鲁教版高中化学必修二第7讲认识有机化合物.docx
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鲁教版高中化学必修二第7讲认识有机化合物
认识有机化合物
v教学目标
1．甲烷的结构和甲烷的化学性质；
2.取代反应特征的理解；
3．同分异构体。
v知识梳理
知识点一.甲烷的性质与结构。
1．甲烷的物理化学性质
物理性质
在通常状况下，甲烷是无色、无味的气体，密度比空气小，极难溶于水。
化学性质
通常状况下，甲烷的性质比较稳定，与酸性KMnO4溶液等强氧化剂不发生反应，与强酸、强碱等也不发生反应。
2．甲烷的燃烧
点燃纯净的甲烷，观察到甲烷平静的燃烧，火焰呈蓝色，烧杯内壁有水珠产生；触摸烧杯外壁，有灼热感；烧杯内的气体能使澄清石灰水变浑浊。
结论：
甲烷很容易燃烧，燃烧时火焰呈淡蓝色，完全燃烧生成CO2和H2O，同时放出大量的热。
因此，甲烷是一种理想的清洁能源。
点燃
CH4+2O2CO2+2H2O
空气甲烷的含量在5%~15.4%（体积范围）时，遇火花剧烈燃烧，产生的热量迅速扩散，容易发生爆炸。
因此在进行甲烷燃烧的实验时，必须先检验其纯度。
3．甲烷的取代反应
甲烷的取代反应
黄绿色逐渐消失，试管内壁有油状液滴产生，试管内上升一段水柱。
结论：
室温时，甲烷与氯气在光照的条件下发生反应，生成氯化氢气体（看到有白色的烟雾）和其他有机物，其反应的化学方程式如下：
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所代替的反应叫做取代反应。
在有机化学反应方程式中，我们不再用等号连接反应物与产物，而用箭头连接。
这是由于有机化学反应比较复杂，有较多的化学反应发生，我们所表示的只是其中的某一个反应的进行。
例如：
如果1molCH4与4molCl2反应，所得的物质是纯净物吗？
会有哪些物质呢？
显然所得物质不会是纯净物：
这是因为生成了CH3Cl（气）CH2Cl2（液）CHCl3（液）CCl4（液）同时还有氯化氢生成，产物最多的是HCl。
4．如何证明早烷是正四面体空间构型？
（1）二氯甲烷只有一种结构可以验证甲烷是正四面体空间构型。
从平面结构上看，这两种物质肯定不一样，是两种结构不同的物质
（2）观察上面这两种物质一样吗？
辅助观察图
从空间结构上看，这两种物质是同一种物质，只要将它们旋转一定的角度，它们就是同一种物质。
因为二氯甲烷只有一种构造，所以可以证明甲烷是一种正四面体构型的化合物。
H
H
H
H
C
甲烷的结构
分子式
结构式
结构简式
CH4
CH4
知识点二.烷烃。
烷烃（直链烷烃）的通式为CnH2n+2，随着C原子数的递增，烷烃的含碳量增大。
1．同系物
指结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。
同系物具有两个特征：
①结构相似；②有相同的通式。
如：
甲烷（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等，都是碳碳单键，都满足相同的通式，所以它们是属于同系物的关系。
2．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。
（分子式相同，结构不同的化合物）。
如：
丁烷有正丁烷和异丁烷两种。
3．烷烃的命名
（1）选主链：
选取最长的碳链为主链，按所含碳原子数命名为某烷。
一到十个碳原子时可用：
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸命名。
（2）编序号：
把主链里离支链较近的一端为起点，依次编号，用阿拉伯数字表示其位次，以确定支链的位置。
（3）将支链作为取代基，将取代基的名称写在烷烃名称的前面，把位置序号写在取代基的名称前面，序号与取代基名称之间用“-”隔开。
（4）如含有几个相同取代基，可合并起来写在取代基名称前面，用二、三等数字表示取代基数目。
但表示各取代基位置的序号不能省略。
（5）如含有几个不同的取代基，一般情况下简单的取代基放在前面，复杂的放在后面。
（6）当有两条以上最长的碳链时，以取代基多的为主链。
（7）当离支链最近的一端有两种可能时，取支链编号之和小的一端为起点进行编号。
v特色讲解
类型一：
甲烷的性质。
例1.
如上图所示：
左端封闭的U形管，封闭着的一端有一段CH4与Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，其他两段为液柱，已知液体与气体不反应，使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应，则中间气柱如何移动（假设中间气柱未移出U形管的水平部分）（ ）
A．向左移B．向右移
C．不移动D．难以确定
解析：
在U形管封闭的左端，CH4和Cl2的混合气体会发生反应，生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷在常温下都是液体，所以反应后气体的物质的量减少、体积减小、压强减小，左部液面就要上升，U形管底部水平气柱向左移。
答案：
A
例2.由某气体发生装置导出的气体为甲烷、一氧化碳、氢气中的一种，下列判断中正确的是
（ ）
A．将气体通入酸性KMnO4溶液中，溶液颜色无变化，该气体一定是甲烷
B．在导管口点燃该气体，火焰呈淡蓝色，用干燥的冷烧杯罩在火焰上方，杯壁有水滴产生，该气体一定是甲烷
C．点燃该气体，火焰
呈淡蓝色，用内壁有澄清石灰水的冷烧杯罩在火焰上方，烧杯壁上有白色物质产生，该气体一定是甲烷
D．若上述B、C的现象均能出现，则可判断该气体一定是甲烷
解析：
CH4、CO、H2均不能使酸性KMnO4溶液退色，A错误；三种气体燃烧火焰均呈淡蓝色，其中CH4和H2燃烧的产物都能使干燥的冷烧杯壁变模糊，有水滴生成，B错误；CO、CH4燃烧的产物均能使内壁有澄清石灰水的烧杯壁上产生白色物质，C错误；D正确。
答案：
D
例3.一定量的甲烷燃烧后得到产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓缓通过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g。
则原混合气体中CO2的质量为（ ）
A．13.2gB．12.5g
C．19.7gD．24.4g[
解析：
25.2g是甲烷燃烧生成H2O（g）的质量，n（H2O）＝25.2g÷18g/mol＝1.4mol，则甲烷的物质的量可由氢元素守恒求得：
n（CH4）＝
×1.4mol＝0.7mol。
则混合气体中CO和CO2的物质的量之和为0.7mol，而CO和CO2的质量之和为49.6g－25.2g＝24.4g。
据此可得下列方程：
解得n（CO）＝0.4mol，n（CO2）＝0.3mol
则m（CO2）＝0.3mol×44g/mol＝13.2g。
答案：
A
类型二：
同分异构体。
例4.丙烷的二氯代物有4种同分异构体，则其六氯代物的同分异构体数目是（ ）
A．2种B．4种C．6种D．3种
解析：
判断本题，可采用换元法，就是将氯原子换成氢原子，将氢原子换成氯原子。
从题意可
知，二氯代物有4种同分异构体，则六氯代物也有4种同分异构体。
答案：
B
v课堂练习
基础演练
一．选择题
1．在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是（）
A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CCl4 D．HCl
2．一定量的CH4燃烧后得到的产物是CO、CO2、H2O（g），此混合物的质量为49.6g，当其缓缓通过足量的无水CaCl2时气体质量减少25.2g，则混合气中CO的质量为（）
A．24.4gB．13.2gC．12.5gD．11.2g
3．2005年1月14日，成功登陆土卫六的“惠更斯”号探测器发回了350张照片和大量数据。
分析指出，土卫六“酷似地球经常下雨”，不过“雨”的成份是液态甲烷。
下列关于土卫六的说法中，不正确的是（）
A．土卫六上存在有机分子B．地表温度极高
C．地貌形成与液态甲烷冲刷有关D．土卫六上形成了甲烷的气液循环系统
4．甲烷气体在氧气中燃烧生成二氧化碳和水的实验事实说明（）
A．甲烷的分子式为CH4B．甲烷气体中含碳元素和氢元素
C．甲烷气体中只含有碳元素和氢元素D．甲烷的化学性质比较稳定
5．已知瓦斯气又叫煤层气，它与天然气成分无异，下列有关说法不正确的是（）
A．瓦斯气主要成分是甲烷
B．瓦斯气在空气中占任意体积分数时，均会发生爆炸
C．井下及时通风透气、加强监测，控制瓦斯气的浓度并严禁明火，是安全生产的关键之一
D．煤层气直接排放到空气中，不仅浪费资源还会加剧温室效应。
6．下列微粒中，与甲烷分子具有相同的质子数和相同的电子数的是（）
A．HClB．NH3C．NH4＋D．OH-
7．将一定量的甲烷完全燃烧，使所生成的气体依次通过装有足量无水CaCl2和NaOH的玻璃管。
结果盛NaOH的玻璃管质量增加了1.1g，则原来甲烷在标准状况下的体积为 （）
A．2.24LB．1.12LC．0.56LD．0.28L
8．下列化学性质中，烷烃不具备的是（）
A．可以在空气中燃烧B．与C12发生取代反应
C．可以与溴单质发生取代反应D．能使高锰酸钾溶液褪色
9．下列有机物没有同分异构体的是（）
A．C4H10B．C6H14C．CH2Cl2D．C5H12
二．填空题
10．下列各组物质：
①金刚石和C60②H2、D2和T2③
和
④CH3（CH2）2CH3和（CH3）2CHCH3⑤乙烷和已烷⑥CH3CH2CH2CH（CH2CH3）CH3和CH3（CH2）2CH（CH3）CH2CH3中，互为同位素的是（填序号，下同），互为同素异形体的是，互为同系物的是，属于同一物质的是。
巩固提高
一．选择题
1．下列分子式只能表示一种物质的是 （）
A．C2H6 B．C4H10C．C4H4Cl2D．C
2．标准状况下将35ml气态烷烃完全燃烧，恢复到原来状况下，得到140ml二氧化碳气体，则该烃的分子式为（）
A．C5H12B．C4H10C．C3H6D．C3H8
3．两种气态烃的混合气体共1L，在空气中燃烧生成1.5LCO2气体和2L水蒸气（气体体积均在相同状况下测定），关于该混合气体的说法正确的是（）
A．一定含有甲烷B．一定含有甲烷，不一定含乙烷
C．一定含有乙烷，不一定含有甲烷D．一定不含有乙烷
4．下列说法正确的是（ ）
A．
凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定互为同系物
B．两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相
同，则二者一定互为同分异构体
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
5、互称为同分异构体的物质不可能具有（）
A．相同的相对分子质量B．相同的结构
C．相同的物理性质D．相同的化学式
6．以M原子为中心形成的MX2Y2分子中X、Y分别只以单键与M结合。
下列说法正确的是（）
A．若MX2Y2分子为平面四边形就有两种同分异构体
B．若MX2Y2分子为平面四边形则无同分异构体
C．若MX2Y2分子为四面体形就有两种同分异构体
D．若MX2Y2分子为四面体形就有三种同分异构体
7．1mol某烷烃完全燃烧，需要8mol氧气，这种烷烃的化学式是（）
A．C3H8B．C4H10C．C5H12D．C6H14
8．下列物质在一定条件下，可与CH4发生化学反应的是（）
A．氯气B．溴水C．强碱D．KMnO4溶液
9．将CH4（隔绝空气）加热到1000℃以上，可发生反应CH4
C+2H2，然后通入水蒸气，则混合气体中不可能存在的气体是（）
A．COB．H2C．CO2D．O2
二．填空题
10．化学式为C8Hm的烷烃，m值等于；CnH22的烷烃，n值等于；相对分子质量为212的烷烃的分子式为。
v课堂检测
一.选择题
1．学完有机化合物的性质后，小明列
出了有机物的下列特点，其中不正确的是（ ）
A．大多数有机物难溶于水，易溶于
有机溶剂
B．有机物参加的反应比较复杂，一般情况下反应较慢
C．绝大多数有机物受热不易分解，而且不易燃烧
D．绝大多数有机物是非电解质，不易导电、熔点低
2．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，下列化学反应中属于取代反应的是（ ）
A．CH2Cl2＋Br2―→CHBrCl2＋HBr
B．Mg＋2HCl==MgCl2＋H2↑
C．（NH4）2SO4＋BaCl2===BaSO4↓＋2NH4Cl
D．HCl+NaOH==NaCl+H2O
3．等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关此实验的现象和结论中，不正确的是（ ）
A．瓶中
气体的黄绿色变浅
B．瓶内壁有油状液滴生成
C．生成物只有CH3Cl和HCl
D．此反应的生成物可能是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物
4．为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素，可将其燃烧产物通过①浓H2SO4；②澄清石灰水；③无水硫酸铜。
正确的顺序是（ ）
A．①②③B．②③C．②③①D．③②
5．甲烷在不同条件下有两种热分解反应：
①CH4（g）
C（s）＋2H2（g）；②2CH4（g）
C2H2（g）
＋3H2（g）。
现将两份标准状况下等体积的甲烷分别通入两个容积可变的密闭容器中，按①式和②式热解，待完全反应后，恢复至标准状况，则两容器中气体体积关系正确的是（ ）
A．①和②相等B．①小于②C．①大于②D．无法判断
6．“神七”使用偏二甲肼和四氧化二氮作火箭燃料。
偏二甲肼的化学式为C2H8N2，则C2H8N2不含碳碳
键的同分异构体有（ ）
A．2种B．3种C．5种D．6种
7.下列化合物的核磁共振氢谱中出现三组峰的是（ ）
A．2,2,3,3 四甲基丁烷B．2,3,4 三甲基戊烷
C．3,4 二甲基己烷D．2,5 二甲基己烷
8．某烷烃分子量为72，跟氯气反应生成的一氯代物只有一种，它是（ ）
A．CH3—CH3B．
C．
D．
二．填空题
9．南京著名的景点珍珠泉，水底有大量气泡冒出，如串串珍珠，珍珠泉由此得名。
推测这种气体可能是沼气，查阅资料得知沼气中含60%～70%的CH4，还含有CO2、N2和CO等。
有人想通过实验检验珍珠泉冒出气体的组成，设计如图
（1）所示的取气方法：
将空的汽水塑料瓶装满水，倒放在泉水中，瓶口对准水底冒出的气泡收集。
（1）这种集气方法叫____________，针对瓶口太小不便于收集的缺点，在不换瓶的情况下你的改进方法是______________________________________________________________。
（2）如图
（2）所示，若用水将瓶中的气体排出，水龙头应接________导管（填“A”或“B”）。
10．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。
某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
根据设计要求回答：
（1）B装置有三种功能：
①控制气流速度；②均匀混合气体；③__________。
（2）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是________________________________。
（3）在C装置中，经过一段时间的强
光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式_________________________________________________________。
（4）E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为__________。
该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为__________（填编号）。
a．CH4b．CH3Clc．CH2Cl2d．CHCl3e．CCl4
v家庭作业
一．选择题
1．下列关于同系物的说法中，错误的是（ ）
A．同系物具有相同的最简式
B．同系物都符合同一通式
C．同系物中，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，物理性质随着碳原子数的增加而呈规律性变化
2．将标准状况下的11.2L甲烷和22.4L氧气混合后点燃，恢复到原状况时，气体的体积为（ ）
A．11.2LB．22.4LC．33.6LD．44.8L
3.有关烷烃性质的叙述中，正确的是（ ）
A．烷烃能与氯气、溴蒸气在光照和适当的温度下发生取代反应
B．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性高锰酸钾溶液的紫色退去
C．标准状况下，以任意比例混合的甲烷和丙烷的混合物22.4L，所含有的分子数为2NA（NA表示
阿伏加德罗常数的值）
D．标准状况下，1L辛烷完全燃烧后，所生成气态产物的分子数为
NA
4．将0.2mol某烷烃完全燃烧后，生成的气体缓慢通过盛有0.5L2mol·L－1的NaOH溶液中，生
成的Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶3。
则该烷烃为（ ）
A．甲烷B．乙烷C．丙烷D．丁烷
5．amL三种气态烃的混合物与足量的氧气混合点燃爆炸后，恢复到原来的状态（常温、常压），体积共缩小2amL。
则三种烃可能是（ ）
A．CH4、C2H4、C3H4B．C2H6、C3H6、C4H6
C．CH4、C2H6、C3H8D．C2H4、C2H2、CH4
6．在通常状况下37.0g由气态烷烃组成的混合物完全燃烧消耗4.25molO2，此混合物可能组合的方式最多有（ ）
A．3种B．4种C．5种D．6种
7．甲烷和氯气以物质的量比1∶1混合，在光照条件下，得到的有机产物是（ ）
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4 ⑤HCl
A．只有①B．①和②的混合物C．只有④D．①②③④的混合物
8.2008年北京奥运会主体育场的外形好似“鸟巢”（TheBirdNest）。
有一类硼烷也好似鸟巢，故称为巢式硼烷。
巢式硼烷除B10H14不与水反应外，其余均易与水反应生成氢气和硼酸。
如图是三种巢式硼
烷，下列说法正确的是（ ）
A．硼烷与水的反应是非氧化还原反应
B．这类巢式硼烷的通式是BnHn＋4
C．2B5H9＋12O2
5B2O3＋9H2O,1molB5H9完全燃烧转移25mol电子
D．B5H9中H原子的成键方式都相同
9．在常温常压下，取下列四种气态烃各1mol，分
别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是
（ ）
A．CH4B．C2H6C．C3H8D．C4H10
二．填空题
10．0.1mol某液态烷烃完全燃烧需要消耗0.8mol氧气，则该烷烃的化学式为________；符合该化学式的烃的结构简式有__________________________________________。
本讲参考答案
基础演练
一．选择题
1．D2．D3．B4．B5．B6．B7．C8．D9．C
二．填空题
10．③；①；⑤；⑥
巩固提高
1．选择题
1．A 2．B 3．A 4．D 5．B 6．A 7．C 8．A 9．D
二．填空题
10．18；10；C15H32
当堂检测
一.选择题
1．C 2．A 3．C 4．D 5．A 6．B 7．D 8．C
二．填空题
9．
（1）排水集气法 将漏斗倒置并插于瓶口内
（2）A
10．
（1）干燥混合气体
（2）吸收过量的氯气
（3）CH4＋2Cl2
C＋4HCl
（4）分液 a、b
家庭作业
一．选择题
1．A 2．A 3．A 4．D 5．A 6．D 7．D 8．B 9．D
二．填空题
10．CnH2n＋2 CH3CH2CH2CH2CH3 （CH3）2CHCH2CH3 （CH3）2C（CH3）2
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