内容正文:
第3章
第1 节 认识有机化合物
学习目标
重点难点
1.知道有机化合物分子是有空间结构的,以甲烷、乙烯、乙炔、苯为例认识碳原子的成键特点,以乙烯、乙醇、乙酸、乙酸乙酯为例认识有机化合物中的官能团。
2.知道有机化合物存在同分异构现象。
重点
从物质分类、化学键、有机分子结构的多样性角度辨识和探析有机化合物的结构和性质。
难点
1.甲烷的取代反应。
2.乙烷、乙烯、乙炔的立体模型。
第一课时 认识有机化合物的一般性质
新知探究(一)——认识有机化合物的一般性质
1.有机化合物
(1)概念:大多数含有碳元素的化合物属于有机化合物。
(2)认识人类生活、生产中的一些有机化合物
物质
含有有机化合物的成分
药物
阿司匹林、扑尔敏、多酶片
食品
糖类、油脂、蛋白质
材料
塑料、纤维、橡胶
能源
煤、石油、天然气
2.有机化合物的性质
(1)实验探究
实验操作
实验现象
实验结论
[实验1]用棉签蘸取酒精,涂抹在手上
手感觉到凉
酒精易挥发,吸收热量
[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
汽油和水分层,酒精和水不分层
汽油不溶于水,酒精易溶于水
[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
聚乙烯塑料受热熔化并剧烈燃烧,发出明亮的火焰,并伴有浓烟
聚乙烯塑料易燃烧
[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
植物油(上)层呈紫红色,水(下)层无色
单质碘易溶于植物油
(2)有机化合物的性质
①大多数有机化合物的熔点一般较低,常温下多为固态或液态;一般难溶于水,易溶于有机溶剂。
②绝大多数有机化合物的稳定性差,受热易分解,容易燃烧。
3.有机化合物和无机化合物的比较
有机化合物
无机化合物
结构
大多数有机化合物只含共价键
有些含离子键,有些含共价键或同时含离子键和共价键
溶解性
多数难溶于水,易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂
多数溶于水,而难溶于有机溶剂
耐热性
多数不耐热,熔点较低(一般不超过400 ℃)
多数耐热,熔点较高
可燃性
多数能燃烧
多数不能燃烧
化合物
类型
多数为共价化合物,是非电解质
有离子化合物,也有共价化合物,多数(如酸、碱、盐等)是电解质
反应
特点
一般比较复杂,副反应多,反应速率慢,方程式一般用“―→”连接
一般比较简单,副反应少,反应速率快,方程式一般用“===”连接
[题点多维训练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)有机化合物一定含碳元素。 (√)
(2)NH4HCO3含有碳元素,因此NH4HCO3为有机化合物。 (×)
(3)易溶于汽油、苯等有机溶剂的物质一定是有机化合物。 (×)
(4)有机化合物稳定性差,都易燃烧。 (×)
(5)有机化合物只能存在于动植物体内,不能通过人工方法合成。 (×)
2.下列物质中,不属于有机物的是 ( )
A.四氯化碳 B.硫氰化钾
C.尿素 D.酒精
解析:选B 四氯化碳是常见的有机溶剂,属于有机物,故A不选;硫氰化钾的组成与性质都跟无机物更相似,属于无机物,不属于有机物,故B选;尿素是常见的化肥,属于有机物,故C不选;酒精是常见的有机溶剂,属于有机物,故D不选。
3.某实验小组对甲、乙、丙、丁四种固体样品的性质进行测试,结果如下表:
性质
物质
甲
乙
丙
丁
熔点
高
低
高
低
水溶性
溶
不溶
不溶
溶
稳定性(高温、加热)
稳定
分解
稳定
稳定
导电性
导电
不导电
不导电
导电
则这四种固体物质中最可能是有机物的是 ( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
解析:选B 根据一般有机化合物的性质,大多数有机物的熔点低,难溶于水,稳定性差,不导电,故最有可能是有机物的是乙。
4.下列关于有机化合物的说法正确的是 ( )
A.大多数有机化合物熔、沸点较低
B.所有的有机化合物都容易燃烧
C.易溶于汽油、乙醇等有机溶剂的物质一定是有机化合物
D.有机化合物完全燃烧只生成CO2和H2O
解析:选A 大多数有机化合物易燃,但四氯化碳(CCl4)不能燃烧,B项错误。单质Br2、I2易溶于汽油、乙醇等有机溶剂,C项错误。若有机化合物含N、S等元素,燃烧会生成氮氧化物、SO2等,D项错误。
5.(1)下列化合物中属于有机物的是 (填序号,下同);属于无机物的是 。
①CH4 ②H2S ③C2H4 ④CH3Cl ⑤CO2 ⑥C2H5OH ⑦Na2CO3 ⑧H2CO3
(2)有机物的性质是指大多数有机物的性质,但某些性质也有很大差异,对下列有机物:
①CCl4 ②乙醇 ③醋酸 ④甘油 ⑤酚醛树脂
用相应的序号填空。
a.大多数有机物难溶于水,但 易溶于水。
b.大多数有机物可以燃烧,但 可以灭火,是常用的灭火剂。
c.大多数有机物是非电解质,但 及其盐为电解质。
d.大多数有机物热稳定性差,但 有较强的热稳定性,是一种新型的阻燃保温材料,被誉为“保温材料之王”。
答案:(1)①③④⑥ ②⑤⑦⑧
(2)②③④ ① ③ ⑤
新知探究(二)——碳原子的成键特点、甲烷的组成与结构
(一)有机化合物的组成
1.组成元素:除碳元素外,常含有氢、氧元素,还有的含有氮、硫、卤素、磷等元素。
2.烃:仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为烃,也叫碳氢化合物,甲烷是组成最简单的烃。
(二)碳原子的成键特点
1.甲烷组成与成键特点
甲烷的分子式为CH4,电子式为H︰︰H,结构式为,可知碳原子最外层有4个电子,能形成 4个C—H键。
2.甲烷的空间结构特点
球棍模型
空间填充模型
空间结构示意图
结构特点:原子间以共价单键结合,空间结构为正四面体形,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点。
3.搭建有机化合物分子的球棍模型
通过搭建有机化合物分子的球棍模型,认识有机化合物的结构特点。
(1)碳原子的最外层有 4 个电子,它不易失去或得到电子形成离子,通常与其他原子以共价键结合。
(2)碳原子之间可以通过单键结合,也可以通过双键和三键结合。
(3)分子中有 3 个或 3 个以上碳原子时,碳原子之间既可以形成链状还可以形成环状。
4.有机化合物的结构式书写及命名方法
结
构
式
用元素符号和短线“—”表示分子中原子的排列顺序和成键方式的式子。结构式只能表示分子中原子的连接顺序,不能表示分子的真实空间结构
结构
简式
将结构式中表示单键的短线“—”省略后的式子。
如甲烷的结构式为,结构简式为CH4
命名
方法
简单的有机化合物通常按分子含有的碳原子数来命名。用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸分别命名分子中碳原子数为1~10的烷烃;分子中碳原子数在10以上的烷烃则用中文数字命名,如CH3(CH2)9CH3叫作十一烷
[微思考]
为什么甲烷分子中碳原子与四个氢原子形成四个“C—H”单键?用电子式表示甲烷的形成过程。
提示:碳原子最外层有4个电子,氢原子最外层有一个电子,要达到稳定结构,每个碳原子与4个氢原子形成4对共用电子,即4个“C—H”共价键。
··+4×HH。
[题点多维训练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)烃是指分子中含碳、氢元素的化合物。 (×)
(2)甲烷的空间结构为以碳原子为中心的正方形结构。 (×)
(3)碳原子最外层有4个电子,可以形成4个共价键。 (√)
(4)在有机化合物中,碳原子之间所形成的碳骨架只能为直链状。 (×)
(5)有机化合物种类繁多的原因之一是碳原子间的成键方式及碳骨架不同。 (√)
2.目前已知化合物中数量、种类最多的是ⅣA族碳的化合物(有机化合物),下列有关其原因的叙述不正确的是 ( )
A.碳原子既可以跟自身,又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键
B.碳原子性质活泼,可以跟多种元素原子形成共价键
C.碳原子之间既可以形成稳定的单键,又可以形成双键和三键
D.多个碳原子可以形成长度不同的链(可以带有支链)及环,且链、环之间又可以相互结合
解析:选B 碳原子性质稳定,不易得电子也不易失电子,要形成8电子的稳定结构,一般跟其他原子形成共价键,故B项错误。
3.碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多,下列碳原子的结合方式中错误的是 ( )
解析:选C 碳原子之间可以相互结合形成碳链(可带支链),也可形成碳环,但每个碳原子都形成4个价键,故C项错误。
4.下列说法错误的是 ( )
A.某有机物中可能同时含有碳碳直链、支链和环状结构
B.某有机物中可能只含有碳原子而不含有其他原子
C.某有机物中可能同时含有碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键
D.某有机物中含有碳的环状结构,则该有机物分子中至少含有3个碳原子
解析:选B A项,同一有机物分子中碳与碳之间有多种不同的组合方式,可以同时含有碳碳直链、支链和环状结构,正确;B项,只含有碳原子而不含有其他原子的物质为碳单质,不属于有机物,错误;C项,同一有机物分子中碳与碳之间有多种不同组合方式,可以同时含有碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键,正确;D项,碳原子形成最小的环中含有3个碳原子,因此含有碳的环状结构的有机物分子中至少有3个碳原子,正确。
5.如图 Ⅰ~Ⅳ均能表示甲烷的分子结构,按要求回答下列问题:
(1)上述甲烷的表示方法中,最能反映其真实结构的是 (填字母,下同)。
a.Ⅰ b.Ⅱ
c.Ⅲ d.Ⅳ
(2)下列事实能证明甲烷分子是正四面体结构的是 。
a.CH3Cl只代表一种物质
b.CH2Cl2只代表一种物质
c.CHCl3只代表一种物质
d.CCl4只代表一种物质
答案:(1)d (2)b
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