第三章 有机化合物
第一节 最简单的有机化合物-甲烷
【学习目标】1、甲烷的分子结构;2、甲烷的性质;3、烷烃及其性质规律;4、同系物及烷烃的通式;5、同分异构现象及同分异构体。
【学习重点】甲烷的结构特点和甲烷的取代反应 【学习过程】 一、甲烷的结构
【问题探究】利用化学键的知识,结合碳原子和氢原子的原子结构,分析甲烷的成键情况,写出其电子式及结构式。
甲烷的分子式为 ,分子中碳原子分别与4个氢原子形成4个 共价键,其电子式为 ,结构式为 ,空间构型为 型。
二、甲烷的性质 通常情况下,甲烷比较 ,与 等强氧化剂不反应,与 、 也不反应。但在特定条件下,甲烷也会发生某些反应。
1.甲烷的氧化反应
【问题探究】甲烷是天然气的主要成分,根据甲烷的燃烧特点分析:为什么天然气是清洁燃料?
甲烷在空气中燃烧,火焰 且呈 色,放出 ,生成物无污染,化学方程式为: 。
2.甲烷的取代反应
【实验探究】演示教材中甲烷与氯气的反应,记录实验现象并分析产生原因。
实验现象记录:室温时,混合气体无光照时, 发生反应;光照时,试管内气体颜色 ,试管壁出现 ,试管中有 。
实验现象分析:试管壁出现 ,说明产生了 的物质;试管中有 ,推断有 生成。
反应机理分析:光照条件下,甲烷与氯气发生反应,生成的 可与氯气进一步反应,依次生成 、 和 。当氯气过量时,甲烷最终的取代产物为 。
化学反应: 甲烷的四种氯代产物都 溶于水,常温下只有 是气体,其他3种都是 。油状液滴为反应生成的 ,少量白雾是反应生成的 。
三、烷烃
1.烷烃的结构特点
【资料分析】根据教材提供的几种烷烃的分子模型,从烷烃分子中碳原子的成键情况归 纳烷烃分子结构的特点。
【归纳总结】碳原子之间均以 结合,剩余价键均与 结合,每个碳原子均 达到 状态。
1
2.烷烃的物理性质
【资料分析】根据教材提供的几种烷烃的物理性质,归纳烷烃的状态、熔沸点和密度等物理性质的递变规律。
【归纳总结】随着碳原子数的递增,烷烃的物理性质呈现规律性的变化:状态由 体→ 体→ 体,熔沸点逐渐 ,密度逐渐 。
3.烷烃的化学性质
烷烃的化学性质与甲烷类似,在空气中点燃发生 反应,光照下与卤素发生 反应,假设烷烃的分子式为CxHy,其燃烧的化学方程式: 。
四、同系物和同分异构体
1.烷烃的通式:相邻烷烃分子在组成上均相差一个 原子团,如果烷烃中的碳原子数为n,则氢原子数为 ,烷烃的分子式可以用通式 表示。
2.同系物: 的物质互称为同系物。
3.同分异构体 【问题探究】根据正丁烷和异丁烷的分子结构以及物理性质,归纳同分异构体的概念及性质。
互称为同分异构体,同分异构体的物理性质 。
参考答案
一、CH4 C-H 正四面体
二、稳定 酸性高锰酸钾 强酸 强碱 1.明亮 淡蓝 大量的热 无污染 CH4+2O2
CO2+2H2O 2.不 逐渐变浅 油状液滴 少量白雾 油状液滴 不溶于水
少量白雾 氯化氢 一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯甲烷 四氯甲烷 CH4+Cl2
CH3Cl+HCl CH3Cl+Cl2
CHCl3+Cl2
CH2Cl2+HCl CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl
CCl4+HCl 不 一氯甲烷 液体 二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷 HCl
气体与空气中的水蒸气形成的盐酸小液滴
三、1.单键 氢原子 饱和 2.气 液 固 升高 增大 3.氧化 取代 CxHy+(x+
y)O24xCO2+
yH2O 2四、1.-CH2 2n+2 CnH2n+2 2.结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团 3.具有相同的分子式但具有不同结构的化合物 不同
第2课时 一、烷烃
1.概念:分子中碳原子之间只以__________结合,剩余的价键全部跟__________结合, 使每个碳原子的化合价都达到“饱和”,这样的烃叫__________,也叫______。 2.通式:__________________。
2
3.烷烃的结构特点
①烷烃分子里的碳原子间都以______相连接,每个碳原子最多能以____个共价单键与其 他碳(或氢)原子相连接。每个碳原子的化合价都得到充分的利用。
②烷烃都是______结构,非平面或直线结构,碳原子______一条直线上,而是呈______ 型或______状。碳碳单键可以旋转,因此烷烃(主链的碳原子数≥4)的碳链形状可以改变。 4.物理性质 熔、沸点 递态 变性 状烷烃的熔、沸点较低,且随碳原子数的增加而____;碳原子数相同的烷烃,支链越多,熔、沸点越低 碳原子数____的烷烃在常温常压下是____,其他烷烃在常温常压下是__________ 烷烃的相对密度都较小,且随碳原子数的增加而____ 烷烃难溶于____而易溶于________;液态烷烃的密度均小于1 g·cm3 -相对密度 相似性 5.化学性质 稳定性 烷烃通常较稳定,不能被__________________________氧化,也不能与______ 、______发生反应 ①在空气或氧气中点燃,完全燃烧时生成______ ②在相同情况下,随着烷烃分子里碳原子数的增加,往往燃烧越来越不充分,燃烧火焰明亮,甚至伴有黑烟 ③烷烃的燃烧通式为__________________________________________ 在________条件下,烷烃与________________________发生取代反应,生成种类更多的有机物和相应的卤化氢气体。可简单表示如下: 光CnH2n+2+X2――→CnH2n+1X+HX 氧化 反应 取代 反应 6.简单烷烃的命名——习惯命名法 (1)n≤10时,从一到十依次用________________________________________表示为“某 烷”,如C8H18命名为______。
(2)n>10时,用汉字数字表示,如C18H38命名为________。
(3)对于碳原子数相同而结构不同的烷烃,一般在烷烃名称之前再加“____”、“____”、
“____”等字加以区别。如命名为____________。
二、同系物、同分异构现象和同分异构体 1.同系物
结构______,在分子组成上相差________________________的物质互称为同系物。 (1)同系物概念的内涵有两个:一是分子结构______,二是分子组成上相差一个或若干个
____________。两者要联系在一起,缺一不可。同系物的外延是有机物,也就是说,不 仅在烷烃类物质内存在同系物关系,在其他类有机物中也存在同系物关系;
(2)同系物具有相同的______,但是通式相同的有机物________互为同系物,同系物的前
提是________物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团;
3
(3)同系物的组成元素相同,同系物之间相对分子质量相差______(n=1,2,3,……)。 (4)同系物的判断规律:①一差(分子组成至少相差一个____________);②一同(具有相同
的______);③二相似(______相似,__________相似)。 2.同分异构现象和同分异构体 (1)同分异构现象
化合物具有相同________,但具有不同______的现象。 (2)同分异构体
具有相同分子式而结构不同的化合物互称为同分异构体。 (3)常见烷烃同分异构体的数目
随着碳原子数的增加,烷烃的同分异构体的数目也逐渐增加。只有______、______、______
仅有一种结构,没有同分异构体。其他烷烃如戊烷有____种、己烷有____种、庚烷有9 种,而癸烷则有75种之多。
(4)同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的比较见下表: 概念 同 位 素 同素 异形 体 定义 ______相同,______不同的________元素的不同原子 ______元素形成的________单质 ____相似,分子组成相差一个或若干个____________的有机物 ______相同,______不同的化合物 分子式 元素符号表示式不同,如:113H、21H、1H ________相同,________不同。如O2和O3 结构 ________相同,____________不同 性质 ________性质不同,________性质几乎相同 ________性单质的组成质不同,与结构________ ________性质基本相同 __________性质不同,__________性质相似 __________性质不同,______性质不一定相同 同系 物 ______不同,但具有相同的________ 同分 异构 体 (5)有机化合物种类繁多的原因是什么
①有机物中每个碳原子可与其他____个原子形成____个共价键;而且碳碳之间也能相互
形成共价键,不仅可以形成______,还可形成______或______。
②多个碳原子可相互结合形成长长的______,还可形成______结构。 ③有机物中可含______碳原子,也可含有__________个碳原子,并且在分子组成相同时, 还可以有众多的____________。 一、
1.碳碳单键 氢原子 饱和烃 烷烃
4
2.CnH2n+2(n≥1)
3.①单键 四 ②立体 不在 折线 锯齿
4.升高 ≤4 气体 液体或固体 增大 水 有机溶剂 5.酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂 强酸 强碱 ①CO2和H2O ③CnH2n+2+
3n+1点燃
O2――→nCO2+(n+1)H2O 光照 Cl2、Br2等卤素2
单质的气体
6.(1)甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 辛烷 (2)十八烷 (3)正 异 新 异丁烷 二、 1.相似 一个或若干个CH2原子团 (1)相似 CH2原子团 (2)通式 不一定 同一类 (3)14n (4)①CH2原子团 ②通式 ③结构 化学性质
2.(1)分子式 结构 (3)甲烷 乙烷 丙烷 3 5
(4)从左到右,从上到下:质子数 中子数 同一种 电子层结构 原子核结构 物理 化学 同种 不同 元素符号 分子式 不同 物理 化学 结构 CH2原子团 分子式 通式 相似 物理 化学 分子式 结构 相同 不同 物理 化学 (5)①四 4 单键 双键 三键 ②碳链 环状 ③一个 成千上万 同分异构体
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