第九章.第一节最简单的有机化合物——甲烷

第九章有机化合物,第一节最简单的有机化合物甲烷,基础整合,1.有机化合物（1）_称为有机化合物，简称_。组成有机物的元素有_、_、_、N、S、P、卤素等。（2）少数含碳元素的物质，其组成和性质与无机物类似，仍作为无机物，如_、_、_等。2.烃：仅由_两种元素组成的有机物称为烃，最简单的烃为_。,多数含碳的化合物,有机物,C,H,O,CO,CO2,碳酸盐,碳,氢,易错提示：（1）有机物与无机物在性质及反应的差别上只是相对的，不同的有机物有其特殊的性质，例如：乙酸及其金属盐能在水溶液中电离。（2）有机反应一般要求掌握三点：反应位置及化学键断裂和形成；反应类型；反应条件,有机物与无机物的性质区别,不溶于,有机溶剂,溶于,不溶于,不耐热,低,耐热,难,比较高,燃烧,不能,较快,非电解质,电解质,复杂,多,较慢,简单,少,1.下列说法中正确的是（）A.有机物都是从有机体中分离出来的物质B.有机物都是共价化合物C.有机物不一定都溶于水D.有机物不具备无机物的性质,1.解析：有机物也可以由无机物制取，A不正确。有机物分子中各原子大都是以共价键结合的共价化合物，也有部分有机物存在离子键，如CH3COONa，CH3COONH4等，B不正确。有机物大多数不溶于水，但也有部分有机物溶于水，如乙醇、乙酸、葡萄糖等，C正确。有机物与无机物性质差别较大，但也有部分有机物具有无机物的性质，如：乙酸具有酸性等，D不正确。答案：C,2.下列说法正确的是（）A.有机物和无机物都可以从动植物中提取B.所有有机物在一定条件下都可以相互转化C.有机物之间的反应，一般比较复杂，速率较慢，并且还常伴有副反应D.有机物和无机物在性质上的差别并不是绝对的,答案：CD,1.分子组成和结构甲烷的化学式为_，电子式为_，结构式为_，结构简式为_。甲烷分子是_构型，_位于中心，_位于顶点。,CH4,CH4,正四面体,碳原子,氢原子,2.物理物质甲烷是_色、_味、_溶于水的气体，密度比空气密度_。3.化学性质在通常情况下，甲烷是比较稳定的，跟_、_或强_等一般不起反应。甲烷_使酸性KMnO4溶液褪色，也_使溴的四氯化碳溶液褪色。,无,无,极难,小,强酸,强碱,氧化剂,不能,不能,1）甲烷的氧化反应甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈_色，无烟，产物为_，甲烷的燃烧热为890.3kJmol-1，则其热化学方程式为：_。（2）取代反应：定义：_叫做取代反应。,淡蓝,CO2和H2O,CH4（g）+2O2（g）CO2（g）+2H2O（l）,H=-890.3kJ/mol,有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应,甲烷的取代反应：甲烷与氯气的反应比较复杂，简单地说是分步进行的。第一步：CH4+Cl2_；第二步：_；第三步：_；第四步：_。甲烷的四种氯代物均_溶于水，常温下，只有CH3Cl是_，其他三种都是_。CHCl3俗称_，CCl4又叫_，二者都是重要的有机溶剂，密度比水_；产物中物质的量最多的为_。,光,CH3Cl+HC,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,光,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl,光,光,不,气体,液体,氯仿,四氯化碳,大,HCl,易错提示：甲烷的取代反应应注意1.反应条件：CH4只能与纯净的卤素单质在光照条件下发生取代反应，不能与卤水发生取代反应。2.反应产物：CH4与Cl2按体积比11混合光照发生取代反应得到的不只是一氯甲烷。因为甲烷分子中的四个氢原子都能被氯原子取代，同时生成四种有机物。3.物质的量关系：甲烷与Cl2发生取代反应，参加反应的Cl2的物质的量与生成的HCl的物质的量相等，其生成物中HCl最多。,取代反应、置换反应、复分解反应的比较,原子,原子团,原子,原子团,单质,化合物,单质,化合物,化合物,交换成分,化合物,化合物,单质,单质,化合物,化合物,化合物,单质,化合物,新的化合物,金属活动性顺序,更难电离,更难溶,挥发性,可逆,单向,可逆,没有电子,电子转移,是没有,3.下列反应不属于取代反应的是（）A.+HNO3NO2+H2OB.CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClC.CH2CH2+H2OCH3CH2OHD.2CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O,光,一定条件,浓H2SO4,140,浓H2SO4,答案：C,4.1molCH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后，测得四种取代产物的物质的量相等，则消耗的Cl2的物质的量（单位：mol）为（）A.0.5B.2C.2.5D.4,解析：1molCH4与Cl2取代，生成等物质的量的4种产物，则每种产物的物质的量都为0.25mol，所以消耗Cl2的总物质的量为0.25mol（1+2+3+4）=2.5mol。答案：C,1.定义烃分子中的碳原子之间只以_结合，剩余价键均与_相结合，使每个碳原子的化合价都达到饱和，这样的烃叫_，又称烷烃。2.分子式通式：_（n1）,单键,氢原子,饱和烃,CnH2n+2,3.物理性质（1）状态：常温下，气态烷烃只有_、_、_、_和新戊烷。（2）熔沸点：随碳原子数增加，熔沸点逐渐_。（3）密度：均比水_，随碳原子数增多，密度逐渐_。（4）水溶性：均难溶于水。,甲烷,乙烷,丙烷,丁烷,升高,小,增大,4.化学性质（类似于CH4）（1）氧化反应烷烃的燃烧通式为：_。特点：所得产物中n（CO2）n（H2O）。（2）取代反应以CH3CH3为例，写出CH3CH3与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式：_规律：烷烃与Cl2发生取代反应时，每1个H原子被取代，消耗1个Cl2分子，生成1个HCl分子。,CnH2n+2+（n+（n+1）/2O2nCO2+（n+1）H2O,点燃,CH3CH3+Cl2光CH3CH2Cl+HCl,5.（2008年全国卷）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,解析：丙烷分子中三个碳原子不在同一直线上，而是呈锯齿形，A正确；烷烃的化学性质类似于CH4，能发生取代反应，B正确；丁烷分子中碳原子数大于丙烷，其沸点更高，故丁烷比丙烷易液化，C错误，D正确。答案：C,6.下列各烷烃的沸点是：甲烷-162；乙烷-89；丁烷-1，戊烷36，根据以上数据判断丙烷沸点可能是（）A.大约是-40B.低于-89C.高于-1D.无法判断,解析：烷烃的沸点随着碳原子个数的增多而增大，故丙烷的沸点在乙烷和丁烷之间。答案：A,1.同系物（1）定义结构_，在分子组成上相差_的物质。如CH4与CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3的关系为同系物。,相似,一个或若干个CH2原子团,（2）特点同系物必属同一类物质，必定符合_，但符合同一通式的不一定为同系物。同系物分子相差（CH2）2，相对分子质量相差_。同系物的化学性质_，但物理性质_。,同一个通式,14n,相似,不同,2.同分异构体（1）定义具有相同的_，但具有不同_的化合物互为称同分异构体。（2）举例写出戊烷的同分异构体及其名称：CH3CH2CH2CH2CH3，_；_，异戊烷_，新戊烷。,分子式,结构,正戊烷,CH3CCH3,CH3,CH3,“四同”的比较,化合物,化合物,单质,原子,分子式,相同,相似,相同,质子数,空间结构,CH2,物理性质,中子数目,7.萝卜中具有较多的胡萝卜素，它是人体的主要营养之一。胡萝卜素的结构为：（1）写出胡萝卜素的分子式_.（2）1mol胡萝卜素最多能与_molBr2反应。（3）胡萝卜素与胡萝卜素互为同分异构体，且只有虚线框内部分不同，但碳的骨架相同，写出胡萝卜素方框内可能的结构简式：,答案：（1）C37H52（2）10,热点考向,下列有机反应中，不属于取代反应的是（）CH3CH2Cl+HClA.+Cl2B.2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2OC.ClCH2CHCH2+NaOHHOCH2CHCH2+NaClD.+HO-NO2,光,Cu,H2O,浓硫酸,NO2+H2O,解析：理解取代反应的实质，易选出正确答案。答案：B,名师点睛：理解取代反应的实质，有上有下，对于烷烃的取代反应是逐步进行的。,1.甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（）A.CH3Cl只有一种空间结构B.CH2Cl2只有一种空间结构C.CHCl3只有一种空间结构D.CCl4是非极性分子,解析：若CH4是正方形的平面结构，则它的一氯代物也只有一种，故A错。同样三氯代物也中只有一种，故C错。无论是平面结构和正四面体结构，CCl4都是非极性分子，故D错，但二氯代物若是平面结构就有两种结构，只有正四面体结构，CH2Cl2才只有一种。答案：B,（2010年银川模拟）某烷烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，则该烃的分子式不可能是（）A.C2H6B.C4H10C.C5H12D.C8H18,答案：B,名师点睛：在判断一些简单有机物的同分异构体有几种时，要熟记甲基只有1种，乙基只有1种，丙基有2种，丁基有4种，戊基有8种。例如不必试写，快速判断C4H9Cl有4种同分异构体，C4H9COOH羧酸类同分异构体也有4种。,2.下列说法正确的是（）A.凡是分子组成上相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物B.两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同，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.组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体,解析：同系物必须结构相似，有些即使分子组成上相差一个或几个CH2原子团的物质，也未必是同系物，如C2H4与C3H6，故A错；组成元素相同，各元素的质量数也相同，只能说明它们具有相同的最简式，但不一定是同分异构体。如乙炔和苯；相对分子质量相同的几种化合物，也不一定是同分异构体，如CO与C2H4。答案：D,3.下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是（）A.CH3CH2CH2CH3B.CH3CHCH3C.CH3CCH3D.CHCH2CH3CH3,CH3,CH3,CH3,CH3,解析：利用同一分子中处于轴对称位置上的氢原子是等效的可知，A中有2种氢、则一氯代烃有2种，B也有2种氢，C只有一种氢，D中有4种氢，所以只有C的一氯代烃为1种。答案：C,4.已知正丁烷的二氯代物有6种同分异构体，则其八氯代物的同分异构有（）A.6种B.8种C.12种D.10种,解析：由寻找同分异构体的基元法可知正丁烷的二氯代物与八氯代物的同分异构体数目相同。答案：C,5.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,解析：根据书写同分异构体的方法，对于烷烃来说，1号碳上无甲基，2号碳上无乙基，可找出正确答案为A。答案：A,走进实验室,已知实验室可以用无水CH3COONa固体和碱石灰混合加热的方法制取甲烷：CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4。A盐和碱石灰反应，微热时放出一种气体B，再经强热又放出另一种气体C。同温、同压下气体B和气体C密度接近。余下的残渣中加入盐酸，又有一种气体D放出。气体D通过一种淡黄色的固体可得到一种气体E。把1体积的C气体和4体积黄绿色气体混合后充入大试管中，将此试管倒立于盛Na2SiO3溶液的水槽中，放在光亮处。,回答以下问题：（1）写出有关物质的化学式：A_，B_，C_，D_，E_。（2）气体D转变为E的化学方程式_。（3）片刻后发现试管中气体颜色_，试管中的液面_，试管壁上有_出现，水槽中还观察到_。,解析：淡黄色的固体可能是单质硫也可能是Na2O2，但是它可以和一种气体反应生成另一种气体，所以该固体必为Na2O2，气体D为CO2，气体E为O2。碱石灰主要成分是CaO和NaOH的混合物，A盐和碱石灰在微热时反应生成的气体应该为NH3，和其密度接近的气体C应该是甲烷。能够和盐酸反应生成CO2气体的物质必定是碳酸盐，结合题中所给信息能够和碱石灰反应生成甲烷和碳酸盐的一定是CH3COONa，综上可以判断A盐应该为CH3COONH4。黄绿色气体为Cl2，则CH4和Cl2在光照下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐变浅，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，Cl2易溶于有机溶剂，使试管壁上有黄色油滴生成。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。HCl溶于水后，与Na2SiO3反应生成白色胶状沉淀。,答案：（1）CH3COONH4NH3CH4CO2O2（2）2CO2+2Na2O22Na2CO3+O2（3）变浅上升黄色油珠有白色胶状沉淀生成,思路归纳：由题中信息，判断反应原理，由特殊现象推出一些物质。如题中的重要信息，黄绿色气体肯定为Cl2，能与Cl2在光亮处反应，往往想到CH4。所以C为CH4，B与C密度接近，则推出B为NH3，淡黄色固体也容易推出为Na2O2。,易错提示：试管壁上的液滴应为黄色油珠，易忽略Cl2在有机溶剂中的溶解。且认为CH4与Cl2为14时恰好完全反应。,甲烷作为一个清洁能源，对其性质的研究显得非常重要。有关CH4的制备（以信息题的形式出现）和有关性质实验可