高中化学人教版必修第二册教案：7.1认识有机化合物

有机化合物第一节认识有机化合物教学设计教学目标知识与技能（1）掌握甲烷的分子结构和性质，了解取代反应的概念。（2）以甲烷为例，认识有机物分子具有立体结构，初步培养空间想像能力。（3）从分子结构角度认识烷烃、同分异构现象，掌握同分异构体。（4）初步认识有机化合物种类繁多的原因。过程与方法通过引导学生对自己熟悉的有机物分析，让学生学会归纳、总结有机物性质的一般规律。通过“迁移”、“应用”、“交流”、“讨论”、“探究”等活动，提高学生分析、联想、类比、迁移以及概括的能力。情感态度与价值观（1）逐步培养勤于思考，勇于探究的科学品质，严谨求实的科学态度。（2）通过实验探究活动，激发学生探究未知知识的兴趣，享受到探究未知世界的乐趣。（3）通过用模型组装有机分子的实践活动，培养学生严谨认真的科学态度和探究精神。教学重难点1.教学重点取代反应、同分母异构体、同系物、烷烃的结构与性质2.教学难点取代反应、同分母异构体、同系物、烷烃的结构与性质教学过程教学环节教学内容设计意图1.新课导入【师】目前。人们在自然界发现和人工合成的物质已经超过1亿种，其中绝大多数是有机物。为什么有机物如此繁多？设问激发求知欲2.探索新知【板书】有机化合物中碳原子的成键特点【师】什么是有机物？有机化合物一般指含碳化合物。甲烷是最简单、相对分子质量最小的烃，也是碳元素质量分数最小的烃。谁能写出甲烷的电子式、结构式。【学生】【师】有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键，那么碳原子与碳原子之间能成键吗？成键时有什么特点呢？碳原子与碳原子之间也能形成共价键，可以形成单键、双键或三键。多个碳原子可结合形成碳链，也可形成碳环，也可带支链。一定数目的碳原子可能构成不同的碳骨架（同分异构体）【多媒体展示】碳与碳的成键【思考与讨论】分析以碳为骨架的有机物种类繁多的原因。【师】大家能想象一下甲烷分子的空间结构是什么样的吗？【生】正四面体结构。碳原子位于正四面体的中心，4个氢分别位于4个顶点。【师】为什么是正四面体呢？甲烷分子中，4个C－H键的长度和强度相同夹角相等（均为109º28'或109.5º）【多媒体展示】甲烷的空间填充模型、球棍模型、空间结构示意图。【师】随着分子中碳原子数的增加，还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物。有机化合物乙烷丙烷丁烷分子中碳原子数234分子式C2H6C3H8C4H10【学生活动】写出有机化合物的结构式。同学间相互交流结果。【师】有没有同学写出两种不同的丁烷？这就是因为碳链的结构不同，丁烷的结构式不同。【师】我们总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。【生】这些有机化合物都是由碳、氢两种元素组成的，结构上C与C之间以单键相连成链状，C剩余的价键与H原子相连，满足每个C原子周围形成4个单键。【师】总结的很到位！我们把只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样一类有机化合物叫做饱和烃，又叫烷烃。我们能得出烷烃的通式吗？【生】链状烷烃通式：CnH2n+2（n≥1，n∈N）【总结】结构特点：①烷烃分子中每个碳原子与4个原子相连，对于烷烃的任意一个碳原子来说，它周围的4个原子以它为中心构成四面体，否则就不是正四面体。②链状烷烃为开链式结构，可以是直链，也可带支链。碳原子数≥3的链状烷烃分子中的碳链均非直线型，为锯齿形。③烷烃中C－H单键和C－C单键都可以旋转。【多媒体展示】戊烷的三种结构式，如何命名？【师】1、碳原子数在10以内，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸代表碳原子数，其后加上“烷”字，如甲烷、乙烷等。2、碳原子数在10以上，用汉字数字表示，如十二烷、十七烷等。3、对于碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃命名之前再加上“正”、“异”、“新”等字样加以区别。【生】学生活动对三种戊烷进行命名。【师】化学上有结构式和结构简式两种化学用语。如何区分？（1）结构式：把每一个共价键都用一条短线“—”表示，反映分子结构的式子。（2）结构简式：既反映分子的结构又相对较为简略的式子称为结构简式。例如：甲烷的结构简式为：CH4甲烷的结构式为：【师】对比甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的结构简式，我们发现相邻烷烃的分子在组成上相差一个CH2原子团，像这种结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。【总结】1、同系物的组成元素相同；分子组成通式相同；物质类别相同。2、同系物的分子结构不同；分子式不同；摩尔质量不同；是不同的物质。3、同系物的分子结构相似，物理性质不同，化学性质相似。4、同系物具有相同的通式，但具有相同通式的有机物不一定是同系物。5、同系物的分子组成相差n个CH2,相对分子质量相差14n（n=1,2,3……)6、判断两种或多种有机物是否互为同系物，充要条件有两点：一是分子结构相似，二是分子组成相差一个或若干CH2原子团，两者缺一不可。【师】像正戊烷、异戊烷、新戊烷这种化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。【考点1】化学“四同”的比较内容同位素同素异形体同系物同分异构体定义质子数相同、中子数不同的原子（核素）由一种元素组成的不同单质结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质分子式相、结构不同的化合物对象原子单质化合物化合物性质化学性质几乎一样，物理性质有差异化学性质相似，物理性质差别较大化学性质相似，熔、沸点，密度呈规律性变化化学性质可能相似也可能不同，物理性质不同。【考点2】同分异构体的书写口诀：定主链，选支链，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。以C6H14为例，讲解如何书写同分异构体。学生练习书写C7H16。【考点3】判断烷烃一元取代物的方法——“等效氢法”有机物中，化学环境相同的的氢原子叫做等效氢。显然，有几种不同的等效氢，一元取代物就有几种。①、分子中同一个碳原子上连接的所有氢原子等效。②、同一碳原子上连接的所有甲基上的氢原子等效。③、分子中处于镜面对称位置上对应的氢原子是等效的。【师】甲烷在中学时接触过，甲烷有哪些性质？【生】（1）物理性质无色无味气体、难溶于水，密度比空气小，熔、沸点很低，难液化。（2）化学性质①氧化反应：甲烷具有可燃性，火焰淡蓝色。【师】我们这节课会学习甲烷另一个性质。我们来看一下实验，打开课本P64，阅读实验操作。现象：（光处）试管内气体颜色逐渐变浅、试管内壁有油状液滴；试管中有少量白雾；试管内液面上升；水槽中有固体析出。暗处无现象。原理：光照条件下，甲烷分子中的4个氢原子被氯原子逐一替代，生成4种不同的取代产物。【多媒体播放】甲烷取代反应原理，教师讲解取代过程。学生动手书写方程式。【师】讲解实验注意事项。【生】总结取代反应的概念和特点。【师】用途：清洁燃料；制氟利昂制冷剂；氧化制甲醇；裂解制黑炭。【多媒体展示】天然气、沼气、凡士林、石蜡。总结烷烃的性质。（1）物理性质①烷烃的熔、沸点较低，随着碳原子数的增加而逐渐升高；②常温常压下，碳原子数≤4的烷烃及新戊烷是气体。③烷烃的相对密度较小，且随碳原子数的增加逐渐增大。④碳原子数相同的烷烃，支链越多。熔、沸点越低。⑤烷烃均为无色、难溶于水易溶于有机溶剂的物质。（2）化学性质①稳定性通常情况比较稳定，不宜强酸、强碱或高锰酸钾等氧化剂发生反应。②氧化反应与甲烷类似，可以在空气中完全燃烧。随着烷烃分子中碳原子数的增加，燃烧越来越不充分，火焰越来越明亮，有些伴有黑烟。燃烧反应通式：③取代反应在光照情况下与卤素单质发生取代反应。（甲烷与氯气的反应）④在较高温度下会发生分解。这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产，从烷烃中得到一些化工基本原料和燃料。通过探讨交流培养学生的合作意识和表达能力，激发学生对新事物的探究，培养严谨的科学思维方法培养学生总结归纳、辩证思维的能力3.小结作业完成同步练习四．板书设计7.1认识有机化合物有机化合物中碳原子的成键特点烷烃的结构同分异构体、同系物甲烷的性质及用途取代反应烷烃的性质阶段重点突破练(六)一、乙醇、乙酸的性质及应用1．(邯郸一中高一月考)1mol乙酸(其中的氧元素都用18O标注)，在浓硫酸存在条件下与足量的乙醇充分反应。下列有关叙述中正确的是()A．生成的水分子中含有18OB．生成的乙酸乙酯的相对分子质量为88C．可能生成20g的水和90g的乙酸乙酯D．反应后的物质中含18O的只有水答案A解析酯化反应中乙酸提供—OH，乙醇提供—H，用18O标注乙酸，则生成的产物中乙酸乙酯的结构中有18O，水分子中也含18O，故乙酸乙酯的相对分子质量为90,1mol乙酸发生酯化反应，由于是可逆反应，生成的乙酸乙酯的质量小于90g，水的质量小于20g。考点酯化反应题点乙酸乙酯、酯化反应原理2．(广州师大附中高一检测)由两种液态饱和一元醇组成的混合物0.8g与足量的金属钠作用，生成224mL(标准状况)H2，该混合物可能是()A．CH3OH和CH3CH2CH2OHB．CH3CH2OH和CH3CH2CH2OHC．CH3CH2CH2OH和CH3CH2CH2CH2OHD．CH3CH2OH和CH3CH2CH2CH2OH答案A解析n(H2)＝eq\f(224mL,22400mL·mol－1)＝0.01mol，n(醇)＝2n(H2)＝0.02mol，所以该混合物的平均相对分子质量为eq\f(0.8,0.02)＝40。在饱和一元醇中只有甲醇的相对分子质量小于40(CH3OH为32)，因此混合物一定含有甲醇，故选项B、C、D错误；由于两种醇的比例关系不确定，所以另一种醇的相对分子质量只要大于40即可，A正确。考点醇的性质题点醇的性质及分子确定3．(南京外国语学校高一月考)由乙烯和乙醇蒸气组成的混合气体中，若碳元素的质量分数为60%，则氧元素的质量分数为()A．15.6% B．26.7%C．30% D．无法确定答案B解析乙烯和乙醇的分子式分别为C2H4和C2H6O(C2H4·H2O)，混合气体中碳元素的质量分数为60%，则C2H4部分的氢元素的质量分数为10%，故氧元素的质量分数为(1－60%－10%)×eq\f(16,18)≈26.7%。考点乙醇的组成与结构题点乙醇的组成与结构4．(广东省实验中学高一期末)下列实验能达到预期目的的是()答案B解析乙醇乙酸在浓H2SO4催化作用下，需要加热才能生成乙酸乙酯，故A错误；铜丝在外焰a处受热与氧气反应生成黑色的氧化铜，移到内焰b处时，黑色氧化铜在加热条件下与乙醇蒸气反应生成红色的铜、乙醛和水，故B正确；乙醇和水均与金属钠反应生成氢气，无法检验无水乙醇中是否有水，应选用无水硫酸铜检验，故C错误；碘的沸点高于四氯化碳，蒸馏分离含碘的四氯化碳溶液，最终在蒸馏烧瓶中获得碘，锥形瓶中可获得四氯化碳，故D错误。考点乙酸、乙醇的性质及应用题点乙酸、乙醇的性质及实验5．(湖北黄冈9月质量检测)实验室制备无水乙醇常用蒸馏法，实验步骤如下。Ⅰ.回流，如图1所示：在100mL圆底烧瓶中加入10g小颗粒状的生石灰和少量氢氧化钠，慢慢注入50mL工业乙醇，回流1h。Ⅱ.蒸馏，如图2所示：回流完毕，待烧瓶冷却后在烧瓶中加入几粒沸石，改为蒸馏装置，收集78℃时的馏分，即为无水乙醇。(用△表示酒精灯)试回答下列问题：(1)装置b的名称是________。(2)简述向烧瓶中加入生石灰的方法：_______________________________________________________________________________________________________________________________。(3)加入NaOH固体是为了除去工业乙醇中少量的醛，发生的反应为2CH3CHOeq\o(→,\s\up7(NaOH))CH3CH(OH)CH2CHO，该反应的反应类型为____________，回流1h的目的是____________。(4)蒸馏时，待温度计示数为78℃左右时，尾接管中出现液滴，弃去开始流出的液体，原因是_____________________________________________________________________________。(5)有同学建议改蒸馏为过滤，请回答过滤法不妥的原因是_____________________________________________________________________________________________________________。答案(1)(球形)冷凝管(2)将烧瓶横放，用纸槽(或药匙)将固体送到烧瓶底部，再慢慢直立烧瓶(3)加成反应使H2O与CaO及醛与醛充分反应(4)开始流出的液体中含有低沸点的杂质(5)过滤无法除去溶解在乙醇中的有机物等解析(1)根据仪器的结构可知，装置b的名称是(球形)冷凝管。(2)向烧瓶中加入生石灰的方法是将烧瓶横放，用纸槽(或药匙)将固体送到烧瓶底部，再慢慢直立烧瓶。(3)反应2CH3CHOeq\o(→,\s\up7(NaOH))为加成反应；回流1h的目的是使H2O与CaO及醛与醛充分反应。(4)蒸馏时，待温度计示数为78℃左右时，尾接管中出现液滴，弃去开始流出的液体，原因是开始流出的液体中含有低沸点的杂质。(5)过滤无法除去溶解在乙醇中的有机物等，故过滤法不妥。考点常见有机物的提纯题点乙醇的分离及提纯二、基本营养物质的性质及应用6．能区别地沟油与矿物油的方法是()A．点燃，能燃烧的是矿物油B．测定沸点，有固定沸点的是矿物油C．加入水中，浮在水面上的是地沟油D．加入足量氢氧化钠溶液共热，不分层的是地沟油答案D解析地沟油和矿物油均可燃烧，A错误；地沟油和矿物油均为混合物，均没有固定的沸点，B错误；地沟油和矿物油密度均小于水，均难溶于水，C错误；地沟油主要成分为油脂，可在碱性条件下水解，因此地沟油与NaOH溶液共热后不再分层，矿物油为烃的混合物，不能与NaOH溶液反应，因此溶液分层，D正确。考点油脂的性质题点油脂的性质及应用7．(云南玉溪一中高一月考)人们在端午节有吃粽子的习俗，下列有关说法正确的是()A．糯米中的淀粉能与银氨溶液反应产生银镜B．糯米中的淀粉是否水解完全可以用碘水来检验C．糯米中的淀粉在碱性条件下能发生水解生成葡萄糖D．糖尿病患者不能吃粽子，因为糯米中含大量的葡萄糖，会使血糖升高答案B解析淀粉是非还原性糖，所以糯米中的淀粉不能与银氨溶液直接反应产生银镜，A错误；糯米中的淀粉是否水解完全可以用碘水来检验，若溶液变蓝，则淀粉水解不完全，若溶液不变蓝，则淀粉水解完全，B正确；糯米中的淀粉在稀硫酸或人体内酶的催化作用下能发生水解生成葡萄糖，而在碱性条件下不能发生水解，C错误；糖尿病患者不能吃粽子，因为糯米中含大量的淀粉，淀粉水解生成葡萄糖，会使血糖升高，D错误。考点糖类的性质题点糖类的性质及应用8．(安阳市第二中学月考)下列关于蛋白质的叙述中不正确的是()A．在紫外线的照射下，蛋白质变性B．蛋白质能透过滤纸，但不能透过半透膜C．重金属盐使蛋白质分子变性，所以吞“钡餐”(主要成分是硫酸钡)会引起中毒D．浓硝酸溅到皮肤上，皮肤立即变黄答案C解析蛋白质分子的直径在1～100nm之间，符合胶体分散质粒子的直径范围，故蛋白质分子能透过滤纸，但不能透过半透膜，B正确；重金属盐能使蛋白质变性，变性是不可逆的，但硫酸钡难溶于水和盐酸，因此不会引起中毒，C错误；皮肤中含有多种蛋白质，含有苯环的蛋白质遇浓硝酸变黄色(显色反应)，所以浓HNO3溅在皮肤上，使皮肤呈黄色，D正确。考点蛋白质的性质题点蛋白质的性质及应用9．(济南高三模拟)油酸甘油酯和硬脂酸甘油酯均是天然油脂的成分。它们的结构简式如图所示。下列说法错误的是()A．油酸的分子式为C18H34O2B．硬脂酸甘油酯的一氯代物共有54种C．天然油脂都能在NaOH溶液中发生取代反应D．将油酸甘油酯氢化为硬脂酸甘油酯可延长保存时间答案B解析A项，油酸的结构简式为CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOH，分子式为C18H34O2，正确；B项，硬脂酸甘油酯的结构简式可以表示为，存在对称结构，因此硬脂酸甘油酯的一氯代物共有36种，错误；C项，天然油脂的主要成分为高级脂肪酸甘油酯，都能在NaOH溶液中发生水解反应(取代反应)，正确；D项，油酸甘油酯中含有碳碳双键，容易被氧化变质，将油酸甘油酯氢化转化为硬脂酸甘油酯可延长保存时间，正确。考点油脂的结构及性质题点油脂的结构及性质10．(宁乡市第一高级中学高一检测)糖类、油脂和蛋白质都是人体基本营养物质。请回答下列问题：(1)在试管中加入0.5g淀粉和4mL20%的稀硫酸，加热3～4min，然后用碱液中和试管中的H2SO4溶液。①淀粉完全水解生成有机物的分子式为___________________________________________。②若要检验淀粉已经发生了水解，可取少量上述溶液加入____________(填试剂的名称)，加热后再根据实验现象判断；若要检验淀粉没有完全水解，可取少量上述溶液，向其中加入几滴碘水，可观察到________。(2)油脂在人体内通过水解生成______________和丙三醇，再氧化分解，为人体提供能量。(3)为了鉴别某白色纺织品的成分是蚕丝还是“人造丝”，通常选用的方法是______(填字母)。A．滴加稀盐酸 B．滴加浓硫酸C．滴加酒精 D．在火焰上灼烧答案(1)①C6H12O6②银氨溶液或新制的氢氧化铜悬浊液溶液变蓝(2)高级脂肪酸(3)D解析(1)淀粉水解的最终产物为葡萄糖，分子式为C6H12O6，银氨溶液或新制的Cu(OH)2悬浊液可检验葡萄糖，但要在碱性环境下，从而证明淀粉已发生水解，而加入碘水后溶液变蓝，说明淀粉未完全水解。(2)油脂在人体内水解的最终产物为高级脂肪酸和丙三醇。(3)蚕丝的主要成分是蛋白质，“人造丝”的主要成分是纤维素。鉴别蛋白质的依据主要有：①某些蛋白质分子跟浓硝酸作用时呈黄色；②蛋白质被灼烧时，有烧焦羽毛的气味(常以此来区别毛纺织品和其他纺织品)。考点基本营养物质的性质题点基本营养物质的性质及检验三、多官能团有机化合物的性质11．(上海松江一中高一检测)甲酸香叶酯(结构简式如图所示)为无色透明液体，具有新鲜蔷薇嫩叶的香味，可用于配制香精。下列有关该有机物的叙述正确的是()A．分子式为C10H16O2B．含有羧基和碳碳双键两种官能团C．能发生加成反应和氧化反应D．23gNa与过量的该物质反应生成标准状况下11.2L气体答案C解析根据结构简式可知其分子式为C11H18O2，A项错误；结构简式右侧的含氧官能团为酯基，不是羧基，B、D项错误；碳碳双键可发生加成反应和氧化反应，C项正确。考点多官能团有机物的性质题点多官能团有机物的性质12．(江苏海门中学高一检测)某有机物的结构如图所示，这种有机物不可能具有的性质是()①可以燃烧；②能使酸性KMnO4溶液褪色；③能跟NaOH溶液反应；④能发生氧化反应；⑤能发生加成反应；⑥在银作催化剂的条件下，能发生催化氧化反应A．①④B．只有⑥C．只有③D．②⑤答案C解析①有机物一般都可以燃烧，正确；②该有机物含有碳碳双键，可被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，正确；③该分子只有碳碳双键和羟基，不能与NaOH发生中和反应，错误；④该分子含有羟基和碳碳双键，都能发生氧化反应，正确；⑤该分子含有碳碳双键，可发生加成反应，正确；⑥该分子有羟基，在银作催化剂的条件下，能发生催化氧化反应，正确。考点多官能团有机物的性质题点多官能团有机物性质的判断13．(2018·安徽池州高三期末)关于下列三种化合物的说法不正确的是()A．香叶醇在铜作催化剂并加热条件下可与氧气反应生成柠檬醛B．月桂烯属于烃C．都可以发生加成反应、酯化反应、氧化反应D．都可以使溴的四氯化碳溶液褪色答案C解析由乙醇的催化氧化反应类推可知香叶醇在铜作催化剂并加热条件下可与氧气反应生成柠檬醛，A项正确；月桂烯由碳、氢元素组成，属于烃，B项正确；月桂烯和柠檬醛均不能发生酯化反应，C项错误；三种化合物都含有，都能与溴发生加成反应，从而使溴的四氯化碳溶液褪色，D项正确。考点多官能团有机物的性质题点多官能团有机物的性质14．(吉林延边一中高一月考)乌头酸的结构简式如图所示，下列关于乌头酸的说法错误的是()A．分子式为C6H6O6B．乌头酸能发生取代反应、加成反应、氧化反应和水解反应C．乌头酸能使酸性高锰酸钾溶液褪色D．含1mol乌头酸的溶液最多可消耗3molNaOH答案B解析乌头酸的分子式为C6H6O6，A项正确；含—COOH和，能发生酯化(取代)反应、加成反应、氧化反应，但不能发生水解反应，B项错误；碳碳双键能够被酸性高锰酸钾溶液氧化，C项正确；1mol乌头酸含3mol羧基，最多能消耗3molNaOH，D项正确。考点多官能团有机物的性质题点多官能团有机物的性质15．(成都高一检测)某有机物的结构简式如图，下列关于该有机物的说法不正确的是()A．分子式为C10H12O6B．1mol该物质能与2molNaHCO3发生反应C．分子中含有两种含氧官能团D．该有机物在浓硫酸作用下，既可以和乙醇，又可以和乙酸发生酯化反应答案A解析该有