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
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