①③
解析:
选D ②表示CH4和O2,①表示C、H、O原子,③表示CO2和H2O,由化学反应的实质:
原子的重新组合,可知选D。
5.把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中,放在光亮处,片刻后发现试管内壁上有油状液滴出现,该油状液滴可能是______________________________________________,
水槽中还可观察到的现象是____________________________________
________________________________________________________________________,
原因是_________________________________________________(用离子方程式解释)。
若向水槽中滴入几滴紫色石蕊溶液可观察到______________________________,
原因是_____________________________________________________。
解析:
CH4和Cl2在光照条件下生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色油状液体,故试管内壁上有油状液滴生成。
因生成的HCl易溶于水,反应后试管内气体压强减小,试管内液面上升,且HCl溶于水后,与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀。
溶液中含有H+,故加入紫色石蕊溶液后溶液变红。
答案:
CH2Cl2、CHCl3、CCl4 有白色沉淀产生
Ag++Cl-===AgCl↓ 溶液变红 反应生成的HCl溶于水,使溶液显酸性
1.下列有关有机化合物组成的叙述不正确的是( )
A.有机化合物大多数难溶于水、熔点低
B.有机物中一定含碳元素
C.CO、CO2是含碳化合物,所以它们是有机化合物
D.人类已知的化合物中,种类最多的是ⅣA族的化合物
解析:
选C 有机化合物大多数难溶于水、熔点低,CO、CO2都是无机物,有机物种类繁多且都含碳元素,碳元素位于ⅣA族,所以化合物种类最多的是ⅣA族的化合物。
2.下列关于甲烷的性质的叙述错误的是( )
A.通常情况下,甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂都不反应
B.甲烷化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化
C.甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应
D.点燃甲烷之前一定要检验其纯度
解析:
选B 甲烷能与O2在点燃的条件下反应生成CO2和H2O。
3.有下列物质:
①氯气;②硝酸;③溴水;④烧碱;⑤氧气;⑥酸性KMnO4溶液,其中在一定条件下可与甲烷发生化学反应的是( )
A.①②③B.④⑤⑥
C.①⑤D.②③④⑥
解析:
选C 甲烷非常稳定,不与强酸、强碱及强氧化剂反应。
4.下列反应不属于取代反应的是( )
A.CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl
B.C2H5OH+HBr―→C2H5Br+H2O
C.C2H5Br+NaOH―→C2H5OH+NaBr
D.CaCl2+Na2CO3===CaCO3↓+2NaCl
解析:
选D A、B、C三项反应均为取代反应,D项反应为复分解反应。
5.把纯净的甲烷和氯气混合,用玻璃片盖住瓶口,放在光亮的地方,片刻后移动玻璃片,留一条缝,此时观察到的现象有:
①发生爆炸;②瓶口有白雾;③瓶内气体颜色变浅;④瓶内有油状物。
其中正确的是( )
A.①②③B.②③④
C.①③④D.①②④
解析:
选B CH4和Cl2在光照条件下生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,随着反应的进行,Cl2不断被消耗,黄绿色逐渐消失,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色油状液体,故试管壁上有油状液滴生成,所生成的HCl遇空气中的水分形成白雾,故②③④正确;因为不是强光照射,混合物不会发生爆炸,故①不正确。
6.若甲烷与氯气以物质的量之比为1∶3混合,在光照下得到的产物:
①CH3Cl,②CH2Cl2,③CHCl3,④CCl4,其中正确的是( )
A.只有①B.只有③
C.①②③的混合物D.①②③④的混合物
解析:
选D CH4与Cl2在光照下分步发生取代反应,四步反应同时发生,故四种有机产物共存。
7.下列气体都有还原性,其中在常温下能使酸性高锰酸钾溶液退色的是( )
A.甲烷气体B.氢气
C.一氧化碳气体D.二氧化硫气体
解析:
选D 甲烷气体、氢气和一氧化碳气体,在常温下还原性很弱,不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,二氧化硫气体在常温下还原性较强,能被酸性高锰酸钾溶液氧化。
8.将一定量的甲烷完全燃烧,使所生成的气体依次通过装有足量无水氯化钙和氢氧化钠的玻璃管,盛有氢氧化钠的玻璃管质量增加了1.1g,则甲烷在标准状况下的体积为( )
A.2.24LB.1.12L
C.0.56LD.0.28L
解析:
选C 甲烷完全燃烧生成CO2和H2O,生成气体通过CaCl2时水蒸气被吸收,通过NaOH时CO2被吸收,由m(CO2)=1.1g可知n(CH4)=n(CO2)=
=0.025mol,V(CH4)=0.025mol×22.4L·mol-1=0.56L。
9.某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成,将X气体燃烧,把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。
试回答下列问题:
(1)若A洗气瓶的质量增加,B洗气瓶的质量不变,则气体X是________。
(2)若A洗气瓶的质量不变,B洗气瓶的质量增加,则气体X是________。
(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加,则气体X可能是(完成下表,可不填满,也可补充):
①
②
③
④
⑤
解析:
此题主要考查根据洗气瓶中质量的变化,确定原气体X的成分。
2H2+O2
2H2O,2CO+O2
2CO2,CH4+2O2
CO2+2H2O。
由浓硫酸吸收水,石灰水吸收CO2得:
(1)若A瓶质量增加,B瓶质量不变,说明气体X燃烧只生成水,故X为H2。
(2)若A瓶质量不变,B瓶质量增加,说明气体X燃烧只有CO2生成,故X为CO。
(3)若A、B两瓶质量增加,说明气体X燃烧产物既有H2O又有CO2,故X气体为不确定成分。
这可以是CH4或以下组合:
H2、CO;H2、CH4;CO、CH4;H2、CO、CH4。
答案:
(1)H2
(2)CO (3)①CH4 ②H2、CO ③H2、CH4 ④CO、CH4 ⑤H2、CO、CH4
10.如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体,假定氯气在水中的溶解可以忽略。
将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气充分反应,且只产生一种有机物,其化学方程式为________________。
(2)经过几个小时的反应后,U形管右端的玻璃管中水柱的变化是________。
A.升高 B.降低
C.不变D.无法确定
(3)U形管中溶液的颜色变化是________,原因是_________________________。
(4)若将石蕊溶液换成Na2SiO3溶液,U形管会出现白色沉淀,原因是________________________________________________________________________
(用离子方程式解释)。
解析:
甲烷与氯气可能发生的反应有①CH4+Cl2
CH3Cl+HCl,②CH3Cl+Cl2
CH2Cl2+HCl,③CH2Cl2+Cl2
CHCl3+HCl,④CHCl3+Cl2
CCl4+HCl,由于HCl易溶于水,CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是液体,反应后气体的物质的量减小,故U形管两边液差减小,U形管右侧中的水面降低,左侧气柱体积减小直至消失。
(3)生成的HCl溶于水为盐酸,盐酸使紫色的石蕊溶液变红。
(4)盐酸与Na2SiO3溶液发生反应:
2H++SiO
===H2SiO3↓(白色沉淀)。
答案:
(1)CH4+4Cl2
CCl4+4HCl
(2)B
(3)变红 盐酸使紫色石蕊溶液变红
(4)2H++SiO
===H2SiO3↓
1.下列关于甲烷的性质的叙述不正确的是( )
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.甲烷难溶于水
D.甲烷性质稳定,不和其他物质反应
解析:
选D 甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应。
2.从理论上而言,在光照条件下1molCH4中的H完全被取代,需要Cl2的物质的量为( )
A.1molB.2mol
C.3molD.4mol
解析:
选D 根据CH4与Cl2发生取代反应的特点知,CH4中的H完全被取代,则生成1molCCl4和4molHCl,根据原子守恒知,需要4molCl2。
3.由某气体发生装置导出的气体为甲烷、一氧化碳、氢气中的一种,下列判断中正确的是( )
A.将气体通入酸性KMnO4溶液中,溶液颜色无变化,该气体一定是甲烷
B.在导管口点燃该气体,火焰呈淡蓝色,用干燥的冷烧杯罩在火焰上方,杯壁有水滴产生,该气体一定是甲烷
C.点燃该气体,火焰呈淡蓝色,用内壁有澄清石灰水的冷烧杯罩在火焰上方,烧杯壁上有白色物质产生,该气体一定是甲烷
D.若上述B、C的现象均能出现,则可判断该气体一定是甲烷
解析:
选D CH4、CO、H2均不能使酸性KMnO4溶液退色,A错误;三种气体燃烧火焰均呈淡蓝色,其中CH4和H2燃烧都有水滴生成,B错误;CO、CH4燃烧的产物均能使内壁有澄清石灰水的烧杯壁上产生白色物质,C错误。
4.某有机物在氧气中充分燃烧,生成等物质的量的水和二氧化碳,则该有机物必须满足的条件是( )
A.分子中的C、H、O的个数比为1∶2∶3
B.分子中C、H个数比为1∶2
C.该有机物的相对分子质量为14
D.该分子中肯定不含氧元素
解析:
选B 由生成的n(CO2)=n(H2O)可知,n(C)∶n(H)=1∶2。
5.有3mL甲烷和一氧化碳的混合气体,完全燃烧恰好用去3mL氧气,则此混合气体中甲烷和一氧化碳的体积比是( )
A.1∶1B.1∶2
C.2∶1D.任意比
解析:
选B 利用方程组求解:
发生反应为CH4+2O2
CO2+2H2O,2CO+O2
2CO2,设CH4为xmL,CO为ymL,
解得x=1,y=2,则x∶y=1∶2。
6.把1mol甲烷和4mol氯气组成的混合气体充入到大试管中将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里,放在光亮处,一段时间后,推测可能观察到的现象( )
①黄绿色逐渐消失 ②试管壁上有油珠
③试管内水面上升 ④水槽内有少量晶体析出
A.只有①③B.只有①②③
C.只有①③④D.①②③④
解析:
选D 氯气被消耗后,黄绿色消失。
生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体,又因为氯气被消耗,气体的体积减小,试管内水面上升。
生成的HCl溶于水降低了NaCl的溶解度,有NaCl晶体析出。
7.如图所示,集气瓶内充满某混合气体,置于光亮处,将滴管内的水挤入集气瓶后,烧杯中的水会进入集气瓶,则集气瓶中的气体可能是( )
①CO、O2 ②Cl2、CH4 ③NO2、O2 ④N2、H2
A.①②B.②④
C.③④D.②③
解析:
选D 从题目的叙述情况看,所选气体组必须是与水作用后混合气体总体积减小的,此时应注意CH4与Cl2的取代反应生成HCl,HCl易溶于水,因此应选D。
8.在150℃的恒压密闭容器中,点燃10mLCH4和20mLO2的混合气体,充分反应后,气体的体积为(保持温度不变)( )
A.10mLB.20mL
C.30mLD.50mL
解析:
选C 由CH4+2O2
CO2+2H2O可知,在150℃时该反应前后气体体积不发生变化,故反应后气体体积为30mL。
9.将装有甲烷和氯气混合气体的三只集气瓶,用玻璃片把瓶口盖好后,分别作如下处理,各有怎样的现象发生?
(1)置于黑暗处__________________________________________________________。
(2)将点燃的镁条靠近集气瓶外壁___________________________________________。
(3)放在光亮的教室里_____________________________________________________。
(4)甲烷和氯气发生的一系列反应都是________反应(填反应类型),生成的产物中常用做有机溶剂的是________,可用做灭火剂的是________。
(5)若0.5mol甲烷和Cl2完全发生反应,并生成相同物质的量的四种有机产物,则需Cl2的物质的量是________mol。
解析:
将混合气体(CH4与Cl2)置于黑暗处,由于两者反应是在光照下进行的,因而在黑暗处不会发生反应;将点燃的镁条靠近集气瓶,则因光太强烈,反应较快,能发生爆炸;放于光亮的教室里,反应较平缓地发生,现象:
黄绿色渐渐变浅,退去,瓶壁上出现油状液滴。
该类有机反应是典型的取代反应,其产物中有机物共四种,常做有机溶剂的是CHCl3、CCl4,做灭火剂的是CCl4。
(5)CH4与Cl2发生取代反应生成四种取代产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,根据碳元素守恒,四种取代产物的物质的量分别为
mol=0.125mol,根据取代反应的特点,每个CH4分子中1个氢原子被取代时均消耗1个Cl2,则需要Cl2的物质的量等于有机产物中氯原子物质的量,即0.125mol×(1+2+3+4)=1.25mol。
答案:
(1)无明显现象
(2)发生爆炸 (3)黄绿色逐渐变浅,最后消失,瓶壁上出现油状液滴 (4)取代 CHCl3、CCl4 CCl4 (5)1.25
10.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。
某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:
根据设计要求回答:
(1)B装置有三种功能:
①控制气流速度;②均匀混合气体;③_________。
(2)设V(Cl2)/V(CH4)=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应________。
(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末,其作用是_____________________________。
(4)E装置的作用是________(填编号)。
A.收集气体B.吸收氯气
C.防止倒吸D.吸收氯化氢
(5)在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,写出置换出黑色小颗粒的化学方程式_____________________________________________。
(6)E装置除生成盐酸外,还含有有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法为________。
该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气主要成分为__________________(填编号)。
a.CH4B.CH3Cl c.CH2Cl2 d.CHCl3 e.CCl4
解析:
(1)B装置的三个作用为:
①控制气流速度从而达到合适的反应比例;②均匀混合气体,便于后续实验;③干燥混合气体。
(2)当发生反应CH4+4C
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