7.1.1 有机化合物的城建特点 烷烃的结构 课件 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

7.1认识有机化合物 （第一课时 有机化合物的成键特点 烷烃的结构） 人教版高中化学必修第二册 人类生产、生活中的有机化合物 食品：糖类、油脂、蛋白质等 药品：阿司匹林、扑尔敏、多酶片等 材料：塑料、纤维、橡胶等 能源：煤、石油、天然气等 葡萄糖 阿司匹林 顺丁橡胶 甲烷 什么是有机化合物？ 有机物的共性 1. 大多数有机物难溶于水，易溶于汽油、酒精等有机溶剂； 2. 绝大多数有机物熔沸点低，加热时容易炭化、容易燃烧； 3. 大多数有机物是非电解质，不导电； 4. 有机化学反应比较复杂，速度较慢，并常有副反应发生。 有机化合物定义：有机化合物主要由碳、氢元素组成，是一定含碳的化合物。 含碳的化合物一定是有机物吗？ 不是所有含碳的化合物都是有机物。 CO、CO2、碳酸（H2CO3）、碳酸盐（CO32-）、碳酸氢盐（HCO3-）、SiC、金属碳化物、氰化物（CN-）、硫氰化物（SCN-）等，性质上更趋向于无机物的性质，算作无机化合物 有机方程式书写一般用“→” 为什么有机化合物如此繁多呢? 它们的结构和性质具有哪些一般特点？ 已知的3700多万种化合物中，有机化合物已超过3000万种（2008）；目前，有机化合物已达上亿种，而且新的有机化合物还在源源不断地被发现和被合成出来。 C . . . . 碳原子结构示意图 碳原子电子式 碳原子的成键原则 观察碳原子、氢原子结构示意图 碳的最外层有___个电子，不容易_____或_____电子，通过______键与其他原子结合形成_____化合物，每个碳原子可以形成___个共价键，达到8电子稳定结构。 H × 氢原子结构示意图 氢原子电子式 氢的最外层有___个电子，不容易_____或_____电子，通过______键与其他原子结合形成_____化合物，每个氢原子可以形成___个共价键，达到稳定结构。 “碳四价”原则 4 得到 失去 共价 共价 4 1 得到 失去 共价 共价 1 写出甲烷的分子式、电子式、结构式 C H 电子式 C . . . . H × 结构式 球棍模型 分子式 CH4 4个共价键 C . . H × H × H × H × . . 根据碳原子、氢原子的原子结构和电子式，写出二者形成的最简单的有机物——甲烷的电子式、结构式。用球棍模型教具搭建出甲烷的结构模型。 “碳四价”原则 一、甲烷 天然气 沼气 煤层气 1.存在 2.结构 结构式 球棍模型 分子式 CH4 C . . H × H × H × H × . . 电子式 3.物理性质 无色、无味气体，密度0.717g/L（标准状况下），极难溶于水。熔点-182℃，沸点-164℃ 4.化学性质 (1) 稳定性：通常条件下与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。 (2)可燃性： （3）高温分解： （4） 取代反应： 【实验7-1】 取两支试管，均通过排饱和NaCl溶液的方法收集半试管CH4，和半试管Cl2，分别用铁架台固定好（如图7-8）。将其中一支试管用铝箔套上，另一支试管放在光亮处（不要放在日光直射的地方）。静置，比较两支试管内的现象。 A装置： B装置：无明显现象 试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，且试管内水面 上升，出现白雾，析出白色固体。 思考与交流： 分析上述实验中所观察到的现象，从中可以得到那些结论？ (3)试管内液面上升，说明随着反应的进行，试管内的气压在减小，即气体总体积在减小。 (1)说明试管内的混合气体在光照的条件下发生了化学反应。 (2)试管壁上出现液滴，说明反应中生成了新的油状物质，且不溶于水 写一写相关的化学方程式。 H C H H H + Cl Cl 光 C H H H Cl + HCl 一氯甲烷，沸点：-24.2℃ 生成的一氯甲烷在常温下是气体，可与氯气进一步反应，依次又生成了二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）和四氯甲烷（四氯化碳）。 取代反应： 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替代的反应叫取代反应。 取而代之 有进有出 【思考与交流】 (1) 与甲烷结构相似的有机化合物还有很多，随着分子中碳原子数的增加，还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物。请根据碳原子的成键规律和下表提供的信息，写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式，并由此归纳这类有机化合物分子式的通式。 烷烃 乙烷 丙烷 丁烷 碳原子数 2 3 4 结构式 结构简式 分子式 C2H6 H—C—C—H H H H H H—C—C—C—H H H H H H H H—C—C—C—C—H H H H H H H H H C3H8 C4H10 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 （1）定义：只含有C、H两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的一类有机化合物成为饱和烃，也称烷烃。 烷烃 烃: （碳氢化合物） 只含有碳、氢两种元素的有机物。 + 烃 īng 火 气 àn t īng = t q 链状烷烃的结构通式为： CnH2n+2 (n≥1) 递变性 相似性 熔、沸点 密度 状态 溶解性 一、烷烃的物理性质（随碳原子数增多） 气态→液态→固态 分子中碳原子数n≤4的烷烃在常温常压下为气态（常温常压下，新戊烷为气态） 难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂 常温下烷烃的存在状态： C1～C4为气态；C5～C16为液态;C17以上为固态。 逐渐升高 较低 逐渐增大 均比水小 (1) 稳定性：通常条件下与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。 (2)可燃性：烷烃都能燃烧。 烷烃燃烧通式：_____________________________________ 二、烷烃的化学性质 作燃料 用“→”不用“=” （3）高温分解 烷烃在较高温度下可以分解，这一性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中，从烷烃可得到一系列重要的化工基本原料。 你能写出乙烷和氯气的一取代反应的方程式吗？ （4） 取代反应： 思考：乙烷和氯气在光照条件下取代反应的有机产物有几种？ 一氯代 二氯代 三氯代 四氯代 五氯代 六氯代 a. 1-10个C原子的直链烷烃: 称为 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 烷 三、烷烃的命名 b. 11个C原子以上的直链烷烃：如:C11H24 称为十一烷 c.带支链的烷烃:用正、异、新表示 正戊烷 无支链 异戊烷 带一支链 新戊烷 带两支链 同系物 a. 定义：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。 b. 同系物的特点： 通式相同、结构相似、化学性质相似， 分子式不同、组成上相差一个或若干CH2原子团。 官能团相同 同系物的判断标准 说明 ①同系物所含元素种类一定相同，除C、H外其他种类元素原子数必须相同。 ②同系物一定具有不同的碳、氢原子数和分子式。 ③同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。 【思考与交流】 (2) 与同学交流，比较大家写出的丁烷的结构式是否相同，思考产生这种现象的可能原因。 H—C—C—C—C—H H H H H H H H H H—C—C—C—H H H H H—C—H H H H 它们的分子式相同（C4H10），但分子结构不同，属于不同的分子。 同分异构现象和同分异构体 (1) 同分异构体现象： 化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构现象，叫做同分异构体现象。 (2) 同分异构体： 具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体。 如：正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体。 名称 熔点/0C 沸点/0C 相对密度 正丁烷 -138.4 -0.5 0.5788 异丁烷 -159.6 -11.7 0.557 正丁烷和异丁烷的某些物理性质 同分异构体性质: 物理性质： 支链越多，熔沸点 密度 化学性质： 不一定相同 同分异构体的书写（减碳移位法）: 以书写C6H14的同分异构体为例 a. 将分子中的全部碳原子连成直链作母链 b. 从母链一端取下一个碳原子作支链（即甲基），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 C - C - C - C - C C C - C - C - C - C C 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 注意：1、甲基不能连在“1”和“5”上，否则会使主链有六个碳原子，使碳链变长。 2、“2”和“4”等效，只能用一个，否则重复。 摘一碳，挂中间；往边移，不到端 成直链，一条线 c. 从母链上取下两个碳原子作为一个支链（即乙基）或两个支链（即两个甲基）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： C - C - C - C C C 1 2 3 4 C - C - C - C C C 1 2 3 4 注意：乙基不能连在“2”和“3”上，否则会使主链有五个碳原子，使碳链变长 摘两碳，成乙基； 二甲基，同、邻、间 d.直到剩余的碳数不足以做最长碳链为止，最后用氢原子补足碳原子的四个价键 CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 CH3—CH2—CH—CH2—CH3 CH3 CH3—CH2—CH2—CH2—CH3 CH3 CH3—C—CH2—CH3 CH3 CH3 CH3—CH—CH—CH3 CH3 CH3 同系物、同分异构体、同素异形体、同位素的区别 同系物 同分异构体 同素异形体 同位素 组成 结构 类别 分子相差一个或若干个CH2原子团 分子组成相同 分子组成不同 质子数相同，中子数不同 结构相似 结构不同 结构不同 —— 化合物 单质 化合物 同一元素的不同原子 【小结】 碳原子的成键特点 1.碳原子的成键数目和成键原子的多样性 碳原子不但可以和氢原子(H) 形成共价键，也可以和氯原子(Cl)、氧原子(O)、硫原子(S)、氮原子(N)等形成共价键。 “碳四价”原则：碳原子最终形成4个共价键。 碳原子的成键特点 2.碳原子间的成键方式 碳原子不仅能与其他原子形成共价键，多个碳原子之间也能形成多种共价键。 单键 双键 三键 碳原子的成键特点 3.碳骨架的连接方式 多个碳原子之间可以结合成链状，也可以结合成环状 结构式 分子式 C3H8 C3H6 C3H6 C3H4 不稳定 环状 链状 C3H4 碳原子的成键特点 4.碳骨架的连接方式 有机物碳骨架的链状可分为直链和支链两种。 (1)碳原子所成价键多：有机化合物中，碳原子最外层有4个电子形成4个共价键，比氮、氧、氢或卤素原子所成价键都要多。 (2)成链原子及种类多而灵活：有机物分子中碳原子可以与一个或若干个碳原子成键，也可以和其他原子成键，数目不等。 (3)碳原子成键方式多样：含有多个碳原子的有机化合物，碳原子间成键方式较多，可以形成单键，也可以形成双键或三键。 (4)碳骨架多样：碳原子间所成骨架有多种，可以是直链，也可以成环，也可以带支链。 为什么有机化合物如此繁多呢? Lavf58.19.101 $$