内容正文:
简单的有机化合物
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
目录
新知探究(一)——认识有机化合物的一般性质
新知探究(二)——碳原子的成键特点、甲烷的组成与结构
课时跟踪检测
5
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___元素的化合物属于有机化合物。
碳
(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
续表
[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_____,常温下多为固态或液态;一般___溶于水,___ 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,_____ 燃烧。
较低
难
易
容易
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
续表
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
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。( )
[题点多维训练]
√
×
×
×
×
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: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: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: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。
①③④⑥
②⑤⑦⑧
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”。
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___元素外,常含有___、____元素,还有的含有氮、硫、卤素、磷等元素。
2.烃:仅由__________两种元素组成的有机化合物称为烃,也叫_____________,_______ 是组成最简单的烃。
碳
氢
氧
碳和氢
碳氢化合物
甲烷
(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_____,电子式为H︰︰H,结构式 ,可知碳原子最外层有___个电子,能形成 __个_______键。
CH4
4
4
C—H
2.甲烷的空间结构特点
结构特点:原子间以共价单键结合,空间结构为____________,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。
球棍模型 空间填充模型 空间结构示意图
正四面体形
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______结合,也可以通过_____和_____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______还可以形成_____。
单键
双键
三键
链状
环状
4.有机化合物的结构式书写及命名方法
结构式 用___________和____________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___________________省略后的式子。
如甲烷的结构式为 ,结构简式为______
元素符号
短线“—”
单键的短线“—”
CH4
续表
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__________________________________________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_________命名,如CH3(CH2)9CH3叫作________
甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸
中文数字
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×H H。
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。( )
[题点多维训练]
×
×
√
×
√
√
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: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: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: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
d
b
课时跟踪检测
一、选择题
1.下列物质中,属于有机化合物但不属于烃的是 ( )
A.CO B.CH3COOH
C.CaCO3 D.C2H6
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√
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2.大多数有机化合物不具有的性质是 ( )
A.熔、沸点高 B.易燃烧
C.稳定性差 D.反应慢且副反应多
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解析:大多数有机化合物具有的性质:难溶于水,易溶于有机溶剂;熔、沸点低,易燃烧、分解;化学反应复杂且速度慢,常有副反应发生。
3.(2025·河北石家庄期中)下列说法与含碳化合物种类繁多的原因无关的是 ( )
A.碳原子种类的多样性
B.碳原子间连接方式的多样性
C.碳原子和其他原子成键方式的多样性
D.碳原子间成键方式的多样性
√
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解析:含碳化合物种类繁多的原因是碳原子与碳原子或其他原子之间形成单键、双键或三键,可以形成链状或环状,与碳原子种类多样性无关。
4.下列说法正确的是 ( )
A.由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物
B.CO、Na2CO3、Cu2(OH)2CO3都含有碳元素,故都属于有机物
C.大多数有机物熔、沸点较高
D.大多数有机物难溶于水,但有些有机物易溶于水
√
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解析:A项,由C、H、O三种元素组成的化合物不一定是有机物,如H2CO3;B项,CO、Na2CO3、Cu2(OH)2CO3虽都含有碳元素,但都属于无机物;C项,大多数有机物的熔、沸点较低;D项,大多数有机物难溶于水,但有些有机物如乙醇、乙酸易溶于水。
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5.下列关于甲烷分子结构的说法正确的是 ( )
A.甲烷分子的电子式为H︰︰H,分子中各原子都达到8电子稳定结构
B.甲烷分子中的化学键全部为非极性键
C.CH4分子比SiH4分子稳定,说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强
D.CH3Cl的四个价键的键长和强度相同,夹角相等
√
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解析:甲烷分子中H原子最外层只有2个电子,不是8电子稳定结构,A项错误;甲烷分子中的化学键均为碳氢极性共价键,B项错误;元素的非金属性越强,其简单气态氢化物越稳定,反之也成立,C项正确;一氯甲烷中C—Cl键与C—H键的键长和强度不同,故四个键的键角也不完全相等,D项错误。
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6.(2025·河南驻马店高一期末)下列关于碳原子成键的说法正确的是 ( )
A.有机化合物中每个碳原子均与氢原子形成4个共价键
B.碳原子与氢原子以及碳原子与碳原子之间只能形成单键
C.多个碳原子之间可以结合成链状结构,也可以结合成环状结构
D.碳原子性质活泼,可以与多种元素的原子形成共价键
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解析:CH3CH3中每个碳原子分别与3个氢原子和1个碳原子形成共价键,A项错误;碳原子与氢原子之间只能形成单键,碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键或三键,B项错误;有机化合物分子中,碳原子与碳原子之间可以形成碳链,也可以形成碳环,C项正确;碳元素的原子最外层有4个电子,既不易失电子,也不易得电子,碳原子性质不活泼,D项错误。
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7.下列关于有机化合物性质的说法错误的是 ( )
A.有机化合物的性质有相似之处,也有不同之处
B.有的有机化合物可以做溶剂溶解其他物质
C.有机化合物不可能具备无机物的性质
D.多数有机化合物都能够在空气中点燃
√
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解析:A项,任何同种类物质的性质不可能完全相同,正确;B项,乙醇是一种常见的溶剂,正确;C项,HCl可以与碳酸钠反应,乙酸也能与碳酸钠反应,错误;D项,大多数有机化合物有可燃性,在空气中点燃能与氧气反应,正确。
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8.图中是4个碳原子相互结合的8种有机化合物(氢原子没有画出),每个碳原子都跟两个氢原子通过共价键结合的有机化合物是 ( )
A.B B.F C.G D.H
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解析:A的结构简式是CH3CH2CH2CH3;B的结构简式是CH3CH2CH==CH2;C的结构简式是CH3CH==CHCH3;D的结构简式是(CH3)2C==CH2;E的结构简式是(CH3)3CH;F的结构简式是 ; G的结构简式是 ;H的结构简式是 ,每个碳原子都跟两个氢原子通过共价键结合。
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解析:CH3OC(CH3)3的结构简式可表示为 ,C项正确。
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10.下列事实能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体形结构的是 ( )
A.四个C—H键完全相同
B.CH4的一氯代物只有一种
C.在常温常压下,CH2Cl2为液体
D.CH2Cl2只有一种空间结构
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√
解析:无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体形结构,还是平面正方形结构,CH4中的四个键的键角和键长都相等,A错误;无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体形结构,还是平面正方形结构,CH3Cl的空间结构只有一种,B错误;在常温常压下,CH2Cl2为液体,与结构无关,C错误;若甲烷是平面正方形的结构,则CH2Cl2有两种结构:相邻或者对角线上的氢原子被氯原子取代,而实际上,CH2Cl2只有一种空间结构,因此只有正四面体形结构才符合,D正确。
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11.某学习小组用“球”和“棍”搭建的有机化合物分子的球棍模型如图所示,下列说法错误的是 ( )
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A.①说明碳原子可以和氢原子形成共价键以满足“碳四价”原则
B.④⑤说明碳原子之间可以形成碳链或碳环,剩余价键与氢原子结合以满足“碳四价”原则
C.②③说明碳原子之间可形成碳碳双键、碳碳三键,且这两种烃属于不饱和烃
D.由⑤可推知多个碳原子以碳碳单键形成碳链时,所有碳原子一定在同一条直线上
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解析:①中的碳原子最外层的4个电子分别与4个氢原子的核外电子形成4对共用电子,满足“碳四价”原则,A项正确;由④⑤可知,每个碳原子均连接4个原子,满足“碳四价”原则,B项正确;②③中分别含有碳碳双键、碳碳三键,属于不饱和烃,C项正确;当3个或3个以上的碳原子以碳碳单键形成碳链时,碳链呈锯齿状,所有碳原子一定不在同一条直线上,D项错误。
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12. 下列说法正确的是 ( )
A.甲烷分子中的4个H原子不可能在同一平面上
B.22.4 L甲烷分子中含有4NA个C—H键
C.烷烃分子中一定含有C—C单键
D.己烷的分子式为C6H12
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√
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解析:甲烷为正四面体结构,H位于四面体的顶点,四个H原子不可能共面,A正确;未说明是否为标准状况,无法计算,B错误;CH4属于烷烃,分子中不含C—C键,C错误,根据命名可知己烷分子中含6个C原子,根据C原子四价原则可知,己烷的分子式为C6H14,D错误。
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13.下列关于CH4和CCl2F2(商品名称为氟利昂⁃12)的叙述正确的是 ( )
A.CH4和CCl2F2都是正四面体形结构的分子
B.CH4为正四面体形结构,CCl2F2为平面形结构
C.CH4和CCl2F2都只有一种结构
D.CH4和CCl2F2都是易燃易爆物质
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解析:CCl2F2可以认为是CH4分子中的H被Cl和F代替后的物质,故空间结构和CH4一样为四面体结构,但由于C—Cl和C—F共价键不同,故CCl2F2不为正四面体形结构,两者空间结构都只有一种,故A、B项错误,C项正确;CH4易燃易爆,但CCl2F2化学性质稳定不易燃烧,故D项错误。
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二、非选择题
14.(14分)在日常生活中,有机化合物几乎随处可见。回答下列问题。
①碳酸 ②一氧化碳 ③碳酸钙 ④乙酸
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(1)上述物质中属于有机物的是____________(填序号,下同),属于无机物的是________。
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④⑤⑥⑦⑧
①②③
解析:④⑤⑥⑦⑧是含碳元素的化合物,属于有机物;①碳酸、②一氧化碳、③碳酸钙是含碳元素的化合物,但其性质与无机物类似,因此它们属于无机物。
(2)其中属于烃的是______;烃_____(填“能”或“不能”,下同)溶于水, _____燃烧。
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⑥⑧
不能
能
解析:烃是指仅由碳、氢两种元素组成的有机化合物,只有⑥⑧符合。烃属于有机物,具备有机物的一般性质,能燃烧,难溶于水等。
(3)写出甲烷的电子式:__________,葡萄糖的分子式:_________。
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H︰︰H
C6H12O6
解析:甲烷分子式为CH4,碳原子核外最外层有四个电子,在反应中不易得电子或失电子形成离子,通常通过共价键与4个氢原子结合,故电子式为H︰︰H。葡萄糖中含有C、H、O三种元素,分子式为C6H12O6。
本课结束
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9.工业上用改进汽油组成的办法来改善汽油的燃烧性能,例如:在汽油中加入CH3OC(CH3)3来生产无铅汽油。CH3OC(CH3)3分子中必存在的原子间的连接形式是 ( )
A. B. C. D.
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