学年化学鲁科必修2讲义第3章 重要的有机化合物 第1节 第1课时含答案.docx

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学年化学鲁科必修2讲义第3章重要的有机化合物第1节第1课时含答案

第1节　认识有机化合物

第1课时　最简单的有机物——甲烷的性质与结构

[目标导航]　1.了解有机化合物的性质。

2.了解甲烷的物理性质、存在及用途。

3.了解甲烷的化学性质，了解取代反应。

一、有机化合物

1．概念

有机化合物是指绝大多数含碳元素的化合物，简称有机物。

2．性质

熔、沸点

可燃性

溶解性

大多数熔、沸点低

大多数可以燃烧

大多数难溶于水易溶于有机溶剂

【议一议】

1．有机化合物中一定含有哪种元素？

含有这种元素的化合物一定是有机物吗？

答案　有机化合物中一定含有碳元素。

含有碳元素的化合物不一定是有机物，少数含有碳元素的化合物，如CO、CO2和Na2CO3等，它们具有无机化合物的特点，因此把它们视为无机化合物。

2．组成有机物的元素通常有哪些？

答案　有氢、碳、氮、硫、卤素、磷等。

3．所有的有机物都易燃烧、都难溶于水吗？

答案　有些有机物不易燃烧，如CCl4；有些有机物易溶于水，如酒精、醋酸等。

二、甲烷

1．存在和用途

2．物理性质

颜色

状态

气味

密度

水溶性

无

气体

无

比空气小

难

3.甲烷的组成与结构

分子式

结构式

球棍模型

填充模型

CH4

结构特点

C原子与4个H原子形成4个共价键；

CH4空间构型为正四面体结构，C原子位于正四面体的中心，4个H原子分别位于正四面体的4个顶点上

4.化学性质

（1）很稳定

通常情况下，甲烷不能被酸性KMnO4溶液等强氧化剂所氧化，不与酸、碱等物质反应。

（2）可燃性（氧化反应）

现象：

甲烷能够安静地燃烧，火焰明亮且呈淡蓝色。

化学方程式：

CH4＋2O2

CO2＋2H2O。

（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甲烷与Cl2的取代反应

实验操作

实验现象

a.试管内气体颜色逐渐变浅；

b.试管内壁有油状液滴出现；

c.试管中有少量白雾；

d.试管内液面上升；

e.水槽中有少量固体析出

无明显现象

反应方程式

CH4＋Cl2

CH3Cl＋HCl，

CH3Cl＋Cl2

CH2Cl2＋HCl，

CH2Cl2＋Cl2

CHCl3＋HCl，

CHCl3＋Cl2

CCl4＋HCl

③甲烷与Cl2取代产物的性质

化学式

CH3Cl

CH2Cl2

CHCl3

CCl4

溶解性

水中

不溶

有机溶剂中

易溶

常温状态

气态

液态

用途

有机溶剂麻醉剂

有机溶剂

【议一议】

1．甲烷、氢气等可燃性气体点燃之前应注意什么？

如何检验CH4的纯度？

答案　点燃CH4、H2等可燃性气体前必须检验气体的纯度。

用排水法收集一试管甲烷气体，用拇指堵紧试管口，移向火焰，当试管口靠近火焰时松开拇指，若仅听到很小的声音，说明甲烷的纯度点燃时不会爆炸；若听到尖锐的爆鸣声，说明甲烷的纯度不符合在空气中点燃的要求。

2．怎样通过实验证明甲烷中含有碳、氢两种元素？

答案　点燃甲烷，将干燥、洁净的小烧杯罩在火焰的上方，小烧杯内壁有水珠凝结，证明甲烷中有氢元素；迅速将小烧杯倒转，向小烧杯中滴入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，证明甲烷中含有碳元素。

3．能否用CH4和Cl2反应制取纯净的CH3Cl？

如果CH4和Cl2按体积比1∶1混合反应，能否只得到CH3Cl?

答案　都不能，不只得到CH3Cl。

CH4与Cl2的取代反应是逐步进行的，无论二者的物质的量之比是多少，反应一旦引发，反应不会停留在哪一步上，所以四种取代产物都会生成，得不到纯净的CH3Cl。

4．假设1molCH4中的H原子完全被取代，最多需要多少molCl2？

最多能生成多少molHCl?

答案　4　4。

每1molH原子被取代，消耗1molCl2分子，同时生成1molHCl分子。

1molCH4中的H原子完全被取代，最多能与4molCl2取代，最多能生成4molHCl。

5．甲烷能使氯水退色吗？

答案　不能。

甲烷只与气态的氯气在光照条件下发生取代反应，不与氯水反应。

一、有机化合物的性质

物质

比较　　　

有机化合物

无机化合物

结构

多数只含共价键；少数既含共价键，又含离子键

有些只含共价键，有些只含离子键，有些既含共价键，又含离子键

化合物类型

多数为共价化合物；多数为非电解质

有离子化合物和共价化合物；有电解质和非电解质

性质

溶解性

多数难溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂

多数易溶于水，难溶于有机溶剂

熔点

多数有机物熔点低

多数耐热、熔点较高

可燃性

多数易燃烧

多数不容易燃烧

反应

特点

一般比较复杂，反应比较慢，常伴随有副反应，方程式用“―→”表示

一般比较简单，反应比较快，副反应少，方程式一般用“===”表示

【例1】　下列有关有机物的说法中正确的是（　　）

A．有机物中一定含有碳、氢元素

B．易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质一定是有机物

C．所有的有机物都易燃烧

D．有机物不一定是非电解质

解析　有机物中一定含有碳元素，不一定含有氢元素，如CCl4，故A不正确；绝大多数有机物易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂，但易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质不一定是有机化合物，如卤族单质就易溶于这些有机溶剂，故B不正确；绝大多数有机物易燃烧，但有机物也有不燃烧的物质，如CCl4不仅不能燃烧反而可作灭火剂，故C不正确；有机化合物大部分是非电解质，少部分是电解质，如乙酸等，D正确。

答案　D

变式训练1　下列有关有机物的说法中，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．有机物不一定都难溶于水

D．有机物不具备无机物的性质

答案　C

解析　很多有机物可以合成出来，A不正确；有机物分子中各原子大都以共价键结合，为共价化合物，但也有形成离子键的离子化合物，如CH3COONa、CH3COONH4等，B不正确；有机物大多数不溶于水，但也有易溶于水的，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，但有些有机物具有某些无机物的性质，如乙酸（CH3COOH）具有酸性等，D不正确。

【归纳总结】　有机物的性质是指“绝大多数”有机物的性质，并不是绝对的，有的有机物不仅不能燃烧，反而可作灭火剂，如四氯化碳（CCl4）；有的有机物易溶于水，如酒精、醋酸等。

二、甲烷与氯气的取代反应

反应条件

光照

反应特点

甲烷与Cl2反应分步进行，取代产物是混合物，化学方程式分步书写

反应物

Cl2必须为气态（如甲烷与氯水不反应）

反应产物

CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl形成的混合物

反应方程式特点

一上一下，取而代之：

即一个Cl原子代替一个H原子，下来的H原子与Cl原子结合成HCl

物质的量的关系

每1molH原子被取代，消耗1molCl2分子，同时生成1molHCl分子

【特别提醒】　

（1）甲烷与卤素单质反应，与卤素的水溶液不反应，反应的条件是光照，但不是日光直射，强光照射时，可能会引起爆炸。

（2）CH4与Cl2的反应逐步进行，应分步书写。

（3）当n（CH4）∶n（Cl2）＝1∶1时，并不只发生第一步反应：

CH4＋Cl2光,CH3Cl＋HCl，其他各步反应仍可发生。

（4）甲烷的卤代反应属于取代反应，且产物是混合物。

【例2】　1molCH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后测得四种取代物的物质的量相等，则消耗Cl2的物质的量为（　　）

A．0.5molB．2mol

C．2.5molD．4mol

解析　因为CH4与Cl2发生取代反应生成的四种取代物中的碳原子均来自于CH4，由碳原子守恒可知，1molCH4与Cl2发生取代反应生成1mol取代物，且每一种取代物的物质的量均为0.25mol。

由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的Cl原子均来自Cl2，由Cl原子守恒得消耗Cl2的物质的量n（Cl2）＝（0.25＋0.25×2＋0.25×3＋0.25×4）mol＝2.5mol。

答案　C

【易错警示】　氯气与甲烷发生取代反应时，即使n（CH4）∶n（Cl2）＝1∶1，得到的有机物也不只是CH3Cl，而是四种有机取代产物的混合物。

变式训练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）所代替的反应叫取代反应。

下列化学反应中不属于取代反应的是（　　）

A．CH2Cl2＋Br2

CHBrCl2＋HBr

B．CH3CH2OH＋HCl

CH3CH2Cl＋H2O

C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑

D．CH2Cl2＋Cl2

CHCl3＋HCl

答案　C

解析　取代反应是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所代替的反应。

A为Br原子取代H原子；B为Cl原子取代—OH原子团；C为置换反应；D为Cl原子取代H原子。

【归纳总结】　

（1）取代反应和置换反应的比较

取代反应

置换反应

实例

CH4＋Cl2

CH3Cl＋HCl　

Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑

概念

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

一种单质和一种化合物生成另一种单质和另一种化合物的反应

生成物

一般生成两种新化合物

一种化合物和一种单质

方程式特点

化学键不变，原子（团）位置交换。

表示为A—A＋C—D―→A—C＋A—D

单质1＋化合物1===单质2＋化合物2

（2）取代反应的判断方法

方法一：

依据取代反应的概念判断

A—B＋C—D―→A—C＋B—D

总结取代反应特点：

有上有下或断一下一上一（有机物断了一个化学键，下来一个原子或原子团就上去一个原子或原子团）。

方法二：

一看反应物，即参加反应的反应物中至少有一种是有机物；二看生成物是否都是化合物。

1．下列说法中正确的是（　　）

A．大多数有机物属于非电解质，例如乙酸是非电解质

B．有机物一定含有氢元素和碳元素

C．无机化合物不可能转化为有机化合物

D．绝大多数有机物难溶于水，熔点低，易溶于有机溶剂

答案　D

解析　有机物多数是非电解质，部分是电解质，如醋酸等，A不正确；有机物一定含有碳元素，不一定都含有氢元素，如CCl4，B不正确；无机化合物可以合成有机化合物，如氢气和CO或CO2在一定条件下可以合成甲醇CH3OH，C不正确；绝大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂，D正确。

2．下列有关有机物的说法中正确的是（　　）

A．凡是含碳元素的化合物都属于有机物

B．易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质一定是有机物

C．有机物的熔点都比无机物的低

D．有机物所起的反应，一般比较复杂，速率缓慢，并且还常伴有副反应发生

答案　D

解析　有机化合物是含碳元素的化合物，但含碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO2、CaCO3等，故A项错误；绝大多数有机物易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂，但易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质也不一定是有机化合物，如卤素单质就易溶于这些有机溶剂，故B项错误；大多数有机物熔点较低，但无机物的熔点高低差距很大，有很多物质的熔点很低，故C项错误。

3．下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是（　　）

A．CH3ClB．CCl4

C．CH2Cl2D．CH4

答案　B

4．若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照