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文档简介
③当碳原子数相同时,存在同分异构体时,在(碳原子数)烷名前面加正、异、新等,分子式为C5H12的同分异构体有3种,写出它们的名称和结构简式:a.CH3CH2CH2CH2CH3分子结构中无支链称为正戊烷:b.称为异戊烷;c.,分子结构中含有称为新戊烷。P63同系物(1)同系物概念: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同系物结构相似,组成相差一个或若干个CH2原子团是判断物质是否是同系物的依据,两者缺一不可,同系物所含元素种类一定相同,除C、H外其他种类元素原子数必须相同。
②同系物间相对分子质量相差14或14的整数倍。③同系物属于同一类物质,且有相同的通式。
(2)同系物的特点:同系物有相似的化学性质,物理性质有一定的递变规律。P63同分异构现象与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为同分异构体。
【特别提醒】①同分异构体必须是分子式相同而结构不同的物质。它们可以是同一类(系列)物质,如:正丁烷和异丁烷,也可以是不同类(非同系物)的物质,如:丙烯和环丙烷。②同分异构体可以是有机物和有机物,还可以是无机物和有机物之间构成。如:NH4CNO和CO(NH2)2。P64【实验7-1】甲烷与氯气反应CH4与Cl2发生了取代反应,产物有四种:
【特别说明】①反应需在光照条件下进行,参加反应的物质必须是氯气不能是氯水。
②Cl2与CH4反应生成了五种产物:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。其中HCl最多。有机产物中只有CHCl3在常温下是气体,其他均为液体,CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种产物均不溶于水。a.一氯甲烷(CH3Cl):常温下是气体,难溶于水,可用作溶剂、冷冻剂、香料等。b.二氯甲烷(CH2Cl2):常温下是油状液体,难溶于水,是一种优秀的溶剂,通用的有机溶剂,可溶解许多有机和无机物质,还可用作低温热浴和冷却剂。c.三氯甲烷(CHCl3):又称氯仿,常温下是油状液体,难溶于水,主要用来生产氟利昂,常用作有机溶剂,氯仿在历史上曾作为麻醉剂用于外科手术。d.四氯化碳(CCl4):常温下是油状液体,难溶于水,用作优良的溶剂和高效灭火剂。
③在取代反应中,甲烷的四个氢原子可以依次逐步被取代,最终完全被取代,四级反应同时发生,无先后次序,产物是混合物,通常不能用于制取某卤代烃。④书写有机反应的化学方程式通常用“”,而不用“”。P65取代反应有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。特点:是“一上一下,有进有出”,类似无机反应中的复分解反应,注意在书写化学方程式时,防止漏写产物中的小分子。P67乙烯的结构和物理性质1.乙烯的结构分子式电子式结构式结构简式分子模型球棍模型填充模型C2H4注:其分子中的2个碳原子和4个氢原子都处在同一平面上,它们彼此之间的键角约为120°,空间结构为,2.乙烯的物理性质颜色状态密度气味溶解性无色气体1.25g·L-1(略小于空气的密度)稍有气味难溶于水,易溶于四氯化碳等有机溶剂P67乙烯的氧化反应(1)氧化反应(1)乙烯的燃烧乙烯在空气中燃烧,火焰明亮并伴有黑烟,生成二氧化碳和水,同时放出大量的热。C2H4+3O2
2CO2
+2H2O(2)乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色的实质是乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化。5C2H4+12KMnO4+18H2SO4==10CO2+12MnSO4+6K2SO4+28H2O【特别说明】利用乙烯被酸性高锰酸钾氧化的反应可用于鉴别甲烷和乙烯,但不能除去甲烷中的乙烯,原因是发生反应的化学方程式为:5CH2=CH2+12KMnO4+18H2SO410CO2↑+6K2SO4+12MnSO4+28H2O,氧化后产物中有CO2,仍混在甲烷中,达不到除杂的目的。P68乙烯的加成反应乙烯能使溴的CCl4溶液的红棕色很快褪去,也能使溴水的橙色很快褪去,生成无色的1,2—二溴乙烷。反应的方程式如下:
乙烯还能跟氯气、氢气、卤化氢以及水等在适宜条件下起加成反应。与Cl2加成:CH2=CH2+Cl2→CH2ClCH2Cl与H2加成:CH2=CH2+H2eq\o(→,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))CH3CH3与HCl加成:CH2=CH2+HCleq\o(→,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))CH3CH2Cl与H2O加成:CH2=CH2+H2Oeq\o(→,\s\up11(催化剂),\s\do4(加热、加压))CH3CH2OH,应用:工业制乙醇。P68乙烯的聚合反应(1)在适当的条件下,乙烯分子之间可相互加成得到聚乙烯,化学方程式为nCH2=CH2eq\o(→,\s\up9(催化剂))。(2)认识加成聚合反应链节:高分子中重复的结构单元;聚合度:链节的数目n。单体:能合成高分子的小分子物质。P70常见烃分子结构比较类别链状烷烃链状单烯烃链状单炔烃代表物结构简式CH4CH2=CH2CH≡CH电子式结构式H—C≡C—H分子空间结构特点正四面体6个原子共平面4个原子共直线通式CnH2n+2(n≥1)CnH2n(n≥2)CnH2n-2(n≥2)结构特点含碳碳双键含碳碳三键P71芳香族化合物与苯P72有机高分子材料的分类根据来源不同可将有机高分子材料分为天然有机高分子材料和合成有机高分子材料。(1)天然有机高分子材料:如棉花、羊毛、天然橡胶、蛋白质等。(2)合成有机高分子材料:如塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等。P72塑料(1)成分主要成分合成树脂添加剂增塑剂,提高塑性防老剂,防止塑料老化着色剂,使塑料着色增强材料,增大塑料强度(2)主要性能塑料具有强度大、密度小、耐腐蚀,易加工等优良的性能。(3)常用塑料用途名称结构简式用途聚乙烯(PE)制成薄膜、用于食品、药物的包装材料聚氯乙烯(PVC)制成薄膜、管道、日常用品、绝缘材料聚苯乙烯(PS)制成泡沫塑料、日常用品、绝缘材料聚四氟乙烯(PTFE)制成化工、医药等行业使用的耐腐蚀、耐高温、耐低温制品聚丙烯(PP)制成薄膜、管道、日常用品、包装材料等有机玻璃(聚甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)制成飞机和汽车的风挡、光学仪器、医疗器械、广告牌等脲醛塑料(电玉(UF))制电器开关,插座及日常用品等P73橡胶(1)橡胶是一类具有高弹性的高分子材料,是制造汽车、飞机轮胎和各种密封材料所必需的原料。天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯,结构简式为,其单体为;天然橡胶分子中含有,易发生加成反应和氧化反应。(2)橡胶的结构注:硫化橡胶:工业上用硫与橡胶作用进行硫化,使线型的高分子链之间通过硫原子形成化学键,产生交联,形成网状结构,从而提高强度、韧性和化学稳定性。(3)橡胶的分类橡胶eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(天然橡胶,合成橡胶\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(通用橡胶\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(丁苯橡胶,顺丁橡胶,氯丁橡胶)),特种橡胶\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(氟橡胶:耐热和耐酸、碱腐蚀,硅橡胶:有耐热、耐寒性))))))(4)性能:具有高弹性、绝缘性、气密性、耐油、耐高温或耐低温等性能。(5)合成橡胶:以石油、天然气中的二烯烃和烯烃为原料合成的橡胶。(6)橡胶主要用途:制造汽车、飞机轮胎和各种密封材料所必需的原料。特种橡胶在航空、航天和国防等尖端技术领域中发挥着重要作用。P74纤维(1)分类:纤维可以分为天然纤维和化学纤维①天然纤维:植物纤维:棉花、麻等;动物纤维:羊毛、蚕丝等。②化学纤维:又可分为再生纤维和合成纤维,再生纤维是将农林产品中的纤维素、蛋白质等加工处理制成的,如黏胶纤维、大豆蛋白纤维;合成纤维是以石油、天然气和煤等为原料制成有机小分子单体,再经聚合反应制成,如“六大纶”:聚丙烯纤维(丙纶)、聚氯乙烯纤维(氯纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚对苯二甲酸乙二酯纤维(涤纶)、聚酰胺纤维(锦纶、芳纶)等。(2)合成纤维性能:强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不易虫蛀等。(3)主要用途:制衣料、绳索、渔网、工业用滤布,飞机、船舶的结构材料等,广泛应用于工农业领域。P75科学·技术·社会——黏合剂和涂料P77乙醇的组成与结构乙醇的分子结构可以看成是乙烷分子(CH3CH3)中的氢原子被羟基(—OH)取代的产物,也可以看成是水分子(H—OH)中的氢原子被乙基(—CH2CH3)取代后的产物。乙醇分子中含有-OH原子团,这个原子团叫羟基,它决定着乙醇的化学性质。分子式结构式结构简式键线式球棍模型空间填充模型官能团C2H6OCH3CH2OH或C2H5OH-OH【易错提醒】羟基与氢氧根的比较羟基(-OH)氢氧根(OH-)电子式电荷数不显电性带一个单位负电荷存在形式不能独立存在能独立存在于溶液和离子化合物中稳定性不稳定稳定相同点组成元素相同P77【实验7-4】乙醇与钠反应(1)断O—H键,钠置换了羟基中的氢,生成氢气和乙醇钠,发生置换反应。化学方程式为2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑。(2)与钠和H2O反应比较,剧烈程度比水弱,钠沉在乙醇底部,且没有熔化成金属小球。说明乙醇羟基中的氢原子不如水分子中的氢原子活泼。氢原子活泼性:酸>水>醇;(3)含有−OH的有机物都能与Na反应,如CH3OH等,且1mol−OH—0.5molH2,故此反应既可检验—OH的存在,又可用来计算分子中—OH的数目;(4)CH3CH2OH是非电解质,不能电离出H+,故不能与碱溶液反应。P78【实验7-4】乙醇的氧化反应(1)燃烧现象:乙醇在空气中燃烧,产生淡蓝色火焰,放出大量的热。化学方程式:CH3CH2OH+3O2eq\o(→,\s\up7(点燃))2CO2+3H2O。(2)乙醇的催化氧化在实验中铜丝参与了化学反应,后来又生成了铜,铜丝在反应中起到催化作用。反应原理:总反应的化学方程式为:2CH3CH2OH+O2eq\o(→,\s\up11(Cu),\s\do4(△))2CH3CHO+2H2O。乙醛的官能团为醛基(,或写作—CHO),乙醛在适当条件下可被进一步氧化,生成乙酸(CH3COOH)。【名师提醒】该反应进行时羟基上去一个氢,与羟基相连的碳原子上去一个氢,脱下的两个氢与CuO中的氧原子结合生成水,即反应断裂的是O-H键和C-H键。在乙醇的催化氧化反应中,实际起氧化作用的是O2,铜在反应中只起催化剂的作用,CuO是反应的中间产物。有机反应中,“得氧”或“去氢”的反应,称为氧化反应;“加氢”或“去氧”的反应称为还原反应。“氧化反应”、“还原反应”是有机反应类型中的两类重要反应。(3)与强氧化剂反应乙醇还可以与酸性高锰酸钾溶液(KMnO4)或酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)溶液反应,被氧化成乙酸。a.乙醇能使酸性KMnO4溶液褪色:反应的化学方程式为:5CH3CH2OH+4KMnO4+6H2SO4=2K2SO4+4MnSO4+5CH3COOH+11H2O。b.交通警察检查司机是否酒后驾车就用含有橙色的酸性重铬酸钾(K2Cr2O7)仪器,当其遇到乙醇时橙色变为绿色,判定司机饮酒超标,故由此反应可以判定司机是否是酒后驾车。其中发生的化学反应方程式为:2K2Cr2O7(橙色)+3CH3CH2OH+8H2SO4=2Cr2(SO4)3(绿色)+3CH3COOH+2K2SO4+11H2O。P79资料卡片——乙醇在体内的转化P79乙酸的组成和结构乙酸是日常生活中的常见物质,我们食用的食醋,其主要成分就是乙酸,因此乙酸又叫醋酸,普通醋含醋3%~5%,山西陈醋含醋酸7%。47.乙酸的结构分子式结构式结构简式球棍模型空间填充模型官能团C2H4O2CH3COOH或羧基(—COOH或)注意:a.是一个整体,具备特有的性质;b.羧酸的结构特征:烃基直接和羧基相连接的化合物。P80【实验7-6】酯化反应反应原理(以乙酸乙酯的生成为例,乙醇中含有示踪原子):发生酯化反应时,羧酸分子断开C-O键,醇分子断开O-H键,即“酸脱羟基,醇脱氢”。【名师提醒】在催化剂的作用下,乙酸脱去羧基上的羟基,乙醇脱去羟基上的氢原子,二者结合成水,其他部分结合生成乙酸乙酯,即酸脱羟基醇脱氢,所以酯化反应实质上也是取代反应。酯化反应是可逆反应,反应进行得比较缓慢,反应物不能完全变成生成物。饱和Na2CO3溶液的作用:溶解乙醇,中和乙酸,降低乙酸乙酯的溶解度。装置图中长导管口的位置(防倒吸)。浓硫酸的作用:催化、吸水。P81表7-2常见的有机化合物类别、官能团和代表物P81认识有机化合物的一般思路P83糖类1.人体所需六类营养物质——糖类、油脂、蛋白质、维生素、无机盐和水2.糖类:从分子结构上看,糖类可以定义为多羟基醛、多羟基酮和它们的脱水缩合物。3.糖类的组成:碳、氢、氧三种元素。大多数糖类化合物的通式为Cn(H2O)m,所以糖类也叫碳水化合物。【易错警示】(1)有些糖类物质分子式不符合Cn(H2O)m,符合Cn(H2O)m的不一定为糖类。(2)糖类不一定有甜味,有甜味的不一定是糖类。P83常见的糖类物质P84【实验7-7】葡萄糖分别与新制的Cu(OH)2、银氨溶液反应CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2+NaOHCH2OH(CHOH)4COONa+Cu2O↓+3H2OP84【实验7-8】淀粉与碘反应、淀粉水解及产物的检验C12H22O11(蔗糖)+H2OC6H12O6(葡萄糖)+C6H12O6(果糖)(C6H10O5)n(淀粉)+nH2OnC6H12O6(葡萄糖)P85糖类在生产、生活中的应用(1)淀粉为人体提供能量淀粉在人体内的变化:淀粉eq\o(→,\s\up11(酶),\s\do4(多步))葡萄糖eq\o(→,\s\up7(缓慢氧化))CO2和H2O,同时放出能量,葡萄糖在人体内氧化的化学方程式:C6H12O6+6O2eq\o(→,\s\up7(酶))6CO2+6H2O。(2)食草动物可以在体内消化和利用纤维素。人体内没有类似的纤维素水解酶,无法吸收和利用纤维素,食物中的纤维素能刺激肠道蠕动,有助于消化和排泄。(3)淀粉可以酿酒,葡萄糖生成酒精的化学方程式:eq\o(C6H12O6,\s\do10(葡萄糖))eq\o(→,\s\up7(酶))2CH3CH2OH+2CO2↑。P86蛋白质存在、组成与结构1.蛋白质的存在蛋白质是生命的物质基础,是有机大分子,是构成细胞的基本有机物,是生命活动的主要承担者。没有蛋白质就没有生命。(1)组成细胞的基础物质(2)动物的肌肉、血液、毛发等物质的主要成分2.蛋白质的组成与结构(1)蛋白质含有C、H、O、N、S等元素。(2)蛋白质是由氨基酸通过缩聚反应生成的,蛋白质属于天然有机高分子化合物。P86蛋白质的性质(1)蛋白质的水溶性:有的蛋白质能溶于水,如鸡蛋清等,有的则难溶于水,如丝、毛等。(2)盐析:蛋白质胶体的聚沉①因素:K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、NH4+等轻金属盐②结果:蛋白质的溶解度降低而析出③特点:发生可逆的物理变化④应用:分离提纯蛋白质(3)变性①概念:某些条件下,蛋白质的分子内部结构和性质发生改变,溶解度度下降,失去生理活性的过程。②因素:a.物理因素:加热、加压、搅拌、振荡、紫外线照射、超声波等;b.化学因素:强酸、强碱、重金属盐(醋酸铅、硫酸铜)、某些有机物(甲醛、乙醇、苯酚等)③结果:蛋白质结构改变发生聚沉,失去生理活性。④发生不可逆的化学变化⑤应用:a.杀菌消毒,如医院里常用高温蒸煮、紫外线照射处理医疗器械,采取在伤口处喷洒消毒剂、涂抹医用酒精等方法来消毒、杀菌,防止伤口感染。b.疫苗等生物制剂的保存则要防止变性。(4)水解反应:最终转化为氨基酸①条件:酸、碱或酶的催化作用下②反应③断键原理:C-N键断裂,C上加羟基,N上加氢(5)颜色反应①现象:某些蛋白质(含苯环)与浓硝酸作用呈黄色②应用:检验鉴别蛋白质(6)灼烧①现象:蛋白质灼烧时,有烧焦羽毛的气味②应用:鉴别毛制品和棉制品P87油脂的组成和结构1.油脂是高级脂肪酸与甘油反应所生成的酯,由C、H、O三种元素组成,其结构可表示为官能团为:,有的油脂的烃基中还含有官能团。2.形成过程:油脂是高级脂肪酸与甘油(丙三醇)通过酯化反应所生成的酯。【易错提醒】①R1、R2、R3代表高级脂肪酸的烃基,可以相同或不同。②天然油脂大都是混合甘油酯。③相对分子质量小,不足1万,因此油脂不属于高分子化合物。3.油脂的分类P87常见的高级脂肪酸名称饱和脂肪酸不饱和脂肪酸软脂酸硬脂酸油酸亚油酸结构简式C15H31COOHC17H35COOHC17H33COOHC17H31COOH说明脂肪酸的饱和程度对油脂的熔点影响很大,含较多不饱和脂肪酸的甘油酯,熔点较低;含较多饱和脂肪酸的甘油酯,熔点较高。P87油脂的物理性质性质特点密度密度比水小溶解性黏度较大,难溶于水,易溶于有机溶剂,食品工业中根据这一性质,常使用有机溶剂来提取植物种子里的油状态含有不饱和脂肪酸成分较多的甘油酯,常温下植物油一般呈液态;含有饱和脂肪酸成分较多的甘油酯,常温下动物油一般呈固态熔、沸点天然油脂都是混合物,没有固定的熔、沸点P87油脂的化学性质(1)油脂的氢化(油脂的硬化):工业上常将液态植物油在一定条件下与氢气发生加成反应,提高其饱和程度,生成固态的氢化植物油,烃基上含有碳碳双键,能与H2发生加成反应。如油酸甘油酯与H2发生加成反应的化学方程式为+3H2eq\o(→,\s\up11(Ni),\s\do4(△))。经硬化制得的油脂叫人造脂肪,也称硬化油,氢化植物油性质稳定,不易变质,便于运输和储存,可用来生产人造奶油、起酥油、代可可脂等食品工业原料。(2)水解反应a.酸性或酶的作用下水解油脂在酸性条件或酶的催化作用下,可以发生水解生成高级脂肪酸和甘油,是可逆反应。如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为+3H2Oeq\o(,\s\up7(H+))+3C17H35COOH。注:油脂在人体中(在酶的作用下)水解,生成高级脂肪酸和甘油,被肠壁吸收,作为人体的营养物质。b.碱性条件下——皂化反应油脂在碱性条件下水解生成高级脂肪酸盐和甘油。高级脂肪酸盐是肥皂的主要成分,所以油脂在碱性条件下的水解反应又称皂化反应,其水解程度比酸性条件下水解程度大,是不可逆反应。如硬脂酸甘油酯的水解反应方程式为:+3NaOHeq\o(→,\s\up7(△))+3C17H35COONa。P88奶油P88营养师◆教材细节补充P61有机化合物及有机化学(1)定义:绝大多数含碳的化合物,但不是所有含碳的化合物都是有机物,包括碳氢化合物及其衍生物。【易错提醒】碳的氧化物(CO、CO2)、碳酸及其盐(H2CO3、Na2CO3)、氢氰酸及其盐(HCN、NaCN)、硫氰酸及其盐(HSCN、KSCN)、某些碳化物SiC、CaC2、氰酸盐(HCNO、NH4CNO)等尽管含有碳,但它们的组成和结构更象无机物,所以将它们看作无机物。(2)组成元素,除含有碳外,通常还含有氢、氧以及氮、硫、卤素、磷等元素,其中碳、氢为主要元素。(3)有机化学:研究有机物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学。P62有机物结构的表示方法种类实例含义分子式CH4用元素符号表示物质分子组成的式子,可反映一个分子中原子的种类和数目最简式乙烷(C2H6)的最简式为CH3①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子;②由最简式可求最简式量电子式用小黑点等记号代替电子,表示原子最外层电子成键情况的式子结构式①能反映物质的结构;②把每一个共价键都用一条短线“-”表示,反映分子结构的式子,但不表示空间结构结构简式CH3CH3既反映分子的结构又相对较为简略的式子称为结构简式。书写烷烃的结构简式时,可将结构式中的C-C、C-H键中的“-”省略,省略横线上C−C键,将同一个碳原子上所连接的相同基团合并,将连续的多个-CH2-合并,但双键、三键不能省略。它比结构式书写简单,比较常用,是结构式的简便写法,着重突出结构特点(官能团)球棍模型小球表示原子,小棍表示价键,用于表示分子的空间结构(立体形状),反映各原子的相对大小和空间位置;空间填充模型①用不同体积的小球表示不同大小的原子②用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序③空间填充模型可以反映分子的真实结构。键线式可表示也称为骨架式或拓扑式,是一种在平面中表示分子结构的方法,尤其适用于表示有机化合物,键线式中用短线“-”表示化学键,端点、交点、拐点表示碳原子,C原子、H原子不需要标出,利用H原子补充C的四价结构,杂原子及杂原子上的H原子需要标出,学生要谨记。键线式中的每个碳原子通常有四条线,每减去一条线就代表添加两个氢原子。“四同”总结如下表:P66T4、5、6、7、8烷烃的性质1.烷烃的物理性质
(1)递变规律(随碳原子数n递增)①烷烃的熔、沸点较低,随碳原子数的增加而逐渐升高;②碳原子数≤4的烷烃及新戊烷在常温常压下是气体;③烷烃的相对密度都较小,且随碳原子数的增加而逐渐增大;④碳原子数相同的烷烃,支链越多,熔、沸,点越低。(2)相似性①烷烃不溶于水而易溶于有机溶剂;②液态烷烃的密度均小于1g·cm-3。2.烷烃的化学性质(1)稳定性:在通常情况下,烷烃比较稳定,跟强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等都不反应。(2)燃烧反应与甲烷相似,烷烃可以在空气中完全燃烧,发生氧化反应,生成二氧化碳和水,并放出大量的热。烷烃燃烧通式:
(3)取代反应①概念: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。②在光照条件下均可与氯气发生取代反应。(4)高温分解:烷烃在较高温度下会发生分解,包括烷烃的裂解、裂化。①C4H10CH2=CH2(乙烯)+CH3CH3②。这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中,从烷烃可得到一系列重要的化工基本原料和燃料。P76T2、3、5、7乙烯的性质(1)乙烯分子中的单键可以转动,碳碳双键不能转动,所以碳碳双键上的原子始终在一个平面上。(2)当乙烯与Br2反应时,一般用溴水或溴的四氯化碳溶液(甲烷需要在光照条件下与溴蒸气反应)。(3)利用乙烯能使溴水褪色而甲烷(或烷烃)不能使溴水褪色,既可以区别乙烯和甲烷(或烷烃),也可以除去甲烷(或烷烃)中混有的少量乙烯以提纯甲烷(或烷烃)。(4)为制得纯净的氯乙烷,应用乙烯与HCl的加成反应而不宜用乙烷与Cl2的取代反应。因为乙烯与HCl的加成产物只有一种,而乙烷与Cl2的取代产物是多种氯代烷的混合物。(5)通常条件下,烯烃一般不和水反应(可用排水法收集乙烯),但在一定条件下烯烃可以和水反应生成醇(工业上采用水化法制乙醇的原理)。(6)乙烯(或烯烃)发生加成反应后,空间结构发生了变化。P76T6常见烃分子结构及性质比较类别链状烷烃链状单烯烃链状单炔烃代表物结构简式CH4CH2=CH2CH≡CH电子式结构式H—C≡C—H化学性质取代反应光照卤代——加成反应—与H2、X2、HX、H2O等发生加成反应氧化反应燃烧火焰较明亮燃烧火焰明亮,伴有黑烟燃烧火焰明亮,伴有浓烈黑烟与KMnO4溶液不反应使KMnO4溶液褪色使KMnO4溶液褪色加聚反应—能发生能发生鉴别KMnO4溶液和溴水均不褪色KMnO4溶液和溴水均褪色P80酯的结构与性质1.酯的定义:羧酸分子羧基中的—OH被—OR′取代后的产物,简写为RCOOR′,其结构简式为,其中R′为烃基,官能团为(名称:酯基)。2.酯的物理性质:酯类物质一般难溶于水,易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂,密度一般比水小,具有芳香气味。3.酯的命名:酯的命名主要看形成酯的羧酸和醇。由于酯化反应的原理是羧酸脱羟基醇脱氢,所以酯基左侧连接脱了羟基的羧酸的剩余部分,酯基右侧连接脱了氢的醇的剩余部分,然后依据形成的物质可以命名为某酸某酯。例如:甲酸和乙醇生成的酯叫做甲酸乙酯。4.酯的用途:(1)用作香料,如作饮料、香水等中的香料。(2)作溶剂,如作指甲油、胶水的溶剂等。5.酯的代表物——乙酸乙酯(1)组成和结构分子式结构简式官能团C4H8O2 CH3COOCH2CH3或CH3COOC2H5酯基()(2)物理性质乙酸乙酯通常为无色、有芳香气味的液体,密度比水小,难溶于水,易溶于乙醇等有机溶剂。存在于水果、花草中,可作食品的香料和溶剂。(3)化学性质在酸性或碱性条件下均可发生水解反应。CH3COOC2H5+H2OCH3COOH+C2H5OH(可逆)CH3COOC2H5+NaOHCH3COONa++C2H5OH(完全)(4)用途:乙酸乙酯主要用来做油漆、指甲油的溶剂,生活中也将其作为香精加入到食品和饮料中。P82T4、5羧酸羟基、水羟基、醇羟基的性质比较羟基类型CH3CO-O-HH-O-HCH3CH2-O-H跟钾、钙、钠反应状况特快速反应快速反应缓慢反应跟锌、铁反应状况较快反应常温下不反应不反应跟氢氧化钠反应状况快速反应不反应不反应跟碳酸氢钠反应状况快速反应不反应不反应跟酸碱指示剂反应状况快速反应不反应不反应结论:羟基的活泼性关系:羧酸(-OH)>水(-OH)>醇(-OH)P82T8有机物官能团的主要性质官能团主要性质与酸性KMnO4溶液的氧化反应与溴水或溴的CCl4溶液的加成反应能发生加聚反应醇羟基(—OH)与活泼金属的置换反应在Cu或Ag的催化作用下的氧化反应与羧酸的酯化反应、取代反应羧基(—COOH)酸性:中和反应,与活泼金属反应与盐反应,与金属氧化物反应等与醇的酯化反应、取代反应酯基()发生水解反应,生成羧酸(盐)和醇P86氨基酸1.氨基酸的组成与结构①氨基酸可看作是羧酸分子烃基上的氢原子被氨基取代的化合物。蛋白质水解后得到的几乎都是α氨基酸(氨基与羧基连在同一个碳原子上),其通式为,官能团为—NH2和—COOH。②几种常见的氨基酸a.甘氨酸:b.苯丙氨酸:2.氨基酸的物理性质:天然的氨基酸均为无色晶体,熔点较高,一般都能溶于水,而难溶于乙醇、乙醚。3.氨基酸的化学性质a.两性氨基酸分子中既含有酸性基团—COOH,又含有碱性基团—NH2,因此,氨基酸是两性化合物。如甘氨酸与HCl、NaOH反应的化学方程式分别为+HCl→;+NaOH→+H2O。b.成肽反应氨基酸在酸或碱存在的条件下加热,通过一分子的氨基与另一分子的羧基间脱去一分子水,缩合形成含肽键的化合物叫做成肽反应。即氨基酸发生聚合反应,通过肽键(酰胺键)生成多肽,进一步形成蛋白质。两分子氨基酸脱水形成二肽,如:+→+H2O。我国科学家于1965年在世界上首次完成了具有生命活力的蛋白质——结晶牛胰岛素的全合成,对蛋白质的研究作出了重要贡献。【特别注意】a.成肽的两个氨基酸分子可以相同,也可以不同。b.两个氨基酸分子脱去一个水分子而形成二肽,两种不同的氨基酸可形成四种二肽,多个氨基酸分子脱去水分子而形成多肽,多种氨基酸分子间脱水以肽键相互结合,最终可形成蛋白质。P90T2淀粉与纤维素比较①相似点:a.都属于天然有机高分子化合物,属于多糖,分子式都可表示为(C6H10O5)n,但不是同分异构体。b.都能发生水解反应,如淀粉水解的化学方程式为eq\o(\s\up11(C6H10O5n),\s\do4(淀粉))+nH2Oeq\o(→,\s\up7(酸或酶))eq\o(\s\up11(nC6H12O6),\s\do4(葡萄糖))。c.都不能发生银镜反应。②不同点:a.通式中n值不同。b.淀粉溶液遇碘单质呈现特殊的蓝色。【易错警示】(1)有些糖类物质分子式不符合Cn(H2O)m,如鼠李糖C6H12O5;符合Cn(H2O)m的不一定为糖类,如乙酸C2H4O2、甲醛CH4O等。(2)糖类不一定有甜味,有甜味的不一定是糖类。P90T7、9淀粉水解反应(1)条件:稀硫酸或淀粉酶作催化剂(2)反应:(C6H10O5)n(淀粉)+nH2OnC6H12O6(葡萄糖)(3)水解程度的检验淀粉水解液中和液A.没有水解:在中和液中加入新制的Cu(OH)2悬浊液加热煮沸,无砖红色沉淀产生。B.完全水解:在水解液中加入碘水,不变蓝。C.部分水解:分别向中和液和水解液中加入新制的Cu(OH)2悬浊液、碘水,产生砖红色沉淀、溶液变蓝。第八章化学与可持续发展◆重点知识总结P98金属的冶炼方法(1)金属在自然界中的存在:在地壳中除了金、铂等少数极不活泼的金属外,绝大多数金属元素以化合态形式存在。(2)金属冶炼的实质:金属元素只有正价,没有负价,所以金属的冶炼过程就是把金属从其化合物中还原出来的过程,即:Mn++ne-=M(写反应通式,用M表示金属)。(3)金属冶炼的一般步骤(4)金属冶炼的方法——金属的活动性不同,可以采用不同的冶炼方法。①热分解法:对于不活泼金属,可以直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来,由HgO、Ag2O冶炼Hg、Ag:2HgO2Hg+O2↑2Ag2O4Ag+O2↑②热还原法:金属活动性顺序表中处于中间位置的金属,通常是用还原剂(C、CO、H2、活泼金属等)将金属从其化合物中还原出来,例如:a.CO还原Fe2O3:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;b.H2还原WO3:WO3+3H2W+3H2O;c.C还原ZnO:ZnO+CZn+CO↑。③电解法:活泼金属较难用还原剂还原,通常采用电解熔融的金属化合物的方法冶炼活泼金属,工业上用电解法冶炼Na、Mg、Al:2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑2Al2O3eq\o(=,\s\up11(电解),\s\do4(冰晶石))4Al+3O2↑注:金属活动性与冶炼方法的关系金属的活动顺序:KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAg金属原子失电子能力强
→
弱金属离子得电子能力弱
→
强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法【特别提醒】(1)熟记金属活动性顺序与金属冶炼方法的关系,对解决该部分题目非常关键。同时,利用好规律“单强离弱”,即金属单质的还原性越强,其离子的氧化性越弱。(2)金属活动性顺序表中,金属的位置越靠后,金属阳离子的氧化性越强,越容易被还原,用一般的还原方法就能使金属离子还原,人们开发利用的时间就较早。同理,金属的位置越靠前,人们开发利用的时间就较晚。P98铝热反应实验装置实验现象①镁带剧烈燃烧,放出大量的热,并发出耀眼的白光,氧化铁与铝粉在较高温度下发生剧烈的反应;②纸漏斗的下部被烧穿,有熔融物落入沙中实验结论高温下,铝与氧化铁发生反应,放出大量的热Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3原理应用①制取熔点较高、活动性弱于Al的金属,如铁、铬、锰、钨等;②金属焊接,如野外焊接钢轨等(1)原理:Al是还原剂,另一种氧化物是氧化剂。(2)铝热反应的实质是铝将氧化物中的化合态金属还原为金属单质。(3)反应特点是在高温下进行,反应迅速并放出大量的热,新生成的金属单质呈液态且易与Al2O3分离。(4)铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物组成的混合物。(5)应用:冶炼难熔金属,如V、Cr、Mn等;焊接钢轨等。P99图8-1铝的生产原理示意图P100:图8-3海水的综合利用示意图P101:图8-4海水提溴工艺流程示意图P102煤的综合利用(1)煤的组成:煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,主要含碳元素,还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。(2)综合利用方法原理和产品干馏原理将煤隔绝空气加强热使之分解的过程产品主要有焦炭、煤焦油、粗氨水、粗苯、焦炉气气化原理:将煤转化为可燃性气体的过程,主要反应的化学方程式为C+H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))CO+H2液化直接液化:煤与氢气作用生成液体燃料间接液化:先转化为一氧化碳和氢气,再在催化剂作用下合成甲醇等【易错提醒】煤于馏是化学变化,其目的是获得多种化工原料,如焦炭、焦炉气、煤焦油等;煤干馏有两个条件:一是隔绝空气,防止煤在空气中燃烧;二是加强热;煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物,煤中并不合有小分子有机物苯、萘,酚类等,苯、萘、酚类等物质是煤于馏的产物中含有的。煤的气化、液化都是化学变化。(3)煤的干馏产品和用途产品主要成分用途出炉煤气焦炉气氢气、甲烷、乙烯、一氧化碳气体燃料、化工原料粗氨水氨、铵盐化肥、炸药、染料、医药、农药、合成材料粗苯苯、甲苯、二甲苯煤焦油苯、甲苯、二甲苯酚类、萘医药、染料、农药、合成材料沥清碳素电极、筑路材料焦炭碳电石、冶金、燃料、合成氨造气P103天然气的综合利用(1)主要成分:CH4(2)用途:①清洁的化石燃料②生产甲醇:CH4+H2OCO+H2,CO+2H2CH3OH。③合成氨:CH4+H2OCO+H2,CO+H2OCO2+H2,N2+3H22NH3;④合成分子内含2个或2个以上碳原子的有机物。P103天然气水合物P103石油的综合利用(1)石油的组成:石油是由多种碳氢化合物组成的混合物。(2)石油炼制方法石油的炼制方法石油的分馏石油的裂化石油的裂解石油的催化重整原理用蒸发和冷凝的方法把石油分成不同沸点范围的蒸馏产物在催化剂存在的条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃在高温下,把石油产品中具有长链分子的烃断裂为各种短链的气态烃或液态烃在加热和催化剂作用下,通过结构的调整,使链状烃转化为环状烃主要原料原油重油石油分馏产品(包括石油气)石油中的脂肪链烃主要产品汽油、煤油、柴油、重油汽油、甲烷、乙烷、丁烷、乙烯、丙烯等乙烯、丙烯等苯、甲苯主要变化类型物理变化化学变化化学变化化学变化(3)蒸馏、分馏、干馏辨析:名称定义适用范围变化类型蒸馏把液体加热到沸腾变为蒸气,再使蒸气冷却凝结成液体的操作被蒸馏混合物中至少有一种组分为液体,各组分沸点差别越大,挥发出的物质(馏分)越纯物理变化分馏对多组分混合物在控温下先后、连续进行的两次或多次蒸馏多组分沸点不同的混合物在一个完整操作中分离出多种馏分物理变化干馏把固态混合物(如煤、木材)隔绝空气加强热使它分解的过程化学变化(4)裂化与裂解对比名称裂化裂解原理在一定条件下,把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃在高温下,使具有长链分子的烃断裂成各种短链的气态烃和少量液态烃目的提高轻质油的产量,特别是提高汽油的产量获得短链不饱和烃【特别提醒】(1)由于石油中有些物质的沸点很接近,所以每种石油的馏分仍然是多种烃的混合物。(2)煤的干馏有两个条件:一是隔绝空气,防止煤在空气中燃烧;二是加强热。(3)煤是由有机物和无机物组成的复杂混合物,煤中并不含有小分子有机物苯、萘、蒽等;苯、萘、蒽等物质是煤分解的产物煤焦油中含有的。P105生物质资源的利用P107化学品的分类(1)大宗化学品:如乙烯、硫酸、纯碱和化肥等。(2)精细化学品:如医药、农药、日用化学品、食品添加剂等。P107化肥、家药的合理施用1.合理使用化肥(1)考虑因素:土壤酸碱性、作物营养状况、化肥本身性质。(2)应用实例:硝酸铵是一种高效氮肥,但受热或经撞击易发生爆炸,必须作改性处理后才能施用。(3)过量施用化肥的危害①很多化肥易溶于水,过量施用造成浪费。②部分化肥随着雨水流入河流和湖泊,造成水体富营养化,产生水华等污染。③不合理施用化肥会影响土壤的酸碱性和土壤结构。2.合理使用农药(1)农药的发展:①第一代农药:天然植物艾蒿、烟草(药效低),有机氯农药:六六六和DDT(难代谢,污染环境)。②第二代农药:元素有机农药,如含磷有机物马拉硫磷、甲肿钠、氨基甲酸酯,一般都具有较强的毒副作用。③第三代农药:对人无毒或毒性甚小的天然分子或模拟天然分子。如拟除虫菊酯(俗称除虫菊)和特异性农药都属于第三代农药。(2)农药的发展方向高效、低毒和低残留。(3)不合理施用农药的危害①农药对生态系统和自然环境造成广泛而复杂的影响。②农药会造成土壤和作物的农药残留超标。③农药会造成大气、地表水和地下水的污染。P108滴滴涕的功与过P109药物的分类(1)按药物按来源分为天然药物与合成药物,现有药物中大部分是合成药物。(2)按作用分:抗酸药、解热镇痛药、合成抗菌药和抗生素等。(3)从管理角度分:处方药和非处方药①处方药,用Rx表示,是指需要凭医生处方才能从药房或药店得到,并要在医生的指导下使用的药物。②非处方药,用0TC表示,是指不需要凭医生处方,消费者可自行购买和使用的药物。P109几种常见的药物(1)抗酸药:胃舒平(Al(OH)3)、三硅酸镁(Mg2Si3O8·nH2O)、胃得乐(MgCO3)。(2)解热镇痛药:阿司匹林(乙酰水杨酸)。(3)合成抗菌药:磺胺类(4)抗生素:青霉素P110解热镇痛药——阿司匹林(1)阿司匹林化学名称是阿斯匹林,具有解热镇痛作用,用于发热、头痛、关节痛的治疗,防心血管老化等。(2)结构:。(3)物理性质:是一种白色晶体,熔点为135℃,微溶于水。(4)制取:以水杨酸为原料制取阿司匹林的化学方程式为【易错提醒】制取阿司匹林的反应不是酯化反应;从结构上看,阿司匹林属于酯类和羧酸类。(4)化学性质:与氢氧化钠反应可制得基钠盐。(5)不良反应:长期服用阿司匹林会导致胃痛、头痛、眩晕、恶心等不适症状。P110合理使用药物(1)药物的两面性:一方面能促进人体健康,另一方面可能会对机体产生有害作用(2)合理用药的原则:在医生、药师的指导下,遵循安全、有效、经济和适当等原则。(3)合理用药主要考虑的两个方面问题①药物方面:剂量、剂型、给药途径与时间等因素。②机体方面:患者年龄、性别、症状、心理与遗传等因素。(4)拒绝毒品。(5)滥用药物的表现:无处方长期服用安眠药或镇静剂;滥用抗生素;运动员服用兴奋剂等等。P111化学与药物设计、合成P112食品添加剂的类别、功能、品种类别功能品种着色剂改善食品色泽
天然色素如红曲红等;合成色素如柠檬黄等增味剂增加食品鲜味味精等膨松剂使食品膨松或酥脆碳酸氢铵、碳酸氢钠凝固剂改善食品形态盐卤、葡萄糖酸-δ-内酯防腐剂防止食品腐败变质亚硝酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐抗氧化剂防止食品因氧化而变质抗坏血酸(维生素C)营养强化剂补充必要的营养成分碘酸钾、维生素、碳酸钙、硫酸亚铁、硫酸锌P114食品添加剂的使用P118污水处理(1)污水主要成分:重金属盐、酸、碱等无机化合物;耗氧物质、石油和难降解的有机物以及洗涤剂等。(2)危害:往往含有复杂的成分,任意排放会导致土壤和水体的污染。(3)处理方法①常用的污水处理方法有物理法、化学法、和生物法等。②污水处理常用化学方法:中和法、氧化还原法、沉淀法等。(4)处理流程①一级处理:通常采用物理方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。经一级处理后的水一般达不到排放标准,所以通常将一级处理作为预处理。②二级处理:采用生物方法(又称微生物法)及某些化学方法,除去水中的可降解有机物等污染物。经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。③三级处理:主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等,对污水进行深度处理和净化。经过三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。P119水华P119绿色化学P121环境保护工程师◆教材细节补充P106T6海水提取镁的原理(1)原理:海水的镁主要以Mg2+形式存在,最终转化为Mg的途径有:①制石灰乳:CaCO3eq\o(=,\s\up7(高温))CaO+CO2↑、CaO+H2O=Ca(OH)2;②沉淀Mg2+:Mg2++Ca(OH)2=Mg(OH)2+Ca2+;③制备MgCl2:Mg(OH)2+2HCl=MgCl2+2H2O、MgCl2·6H2Oeq\o(=,\s\up11(HCl),\s\do4(△))MgCl2+6H2O;④电解MgCl2:MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up7(电解))Mg+Cl2↑。(2)工艺流程图:P106T9化学“七气”名称来源主要成分用途高炉煤气炼铁高炉CO2、CO等燃料水煤气水煤气炉CO、H2等燃料、化工原料炼厂气石油炼制厂低级烷烃燃料、化工原料油田气油田低级烷烃燃料、化工原料天然气天然气田、油田CH4燃料、化工原料裂解气裂解炉“三烯二烷”石油化工原料焦炉气炼焦炉H2、CH4、C2H4等燃料、化工原料P110重要人工合成药物类别解热镇痛药抗生素抗酸药定义具有解热、镇痛药理作用,同时还有显著抗炎、抗风湿作用的药物由微生物或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其他活性的一类代谢物能中和胃里过多的盐酸,缓解胃
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