高中化学必修二课件：31-认识有机化合物

第3章简单的有机化合物第1节认识有机化合物学业要求核心素养对接1.了解有机化合物的概念和通性。2．认识碳原子的成键特点，能搭建甲烷和乙烷的立体模型。3．知道有机化合物存在同分异构现象，能写出丁烷和戊烷的同分异构体。4．知道有机化合物分子是有空间结构的，了解甲烷的性质，理解取代反应类型。5．了解物质的结构决定物质的性质，理解官能团的含义。1.培养学生证据推理与模型认知。2．培养学生科学态度与社会责任。3．培养学生宏观辨识与微观探析。4．培养学生科学探究与创新意识。［知识梳理］知识点一认识有机化合物的性质生活中的众多食物大多都是有机物，汽车加的汽油是烃，那么什么是有机物、什么是烃，他们之间的关系是什么？请完成下列知识点：1．概念有机化合物是指绝大多数含________元素的化合物，简称有机物。2．性质【观察·思考】[实验1]用棉签蘸取酒精，涂抹在手上，观察现象并感受能量变化。⇒酒精易________，并带走________。[实验2]向两支试管中加入适量水，然后分别加入体积相近的汽油和酒精，振荡试管，观察现象。⇒汽油与水________，且汽油在________，酒精与水________，不________。碳挥发热量分层上层互溶分层[实验3]用坩埚钳夹取一片聚乙烯塑料，置于酒精灯火焰上加热至燃烧，观察现象。⇒塑料燃烧，________火焰，冒________。[实验4]向试管中加入适量碘水，再滴入适量植物油，振荡后静置，观察现象。⇒水层变为________，植物油层变为________色。明亮黑烟无色紫红相似之处熔、沸点可燃性溶解性大多数熔、沸点________大多数可以________

大多数________溶于水________溶于有机溶剂常温下多为固态或液态受热易分解不同之处熔、沸点溶解性热稳定性易挥发：________、________难挥发：________易溶于水：________难溶于水：________

不易分解：酚醛树脂易分解：聚乙烯树脂

乙醇可被高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液紫色褪去。低燃烧难易乙醇苯甘油乙醇四氯化碳知识点二烃和碳原子的成键特点如图，它们都属于烷烃，它们的结构特点是什么，性质是什么，名称上如何区分呢？请完成下列知识点：1．烃(1)概念：仅由________和________两种元素组成的有机化合物称为烃，又叫碳氢化合物。(2)最简单的烃：________。碳氢甲烷2.甲烷的组成与结构分子式结构式球棍模型空间填充模型CH4结构特点C原子与

________个H原子形成

________个________键；CH4空间构型为____________结构，C原子位于____________________，4个H原子分别位于正四面体的____________上；任意两个碳氢键之间的夹角均为____________。44共价正四面体正四面体的中心4个顶点109°28′3.烷烃(1)几种烷烃名称乙烷丙烷丁烷戊烷分子式

结构简式

C2H6C3H8C4H10C5H12CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH3(2)烷烃的结构特点每个碳原子形成

________个共价键，碳原子之间以________相连成________状，碳原子的其他价键都被________所饱和。(3)烷烃的组成通式：________________________________。(4)物理性质和化学性质相似4单键链氢原子CnH2n＋2(n≥1且n为整数)4．有机化合物的结构特点碳原子成键特点碳原子的连接方式键的个数键的类型每个C碳原子与其他原子形成

个共价键两个C原子之间可以通过共用电子对形成

键、

键或

键多个C原子间以共价键构成碳链或

4单双三碳环5．同系物(1)概念：________相似、分子组成相差一个或若干个________原子团的有机化合物互称为同系物。(2)实例：CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3等烷烃互为同系物。①同系物具有相同的通式，但是通式相同的有机物不一定互为同系物，同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。②同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1，2，3……)。结构CH26．甲烷的取代反应CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为________________________________________________________________________；________________________________________________________________________；________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。有机化合物分子里的某些_______________被其他原子(或原子团)________的反应叫作取代反应。原子(或原子团)代替知识点三有机化合物中的官能团1．官能团(1)官能团是指比较活泼、容易发生反应并反映某类有机化合物共同特性的________或________。(2)常见官能团所属类别官能团的结构官能团名称典型有机化合物物质名称烯烃

CH2===CH2

原子原子团碳碳双键乙烯炔烃—C≡C—

CH≡CH

卤代烃—X

CH3CH2Cl

醇

CH3CH2OH

醛—CHO醛基CH3CHO乙醛羧酸—COOH

CH3COOH

酯

乙酸乙酯碳碳三键乙炔卤素原子—OH氯乙烷(醇)羟基乙醇羧基乙酸酯基2.同分异构现象和同分异构体(1)同分异构现象两种或多种化合物具有相同的________却具有____________________的现象，叫做同分异构现象。(2)同分异构体分子式________而分子结构________的________互称为同分异构体。分子式不同的分子结构相同不同化合物(3)规律一般来说，有机化合物分子中的碳原子越多，它的同分异构体数目就越________。如丁烷有________种同分异构体，戊烷有________种同分异构体，己烷有________种同分异构体。尝试写出丁烷、戊烷的同分异构体。(4)同分异构现象与有机化合物种类的关系在有机化合物中，_______________是有机物结构多样性的又一表现。有机物结构多样性是导致有机化合物种类繁多、数量巨大的主要原因。多235同分异构现象微判断(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)有机物都易燃烧(

)(3)烃是含有碳元素和氢元素的化合物(

)(4)烃在氧气中充分燃烧后只生成二氧化碳和水(

)(5)甲烷与Cl2的反应是置换反应(

)(6)烷烃的分子通式是CnH2n＋2(n≥1)，但符合通式CnH2n＋2的不一定是烷烃(

)(7)同分异构体具有相同的组成元素(

)(8)组成元素相同的化合物互为同分异构体(

)(9)互为同分异构体的化合物也可能互为同系物(

)×××√××√××微训练1．下列性质中，属于烷烃特征的是(

)A．完全燃烧只生成二氧化碳和水B．它们不溶于水C．分子的通式为CnH2n＋2，与氯气发生取代反应D．它们密度都较小答案C2．下列各物质：①O2和O3 ②12C和14C

③C2H6和C3H8

④和

(1)互为同位素的是________。(2)互为同素异形体的是________。(3)同属于烷烃的是________。(4)互为同分异构体的是________。(5)互为同系物的是________。答案(1)②

(2)①

(3)③④

(4)④

(5)③微思考1．同分异构体的相对分子质量相同，那么，相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗？提示相对分子质量相同，但分子式不一定相同，如相对分子质量为28的分子有CO、N2、C2H4，它们不是同分异构体。2．同分异构体的分子中各元素的质量分数分别相等，分子中各元素的质量分数分别相等的物质一定是同分异构体吗？提示二者分子式相同，碳原子与碳原子间的连接方式不同，结构不同，是同分异构体；同分异构体可能是不同种类的物质，如题干所述两种物质，它们的化学性质不同。4．丁烷有几种同分异构体？其一氯代物有几种？提示丁烷有两种同分异构体，它们分别是正丁烷和异丁烷。其一氯代物共有4种，它们分别是CH3CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CHClCH3、(CH3)2CHCH2Cl、(CH3)2CClCH3。学习任务1有机物组成和结构的表示方法情景：如图是形形色色的有机物的结构，那么有机物的结构特点是什么，它们的成键规律是什么？请完成下列讨论：1．从碳的原子结构分析，有机物成键有什么特点？提示碳的原子结构示意图

，其最外层有4个电子，不易失电子，也不易得电子，一般通过共价键与氢、氧、卤素、硫、氮等元素的原子相结合，也可以与碳原子形成多种形式的共价键。2．根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？提示甲烷的立体结构为

，因此CH2Cl2中2个Cl在空间一定处于相邻位置，CH2Cl2只有一种结构。1．甲烷空间结构的三点拓展应用(1)若CH4分子中的4个氢原子全部被其他相同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。(3)由CH4的空间结构可推知CH3CH2CH3等有机物中的碳原子并不在一条直线上。2．常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)表示方法含义分子式：CH4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子电子式：用“·”或“×”代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子结构式：①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；②表示分子中原子结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型球棍模型：

小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)空间填充模型：用不同体积的小球表示不同大小的原子【例题1】下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。(1)甲烷的球棍模型是________________，甲烷的电子式是________________(填序号)。(2)如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有________种结构，实际CH2Cl2有________种结构，证明甲烷不是平面结构，而是________结构，上述中的________更能反映其真实存在状况。答案(1)C

B

(2)2

1正四面体D变式训练1下列说法正确的是(

)答案C学习任务2甲烷的取代反应资料：取代反应(substitutionreaction)是指有机化合物分子中任何一个原子或原子团被试剂中同类型的其他原子或原子团所替代的反应，用通式表示为：R—L(反应基质)＋A—B(进攻试剂)→R—A(取代产物)＋L—B(离去基团)，属于化学反应的一类。请结合取代反应的词条，完成下列讨论：1．取代反应是有机反应的基本类型之一。甲烷与氯气光照条件下的反应属于取代反应，CH4与Br2(g)能否发生类似的反应，如何用化学方程式表示？2．CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl2在物质的量上有什么关系？提示因为在CH4和Cl2的取代反应中，每一步都有HCl生成，故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知，每生成1molHCl则消耗1molCl2，故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。3．CH4与Cl2反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。1．甲烷与卤素单质的取代反应反应条件光照(强光照射会发生爆炸)反应物气态卤素单质和甲烷生成物卤化氢和各种卤代甲烷的混合物，其中卤化氢的量最多反应特点①卤素单质不同，反应速率不同②逐步取代，各步反应同时进行③取代1molH原子，消耗1molX2，生成1molHX2.甲烷与卤素单质发生取代反应时易错的四个方面(1)反应物：卤素单质(纯卤素)和甲烷，不能是卤素单质的水溶液。(2)生成物：卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物，其中卤化氢的物质的量最多。(3)反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应)。(4)反应特点：用“―→”而不用“===”，仍遵守质量守恒定律，需要配平。【例题2】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(

)A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D．1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯气解析甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产物中HCl最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4最多消耗4mol氯气，D错误。答案C变式训练2在标准状况下，22.4LCH4与Cl2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Cl2为(

)解析方法一守恒法1molCH4与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，这四种取代物中n(Cl)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol，根据取代反应特点，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Cl2为n(Cl2)＝2.5mol。A．0.5mol B．2mol C．2.5mol D．4mol答案C学习任务3同系物的组成与结构特点如上图，2组、3组、5组是同系物，1组、4组不是同系物，那么如何判断同系物呢？请讨论下列问题：3．同系物具有同一通式，具有同一通式的有机物一定是同系物吗？1．同系物判断的三个关键点(1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。(2)“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。(3)“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。2．判断同系物时应注意的两个问题(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同，也可能不同。(2)同系物和同分异构体的区别，同系物结构相似，组成不同，分子式不同；同分异构体分子式相同，结构可能相似也可能不相似。3．同系物判断的几个“一定”和“不一定”(1)同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。(2)同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机物不一定是同系物。(3)同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。(4)同系物的相对分子质量一定不相同。【例题3】下列各组内的物质不属于同系物的是(双选)(

)答案CD变式训练3下列说法中错误的是(

)①化学性质相似的有机物一定是同系物②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物一定是同系物③若烃中碳、氢元素的质量分数相同，它们必定是同系物④互为同系物的两种有机物的物理性质有差异，但化学性质必定相似A．①②③④ B．只有②③C．只有③④ D．只有①②③答案D学习任务4

(核心素养)同分异构体的判断一、知识要点1．同分异构体的判断“一同一异”法判断同分异构体同——分子式相同；异——结构不同。(1)同分异构体一定具有相同的组成元素，但具有相同组成元素的物质不一定是同分异构体。(2)同分异构体一定具有相同的相对分子质量，但具有相同相对分子质量的物质不一定是同分异构体。(3)同分异构体各元素质量分数相同，但元素的质量分数相同的不一定是同分异构体。如C2H4与C3H6。2．同分异构体的书写方法——“减碳移位法”可概括为“两注意，四句话”：如C6H14的同分异构体：(1)将分子中全部碳原子连成直链作为主链。C—C—C—C—C—C(2)从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线(虚线)一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种：注意：甲基不能连在①位碳和⑤位碳上，否则会使碳链变长，②位碳和④位碳等效，只能用一个，否则重复。(3)从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：注意：②位或③位上不能连乙