内容正文:
第28讲 来自化石燃料的化工原料
目标要求
核心素养
1.了解有机化合物中碳的成键特征。
2.了解有机化合物的同分异构现象,能正确书写简单有机化合物的同分异构体。
3.掌握常见有机反应类型。
4.了解甲烷、乙烯、苯等有机化合物的主要性质及应用。
5.了解氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用。
6.了解常见高分子材料的合成及重要应用。
7.以上各部分知识的综合应用。
1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识有机化合物的多样性,并对有机化合物进行分类;能从官能团等角度认识有机化合物的组成、结构、性质和变化,形成“结构决定性质”的观念;能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:具有证据意识,能对有机化合物的组成、结构及其变化提出可能的假设,通过分析推理加以证实或证伪;知道可以通过分析、推理等方法认识有机化合物的本质特征、构成要素及其相互关系,建立模型,并能解释化学现象,揭示现象的本质和规律。
3.科学态度与社会责任:通过高分子材料的合成等赞赏化学对社会发展的重大贡献;通过煤、石油和天然气的综合利用建立可持续发展意识和绿色化学观念,并能对与此有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
考点一 常见烃的结构与性质
授课提示:对应学生用书第262页
1.甲烷、乙烯、苯的结构与物理性质
甲烷
乙烯
苯
结构简式
CH4
CH2CH2
结构特点
只含单键饱和烃
碳碳双键不饱和烃
碳碳键是介于单键和双键之间的一种特殊的键
立体构型
正四面体
平面结构
平面正六边形
物理性质
无色气体,难溶于水
无色液体
2.甲烷、乙烯、苯的化学性质
3.烷烃
(1)饱和烷烃的结构与性质
通式
CnH2n+2(n≥1)
结构
链状(可带支链)分子中碳原子呈锯齿状排列;碳原子间以单键相连,其余价键均与氢原子结合
特点
一个碳原子与相邻四个原子构成四面体结构;1 mol CnH2n+2含共价键的数目是(3n+1)NA
物理性质
密度:随着分子中碳原子数的增加而增大,但都小于水的密度;
熔、沸点:随分子中碳原子数的增加而升高
状态:气态→液态→固态,碳原子数小于5的烷烃常温下呈气态
化学性质
取代反应;氧化反应(燃烧);分解反应(高温裂解)
(2)烷烃的习惯命名
①当碳原子数n≤10时,用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示;当n>10时,用汉字数字表示。
②当碳原子数n相同时,用正、异、新来区别。
如CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷,(CH3)2CHCH2CH3称为异戊烷,C(CH3)4称为新戊烷。
教材挖掘 1.依据教材必修2 P61“科学探究”:取一支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图),探究并回答下列问题:
(1)光照一段时间充分反应后,观察到的现象有哪些?
(2)甲烷与Cl2反应后的产物有哪些?
提示:(1)试管内黄绿色逐渐消失,试管内壁上有油状液滴;试管内液面上升,但液体未充满试管;饱和食盐水中有晶体析出。
(2)CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl。
2.根据教材必修2 P65习题9:城市居民使用的管道气体燃料中,有天然气(主要成分是CH4)和煤气(主要成分是CO和H2)。探究并回答下列问题:
(1)适用于管道煤气的灶具在改用天然气时,需将进风口改大还是改小?如不改造进风口,可能产生什么不良后果?
(2)管道煤气中除CO和H2外,还含有少量甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等气态烃,试根据教材必修2 P64表32中提供的数据,解释在严寒的冬季,管道煤气有时出现火焰变小或断火现象?
提示:(1)将进风口改大至原来的4倍左右;如不改造进风口,会导致CH4燃烧不充分,烟气中有害气体CO含量增加。
(2)气温过低时,煤气中的丁烷等杂质会变为液体,堵塞开关处的管道,导致火焰变小甚至断火现象。
诊断辨析
(1)苯能使溴水褪色,因为苯分子中都含有碳碳双键。(×)
(2)乙烯能使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,两者褪色的原理相同。(×)
(3)包装用材料聚氯乙烯分子中含有碳碳双键。(×)
(4)苯与液溴混合后加入铁粉发生了加成反应。(×)
(5)乙烷室温下能与浓盐酸发生取代反应。(×)
(6)乙烯可以用作生产食品包装材料的原料。(√)
(7)氯乙烯、聚乙烯都是不饱和烃。(×)
1.错点提醒:乙烯使溴水、酸性KMnO4溶液褪色原理
乙烯使溴水、酸性KMnO4溶液褪色原理不同,前者是发生了加成反应,后者是被酸性高锰酸钾溶液氧化生成CO2。因此可用酸性KMnO4溶液鉴别甲烷和乙烯,但不可用于除去甲烷中的乙烯。
2.模型认知:加成反应与取代反应辨析
(1)加成反应的特点是“断一加二,都进来”。“断一”是指