2022-2023學年新教材高中化學第3章簡單的有機化合物第1節(jié)認識有機化合物第1課時認識有機化合物的一般性質(zhì)碳原子的成鍵特點課件魯科版必修第二冊

1、第1課時認識有機化合物的一般性質(zhì) 碳原子的成鍵特點第3章內(nèi)容索引0102基礎落實必備知識全過關重難探究能力素養(yǎng)全提升03學以致用隨堂檢測全達標素養(yǎng)目標1.初步認識有機化合物的結構和性質(zhì)。借助實驗設計,完成實驗操作,認識有機化合物的一些共性,培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識的學科核心素養(yǎng)。2.了解甲烷的結構特點。能從物質(zhì)的元素組成、結構來分析烴的含義,以及甲烷的組成、結構與性質(zhì),培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析、證據(jù)推理與模型認知的學科核心素養(yǎng)。3.了解碳原子的成鍵方式,能夠正確書寫烷烴的結構簡式,了解同系物的定義。通過搭建有機化合物分子的球棍模型,理解碳原子的成鍵特點,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的學科核心素養(yǎng)。4.掌

2、握甲烷的取代反應,理解取代反應的定義和特點。借助甲烷、氯氣等分子結構模型,理解甲烷與氯氣的取代反應,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的學科核心素養(yǎng)?；A落實必備知識全過關知識鋪墊1.生活中常見的有機物有乙醇、乙酸、甲烷等。有機物都含有元素。2.大多數(shù)有機物易燃燒,從電解質(zhì)和非電解質(zhì)的角度分析,多數(shù)有機物為。碳非電解質(zhì)必備知識一、認識有機化合物的一般性質(zhì)1.有機化合物的定義大多數(shù)含有元素的化合物屬于有機化合物,簡稱。2.有機化合物的性質(zhì)(1)大多數(shù)有機物具有下列性質(zhì):熔點一般較,常溫下多為;一般溶于水、溶于有機溶劑;絕大多數(shù)受熱 ,容易 。(2)有機物性質(zhì)的差異性。大多數(shù)有機物溶于水,但也有溶于水的,如乙

3、醇、乙酸等;有的有機物揮發(fā),有的揮發(fā),乙醇、苯等易揮發(fā),甘油等難揮發(fā);大多數(shù)有機物受熱分解,但有的具有較強的熱穩(wěn)定性,如酚醛樹脂等。碳有機物低固態(tài)或液態(tài)難易易分解燃燒難易易難易二、認識有機化合物的結構特點1.烴僅由兩種元素組成的有機化合物稱為烴,也叫作碳氫化合物,是組成最簡單的烴,同時也是最簡單的有機物。2.碳原子的成鍵特點(1)甲烷分子的結構特點。組成與結構。分子式電子式結構式空間結構分子結構模型CH4 正四面體形碳和氫甲烷結構特點。甲烷分子中,碳原子最外層的個電子分別與個氫原子的核外電子形成4對共用電子,即形成個共價單鍵,構成的結構,碳原子位于正四面體的中心,4個氫原子分別位于正四面體的4

4、個頂點,4個碳氫鍵的長度和強度相同,夾角相等,約為。444正四面體形10928(2)有機化合物的結構特點。每個碳原子能與其他原子形成個共價鍵。4單鍵雙鍵三鍵碳原子之間彼此可以通過共價鍵形成或。4個碳原子相互結合的幾種方式如圖所示:碳鏈碳環(huán)(3)有機物結構式的書寫。結構式。用元素符號和短線“”表示分子中原子的排列順序和成鍵方式的式子。結構簡式。將結構式中表示單鍵的短線“”省略后的式子稱為結構簡式。如乙烷的結構式為,結構簡式為。CH3CH3 (4)有機物的命名(以只含有單鍵且不含支鏈的簡單有機物為例)。當碳原子數(shù)n10時,用_表示。當碳原子數(shù)n10時,用漢字數(shù)字表示。如C8H18命名為,C18H3

5、8命名為。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸辛烷十八烷三、烴的種類1.飽和鏈烴(烷烴)(1)烷烴的定義。烴分子中,碳原子之間都以結合成碳鏈,碳原子的剩余價鍵均與結合,這樣的烴稱為烷烴。烷烴分子中每個碳原子的最外層電子都被充分利用,達到“飽和”狀態(tài),因此這類烴又叫作飽和鏈烴。(2)烷烴的通式。烷烴的通式為CnH2n+2(n為大于或者等于1的整數(shù)),符合此通式的烴一定是烷烴。單鍵氫原子(3)幾種常見的烷烴。 2.不飽和鏈烴(1)乙烯。乙烯分子中,碳原子之間以結合,所有的原子都在 ,同一個碳原子上的碳碳雙鍵和兩個碳氫鍵中,任意兩個鍵之間的夾角都約為120。(2)乙炔。乙炔分子中,碳原子之間以結合

6、。乙炔分子是分子,碳碳三鍵和碳氫鍵之間的夾角為180。雙鍵同一個平面內(nèi)三鍵直線形(3)不飽和鏈烴。像乙烯、乙炔分子中,碳原子還有能與氫原子結合的價鍵,每個碳原子的最外層電子沒有被充分利用,即沒有達到“飽和”狀態(tài),這樣的烴叫不飽和鏈烴。(4)環(huán)烴。如分子式為C4H8的烴,碳原子之間形成碳環(huán)時,這種烴稱為,其結構簡式為 。像環(huán)丁烷這樣,分子中含有碳環(huán)(碳原子之間以共價鍵相連形成的環(huán))的烴稱為環(huán)烴。3.同系物烷烴的通式為CnH2n+2(n為大于或者等于1的整數(shù)),相鄰的烷烴分子在組成上均相差1個CH2原子團。像這種相似、分子組成的有機化合物互稱為同系物。環(huán)丁烷結構相差一個或者若干個CH2原子團 四、

7、甲烷和氯氣的取代反應取代反應:有機化合物分子里的某些原子(或原子團)被其他 代替的反應。甲烷與氯氣的取代反應如下:原子(或原子團)【微思考1】含碳的化合物一定是有機物嗎?【微思考2】是否所有的有機化合物都難溶于水、都易燃燒?提示 不一定。有機化合物必須含有碳元素,但含有碳元素的化合物不一定是有機化合物。如碳的氧化物(CO、CO2)、碳酸及碳酸鹽、氰化物(NaCN)、硫氰化物(NH4SCN)和金屬碳化物(CaC2)等,由于它們的組成、結構、性質(zhì)與無機物相似,一般把它們歸為無機物。提示 否。有的有機物易溶于水,如酒精、醋酸等。有的有機物不能燃燒,且可作滅火劑,如四氯化碳(CCl4)等。自我檢測判斷

8、下列說法是否正確,正確的畫“”,錯誤的畫“”。1.CH4、CH3Cl、CH2Cl2等都是烴。()2.CH4和CH3CH2CH3互為同系物。()3.CH4的結構式是 ,所以甲烷是平面結構。()4.甲烷與氯氣的反應是置換反應。()5.只要氯氣足量,甲烷與氯氣發(fā)生反應的取代產(chǎn)物就只有CCl4。()6.H2CO3、C2H5OH、CH3COOH中都含碳元素,均屬于有機物。() 重難探究能力素養(yǎng)全提升探究一認識有機化合物的一般性質(zhì)問題探究實驗1:用棉簽蘸取酒精,涂抹在手背上,觀察現(xiàn)象并感受能量變化。實驗2:向兩支試管中加入適量水,然后分別加入體積相近的汽油和酒精,振蕩試管,觀察現(xiàn)象。實驗3:向試管中加入適

9、量碘水,再滴入適量CCl4,振蕩后靜置,觀察現(xiàn)象。(1)實驗1有什么現(xiàn)象,說明酒精具有什么性質(zhì)?提示 酒精涂抹在手背上,觀察到酒精會很快消失,手背上感覺到?jīng)隹?說明酒精易揮發(fā),揮發(fā)時吸收熱量。(2)實驗2說明酒精和汽油有怎樣的溶解特點?(3)實驗3有哪些實驗現(xiàn)象?提示 酒精易溶于水,汽油難溶于水。 提示 液體分層,下層為紫紅色,上層接近無色。 應用體驗【例1】下列說法中正確的是()A.含碳元素的化合物都是有機物B.有機化合物大多難溶于水,但某些有機化合物易溶于水C.有機化合物都是共價化合物D.有機化合物都是非電解質(zhì)答案 B解析 CO、CO2、H2CO3及碳酸鹽等都是無機物,A項不正確;CH4等

10、難溶于水,但乙醇、乙酸都易溶于水,B項正確;CH3COONa等是離子化合物,C項不正確;CH3COOH等是電解質(zhì),D項不正確。規(guī)律方法有機化合物和無機化合物在性質(zhì)和反應上的區(qū)別 化合物類別有機化合物無機化合物定義有機化合物通常指除一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽、氰化物等之外的含碳元素的化合物通常指不含碳元素的化合物。少數(shù)含碳的化合物,如一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽、氰化物等也屬于無機物化學鍵特征大多數(shù)有機化合物只含有共價鍵有些只含離子鍵,有些只含共價鍵,有些同時含離子鍵和共價鍵溶解性有機物一般難溶于水,易溶于有機溶劑多數(shù)易溶于水,而難溶于有機溶劑可燃性多數(shù)可以燃燒多數(shù)不能燃燒化合物類別有

11、機化合物無機化合物電離特征多數(shù)不能電離,不導電,如酒精、蔗糖等在水溶液中都不能電離多數(shù)在水溶液中可以電離,水溶液導電,如硝酸、NaOH溶液、MgCl2溶液能導電化學反應特點一般較復雜,副反應較多,反應速率較慢,反應方程式中一般用“”連接一般較簡單,副反應較少,反應速率快,反應方程式一般用“”連接變式訓練1下列有關有機物的說法正確的是()A.含有碳元素和氫元素的化合物都屬于有機物B.易溶于汽油、酒精、苯等有機溶劑中的物質(zhì)一定是有機物C.所有的有機物都很容易燃燒D.大多數(shù)有機物受熱易分解,容易燃燒答案 D解析 碳酸含有碳元素和氫元素,但碳酸屬于無機物,故A項錯誤;大多數(shù)有機物易溶于汽油、酒精、苯等

12、有機溶劑,但易溶于汽油、酒精、苯等有機溶劑的物質(zhì)不一定都是有機化合物,如鹵族元素形成的單質(zhì)就易溶于苯、CCl4等有機溶劑,故B項錯誤;大多數(shù)有機物易燃燒,但也有不易燃燒的有機物,故C項錯誤;大多數(shù)有機物受熱易分解,容易燃燒,D項正確。探究二有機化合物的結構特點問題探究試用不同顏色的小球分別代表碳原子、氫原子、氧原子和氯原子等,按下列要求動手搭建有機化合物分子的球棍模型,并寫出相應有機化合物分子的結構式或結構簡式。搭建甲烷分子的球棍模型。盡可能多地搭建含兩個或三個碳原子的烴分子的球棍模型。在甲烷分子球棍模型的基礎上搭建下列有機化合物分子的球棍模型:一氯甲烷(CH3Cl)、乙醇(CH3CH2OH)

13、和乙酸(CH3COOH)。(1)通過球棍模型分析甲烷分子的結構具有哪些特點。(2)在有機化合物分子中,碳原子可能以哪些成鍵方式滿足“碳四價”原則?提示 甲烷分子中,碳原子與4個氫原子形成4個共價鍵,形成正四面體形;碳原子位于正四面體的中心,4個氫原子位于正四面體的4個頂點。提示 碳原子可以與碳原子形成單鍵、雙鍵、三鍵,可以形成鏈狀,也可形成環(huán)狀。碳原子還可與氫原子、鹵素原子、氧原子、氮原子等形成共價鍵。深化拓展有機物的表示方法有化學式、實驗式、電子式、結構式、結構簡式及模型等。下面以乙烷為例進行歸納說明。表示方法實例含義應用范圍化學式C2H6用元素符號和數(shù)字表示物質(zhì)組成的式子,可反映出一個分子

14、中原子的種類和數(shù)目多用于研究物質(zhì)組成實驗式CH3表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡整數(shù)比的式子用于表示分子中不同原子的個數(shù)比電子式用小黑點等符號表示原子最外層電子成鍵情況的式子表示方法實例含義應用范圍結構式用短線“”來代替原子間的共用電子對,表示出分子的組成和分子里的成鍵情況多用于研究有機物的性質(zhì)結構簡式CH3CH3把結構式中部分表示單鍵的“”刪去,把碳原子連接的氫原子與碳原子合并為碳氫原子團多用于研究有機物的性質(zhì);有機反應中的有機物常用結構簡式表示表示方法實例含義應用范圍球棍模型用球和棍表示原子間的結合方式用于表示分子的空間結構空間填充模型用不同大小的小球表示不同原子間的連接方式多用于表示分子中各

15、原子的相對大小和結合順序應用體驗 【例2】下列各圖均能表示甲烷的分子結構,按照要求回答下列問題。(1)對號入座(填字母):甲烷的球棍模型是,甲烷的電子式是。(2)如果甲烷是平面結構,則CH2Cl2應該有種結構,實際CH2Cl2有種結構,證明甲烷不是平面結構,而是結構,上面的更能反映其真實存在狀況。答案 (1)CB (2)21正四面體形D解析 (1)題給幾種形式都可以表示甲烷這種物質(zhì),其中分子的空間結構示意圖(A)、球棍模型(C)及空間填充模型(D)均能反映甲烷分子的空間結構,但其中空間填充模型更能形象地表達出H、C的相對位置及所占比例;電子式(B)只反映原子最外層電子的成鍵情況。(2)甲烷的結

16、構式為 ,其分子的空間結構若為平面結構,則二氯甲烷有2種結構 、 ;實際上甲烷為正四面體形結構,所以二氯甲烷只有1種結構。規(guī)律方法一個碳原子以4個單鍵與其他原子相結合時的注意事項(1)如果這4個原子相同,則分別在四面體的頂點上,構成正四面體。(2)如果這4個原子不相同,則分別在四面體的頂點上,但不是正四面體。(3)無論這4個原子是否相同,都不可能在同一平面上,最多有3個原子共面。變式訓練2(2022全國高一同步練習)下列關于有機物種類繁多的原因敘述不正確的是()A.碳原子性質(zhì)活潑,容易形成化合物B.碳原子之間能以共價鍵形成碳鏈或碳環(huán)C.碳原子之間能形成單鍵,也能形成雙鍵或三鍵D.碳原子除了彼此

17、間可以成鍵外,還可以與其他元素的原子成鍵答案A解析 有機物種類繁多的原因包括碳原子間能以共價鍵形成碳鏈或碳環(huán);碳原子之間能形成單鍵,也能形成雙鍵或三鍵;碳原子除了彼此間可以成鍵外,還可以與其他元素的原子成鍵等。探究三甲烷的取代反應問題探究將盛有甲烷與氯氣混合氣體的試管倒立于水槽中,可觀察到什么現(xiàn)象?可能發(fā)生的化學反應有哪些?提示 試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺,試管內(nèi)壁有無色油狀液滴出現(xiàn),試管中有少量白霧,試管內(nèi)液面上升,水槽中有固體析出。CH4和Cl2在光照條件下發(fā)生反應,相關反應的化學方程式如下:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl;CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl;CH2Cl2+Cl2 C

18、HCl3+HCl;CHCl3+Cl2 CCl4+HCl。深化拓展1.甲烷與氯氣的取代反應反應條件光照(在暗處不發(fā)生反應,但不能用強光直接照射,否則會發(fā)生爆炸)反應物甲烷與Cl2的反應,其中反應物是純鹵素單質(zhì),而不是氯水等,甲烷也可與溴蒸氣在光照條件下發(fā)生取代反應反應產(chǎn)物反應產(chǎn)物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機物與HCl形成的混合物。甲烷的四種有機氯代產(chǎn)物均難溶于水。常溫下除一氯甲烷是氣體外,其他三種有機產(chǎn)物都是油狀液體。三氯甲烷曾被用作麻醉劑,它和四氯化碳都是重要的工業(yè)溶劑物質(zhì)的量的關系甲烷與氯氣發(fā)生取代反應時,每1 mol氫原子被取代,消耗1 mol Cl2,同時生成

19、1 mol HCl反應特點甲烷與氯氣的反應逐步進行,化學方程式應分步書寫,該取代反應中,生成的是四種有機物和HCl的混合物,因此,烷烴與鹵素單質(zhì)的取代反應一般不用于鹵代烴的制備2.取代反應與置換反應的區(qū)別 反應類型取代反應置換反應實例甲烷與氯氣反應Zn+H2SO4ZnSO4+H2定義有機物分子里的某些原子(或原子團)被其他的原子(或原子團)所代替的反應一種單質(zhì)跟一種化合物反應,生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應參與物質(zhì)反應物和生成物不一定有單質(zhì)反應物、生成物中一定有單質(zhì)反應條件反應受催化劑、溫度、光等影響水溶液中置換遵循強制弱的原則反應中電子得失不一定有電子的轉移一定有電子的得失反應是否可逆有

20、些是可逆反應反應一般單向進行應用體驗【例3】如圖,在光照條件下,將盛有CH4和Cl2的量筒倒扣于盛有飽和食鹽水的水槽中進行實驗,下列對實驗現(xiàn)象及產(chǎn)物分析中錯誤的是()A.混合氣體的顏色變淺,量筒中液面上升B.量筒內(nèi)壁上出現(xiàn)的油狀液滴,應是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物C.反應后的水溶液呈酸性D.甲烷與氯氣反應后的產(chǎn)物只有CCl4答案 D解析 CH4和Cl2混合后在光照條件下發(fā)生取代反應生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl。氯氣是黃綠色氣體,由于氯氣被消耗,故混合氣體顏色變淺,由于生成的HCl溶于水,而CHCl3、CH2Cl2、CCl4是油狀液體,故反應后氣

21、體體積變小,則液面上升,故A正確;CHCl3、CH2Cl2、CCl4是油狀液體,CH3Cl是氣體但易溶于有機溶劑,故所得的油狀液滴是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物,B正確;HCl溶于水后,使溶液呈酸性,故C正確;根據(jù)題中CH4和Cl2的體積可知,甲烷和氯氣反應后的產(chǎn)物中不是只有CCl4,還應有其他有機氯代產(chǎn)物和HCl,故D錯誤。規(guī)律方法甲烷與Cl2發(fā)生取代反應時,每1 mol 氫原子被取代消耗1 mol Cl2,Cl2與生成的HCl的物質(zhì)的量之比為11。變式訓練31 mol CH4與一定量的Cl2在光照下反應,生成的四種氯代甲烷的物質(zhì)的量相等,則參加反應的Cl2的物質(zhì)的量是()A.2 molB.2.5 molC.3 molD.4 mol答案 B解析 由題意可知四種氯代甲烷中碳原子的物質(zhì)的量相等,故每種氯代甲烷的物質(zhì)的量均為0.25 mol。每取代一個氫原子則消耗一個氯分子,所以參加反應的Cl2的物質(zhì)的量是0.25 mol(1+2+3+4)=2.5 mol。學以致用隨堂檢測全達標 1.(2022全國高一同步練習)下列有機物結構的表示方法不正確的是()答案 C解析 乙炔的結構簡式為CHCH,C項