高考化学一轮复习 10.1最简单的有机化合物——甲烷课件.ppt

教材案 考纲解读 第1讲最简单的有机化合物 甲烷 一 有机物 1 有机物及有机化学的概念 有机物指的是含 碳元素的化合物 其组成元素除碳外 通常还含有氢 氧 氮 硫 磷 卤素等元素 少数含碳元素的化合物 如co co2 碳酸盐 的结构和性质跟无机物相似 仍属于 无机物 2 有机物的特点 1 碳原子的成键特点 a 每个碳原子不仅能与氢原子或其他原子形成 4个共价键 而且碳原子之间也能以 共价键相结合 b 碳原子间不仅可以形成稳定的单键 还可以形成稳定的 双键或 三键 c 多个碳原子可以相互结合成长短不一的碳链 碳链也可以带有支链 还可以结合成碳环 碳链和碳环也可以相互结合 2 性质特点 大多数有机物 a 难溶于水 易溶于汽油 酒精 苯等有机溶剂 b 多为 非电解质 不易导电 c 多数熔 沸点 较低 d 多数易燃烧 易分解 3 有机反应特点 有机反应复杂 速度慢 多需要 催化剂 而且副反应多 所以有机反应常用 代替 特别提醒 有机物的种类繁多 达数百万种 其原因是 碳原子有4个价电子 能与其他原子形成4个共价键 碳链的长度可以不同 碳原子之间的结合方式可以有单键 双键 三键 也可以有长链或环状等 有机物普遍存在同分异构现象 互动探究1下列有关有机物的说法不正确的是 a 有机物中都含有碳元素 b 所有的有机物在一定条件下都可以相互转化 c 有机物参与的反应 一般都比较复杂 反应速率较慢 且常伴有副反应发生 d 有机物和无机物在性质上的差别不是绝对的 解析 并不是所有有机物之间都可以相互转化 答案 b 二 根 与 基 的比较 根 通常是指带电荷的原子团 它们都是离子 如 铵根n 硫酸根s 基 通常是分子中失去一个或几个氢原子后剩下的基团 一般是呈电中性的原子或原子团 从结构上看必有某原子含有未成对电子 如羟基 oh 甲基 ch3等 特别提醒 可以通过比较甲烷和甲基的电子式来理解 基 的形成过程 甲烷的电子式 h甲基的电子式 h 1 分子式 把元素符号组合起来 用以表示物质 包括单质和化合物 组成的式子 如甲烷的分子式为ch4 2 电子式 用 或 表示元素原子的最外层电子 用元素符号表示原子核及内层电子的表示式称电子式 如ch4电子式 h 三 有机物分子的表示方法 3 结构式 用短线 表示分子中一对共用电子 如ch4的结构式 特别提醒 通常所说的有机物分子中碳原子的 4价 理论是指有机物分子中每一个碳原子与一个或多个碳原子 或其他原子 形成4对共用电子对 可以是4个单键 如甲烷分子 也可以是单键和双键 如乙烯分子中的成键方式 或者如乙酸分子中的碳氧双键 同时也不能理解为有机 化合物中碳元素的化合价为 4价 如甲烷中碳元素一般认为是 4价 有机化合物中元素的化合价是根据化合物中正负化合价的代数和为零计算的 有机物中的氧显 2价 h显 1价 4 结构简式 略去原子间表示单键的短线 突出表示物质性质特征部分的式子称为结构简式 如 ch3ch3 5 最简式 实验式 表示化合物中元素最简整数比的式子 如烯烃 ch2 苯 ch 四 同系物 同分异构 1 同位素 具有相同质子数 不同中子数的同一元素的不同原子互称为同位素 如hhhclcl 2 同素异形体 同种元素形成的性质不同的单质 如 金刚石和石墨 o2和o3 3 同系物 结构相似 在分子组成上相差一个或若干个ch2原子团的物质 互称为同系物 特别提醒 1 同系物必须结构相似 即组成元素相同 官能团种类 个数相同 分子组成通式相同 2 同系物间相对分子质量相差14或14的整数倍 3 化学性质以相似性为主 也存在差异性 物理性质上存在递变性 随碳数增加 状态由气 液 固 熔 沸点逐渐升高 密度逐渐增大 4 同系物判断 结构相似 通式相同 同一类物质 组成上相差若干个ch2原子团 4 同分异构现象和同分异构体 化合物具有相同的分子式 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 正丁烷异丁烷 熔点 138 4 159 6 沸点 0 5 11 7 特别提醒 1 中学阶段涉及的有机物的同分异构体常见的有三类 碳链异构 如正丁烷和异丁烷 位置 官能团位置 异构 如正丙醇ch3ch2ch2oh和异丙醇ch3ch oh ch3 异类异构 又称官能团异构 如乙醇ch3ch2oh和甲 醚ch3och3 2 有机物大都有同分异构现象 而无机物中较为少见 解析 c5h12的碳链的连接方式如下 答案 三种 互动探究2c5h12的同分异构体有几种 nh4cno和co nh2 2 c2h5no2和nh2ch2cooh pu h2o 4 cl3和 pu h2o 2cl2 2h2o cl a b c d 解析 中的分子式不同 中分子式相同 但结构不同 所以互为同分异构体 答案 b 互动探究3下列各组物质中 两者互为同分异构体的是 cuso4 3h2o和cuso4 5h2o 5 四同 比较 五 甲烷的分子结构与性质 1 甲烷的分子结构 分子式 ch4 电子式 h 结构式 2 甲烷的性质 1 物理性质 无色无味的气体 难溶于水 密度比空气小 是沼气 天然气的主要成分 天然气中按体积计 ch4占80 97 2 化学性质 一般情况下 性质稳定 与强酸 强碱及强氧化剂等不起反应 可燃性 甲烷的氧化反应 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890kj mol 1 取代反应 甲烷与氯气的反应 ch4 cl2ch3cl hcl ch3cl cl2ch2cl2 hcl ch2cl2 cl2chcl3 hcl chcl3 cl2ccl4 hcl 特别提醒 1 甲烷与氯气反应 反应条件 光照 室温下在暗处不发生反应 反应物质 纯卤素单质 例如甲烷与氯水 溴水不反应 与氯气 溴蒸气光照条件下发生取代反应 甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代 故有机产物甲烷的卤代物并非一种 而是几种卤代物的混合物 2 取代反应与置换反应的比较 六 烷烃的结构 性质 烷烃 烃的分子中碳原子间都以单键互相连接成链状 碳原子其余的价键全部跟氢原子结合 达到饱和状态 所以这种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 则为环烷烃 烷烃的通式为cnh2n 2 环烷烃 cnh2n 含相同碳原子的烃分子中 烷烃能够结合的氢原子数目最多 特别提醒 烷烃分子中碳原子之间均以单键结合 其余的价键均与氢原子结合 考点透析 考点1甲烷及烷烃的性质 典例1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 1 b装置有三种功能 控制气流速度 均匀混合气体 2 设 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 填字母 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 填字母 a ch4b ch3clc ch2cl2d chcl3e ccl4 答案 1 干燥混合气体 2 大于或等于4 3 吸收过量的氯气 4 cd 5 ch4 2cl2c 4hcl 6 分液 ab 技能归纲 烷烃卤代反应中需注意的几个问题 1 反应条件与反应物 在光照条件下与卤素单质反应 2 生成物 多种卤代烷烃和hx x为f cl br等 的混合物 其中hx x为f cl br等 的物质的量最多 3 发生取代反应时 碳链结构没有变化 1molx2 卤素单质 只能取代1mol氢原子 学以致用 1 下列有关丙烷的叙述中正确的是 a 比甲烷 乙烷等烷烃更难液化 b 光照条件下能发生取代反应 c 分子中的碳原子在一条直线上 d 有两种二氯取代产物 解析 丙烷的沸点比甲烷 乙烷高 所以丙烷比甲烷 乙烷更易液化 a项错误 丙烷在光照条件下能发生取代反应 b项正确 丙烷中碳原子直接相连呈链状结构 并不在一条直线上 c项错误 丙烷有四种二氯取代物 d项错误 答案 b 考点2同分异构体的确定 典例2某烷烃 其一氯代物只有2种 二氯代物有4种 则该烷烃可能是 a 甲烷b 异戊烷c 丙烷d 2 甲基丙烷 解析 ch4的一氯代物有1种 二氯代物有1种 的一氯代物有4种 二氯代物有10种 ch3 ch2 ch3的一氯代物有2种 二氯代物有4种 的一氯代物有2种 二氯代物有3种 所以c项符合题意 答案 c 有关烷烃的同分异构体的书写要求不重复 不遗漏 所以在书写时必须按照一定的规律 技能归纲 1 规律 烷烃 只可能存在碳链异构 书写时规则如下 成直链 一条线 摘一碳 挂中间 往边移 不到端 摘两碳 乙基安 二甲基 同 邻 间 不重复 要写全 2 方法 把握结构对称性 采用 对称轴 法 对于碳链异构和官能团的位置异构 都重在把握结构的对称性 采用 对称轴 法确定 有了对称轴之后 只需考虑分子结构中对称轴一侧的支链或官能团的取代 位置 不能超越对称轴至另一侧 但可以在对称轴的轴线位置上 3 记住几个重要的基团的种类对直接判断出同分异构体的种类很有好处 丙基2种 丁基4种 戊基8种 学以致用 2 某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物 该烃的分子式可以是 a c3h8b c4h10c c5h12d c6h14 解析 烃的一氯代物只有一种 h原子分布必须完全对称 如 ch4 答案 c 实验探究甲烷与氯气反应实验 示例 如图所示 u形管的左端充有被饱和食盐水和胶塞封闭的甲烷和氯气 体积比为1 4 的混合气体 假定氯气在饱和食盐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 合气体缓慢的反应一段时间 假设甲烷与氯气反应充分 且只产生一种有机物 1 请写出甲烷与氯气反应的化学方程式 2 经过几个小时的反应后 u形管右端的玻璃管中水柱变化