高考化学 第27讲 简单的有机化合物甲烷复习课件.ppt

名师一号 2011模块新课标人教化学精美课件系列 第九章有机化合物第27讲简单的有机化合物 甲烷 基础关 最新考纲1 了解有机化合物中碳的成键特征 2 了解甲烷的主要性质 自主复习一 有机化合物和烃1 有机物含 的化合物 但 等不属有机物 2 烃仅含有 和 两种元素的有机物 组成最简单的烃为 碳元素 co和co2 碳酸及其盐 金属碳化物 碳 氢 ch4 甲烷 3 有机物的通性 1 熔沸点 2 溶于水 溶于有机溶剂 3 绝缘性 4 燃烧 化学反应常伴有 低 难 易 好 易 副反应 二 甲烷 ch4 1 存在 煤矿 等的主要成分 2 表示方法 分子式 电子式 结构式 空间构型 天然气 坑道气 油田气 沼气 ch4 正四面体 3 物理性质 色 味 态 密度 空气 溶于水的气体 4 化学性质取代反应 第一步 燃烧 通常情况下 甲烷比较稳定 与 和 一般不反应5 用途 燃料 制炭黑等 无 无 气 小于 难 强酸 强酸 强氧化剂 三 烷烃1 通式 2 结构特点 分子中每个碳原子都形成 共价键 碳原子之间以 结合 剩余 均与 结合成饱和链烃 以任意一个碳原子为中心都是 结构 cnh2n 2 n 1 四个 单键 价键 氢原子 四面体 3 物理性质随碳原子数的增加 呈规律性的变化 即熔沸点逐渐 相对密度逐渐 常温下的状态 c1 c4为 c5 c16为 c16以上为 所有烷烃均 溶于水且密度比水 4 化学性质通常较稳定 不与强酸 强碱及强氧化剂反应 但在一定条件下可燃烧 可发生取代反应和分解反应烷烃 cnh2n 2 的燃烧通式为 升高 增大 气态 液态 固态 难 小 四 同系物1 概念 相似 在分子组成上 的物质互称为同系物 2 性质同系物的化学性质 物理性质呈现一定递变规律 结构 相差1个或n个 ch2 基团 相似 五 同分异构体1 化合物具有相同 但具有不同 的现象叫同分异构现象 具有 的化合物互称为同分异构体 2 同分异构现象是 的重要原因之一 烷烃分子中的碳原子数越多 其同分异构体的数目 分子式 结构式 同分异构现象 有机物种类繁多 越多 网络构建 热点关 热点考向1 常见烃类物质的结构 组成与性质 根据性质推断烃分子的结构 2 取代反应的概念及反应特点 3 同系物的概念 4 同分异构体的概念及书写 热点探究热点1有机物的结构和组成的几种表示方法 例1下列各图均能表示甲烷的分子结构 哪一种更能反映其真实存在状况 a b c d 答案 d 解析 化学式 分子式 电子式 结构式 结构简式均不能反映分子的空间构型 而球棍模型 比例模型可反映分子的空间构型 比例模型还可反映分子中各原子的相对大小和结合情况 点评 有机物和无机物的学习中注意化学用语应用的异同 通常在书写无机反应方程式时 以化学式为主 而在书写有机反应方程式时常以结构简式为主 而在表示有机分子时 又有分子式 电子式 球棍模型 比例模型等方法 变式1 1 乙烷 ch3ch3 可认为是甲基 ch3 取代了甲烷中的1个氢原子生成的 丙烷 ch3ch2ch3 可认为是甲基取代了乙烷中的1个氢原子生成的 依次类推 请结合甲烷的结构特点分析 丙烷分子中的3个碳原子能在一条直线上吗 正丁烷 ch3ch2ch2ch3 的4个碳原子最可能的构型是怎样的 不能呈锯齿状 2 键线结构式是以线表示共价键 每个折点和线端点处表示一个碳原子 并省略书写氢原子的一种表示有机化合物结构的方式 如异丁烷要表示为 请分析这一表示方式的要领 试用键线结构式写出戊烷 c5h12 的同分异构体 热点2同系物和同分异构体1 同系物 2 同分异构体 1 同分异构体的特点 分子式相同 相对分子质量相同 但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体 如c2h6与hcho等 同分异构体的最简式相同 但最简式相同的化合物不一定是同分异构体 如c2h2与c6h6 结构不同 即分子中原子的连接方式不同 同分异构体可以是同一类物质 也可以是不同类物质 2 同分异构体的类型 3 同分异构体的书写主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 排布由邻到间 特别提醒 1 判断两种有机物是否是同系物的根本方法是先看结构是否相似 再看二者在组成上是否相差一个或若干个ch2原子团 2 书写同分异构体时要按一定的思维顺序 避免遗漏和重复 同时要注意总结规律 如一种烃如果有m个氢原子可被取代 那么它的n元取代与 m n 元取代物种类相等 例2下列说法正确的是 a 分子组成相差一个或若干个ch2原子团的物质称为同系物b 相对分子质量相同的有机物是同分异构体c 碳原子之间只以单键相结合的链烃为烷烃d 分子式相同 结构相同的有机物一定是同一种物质 答案 cd 解析 同系物必然是结构相似 在分子组成上相差一个或若干个ch2原子团的物质 结构相似即强调必须是同一类有机物之间才能互称同系物 所以a不正确 相对分子质量相同的有机物不一定存在同分异构关系 如c10h8与c9h20的相对分子质量都是128 显然它们之间不是同分异构关系 所以化合物之间要存在同分异构关系 就必须具有相同的分子式 点评 同系物可概括为 一同两相似 通式相同 结构相似 化学性质相似 同分异构体可概括为 三同一不同 化学式相同 相对分子质量相同 元素组成相同 结构式不同 变式2 2009 宿豫质检 有a b两种烃 含碳的质量分数相同 关于a和b的叙述中正确的是 a a和b的最简式相同b a和b一定是同分异构体c a和b不可能是同系物d a和b各1mol完全燃烧后生成二氧化碳的质量一定相等 答案 a 解析 烃由碳 氢两种元素组成 含碳的质量分数相同 则含氢的质量分数也相同 因此它们的最简式相同 但分子式不一定相同 如c2h4与c3h6 热点3烷烃同分异构体的书写和判断烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所替代形成的产物称为取代产物 如烃分子中的一个氢原子被取代后的产物叫一元取代物 以此类推 寻找同分异构体常用的方法有两种 1 减碳移位 法一般采用 减碳法 可概括为 两注意 四句话 1 两注意 选择最长的碳链为主链 找出中心对称线 2 四句话 主链由长到短 支链由整到散 位置由心到边 排布由对到邻间 2 等效氢 法 1 有机物中位置等同的氢原子叫等效 性 氢原子 烃的一元取代物分子中等效氢原子的种类有多少 则其一元取代物种类就有多少 2 等效氢原子 种类的判断通常有如下三个原则 同一碳原子所连的氢原子是等效的 同一碳原子所连的甲基上的氢原子是等效的 同一分子中处于轴对称或镜面对称 相当于平面镜成像时 物与像的关系 位置上的氢原子是等效的 注意 多元取代物的判断方法 可找出一元取代物后 继续用等效氢法类推 但要特别注意 同种物质 的判断 例3主链含5个碳原子 有甲基 乙基2个支链的烷烃有 a 2种b 3种c 4种d 5种 答案 a 点评 将甲基连接在1 5号碳上 就忽视了主链为5个碳原子的限制条件 变式3有a b两种烃 其相关信息如下 回答下列问题 1 烃a的实验式是 2 烃a的结构简式是 3 烃b的三种二溴代物的结构简式为 4 烃c为烃b的同系物 常温下为气态且只有一种一溴代物 则烃c的一溴代物的结构简式为 填一种即可 ch ch3br 或c2h5br 解析 1 烃a完全燃烧的产物中n co2 n h2o 2 1 则烃a的分子式为 ch n 2 因28 m a 60 所以烃a的分子式c3h3或c4h4 结合另外两个信息可知烃a的结构简式是 3 烃b为饱和链烃 通常情况下呈气态 则烃b为ch4或c2h6或c3h8或c4h10 有同分异构体 则不可能为ch4 c2h6 c3h8 所以烃b为c4h10 它的三种二溴代物的结构简式分别为 4 烃b的同系物中常温下为气态的是ch4 c2h6 c3h8 c3h8有两种一溴代物 ch4 c2h6都只有一种一溴代物 分别为ch3br c2h5br 能力关 烷烃分子式的确定1 直接法直接求算出1mol烷烃中各元素原子的物质的量即可推出烷烃的分子式 如给出一定条件下的密度 或相对密度 以及各元素的质量比求算分子式的途径为 密度 相对密度 摩尔质量 1mol烷烃中c h元素原子的物质的量 分子式 2 最简式法根据分子式为最简式的整数倍 因此利用相对分子质量和最简式可确定分子式 3 商余法烷烃的通式为cnh2n 2 相对分子质量为14n 2 即用烷烃的相对分子质量除以14 若余数为2 即 m为烷烃的相对分子质量 则为含x个碳原子的烷烃 cxh2x 2 4 利用燃烧反应方程式 抓住以下关键 1 气体体积变化 2 气体压强变化 3 气体密度变化 4 混合物平均相对分子质量等 同时可结合适当方法 如平均值法 十字交叉法 讨论法等技巧可速解关于求有机物的分子式题目 考例某气态烃对空气的相对密度为2 在氧气中充分燃烧1 16g这种烃 并将所得产物通过装有无水氯化钙的干燥管和装有碱石灰的干燥管 当称量这两个干燥管的质量时 它们依次增重1 8g和3 52g 这种烃的化学式是 a c2h6b c4h10c c5h10d c5h12 答案 b 解法二 烃分子与所含c h原子的物质的量之比为 即1mol烃分子中含4mol碳原子 10mol氢原子 即该烃化学式为c4h10 点评 确定分子式的经验规律 1 当条件不足时 可利用已知条件列方程 进而解不定方程 结合烃cxhy中的x y为正整数 烃的三态与碳原子数相关规律 特别是烃为气态时 x 4 及烃的通式和性质 运用化学 数学分析法 可简捷地确定烃的分子式 2 当烃为混合物时 一般设平均分子式 课堂练习1 2008 湛江 下列关于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 苯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 有机化合物的同分异构现象是有机物种类繁多的重要原因之一 答案 d 解析 co不是有机化合物 卤素单质可以溶于汽油 酒精 苯等有机溶剂但其并不是有机物 个别有机物具有阻燃性质 2 在光照条件下 将等物质的量的ch4和cl4充分反应 得到产物的物质的量最多的是 a ch3clb ch2cl2c ccl4d hcl 答案 d 解析 由ch4和cl2发生取代反应的方程式可以知道 发生的每一步反应都有hcl生成 3 下列叙述错误的是 a 通常情况下 甲烷跟强酸 强碱 强氧化剂不起反应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 甲烷的四种取代物都难溶于水 答案 b 4 2008 南通 家庭使用的天然气 主要成分为ch4 液化石油气 主要成分为c3h8 它们的燃烧反应的主要化学方程式为ch4 2o2co2 2h2o c3h8 5o23co2 4h2o 现有一套以液化石油气为原料的灶具 欲改为烧天然气 应采取的措施是 a 减少空气进量 减少天然气进量b 减少空气进量 增大天然气进量c 增大空气进量 增大天然气进量d 增大空气进量 减少天然气进量 答案 b 解析 使用液化石油气比使用天然气时消耗氧气的量大 5 2008 高密 某有机物在氧气中充分燃烧 生成的水蒸气 二氧化碳的物质的量之比为1 1 由此可得出的结论是 a 该有机物分子中c h o原子个数比为1 2 3b 分子中碳 氢原子个数比为1 2c 有机物中必定含有氧元素d 有机物中肯定不含有氧元素 答案 b 解析 因为有机化合物燃烧是在氧气中进行的 所以不能确定该有机化合物中是否含有氧元素 6 1 请写出烷烃在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式 由 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷4种烷烃 试回答下列问题 2 相同状况下 等体积的上述气态烃 消耗o2的量最多的是 3 等质量的上述气态烃 在充分燃烧时 消耗o2的量最多的是 丁烷 甲烷 4 在120 1 01 105pa条件下 某气态烃与足量的o2完全反应后 测得反应前后气体的体积没有发生改变 则该烃为 5 10ml某气态烃 在50mlo2中充分燃烧 得到液态水 以及体积为35ml的混合气体 所有气体体积均在同温同压下测定 该气态烃是 甲烷 乙烷 第27讲简单的有机化合物 甲烷 1 2009 如皋模拟 天然气的主要成分是甲烷 其分子式为ch4 下列四位同学在讨论分子式ch4的意义 其中错误的是 答案 d 解析 d项应为 ch4表示1个甲烷分子由1个碳原子和4个氢原子构成 2 甲烷分子的空间构型是正四面体 下列事实可以证明这一观点的是 a ch3cl没有同分异构体b ch2cl2没有同分异构体c 甲烷分子中c h键键角均相等d 甲烷分子可以发生取代反应 答案 b 解析 运用假设反证法可以迅速判断a b c三个选项是否与题意相符 因为ch4为ab4型分子 可以假设ch4分子为平面四边形 正四边形 此情况下ch3cl没有同分异构体 ch2cl2则有邻二氯甲烷和对二氯甲烷两种异构体 当ch4为平面四边形时 假设情况 c h键键角均相等 由此反证 a c项不能证明ch4的正四面体结构 b项符合题意 正四面体4个顶点上的质点 任意两个之间都是等位关系 至于d项 容易排除 3 2008 平邑二中 1mol甲烷和氯气在光照条件下反应生成物质的量相同的四种取代物 则消耗氯气的物质的量是 a 5molb 2 5molc 1 25mold 4mol 答案 b 解析 这四种取代产物的物质的量分别为0 25mol 所以消耗氯气的物质的量为 0 25mol 1 0 25mol 2 0 25mol 3 0 25mol 4 2 5mol 4 2008 济南 对制冷剂氟利昂 12 cf2cl2 的叙述正确的是 a 只有一种结构b 有两种结构c 有四种不同的结构d 无法确定其结构 答案 a 解析 cf2cl2可以认为是甲烷分子中的氢原子被两个氯原子和两个氟原子所取代的结果 5 2008 全国卷 下列各组物质不属于同分异构体的是 a 2 2 二甲基丙醇和2 甲基丁醇b 邻氯甲苯和对氯甲苯c 2 甲基丁烷和戊烷d 甲基丙烯酸和甲酸丙酯 答案 d 解析 甲基丙烯酸的结构简式为 分子式为c4h6o2 甲酸丙酯的结构简式为hcooch2ch2ch3 其分子式为c4h8o2 因此二者不是同分异构体 点评 本题主要考查了同分异构体的概念以及正确书写有机物结构简式的能力 6 2008 全国卷 2008年北京奥运会的 祥云 火炬所用燃料的主要成分是丙烷 下列有关丙烷的叙述中不正确的是 a 分子中碳原子不在一条直线上b 光照下能够发生取代反应c 比丁烷更易液化d 是石油分馏的一种产品 答案 c 解析 丙烷分子结构为锯齿形 三个碳原子不在同一条直线上 丙烷在光照条件下可以发生取代反应 这是烷烃的通性 丙烷和丁烷都是分子晶体 丁烷的相对分子质量大于丙烷 因此丁烷的沸点较高 丁烷更易液化 石油分馏的产物是各种烃的混合物 因此只有c不正确 点评 本题主要考查了烷烃的结构和性质 7 根据下表中烃的分子式排列规律 判断空格中烃的同分异构体数目的是 a 3b 4c 5d 6 答案 a 解析 根据题目中给出的烃分子式 可以发现碳原子数是依次递增 而氢原子每两组是以差值为4的等差数列递增的规律 从而推出空格处分子式应为c5h12 其同分异构体有正戊烷 异戊烷 新戊烷三种结构 选项a正确 点评 该题主要考查学生的观察能力 发现规律 总结规律的能力 以及分析问题 解决问题的能力 8 丁烷 化学式c4h10 燃烧时 火苗高且亮 在白天二百米以外也能清晰可见 下列关于丁烷叙述正确的是 丁烷是由碳 氢两种元素组成的 丁烷是由丁烷分子构成的 丁烷常温下为气态 丁烷有2种同分异构体 丁烷分子只由共价键组成a b c d 答案 a 解析 丁烷是由丁烷分子构成的常温下呈气态的烃 分子中只含有共价键 有正丁烷和异丁烷两种同分异构体 所以题中说法都正确 9 2009 福州一中检测 某混合气体由两种气态烃组成 取2 24l该混合气体完全燃烧后得到4 48l二氧化碳 气体已折算为标准状况 和3 6g水 则这两种气体可能是 a ch4和c3h8b ch4和c3h4c c2h4和c3h4d c2h4和c2h6 答案 b 10 2009 烟台调研 1mol某烃在氧气中充分燃烧 需要消耗氧气246 4l 标准准况下 它在光照的条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯取代物 该烃的结构简式是 答案 a 解析 题目提示的信息是 某烃在氧气中充分燃烧 所以产物是二氧化碳和水 通过给出的四个选项可知 这是一种烷烃 所以可设该烷烃为cnh2n 2 根据碳元素 氢元素结合氧的多少 得1mol该烃充分燃烧的耗氧量为故排除b c选项 11 某有机物分子中含n个 ch2 m个ch a个 oh 其余为甲基 则甲基的个数为 a 2n 3m ab n m ac m 2 ad m 2n 2 a 答案 c 解析 n个 ch2 相连后剩余2个键 m个ch相连后剩余 m 2 个键 则n个 ch2 及m个ch相连后共剩余 m 2 个键 现已有a个 oh 则还需 m 2 a 个 ch3 12 一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为co co2和水蒸气 此混合气体质量为49 6g 当其缓慢经过无水cacl2时 cacl2增重25 2g 原混合气体中co2的质量为 a 12 5gb 13 2gc 19 7gd 24 4g 答案 b 13 某同学想设计实验探究甲烷与cl2反应的反应条件以及反应类型 请完成下列问题 一 制取ch4和cl2 1 实验室通常用无水ch3coona与碱石灰反应制取ch4 其制取装置还可以制取 等气体 2 实验室通常用mno2与浓hcl反应制取cl2 其反应方程式为 1molmno2与含有146ghcl的浓盐酸充分反应 制得cl2在标准状况下的体积为 o2 nh3 小于22 4l 二 收集ch4与cl2取3支硬质大试管 通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气 丁中的ch4与氯气是用排空气法收集后再混合 三 探究甲烷与氯气反应的反应条件及其反应类型分别用铁架台固定好如图所示装置 其中甲试管用预先准备好的黑色纸套套上 丙 丁试管用点燃的镁条照射 乙试管放在自然光下 3 能否用蒸馏水代替饱和食盐水 理由是 4 从 现象推断cl2与ch4开始了反应