第一讲 最简单的有机化合物甲烷高考复习导学案 1.docx

1、第一讲 最简单的有机化合物甲烷高考复习导学案 1第一讲最简单的有机化合物甲烷考试说明1了解甲烷的主要性质。2了解有机化合物中碳的成键特征。3能举例说明有机化合物的同分异构现象。4能识别简单的有机分子的结构模型。一、有机物1概念通常把含有碳元素的化合物称为有机物。2结构特点碳原子最外层有4个电子，不易得到或失去电子而形成阴离子或阳离子，碳原子通过共价键与氢、氮、氧、硫等元素的原子形成共价化合物；碳原子与碳原子之间也可以形成单键、双键、叁键，甚至成环。3烃(1)概念：分子中只含有碳、氢两种元素的有机物。最简单的烃是甲烷。(2)分类：(按碳骨架分)链烃：如烷烃、烯烃等。环烃：如芳香烃等。 含碳元素的

2、化合物一定是有机物吗？提示有些化合物如CO、CO2、CaCO3、H2CO3等，尽管含有碳元素，但其结构与性质与无机物非常类似，属于无机化合物。故有机物一定含有碳元素，但含碳元素的化合物不一定是有机物。二、甲烷的结构与性质1组成和结构俗称分子式结构式结构简式分子构型天然气、沼气CH4CHHHHCH4正四面体2.物理性质颜色：无色，状态：气体，溶解性：难溶于水，密度：比空气小。3化学性质4烷烃的组成、结构与性质(1)通式：CnH2n2(n1)。(2)结构特点烃分子中碳原子之间以单键结合，剩余价键全部与氢原子结合，使每个碳原子都达到价键饱和，烷烃又叫饱和烃。(3)物理性质均难溶于水且密度比水小。随碳

3、原子数的增加，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大。碳原子数为14时，烷烃为气态，当碳原子数5时，烷烃为非气态。 怎样用实验证明甲烷是由碳氢两种元素形成的？提示在空气中点燃甲烷，在火焰的上方罩一个干燥、洁净的烧杯，发现烧杯内壁有水珠凝结，证明甲烷中有氢元素，然后迅速将烧杯倒转过来，向烧杯中滴入少量澄清石灰水并振荡，石灰水变浑浊，证明甲烷中含有碳元素。三、同系物与同分异构体1同系物结构相似，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。2同分异构现象具有相同分子式，但具有不同结构的现象。3同分异构体具有同分异构现象的化合物互称同分异构体，如C4H10的两种同分异构体为： 和 怎样理解同系

4、物概念中的“结构相似”？提示 结构相似是指：碳架形式(链状、环状)相同，同系物必符合同一通式，但通式相同的有机物，不一定互为同系物，如丙烯(C3H6)与环丁烷(C4H8)，它们的通式都符合CnH2n，但不互为同系物；饱和度相同；同系物必为同一类物质。如果含有某一官能团(决定有机物化学性质的原子或原子团)，则官能团的种类和数量相同；同系物之间的相对分子质量相差14n。一种比较“三同”之间的区别两个规律烃燃烧耗氧量规律1等质量的烃完全燃烧时，耗氧量的大小与烃分子中氢元素质量分数的大小有关，且氢元素的质量分数越大，耗氧量越多。2等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，耗氧量的大小取决于值，值越大，耗氧

5、量越大。我的小结烃类物质中，相对分子质量小于26的一定是甲烷。分子中含有一个碳原子的烃只有甲烷。甲烷分子中碳氢质量比为31，是所有烃中含碳质量分数最小的，含氢质量分数最大的。等质量的烃完全燃烧时，相对分子质量最小的烷烃耗氧最多。卤素分子与烷烃发生取代反应时，一个卤素分子只能取代一个氢原子。分子式相同的烷烃，支链越多，熔沸点越低。图示闪记考点1 甲烷、烷烃1取代反应、置换反应的比较取代反应置换反应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一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物反应物一种化合物和另一种化合物或单质一种单质和一种化合物产物一般生成两种化合物另一种单质和

6、另一种化合物反应条件反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响较大反应一般遵循金属活动性顺序或根据非金属活动性顺序等反应进行程度反应多数较慢、可逆反应一般单向进行、较快2.甲烷的取代反应注意的问题(1)反应条件甲烷只能与纯净的卤素单质在光照条件下发生取代反应，不能与卤水发生取代反应。(2)反应产物甲烷和氯气按体积比11混合光照发生取代反应得到的不只是一氯甲烷。因为甲烷分子中的四个氢原子都可被氯原子取代，同时生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机物。(3)物质的量关系甲烷和氯气发生取代反应，参加反应的Cl2的物质的量与生成的HCl的物质的量相等；生成物中HCl最多。3烷烃

7、分子式的确定(1)直接法直接求算出1 mol烷烃中各元素原子的物质的量即可推出烷烃的分子式，如给出一定条件下的密度(或相对密度)以及各元素的质量比求算分子式的途径为：密度(相对密度)摩尔质量1 mol烷烃中C、H元素原子的物质的量分子式。(2)最简式法根据分子式为最简式的整数倍，因此利用相对分子质量和最简式可确定分子式。即n(C)n(H)ab(最简整数比)。最简式为CaHb，则分式为(CaHb)n，n(M为烷烃的相对分子质量，12ab为最简式量)。(3)商余法烷烃的通式为CnH2n2，相对分子量为14n2，即用烷烃的相对分子质量除以14，若余数为2，即x2(M为烷烃的相对分子量)。则为含x个碳

8、原子的烷烃(CxH2x2)。(4)利用燃烧反应方程式，抓住以下关键气体体积变化；气体压强变化；气体密度变化；混合物平均相对分子质量等，同时可结合适当方法，如平均值法、十字交叉法、讨论法等技巧可速解关于求有机物的分子式题目。【典例1】 如图所示：一端封闭的U型管，封闭着的一端有一段CH4和Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，其他两端为液柱，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，则中间气柱的长度如何变化(假设中间气柱未移出U型管的水平部分)()。A变大 B变小 C不变 D难以确定解析在U型管封闭的一端CH4和Cl2的混合气体会发生反应，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷

9、在常温下都是液体，所以反应后气体的物质的量减小，压强减小，气体体积增大U型管底部水平气柱的长度增大。答案A甲烷与氯气反应的产物共有几种？上述反应完成后，左端封闭气体处有何现象？提示5种，气体颜色变浅，内壁有油状液滴，液面上升。【应用1】 欧洲航天局的“惠更斯号”探测器首次成功登陆土星的最大卫星土卫六。科学家对探测器发回的数据进行分析，发现土卫六的大气层中含有95%的氮气，剩余的气体为甲烷和其他碳氢化合物。下列关于碳氢化合物的叙述正确的是()。A碳氢化合物的通式为CnH2n2B石油的主要成分是碳氢化合物C甲烷是含碳量最高的碳氢化合物D碳氢化合物中的化学键不一定是共价键解析CnH2n2是烷烃的通式

10、，而不是所有碳氢化合物的通式；碳氢化合物只含碳元素和氢元素，原子间以共价键结合；最简单的碳氢化合物是甲烷，其含碳量是所有碳氢化合物中最小的。答案B【应用2】 在1.013105 Pa下，测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是()。A.在标准状况时，新戊烷是气体B在1.013105 Pa、20时，C5H12都是液体C烷烃随碳原子数的增加，沸点降低DC5H12随支链的增加，沸点降低解析新戊烷的沸点是9.5 ，标准状况下是液体，20 时是气体，则A、B均错误；烷烃随碳原子数的增加，沸点升高；C5H12的三种同分异构体中，随支链数增加，沸点逐渐降低。答案D考点2 1 同系物2同分异构体

11、(1)同分异构体的特点分子式相同，相对分子质量相同。但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体。同分异构体的最简式相同，但最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如C2H4与C3H6(环丙烷)。结构不同，即分子中原子的连接方式不同。同分异构体可以是同一类物质，也可以是不同类物质。(1) 同分异构体的类型 (3)同分异构体的书写主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由邻到间。【典例2】 分子式为C3H6Cl2的同分异构体共有(不考虑立体异构)()。A3种 B4种 C5种 D6种审题视角在丙烷结构基础上依次取代，注意丙烷分子中氢原子种类。解析由分子式可知，该题其实就是书写丙烷的二氯代物的同

12、分异构体，丙烷本身没有同分异构体，其二氯代物有2种形式：一是两个氯原子在同一个碳原子上，有2种可能；二是两个氯原子在不同的碳原子上。分别为答案B同分异构体的判断技巧(1)等效氢法分子中有多少种“等效”氢原子，其一元取代物就有多少种。同一个碳原子上的氢原子属于“等效”氢原子。同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子属于“等效”氢原子。同一个碳原子上相同取代基上的氢原子属于“等效”氢原子。(2)换元法一种烃如果有m个氢原子可被取代，那么它的n元取代物与(mn)元取代物种类相等。【应用3】 主链上有5个碳原子，含甲基、乙基两个支链的烷烃有()。A5种 B4种 C3种 D2种解析由于主链上有5

13、个碳原子，则乙基只能在第三位碳上，而甲基可以在第二位碳或第三位碳上，即该烷烃可能为答案D【应用4】 下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是()。解析A中一氯代烃有2种；B中一氯代烃有2种；D中一氯代烃有4种。答案：C考向1 （5年5考）甲烷、烷烃判断下列说法的正误(1)甲烷和氯气反应生成一氯甲烷与苯与硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同()(2011山东理综11C)(2)16 g CH4中含有4NA个CH键() (2010广东理综8A)(3)标准状况下，22.4 L二氯甲烷的分子数约为NA个() (2010四川理综7A)(4)分离CCl4和水可采用如图所示的方法()(2010重庆理综7

14、A)(5)标准状况下，22.4 L戊烷所含分子数为0.1 NA()(2010上海7D)(6)CCl4可由CH4制得，可萃取碘水中的碘() (2009山东理综12A)(7)1 mol甲烷分子所含质子数为10NA() (2009福建理综8C)(8)天然气和沼气的主要成分是甲烷() (2009广东4A)(9)光照下，2,2二甲基丙烷与Br2反应，其一溴代物只有一种() (2009重庆理综11D)烷烃性质的考查2(2008全国)2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用的燃料的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述中不正确的是()。A分子中碳原子不在一条直线上B光照下能够发生取代反应C比丁烷更易液化D是石油分

15、馏的一种产品解析根据烷烃的结构特征和性质中的相似性和递变性推测丙烷的结构和性质。烷烃分子结构，是以每个碳为中心的四面体结构，多碳烷烃的碳链是锯齿形的，碳原子不在一条直线上。烷烃的特征反应是在光照条件下发生取代反应。石油分馏所获碳原子在14之间的烷烃混合物叫石油气，更进一步分离石油气可获得丙烷。烷烃随分子内碳原子数的增多，状态由气态向液态、固态变化，组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔沸点增大，丙烷的熔点比丁烷低，所以丁烷比丙烷更容易液化。答案C3(2007上海综合)含有25个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据见下表：烷烃名称乙烷丙烷丁烷戊烷沸点/88.642.10.

16、536.1燃烧热/(kJmol1)1 560.72 221.52 877.63 535.6根据表中数据，下列判断错误的是()。A正庚烷在常温常压下肯定不是气体B烷烃燃烧热和其所含碳原子数呈线性关系C随碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高D随碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加解析随碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都增大，但不是成比例增加，所以D错误。答案D烷烃燃烧规律4(2010全国理综)在一定的温度、压强下，向100 mLCH4和Ar的混合气体中通入400 mL O2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460 mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为()A14 B13

17、C12 D11解析由于Ar不参与反应，CH42O2CO22H2O，O2一定过量，气体干燥，所以气体中一定无水蒸气，根据差量法：CH42O2CO22H2OV1212V(CH4)(100400460) mLV(CH4)20 mL，则V(Ar)100 mL20 mL80 mL，V(CH4)V(Ar)14，A项正确。答案A考向2 1(2007宁夏)根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是()。12345678CH4C2H4C3H8C4H8C6H12C7H16C8H16A.3 B4 C5 D6解析根据题目中给出的烃的分子式，可以发现碳原子数是依次递增，而氢原子每两组是以差值为4的等差

18、数列递增的，从而可推测出空格处分子式为C5H12，其同分异构体有正戊烷、异戊烷、新戊烷三种，选项A正确。答案A2(2009海南)分子式为C5H10O2的酯共有(不考虑立体异构)()。A7种 B8种 C9种 D10种解析书写同分异构体时应遵循一定的规律。根据本题，首先保证有COO的结构，若为HCOOC4H9，有4种；若为CH3COOC3H7，有2种；若为C2H5COOC2H5，有1种；若为C3H7COOCH3，有2种。共9种。(烷基的同分异构体的写法略)答案C3(2011上海)月桂烯的结构如图所示，一分子该物质与两分子溴发生加成反应的产物(只考虑位置异构)理论上最多有()。A2种 B3种 C4种 D6种解析根据单烯烃和共轭二烯烃的性质可知有4种加成产物。答案C4(2011课标)分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)()。A6种 B7种 C8种 D9种答案C 名师偈语近5年高考涉及到本讲的内容有：烷烃的结构和性质、同系物和同分异构体，作为必修2知识考查，多数情况下为选项题分值46分，也有少数情况下在综合题中渗透。题目难度较小，主要考查学生观察能力、自学能力、以及有序思维的能力，预计在2013年高考中，同分异构体的考查形式主要为依照题意写出符合限制条件的有机物的结构简式，侧重于对官能团种类及位置的考查，而烷烃的考查则与能源、环保、安全等密切联系，在备考时应特别注意！