有機(jī)化學(xué)-高中化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽系列講座課件

高中化學(xué)奧林匹克競(jìng)賽系列講座（四）有機(jī)化學(xué)429572439gao1.1、有機(jī)化學(xué)歷史和展望

1828年德國(guó)化學(xué)家武勒從典型的無(wú)機(jī)化合物氰酸鉀與氯化銨，合成了有機(jī)物尿素。KOCN+NH4Cl→CO(NH2)2+KCl我國(guó)科學(xué)家在20世紀(jì)60年代首次合成具有生物活性的蛋白質(zhì)

-----結(jié)晶牛胰島素1、有機(jī)化學(xué)概述429572439gao1.2、碳原子的成鍵特征1.2.1、共價(jià)數(shù)根據(jù)共價(jià)鍵理論，某原子有幾個(gè)未成對(duì)電子，就可以形成幾個(gè)共價(jià)鍵，而價(jià)電子中的孤對(duì)電子，則可以形成配位鍵。C原子可形成4個(gè)共價(jià)鍵；N、P原子可形成3個(gè)共價(jià)鍵，1個(gè)配位鍵S、O原子可形成2個(gè)共價(jià)鍵，2個(gè)配位鍵Cl、Br原子可形成1個(gè)共價(jià)鍵，3個(gè)配位鍵H原子可形成1個(gè)共價(jià)鍵429572439gao碳元素的成鍵時(shí)電子云的重疊方式

（頭碰頭—σ鍵、肩并肩—π鍵）（1）σ鍵——電子云頭碰頭重疊，重疊程度大可繞鍵軸旋轉(zhuǎn)。穩(wěn)定，能發(fā)生取代。（2）л鍵——電子云肩并肩重疊，重疊程度小不能旋轉(zhuǎn)。易斷裂，易發(fā)生加成反應(yīng)。1.2.2、碳原子的成鍵特征429572439gaoC原子的價(jià)電子：2S1、2Px1、2Py1、2Pz1（1）、成鍵時(shí)軌道的重疊要盡可能采取電子云密度最大的方向，要盡可能使生成物能量更低、更穩(wěn)定。因此碳原子在成鍵時(shí)可能4個(gè)價(jià)電子軌道完全雜化（SP3雜化）、可能部分雜化（SP2雜化、SP雜化）（2）、碳原子在形成4個(gè)共價(jià)單鍵時(shí)，采用等性SP3雜化形式。并且，為使成鍵電子對(duì)間的相互排斥力最小，這四個(gè)共價(jià)鍵構(gòu)成一種“立體”的結(jié)構(gòu)。例如CH4：形成4個(gè)共價(jià)鍵鍵能、鍵長(zhǎng)完全相等，夾角為109。28‘。429572439gao（3）、在C2H4分子中，C原子為達(dá)到最外層8電子的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，形成了2個(gè)共價(jià)單鍵（σ鍵），和一個(gè)雙鍵（π鍵和σ鍵）。這時(shí)碳原子采用了SP2雜化形式形成了三個(gè)σ鍵。乙烯分子中6個(gè)原子位于同一平面上。在C2H2分子中，碳原子形成了一個(gè)單鍵一個(gè)叁鍵，這時(shí)碳原子采用了SP雜化形式形成了兩個(gè)σ鍵，另外兩個(gè)P電子分別與另外一個(gè)碳原子的兩個(gè)P電子形成了兩個(gè)π鍵，乙炔分子中4個(gè)原子位于同一直線上。（4）、在CH2=CH—CH=CH2分子中，兩個(gè)π鍵的電子云為4個(gè)碳原子共用，該分子更加穩(wěn)定?！肮曹棥宝墟I又叫離域大π鍵。例如苯分子：3個(gè)π鍵的電子云為6個(gè)C原子共用。429572439gao1.3、碳原子的雜化軌道與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、sp3雜化軌道及其代表物和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①、碳原子的基態(tài)、激發(fā)態(tài)②、碳原子的sp3雜化的優(yōu)點(diǎn)：大頭更大、成鍵能力更強(qiáng)③、碳原子的sp3雜化軌道的電子云的模型：正四面體④、碳原子的sp3雜化軌道的成鍵的特點(diǎn)：全部是單鍵即形成4個(gè)σ鍵⑤、代表物：CH4、CCl4429572439gao

2、sp2雜化軌道及其代表物和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①碳原子的sp2雜化的優(yōu)點(diǎn)：大頭更大、成鍵能力更強(qiáng)②、碳原子的sp2雜化軌道的電子云的模型：平面正三角形③、碳原子的sp2雜化軌道的成鍵的特點(diǎn)：形成3個(gè)單鍵即3個(gè)σ鍵的同時(shí)又形成了1個(gè)π鍵④、代表物：乙烯、苯

3、sp雜化軌道及其代表物和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①碳原子的sp雜化的優(yōu)點(diǎn)：大頭更大、成鍵能力更強(qiáng)②、碳原子的sp雜化軌道的電子云的模型：直線型③、碳原子的sp雜化軌道的成鍵的特點(diǎn)：形成2個(gè)單鍵即2個(gè)σ鍵的同時(shí)又形成了2個(gè)π鍵④代表物：乙炔429572439gaoσ鍵π鍵由原子軌道軸向交疊而成，交疊程度大側(cè)面交疊，交疊程度較小電子云對(duì)鍵軸呈圓柱形對(duì)稱分布，核對(duì)其束縛力較大π電子云分布在分子平面上下，流動(dòng)性較大，極化性也大繞鍵軸旋轉(zhuǎn)不破壞交疊不能自由旋轉(zhuǎn)，C—C原子相對(duì)旋轉(zhuǎn)會(huì)減少甚至破壞交疊，造成鍵的斷裂，因此有順?lè)串悩?gòu)現(xiàn)象。鍵能大、穩(wěn)定鍵能較小，易破裂，易起化學(xué)反應(yīng)429572439gao1.4、高中有機(jī)化學(xué)中的常用概念或化學(xué)用語(yǔ)

1.4.1.分子式、最簡(jiǎn)式、通式介紹各類烴的通式

1.4.2.結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（①省單鍵、②碳架結(jié)構(gòu)、③折線式）

（1）以C5H12為例介紹結(jié)構(gòu)式和一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式（2）以C6H14為例介紹結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式中的碳架結(jié)構(gòu)和折線式

1.4.3.同分異構(gòu)體、同分異構(gòu)現(xiàn)象(1)同分異構(gòu)體和同分異構(gòu)現(xiàn)象的概念(2)舉例說(shuō)明429572439gao1.4.4、有機(jī)物的官能團(tuán)決定化合物化學(xué)特性的原子或原子團(tuán)。常見(jiàn)的官能團(tuán)有：C=C雙鍵、C≡C叁鍵、鹵素原子（―X）、羥基（―OH）醛基（―C―H）O羧基（―COOH）硝基（―NO2）、磺酸基（―SO3H）、氨基（―NH2）1.4.5.同系物（①概念、②判斷）

（1）同系物的概念（2）根據(jù)同系物的概念判斷429572439gao2、有機(jī)物系統(tǒng)命名法

2.1．帶支鏈烷烴

主鏈

選碳鏈最長(zhǎng)、帶支鏈最多者。

編號(hào)

按最低系列規(guī)則。從靠側(cè)鏈最近端編號(hào)，如兩端號(hào)碼相同時(shí)，則依次比較下一取代基位次，最先遇到最小位次定為最低系統(tǒng)（不管取代基性質(zhì)如何）。

429572439gao取代基次序IUPAC規(guī)定依英文名第一字母次序排列。我國(guó)規(guī)定采用立體化學(xué)中“次序規(guī)則”：優(yōu)先基團(tuán)放在后面，如第一原子相同則比較下一原子。

2-甲基-3-乙基戊烷

429572439gao2.2．單官能團(tuán)化合物

主鏈

選含官能團(tuán)的最長(zhǎng)碳鏈、帶側(cè)鏈最多者，稱為某烯（或炔、醇、醛、酮、酸、酯、……）。鹵代烴、硝基化合物、醚則以烴為母體，以鹵素、硝基、烴氧基為取代基，并標(biāo)明取代基位置。

編號(hào)

從靠近官能團(tuán)（或上述取代基）端開(kāi)始，按次序規(guī)則優(yōu)先基團(tuán)列在后面。

429572439gao429572439gao2.3．多官能團(tuán)化合物

（1）脂肪族

選含官能團(tuán)最多（盡量包括重鍵）的最長(zhǎng)碳鏈為主鏈。官能團(tuán)詞尾取法習(xí)慣上按下列次序：

—OH＞—NH2（=NH）＞C≡C＞C=C429572439gao429572439gao（2）脂環(huán)族、芳香族

如側(cè)鏈簡(jiǎn)單，選環(huán)作母體；如取代基復(fù)雜，取碳鏈作主鏈。

429572439gao（3）雜環(huán)

從雜原子開(kāi)始編號(hào)，有多種雜原子時(shí)，按O、S、N、P順序編號(hào)。

429572439gao2.4．順?lè)串悩?gòu)體

（1）順?lè)疵?/p>

環(huán)狀化合物用順、反表示。相同或相似的原子或基因處于同側(cè)稱為順式，處于異側(cè)稱為反式。

429572439gao3.異構(gòu)現(xiàn)象和立體化學(xué)

3.1．構(gòu)造異構(gòu)

分子式相同而構(gòu)造式不同，即分子中原子互相連接的方式和次序不同，稱構(gòu)造異構(gòu)。有碳架異構(gòu)、位置異構(gòu)、官能團(tuán)異構(gòu)、互變異構(gòu)。

3.2．立體異構(gòu)

構(gòu)造式相同但原子或基團(tuán)在空間的排列不同（即構(gòu)型不同）產(chǎn)生的異構(gòu)現(xiàn)象叫立體異構(gòu)。如順?lè)串悩?gòu)、對(duì)映異構(gòu)。

429572439gao一、

甲烷的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.甲烷的組成：（1）元素組成（2）質(zhì)量組成（3）分子組成（4）通過(guò)質(zhì)量組成推斷分子組成的方法2.甲烷的結(jié)構(gòu)：（1）分子結(jié)構(gòu)①CH4分子中的碳原子是以sp3雜化軌道成鍵的②CH4分子是以碳原子為中心的正四面體，鍵角為109028′③CH4分子的結(jié)構(gòu)式④CH4分子的電子式⑤下列事實(shí)中能證明甲烷分子為正四面體而非正方形結(jié)構(gòu)的是（）A.CH3Cl無(wú)同分異構(gòu)體B.CH2Cl2無(wú)同分異構(gòu)體C.CHCl3無(wú)同分異構(gòu)體D.C—H鍵的鍵參數(shù)相同（2）晶體結(jié)構(gòu)429572439gao3.甲烷的性質(zhì)：（1）取代反應(yīng)①取代反應(yīng)的概念②甲烷的鹵代：

A.甲烷氯代的化學(xué)反應(yīng)方程式：

B.甲烷發(fā)生鹵代反應(yīng)的條件：光照且鹵素單質(zhì)為氣體③甲烷氯代反應(yīng)的分析

A.反應(yīng)的機(jī)理：

B.有機(jī)產(chǎn)物的特點(diǎn)：

a.是否為混合物？b.各種有機(jī)產(chǎn)物的名稱和狀態(tài)、顏色

C.各種產(chǎn)物的物質(zhì)的量之間的關(guān)系：

a.n(HCl)最大，且

n(HCl)=n(Cl2)b.n(CH4)=n(CH3Cl)+n(CH2Cl2)+n(CHCl3)+n(CCl4)C、n(HCl)=n(CH3Cl)+2n(CH2Cl2)+3n(CHCl3)+4n(CCl4)429572439gao④甲烷氯代反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象

A.混合氣體的顏色：

B.產(chǎn)物的狀態(tài)：

C.產(chǎn)物HCl的水溶性：（2）裂解反應(yīng)①甲烷常溫時(shí)很穩(wěn)定，高溫時(shí)可斷鍵②甲烷的高溫裂解反應(yīng)方程式：③以上反應(yīng)的溫度高低比較：（3）燃燒①反應(yīng)方程式：②點(diǎn)燃甲烷時(shí)的注意事項(xiàng)：③甲烷燃燒的現(xiàn)象：A.火焰顏色——淡藍(lán)色、煙——無(wú)煙或很淡的煙B.分析原因429572439gao4.甲烷的制備：（1）工業(yè)制備（2）實(shí)驗(yàn)室制備①藥品：無(wú)水CH3COONa和堿石灰②反應(yīng)原理：（主反應(yīng)、副反應(yīng)以及反應(yīng)的類型）

A.主反應(yīng)方程式：

B.副反應(yīng)方程式：

C.是否為取代反應(yīng)？③堿石灰中的CaO的作用：

A.提供反應(yīng)物B.疏松導(dǎo)氣④氣體發(fā)生裝置：同于O2、NH3

429572439gao⑤氣體收集方法：同H2、O2、NH3比較⑥性質(zhì)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)：

A.不能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色

B.不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色

C.點(diǎn)燃燃燒：通過(guò)對(duì)產(chǎn)物的定性分析驗(yàn)證甲烷的元素組成⑦尾氣處理：點(diǎn)燃燃燒⑧實(shí)驗(yàn)室制甲烷反應(yīng)原理的應(yīng)用：5.甲烷的用途：429572439gao一、

烷烴的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1.烷烴的組成：（1）元素組成（2）分子組成（通式）（3）質(zhì)量組成

2.烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）分子結(jié)構(gòu)（2）晶體結(jié)構(gòu)

3.烷烴的性質(zhì)特點(diǎn)：（1）取代反應(yīng) ①一元取代產(chǎn)物的判斷與書寫②二元取代產(chǎn)物的判斷與書寫③氣態(tài)烷烴不能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色④液態(tài)烷烴不能因反應(yīng)使溴水褪色，但能因萃取而使溴水褪色

429572439gao（2）裂解反應(yīng)①C8H18的均裂②C4H10的裂解③C4H10裂解后所得混合氣體平均分子量的計(jì)算（3）氧化反應(yīng)①烷烴不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色②C4H10催化氧化制CH3COOH③烷烴的燃燒：用通式書寫429572439gao④烴CxHy燃燒的相關(guān)計(jì)算

A.燃燒后生成的CO2和H2O（g）的體積比為a∶b

最簡(jiǎn)式為：CaH2b

分子式為：(CaH2b)nB.燃燒前后混合氣體的體積不變分子式為：CxH4

具體為：CH4、C2H4、C3H4

C.燃燒后生成的CO2和H2O（g）被NaOH溶液或

Na2O2固體充分吸收討論計(jì)算4.常見(jiàn)的氣態(tài)烷烴：

CH4、C2H6、C3H8、CH3CH2CH2CH3、CH(CH3)3、C(CH3)45.烷烴的物理性質(zhì)：熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的遞變規(guī)律429572439gao三、烷烴的命名——系統(tǒng)命名法

1.取代基：（1）烴基（2）烴名（3）甲基、乙基的電子式

2.烷烴的命名原則：

（1）選主鏈：選取最長(zhǎng)的碳鏈為主鏈—保證取代基最小。

（2）給主鏈命名：①碳原子數(shù)少于10：稱某烷——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、