鲁科版必修2 认识有机化合物 学案7.doc

疱丁巧解牛知识巧学一、有机化合物的性质1.甲烷的存在(1)天然气的主要成分是甲烷。(2)石油气中含有甲烷。(3)沼气、坑道气(或瓦斯)的主要成分是甲烷。2.甲烷的结构 甲烷分子呈正四面体结构，c原子位于正四面体的中心，4个h原子分别位于正四面体的4个顶点上(如图所示)。知识拓展 常见四面体有两种：无心四面体和有心四面体。无心四面体：四面体的中心没有原子，原子都位于四面体的顶点上。4原子分子形成的四面体都是无心四面体，如p4。有心四面体：四面体的中心有1个原子，四面体的顶点上分别有4个原子。5原子分子形成的四面体都是有心四面体。如ch4、等都是有心正四面体。3.甲烷的性质 实验探究:甲烷的性质 实验步骤：点燃纯净的甲烷，观察甲烷燃烧时火焰的颜色。在火焰的上方罩一个干燥、洁净的烧杯，然后迅速将烧杯倒转过来，向烧杯里注入少量的澄清石灰水，振荡，观察现象。取一支大试管，用排饱和食盐水的方法收集体积比约12的甲烷和氢气，用橡皮塞塞好管口，放在光亮处一定时间后，将试管倒立于水槽中并取下试管上的橡皮塞，观察发生的现象。实验现象及结论：实验实验现象实验结论1甲烷燃烧时，火焰呈淡蓝色，烧杯内壁有水雾生成，澄清石灰水变浑浊甲烷燃烧生成co2和h2o，放出大量的热：ch4+2o2co2+2h2o2试管内气体颜色变浅，试管内液面上升试管内壁上有淡黄绿色液珠光照条件下，甲烷与cl2发生反应：ch4+cl2ch3cl+hcl ch3cl+cl2ch2cl2+hcl ch2cl2+cl2chcl3+hcl chch3+cl2ccl4+hcl ch2cl2、chcl3、ccl4中溶有cl2而呈黄绿色(1)物理性质：甲烷是一种无色、无味的气体。(2)化学性质可燃性：燃烧时发出淡蓝色的火焰，生成二氧化碳和水，放出大量的热。知识拓展 坑道内瓦斯含量达到爆炸极限时，遇明火即能发生爆炸。预防瓦斯爆炸的措施：严禁烟火、严禁产生火星的碰撞和摩擦。加强通风设施，及时排出瓦斯。研制并安装甲烷预警系统。取代反应：有机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叫做取代反应。甲烷和氯气可以发生取代反应：要点提示 取代反应是最重要的一类有机反应，判定一个反应是否属于取代反应，最直接的方法就是概念判定法。取代反应概念的记忆，可采用简约记忆法，即抓重点、抓关键词的记忆方法，通常采用的策略是抓住主语、谓语和宾语，摒弃定语、状语和补语。这样，取代反应的概念可简约为：“某些”“被其他”“代替”。取代反应可以是1个原子被1个原子或1个原子团代替；1个原子被几个原子或几个原子团代替；1个原子团被1个原子或1个原子团代替；1个原子团被几个原子或几个原子团代替等。4.氯代甲烷(1)颜色和状态：通常，ch3cl是无色气体，ch2cl2、chcl3、ccl4是无色油状液体。(2)氯仿(chcl3)的用途：麻醉剂和有机溶剂。(3)四氯化碳的用途：灭火剂和有机溶剂。知识拓展 麻醉剂二、有机化合物的结构特点1.有机物种类众多c原子能与其他原子形成四个共价键，c原子之间又可形成双键、三键、环，这是有机化合物多样性的主要原因。有机化合物结构的多样性，也是有机化合物种类众多、数量巨大的重要原因。2.有机物结构的多样性 有机物中都含有c原子，c原子最外电子层上有4个电子。c原子间可以彼此成键，c原子也可与其他原子成键。碳碳键：3.结构式和结构简式 结构式：用短线“”表示原子所形成的共价键，进而表示物质结构的式子称为结构式。 结构简式：省略了部分短线“”的结构式称为结构简式。 几种结构式：三、烃1.定义：仅由c和h两种元素组成的有机化合物称为烃，也叫做碳氢化合物。甲烷是最简单的烃。方法点拨 烃的读音是由碳的声母(t)和氢的韵母(ing)合成的ting,碳氢连读其音即为“烃”。2.烷烃(1)烷烃的概念：烃分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子的其余价键全部跟氢原子结合，这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。要点提示 烷烃首先是烃，分子里只含c、h两种原子。烷烃分子里只有两种键：碳碳单键(这是烷烃的重要结构特点)和碳氢键。烷烃是饱和烃。c原子数一定的烷烃分子里，h原子数已达到最多，其他同碳烃分子里的h原子数都不会比烷烃多。烷烃的分子式可用通式cnh2n+2表示，具有这一通式的物质一定是烷烃。烷烃分子结合成链状，可以是所谓的“直链”，如：ch3ch2ch3 ch3ch2ch2ch3 也可以含有支链，如： 但结合为环状的不是烷烃，如： 它们属于环烷烃，通式为cnh2n，化学性质与烷烃相似。(2)烷烃的结构 乙烷、丙烷、丁烷的结构简式和结构式名称乙烷丙烷丁烷结构式结构简式ch3ch3ch3ch2ch3ch3ch2ch2ch3 正丁烷和异丁烷的结构简式和结构式名称正丁烷异丁烷结构式结构简式ch3ch2ch2ch3或ch(ch3)33.同分异构现象和同分异构体同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构式的现象，叫做同分异构现象。同分异构体：分子式相同，结构不同的化合物互称为同分异构体，如正丁烷和异丁烷。辨析比较 同位素、同素异形体、同分异构体定义化学式结构性质同位素质子数相同、中子数不同的原子原子符号表示不同，如：、电子排布相同，原子核结构不同物理性质不同，化学性质相同同素异形体同一种元素形成的不同单质元素符号表示相同，分子式不同，如石墨和金刚石、o2和o3单质的组成或结构不同物理性质不同，化学性质相似同分异构体分子式相同、结构式不同的化合物相同不同物理性质不同，化学性质不一定相同4.丰富多彩的合成有机化合物(1)染料：100年前从动植物中提取，现在主要是人工合成。(2)药品：绝大多数是人工合成品，少数是中草药的提取物。(3)农药、化肥：大多数是合成有机物。(4)香料：大多数是合成有机物。(5)高分子材料：比比皆是的高分子材料，绝大多数是人工合成品。问题探究问题1 如何通过实验证明甲烷中仅含碳和氢两种元素？思路:应根据甲烷燃烧的现象来判断。探究:点燃纯净的甲烷气体，将一个干燥、洁净的小烧杯倒扣在火焰上方约半分钟，停止通入甲烷气体，将烧杯正置于石棉网上稍冷，观察烧杯内壁上的现象，若烧杯内壁有水膜出现，说明甲烷气体中含有氢元素；轻轻振荡烧杯，若石灰水变为白色浑浊状态，说明甲烷燃烧生成了二氧化碳气体，甲烷中含有碳元素。问题2 以甲烷和氯气发生的反应为例说明什么是取代反应？从结构入手说明，甲烷为什么能发生取代反应？思路:首先理解取代反应的含义，然后才能完成问题。探究:甲烷分子中的氢原子被氯原子代替。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)代替的反应叫做取代反应。甲烷分子中碳原子的四个价键都被氢原子结合了，因而碳原子不可能再结合其他原子或原子团，而只能用其他原子或原子团代替与碳原子相结合的氢原子，即只能发生取代反应。问题3 请根据甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的化学式，推出烷烃的化学通式。(设碳原子数为n)思路:烷烃的通式可通过数学上的数列来求得。探究:首先写出乙烷、丙烷和丁烷的化学式c2h6、c3h8、c4h10，运用数学归纳法，可推出烷烃的通式：cnh2n+2。烷烃具有和甲烷相似的化学性质，如取代反应等。典题热题例1 1 l丙烷与x l o2混合点燃，丙烷完全反应后，生成混合气体的体积为a l(气体体积均在120 、1.01105pa压强下测定)。将a l混合气体通过足量碱石灰后，测得剩余气体体积为b l。若a-b=6，则x 的值为( )a.4 b.4.5 c.5.5 d.6解析：本题是有关烃燃烧的计算。解题的关键在于正确理解“丙烷完全反应”的含义，即丙烷可能充分燃烧生成二氧化碳和水，也可能不充分燃烧生成一氧化碳、二氧化碳和水。由题意分析：1 l c3h8x l o24 l h2o 3 l co2和co(或3 l co2和o2)co(或o2) 因为a-b=6，即v(co2)+v(h2o)=6 l，所以v(co2)=2 l；又由碳原子守恒可知v(co)=1 l。所以，据上可计算得出：v(o2)=(4+1)1/2+21=4.5 l。 答案：b误区警示 解此题易产生的思维误区是：不理解在烃的燃烧时氢元素比碳元素更容易被氧化；对碱石灰的组成不清楚，不知道被吸收的气体包括什么物质；还有即使知道被吸收的气体，但不能根据氧原子守恒来得到氧气的体积。例2 sf6通常是一种无色气体，具有很强的稳定性，可用作灭火剂。sf6的分子结构如右图所示，形状为正八面体。如果f元素有两种稳定的核素，则sf6不同分子的数目为( )a.6种 b.7种 c.10种 d.12种解析：可假设f的两种核素分别为a、b，则sf6的不同分子式有：(1)sa6 (2)sa5b (3)sa4b2 (4)sa3b3 (5)sa2b4 (6)sab5 (7)sb6。由替换法可知(1)与(7)、(2)与(6)、(3)与(5)的异构体数目相同。又因空间结构对称，6个f等效，所以(1)、(2)、(6)、(7)各只有1种分子；(3)、(5)各有2种分子，即2个a(或b)相邻、相对；(4)有2种分子，即3个a(或b)在同一个三角形上共平面、在同一个正方形上共平面。 答案：c误区警示 本题考查对同分异构体知识的掌握，对空间想象能力、知识迁移能力和应用知识的能力提出较高要求。本题的陷阱设在正八面体的边长都相等。例3 脂肪烃cxhy分子中，碳碳原子间共用电子对数为_(用含x、y的式子表示)。若某脂肪烃分子中，碳碳原子间共用电子对数为26，且分子内含有一个双键和一个三键，则它的分子式为_。若将cx看作烃分子中的氢原子完全失去后的产物，则c70中碳碳原子间共用电子对数为_。解析：脂肪烃cxhy分子中，碳原子的电子数为4x，和氢原子形成共价键用去电子数为y，所以碳碳之间的共用电子对数应为：(4 x-y)/2；脂肪烃分子中，碳碳原子间共用电子对数为26，且分子内含有一个双键和一个三键，分子中的氢原子数应为碳原子数的2倍减4，解得碳原子数为24、氢原子数为44；c70中碳碳原子间共用电子对数为：70个碳原子有280个电子、有140个共用电子对。答案：(4x-y)/2 c 24h44 140误区警示 脂肪烃cxhy分子中，碳碳原子间共用电子对数应为：(4x-y)/2；可能错答成 (4x+y)/2，原因是没有看清题意，理解成烃分子中的共用电子对；也可能不知如何解答，不知道利用碳原子和氢原子的总电子数来解答；碳碳之间多一个键也就是双键就少两个氢原子、碳碳之间多两个键也就是三键就少四个氢原子，不能正确解答此题就是不会分析。例4 化学工作者从反应：rh+cl2rcl(g)+hcl(g)(光照条件下)，受到启发，提出在农药和有机合成工业中可获得副产品盐酸，这一设想已变为现实。试指出上述