化学同步新增分方案苏教版必修2课件+讲义+精练专题三 有机化合物的获得与应用 8.docx

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化学同步新增分方案苏教版必修2课件+讲义+精练专题三有机化合物的获得与应用8

专题3　有机化合物的获得与应用

第一课时　天然气的利用　甲烷

1．天然气的主要成分是什么？

你能写出天然气燃烧的化学方程式吗？

提示：

CH4；CH4＋2O2CO2＋2H2O

2．你能写出甲烷的电子式和结构式吗？

3．写出乙烷（C2H6）、正丁烷（C4H10）的结构式。

[新知探究]

探究1　最简单的有机物是什么？

含碳的化合物都是有机物吗？

提示：

甲烷；含碳的化合物不一定都是有机物，如CO2、CaCO3属于无机物。

探究2　石油的主要组成元素是什么？

石油的化学成分主要是什么？

提示：

石油的组成元素主要是碳和氢；石油的化学成分主要是各种液态的碳氢化合物。

探究3　煤是纯净物还是混合物？

提示：

煤是由有机化合物和无机物所组成的复杂混合物。

[必记结论]

1．石油、天然气、煤的组成元素和成分。

化石燃料

组成元素

主要成分

石油

主要是C、H，含少量S、O、N等

溶有气态和固态的各种液态碳氢化合物

天然气

C、H

CH4

续表

化石燃料

组成元素

主要成分

煤

主要是C，其次为H、O，还有少量S、P、N等

有机物和无机物组成的复杂混合物

2.天然气的主要成分是CH4，是最简单的有机化合物；石油、煤经过加工可得到多种有机物。

3．天然气、石油、煤是常见的化石燃料，属不可再生资源。

4．CO2、CH4及碳氢化合物是形成温室效应的气体。

[成功体验]

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）有机物都含有碳元素，则含有碳元素的化合物都是有机物。

（　　）

（2）煤主要含有碳元素，煤是纯净物。

（　　）

（3）石油主要的组成元素是碳和氢，同时还含有少量的硫、氧、氮等。

（　　）

（4）天然气的主要成分是甲烷，其属于可再生能源。

（　　）

答案：

（1）×　

（2）×　（3）√　（4）×

2．在西部大开发中，国家投巨资兴建“西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富资源通过管道输送到东部地区。

这里所指的“西气”的主要成分是（　　）

A．CO　　　　　　　　B．CH4

C．H2D．NH3

解析：

选B　“西气”指天然气，即CH4。

[新知探究]

探究1　已知标准状况下，甲烷的密度是0.717g·L－1，你能确定甲烷的相对分子质量吗？

甲烷中含碳75%、含氢25%，则甲烷的分子式是什么？

提示：

甲烷的相对分子质量是0.717×22.4≈16，

甲烷分子中碳原子数为＝1，

氢原子数为＝4，故甲烷的分子式为CH4。

探究2　写出甲烷的结构式，判断甲烷分子的空间构型是什么？

提示：

；甲烷分子呈正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，氢原子位于正四面体的四个顶点上。

探究3　什么是取代反应？

1mol甲烷与1molCl2在光照条件下充分反应，所得的产物只有一氯甲烷吗？

提示：

有机化合物分子中的某些原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所取代的反应叫做取代反应。

1molCH4与1molCl2光照条件下发生取代反应得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物。

[必记结论]

1．甲烷的分子结构

2.甲烷的存在及物理性质

甲烷是天然气、沼气、可燃冰、瓦斯、坑道气的主要成分，是无色无味气体，难溶于水，密度比空气小。

3.甲烷的化学性质

（1）氧化反应：

甲烷在空气中燃烧的化学方程式为CH4＋2O2CO2＋2H2O；现象为安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。

（2）取代反应：

①甲烷与氯气的反应：

②取代反应：

有机化合物分子中的某种原子（或原子团）被另一种原子（或原子团）所取代的反应。

4．甲烷的利用

[成功体验]

3．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（　　）

解析：

选D　这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。

电子式只反映出原子的最外层电子的成键情况。

4．用“短线”将甲烷与Cl2光照条件下发生反应的实验现象和产生这些现象的原因连接起来。

①广口瓶内气体

颜色变浅　　　A．CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是难溶于水的油状液体

②B．HCl极易溶于水，导致试管内气体压强减小

③广口瓶中有少

量白雾产生C．Cl2被消耗，产生无色物质

④广口瓶内液面上升D．反应中产生的HCl与水蒸气结合形成盐酸小液滴

答案：

①－C　②－A　③－D　④－B

[新知探究]

探究1　什么是烷烃？

烷烃的分子通式是什么？

烷烃分子中能形成多少条共价键？

提示：

碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”，这一系列化合物称为烷烃。

烷烃的通式为CnH2n＋2（n为碳原子数）；能形成3n＋1（n为碳原子数）条共价键。

探究2　乙烷、丙烷、正丁烷的结构式、结构简式如何书写？

依据教材P61信息提示，填写下表：

探究3　相对分子质量相差14的化合物是否属于同系物？

提示：

不一定；如乙烷（相对分子质量30）和CO2（相对分子质量44）相差14，但二者不属于同系物。

[必记结论]

1．两个概念

2．烷烃

（1）分子通式：

CnH2n＋2（n≥1）。

（2）习惯命名：

（3）化学性质与CH4类似，如CH3CH3与Cl2在光照时生成CH3CH2Cl的反应为CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。

3．同系物

（1）概念：

“相似”——分子结构相似；

“相差”——分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团。

（2）实例：

CH4与CH3CH3、丙烷（CH3CH2CH3）、正丁烷（CH3CH2CH2CH3）互为同系物。

[成功体验]

5．下列有关简单烷烃的叙述中正确的是（　　）

①都是易燃物；②特征反应是取代反应；③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个CH3原子团

A．①③B．②③

C．①D．①②

解析：

选D　烷烃含有碳和氢两种元素，都能燃烧生成二氧化碳和水，①正确；烷烃都易发生取代反应，②正确；相邻两个烷烃在分子组成上相差一个“CH2”，③不正确。

6．填空。

（1）分子式为CxH10的烷烃，x＝________，名称________；

（2）分子式为C9Hy的烷烃，y＝________，名称________；

（3）同温同压条件下，与CO2密度相同的烷烃分子式为________。

解析：

烷烃分子通式为CnH2n＋2，当2x＋2＝10时，x＝4，即C4H10，为丁烷；n＝9时，y＝20，分子式为C9H20，为壬烷；CO2的相对分子质量为44，故14n＋2＝44，n＝3，即C3H8。

答案：

（1）4　丁烷　

（2）20　壬烷　（3）C3H8

———————————————[关键语句小结]————————————————

1．甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，四个氢原子位于四个顶点。

烷烃中与碳原子相连的四个原子构成四面体结构。

2．甲烷的氧化反应：

甲烷可在空气中安静的燃烧，但不能被酸性KMnO4溶液氧化。

3．甲烷的特征性质——取代反应：

（1）生成一氯甲烷的反应：

CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；

（2）量的关系：

1molH被取代，消耗1molCl2，生成1molHCl。

4．烷烃的分子通式是CnH2n＋2，在烷烃分子中，碳原子间以碳碳单键相连，其余价键均与氢原子相连，并达到饱和。

[例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只有一种结构

B．CH2Cl2只有一种结构

C．CHCl3只有一种结构

D．CH4中含有4个C－H共价键

解析：

选B　甲烷分子无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都是成立的，CH2Cl2若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即

，若是正四面体结构，则其结构只有一种。

无论是正四面体结构还是正方形结构，CH4中含有4个C－H极性键。

甲烷分子结构的特殊性

CH4分子的空间构型为正四面体，4条CH键的长度、强度和夹角完全相同，因此CH4分子中的4个氢原子性质完全相同。

（1）若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代，则该原子形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4；

（2）若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子替代，则该原子形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。

1．氟利昂12（

）分子中的所有原子是否处于

同一平面上？

提示：

CF2Cl2可视为甲烷分子中的4个氢原子被2个氯原子和2个氟原子替代，形成的分子为四面体结构，分子中所有原子不在同一平面上。

1．反应要求

2．反应特点

3．产物的性质

　[例2]　在标准状况下，22.4LCH4与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为（　　）

A．0.5mol　　　　　　　　　B．2mol

C．2.5molD．4mol

解析：

选C　1molCH4与氯气发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，该四种取代物中n（Cl）＝0.25mol×（1＋2＋3＋4）＝2.5mol，根据取代反应特点，1/2的氯原子进入氯化氢，所以n（HCl）＝2.5mol，故生成物中所含氯原子共2.5mol＋2.5mol＝5mol，参加反应的氯气为n（Cl2）＝2.5mol。

CH4与Cl2发生取代反应时，1molCH4分子中的H原子被完全取代，消耗4molCl2，同时生成4molHCl。

1．下列物质能和甲烷发生取代反应的是（　　）

A．氯化氢

B．水

C．氯水

D．溴蒸气

解析：

选D　HCl是CH4与Cl2发生取代反应的产物，故不能与甲烷发生取代反应，CH4也不与氯水反应，A、C不对；CH4难溶于水，也不与水反应，B不对；只有Br2像Cl2一样能和CH4发生取代反应。

[例3]　下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（　　）

A．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键

B．烷烃在光照条件下能与Cl2发生取代反应

C．烷烃的分子通式为CnH2n＋2，符合该通式的烃不一定是烷烃

D．随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高

解析：

选C　烷烃中的碳碳键、碳氢键均为单键；烷烃都能与Cl2发生取代反应；随着碳原子数的增加，烷烃的分子间作用力增大，使其熔、沸点逐渐升高；因分子通式CnH2n＋2中的氢原子已达饱和，故符合CnH2n＋2的有机物只能是烷烃。

烷烃的状态：

常温下，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷（包括新戊烷）为气体，其余烷烃随碳原子数递增，呈液态、固态，熔、沸点逐渐升高。

2．某烷烃的相对分子质量是58，该烷烃的分子式是什么？

其结构有几种？

试写出其结构简式。

提示：

烷烃的通式为CnH2n＋2，则14n＋2＝58，解得n＝4，即分子式为C4H10，其结构有2种，结构简式分别为CH3CH2CH2CH3，

。

[例4]　下列叙述正确的是（　　）

A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质

B．通式相同的不同物质一定属于同系物

C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体

D．同系物的性质完全相同

解析：

选C　分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通式相同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；同系物的化学性质相似，物理性质不同。

同系物的“相似”与“不同”

2．下列数据是有机物的相对分子质量，可能互为同系物的一组是（　　）

A．16、30、58、72B．16、28、40、52

C．16、32、48、54D．16、30、42、56

解析：

选A　由于同系物在组成上相差若干个CH2原子团，因此在相对分子质量上相差14的整数倍，只有A符合。

1．下列物质中不属于烷烃的是（　　）

A．CH4　　　　　　　B．C2H4

C．C3H8D．C4H10

解析：

选B　C2H4不符合烷烃通式，不属于烷烃。

2．下列关于甲烷的说法不正确的是（　　）

A．甲烷分子具有正四面体结构

B．甲烷分子中的四个C—H键相同

C．甲烷分子是平面正方形结构

D．甲烷分子的结构式是

解析：

选C　甲烷分子的空间结构是正四面体，不是平面正方形。

3．下列关于同系物的说法中，错误的是（　　）

A．同系物具有相同的分子式

B．同系物符合同一通式

C．相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团

D．同系物的化学性质基本相似

解析：

选A　同系物结构相似，必属于同一类物质，因此有同一通式，但一定不具有相同的分子式，A错误；B正确；相邻同系物在分子组成上相差一个CH2原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，D正确。

4．（好题共享·选自人教版教材P65·T3）将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是（　　）

A．CH3ClB．CH2Cl2

C．CCl4D．HCl

解析：

选D　甲烷与Cl2在光照条件下生成各种氯代甲烷和HCl，其中生成物中物质的量最大的是HCl。

5．已知某烷烃的相对分子质量为30。

（1）该烷烃的分子式为________；

（2）该烷烃在光照时与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式为____________________________，属于__________反应。

解析：

烷烃的通式为CnH2n＋2，则14n＋2＝30，则n＝2，即C2H6。

答案：

（1）C2H6

（2）CH3CH3＋Cl2光,CH3CH2Cl＋HCl　取代