最簡單的有機化合物(基礎講義)

有機化合物第一節(jié)最簡單的有機化合物---甲烷一、甲烷的性質1.甲烷的存在和用途（1）甲烷是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。（2）“西氣東輸”就是將新疆等地的天然氣，通過管道東輸到長江三角洲，最終到達上海的一項巨大工程。2.甲烷的分子結構：（1）分子式：CH4H×。（2）電子式：H.×C.×H×。HH│（3）結構式：H—C—H結構簡式：CH4│H（4）甲烷的分子結構及分子模型（5）甲烷分子的結構特點：CH4是非極性分子，空間正四面體結構，碳原子位于四面體的中心，鍵角109°28′，碳氫鍵相同。3.甲烷的化學性質甲烷分子結構穩(wěn)定，通常不與強酸、強堿或強氧化劑反應，也不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。但是在一定條件下，甲烷也能發(fā)生某些反應。（1）氧化反應——甲烷的燃燒甲烷完全燃燒的化學方程式：CH4+2O2—點燃—→CO2+2H2O燃燒現象檢驗產物方法現象結論淡藍色火焰在火焰上方罩一個干燥的燒杯燒杯內壁有水珠產生生成了水在火焰上方罩一個涂有澄清石灰水的燒杯燒杯內壁變渾濁生成了二氧化碳【特別提醒】①點燃甲烷前必須驗純。②煤礦中的瓦斯爆炸多數是甲烷氣體爆炸引發(fā)的。（2）甲烷的取代反應①實驗探究實驗操作A.向盛有甲烷的試管中，快速加入0.5gKMnO4和1mL濃鹽酸，然后迅速輕輕塞上膠塞，放在試管架上，放在日光燈下；B.對照實驗，把試管用黑紙包好實驗現象A.試管內氣體顏色逐漸變淺；試管內壁有油狀液滴出現試管中有少量白霧B.無明顯現象實驗結論與Cl2在光照時才能發(fā)生化學反應，有關化學方程式為：光光CH4+Cl2—→CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2—→CH2Cl2+HCl光光CH2Cl2+Cl2—→CHCl3+HClCHCl3+Cl2—→CCl4+HCl②取代反應概念：有機物分子中的某些原子或原子團被其他的原子或原子團所替代的反應?！咎貏e提醒】A.甲烷與鹵素單質在光照條件下發(fā)生取代反應，與氯水、溴水等不反應。B.反應產物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl共五種，有機反應復雜，常用“→”連接反應物和生成物。C.當n(CH4)：n(Cl2)=1：1時，反應不只是光，其他反應仍在進行。CH4+Cl2—→CH3Cl+HClD.甲烷與Cl2在光照條件下反應，得到的產物中物質的量最多的是HCl。二、烷烴1.分子結構：結構特點（1）單鍵：碳原子間只以碳碳單鍵相結合（2）飽和：剩余價鍵全部與氫原子結合，碳原子的化合價都達到“飽和”。分子通式CnH2n+2(n≥1)2.物理性質：（1）熔沸點：逐漸升高。（2）狀態(tài)：常溫常壓下C≤4的烷烴為氣態(tài)。（3）密度：逐漸增大且均比水的密度小，難溶于水。3.化學性質：（1）穩(wěn)定性：通常狀態(tài)下烷烴性質穩(wěn)定3n+1點燃（2）可燃性：烷烴都能燃燒，燃燒通式為CnH2n+2+2O2——→nCO2+(n+1)H2O（3）取代反應：烷烴都能與鹵素單質發(fā)生取代反應。4.烷烴的命名：烷烴的簡單命名：碳原子數在十個以內時，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子數，其后加“烷”字；碳原子數在十個以上時，直接用漢字數字來代表碳原子數。如：CH4：甲烷；C4H10：丁烷；C7H16：庚烷；C12H26：十二烷；C17H36：十七烷。5.同系物和同分異構體（1）同系物：①結構相似，②組成相差一個或若干個CH2原子團的物質互稱為同系物?！咎貏e提醒】①②兩個條件缺一不可；同系物的式量差一定是14的倍數；同系物的化學性質相似，物理性質隨碳原子數的增加而發(fā)生規(guī)律性變化。（2）同分異構體：同分異構現象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的結構的現象。同分異構體：具有同分異構現象的化合物互稱為同分異構體?！咎貏e提醒】分子式相同是指化學組成和相對分子質量相同，相對分子質量相同的不一定是同分異構體。同分異構體可以是同類物質，也可以是不同類物質。同分異構現象是產生有機物種類繁多的主要因素之一。產生同分異構體的原因有：a.碳鏈異構b.官能團異構c.空間異構（3）同分異構體的書寫規(guī)律①一元取代物同分異構體數目的判斷在有機物中，位置等同的氫原子叫做等效氫，顯然有幾種等效氫，其一元取代物就有幾種。這種通過等效氫來確定一元取代物核電同分異構體的方法叫做等效氫法。等效氫判斷原則：A.同一個碳原子上的氫是等效的B.同一個碳原子上所連甲基上的氫原子是等效的C.處于軸對稱位置或鏡面對稱位置上的氫原子的等效的②二元取代物同分異構體數目的判斷A.換元法：某烴可被取代的H原子有n個，若其x氯代物有a種，則（n—x）氯代物也有a種。如：正丁烷（C4H10）有6中二氯代物，則八氯代物也有6種。B.定位移動法（定一移一）6.幾個概念的比較同位素同素異形體同系物同分異構體適用對象原子單質有機物有機物、無機物判斷依據（1）質子數相同，中子數不同（2）原子之間（1）屬同一種元素（2）單質之間（1）結構相似的同一類物質（2）符合同一通式（3）相對分子質量不同（相差14n）（1）分子式相同（2）結構不同（3）不一定是同一類物質性質化學性質幾乎一樣，物理性質有差異化學性質相似，物理性質差別較大化學性質相似，熔沸點、密度呈規(guī)律性變化化學性質可能相似，也可能不同，物理性質不同實例H、D、T，16O與18O紅磷與白磷；金剛石與石墨；氧氣與臭氧甲烷與丁烷正丁烷與異丁烷三、烷烴熔沸點變化規(guī)律（1）常溫下，碳原子≤4時，均為氣體（新戊烷常溫下也是氣體）。（2）隨著碳原子數增加，分子間作用力增大，烴沸點增大。（3）碳原子數相同時，一般支鏈越多，熔沸點越低。如沸點：正戊烷＞異戊烷＞新戊烷。（4）隨著碳原子數增加，相對密度逐漸增大，但都小于水?？键c一甲烷的性質題型一物理性質1.甲烷是一種—————、————的氣體，標準狀況下的密度_______，其分子呈——————結構，化學性質比較——————。2.與甲烷的分子結構相同的物質是（B）ANH3BCCl4CCH2Cl2DH2O3.下列物質中屬于有機物的是：（BC）A、二氧化碳B、尿素C、蔗糖D、碳酸氫銨變式訓練4.下列有關甲烷物理性質的敘述正確的是（D）A、甲烷是一種黃綠色氣體B、甲烷是一種有臭味的氣體C、收集甲烷時常用排水法，是因為甲烷的密度與空氣的密度相近。D、甲烷能用排水法收集是因為甲烷難溶于水題型二氧化反應——甲烷的燃燒5.下列氣體在氧氣中充分燃燒后，其產物既可使無水硫酸銅變藍色，又可使澄清石灰水變渾濁的是（B）A、HClB、CH4C、H2D、CO6.將一定量的甲烷完全燃燒，使所生成的氣體依次通過裝有足量無水CaCl2和NaOH的玻璃管。結果盛NaOH的玻璃管質量增加了1.1g，則原來甲烷在標準狀況下的體積為（C）A、2.24LB、1.12LC、0.56LD、0.28L變式訓練7.甲烷氣體在氧氣中燃燒生成二氧化碳和水的實驗事實說明 （B）A．甲烷的分子式為CH4B．甲烷氣體中含碳元素和氫元素C．甲烷氣體中只含有碳元素和氫元素D．甲烷的化學性質比較穩(wěn)定題型三甲烷的取代反應8.光照下，甲烷與氯氣發(fā)生取代反應后，共得產物（A）A、5種B、2種C、3種D、4種9.下列物質常溫下呈氣態(tài)的是（A）A.CH3ClB.CH2Cl2C.CHCl3D.CCl4變式訓練10.下列物質中，不能與氯氣發(fā)生取代反應的是（D）A、.CH3ClB.CH2Cl2C.CHCl3D.CCl411.將1mol甲烷和4mol的氯氣發(fā)生取代反應，待反應完全后，測得四種有機取代物的物質的量相等，則消耗氯氣為：(C)A.0.5molB.2molC.2.5molD.4mol考點 二烷烴題型一烷烴12.寫出下列烷烴的分子式：（1）含有38個碳原子的烷烴的分子式（2）含有38個氫原子的烷烴的分子式（3）相對分子量為128的烷烴的分子式變式訓練13.化學式為C8Hm的烷烴，m值等于；CnH22的烷烴，n值等于；相對分子質量為212的烷烴的分子式為。題型二同系物和同分異構體14.所有同系物都具有(C)A.相同的相對分子質量B.相同的物理性質C.相似的化學性質D.相同的最簡式15.已知丙烷的二氯代物有4種同分異構體，則其六氯代物的同分異構體的數目為(C)A.2種B.3種C.4種D.5種16.下列說法錯誤的是(A)①化學性質相似的有機物是同系物②在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物是同系物③若烴中碳、氫元素的質量分數相同，它們必定是同系物④互為同分異構體的兩種有機物的物理性質有差別，但化學性質必定相似A．①②③④B．只有②③C．只有③④D．只有①②③變式訓練17.(1)下列幾組物質中，互為同位素的有__________，互為同素異形體的有________，互為同系物的有____________，互為同分異構體的有____________________，屬于同種物質的有__________。①O2和O3②35Cl和37Cl③CH3CH3和CH3CH2CH3④CH3CH2CH(CH3)CH2CH3和CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3⑤H2、D2和T2⑥⑦CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3⑧CH3CH(CH3)CH3和CH(CH3)3(2)請用系統(tǒng)命名法對第④組的兩種物質進行命名。CH3CH2CH(CH3)CH2CH3____________________CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3____________________解析①是氧元素的兩種單質，互為同素異形體；②是氯元素的兩種不同原子，互為同位素；③中乙烷與丙烷互為同系物，④中兩種分子均為烷烴，碳原子數不同也必為同系物，⑤⑥⑧均屬同一物質；⑦兩者分別為正丁烷與異丁烷，互為同分異構體。答案Ⅰ、②①③④⑦⑤⑥⑧Ⅱ、略18.某烴的一種同分異構體只能生成一種一氯代物，該烴的分子式可能是(C)A．C3H8B．C4H10C．C5H12D．C6H14題型三烷烴熔沸點變化規(guī)律19.下列五種烴：①2—甲基丁烷，②2，2—二甲基丙烷，③戊烷④丙烷⑤丁烷，按它們的沸點由高到低的順序排列正確的是（才）A.①>②>③>④>⑤B.②>③>⑤>④>①C.③>①>②>⑤>④D.④>⑤>②>①>③20.下列烷烴的沸點是：物質甲烷乙烷丁烷戊烷沸點—162℃—89℃—1℃+36℃根據以上數據推斷丙烷的沸點可能是（啊）約—40℃B.低于—162℃C.低于—89℃ D.高于+36℃課后習題演練：1．通過初中和高中有機化合物的學習，你認為下列有關有機化合物的說法中正確的是（）A．凡是含有碳元素的化合物都是有機化合物B．所有的有機化合物均難溶解于水C．易溶解于汽油、苯、四氯化碳的物質就是有機化合物D．有機物組成元素較少，而有機物的種類繁多，其原因之一就是具有同分異構體現象2．下列混和氣體中主要成分不是甲烷的是（）A．液化石油氣 B．沼氣 C．天然氣 D．瓦斯3．下列關于甲烷性質敘述中不正確的是 （）A．甲烷是一種無色無味的氣體 B．甲烷的密度比空氣的密度小C．甲烷極難溶解于水 D．甲烷性質穩(wěn)定，不和其它物質反應4．常溫下，下列物質的狀態(tài)是氣體的是（）A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CHCl3 D．CCl45．乙烷是一種重要的烷烴，通常用CH3CH3來表示，這種表示法是其（）A．電子式 B．結構式 C．結構簡式 D．實驗式6．C4H10是一種烷烴，其名稱是 （）A．四烷 B．丁烷 C．十烷 D．癸烷二、選擇題（有1—2個答案）7．近年來，部分大城市的公交車輛開始采用天然氣燃料，采取這種測試的目的是（）A．未雨綢繆，防止石油短缺 B．開渠節(jié)源，降低運營成本C．燃燒充分，減少大氣污染 D．燃燒值高，加大運輸動力8．甲烷分子的結構式是，下列關于其結構敘述中正確的是（）A．甲烷分子是正方形結構B．甲烷分子正四面體結構C．甲烷分子的四個鍵完全相同D．甲烷分子的四個鍵完全不相同9．同分異構體現象是有機化學中的一種普遍現象，下列有關同分異構體敘述中正確的是（）A．分子式相同而結構式不同的化合物互稱同分異構體B．組成成分相同而結構式不同的物質互稱同分異構體C．互為同分異構體的物質性質相同D．互為同分異構體的物質性質相異10．下列物質屬于同系物的一組是 （）A．CH4與C2H4B．與CH3－CH2－CH2－CH3C．C2H6與C3H8D．O2與O311．在一定條件下，下列物質可與甲烷發(fā)生化學反應的是 （）A．氯氣 B．溴水 C．氧氣 D．高錳酸鉀溶液12．某烷烴含有200個氫原子，那么該烴的分子式是 （）A．C97H200 B．C98H200 C．C99H200 D．C100H20013．在標準狀況下將11.2L甲烷和22.4L的氧氣混和后點燃，恢復到原來的狀態(tài)，氣體的體積是 （）A．11.2L B．22.4L C．33.6L D．44.8L14．下列烷烴的分子式表示的不是純凈物的是（）A．CH4 B．C3H8 C．C5H12 D．C7H1615．將1molCH4與氯氣發(fā)生取代反應，待反應完全后，測定四種有機物的物質的量相等，則產生HCl的物質的量是（）A．0.5molB．2mol C．2.5mol D．4mol16．將一定量的甲烷燃燒后得到CO、CO2和水蒸氣，混和氣體的質量是49.6g，通過無水氯化鈣時，無水氯化鈣增重25.2g，則CO2的質量是 （