必修2配套课件3.1

1、第3章重要的有机化合物第1节认识有机化合物第1课时有机化合物的性质内容标准活动与探究建议1.了解有机化合物中碳的成键特征。2.了解甲烷的结构和性质,通过甲烷的分子结构模型,培养空间想象能力。3.理解取代反应的概念。1.查阅资料:对有机化合物与无机物的溶解性、耐热性、可燃性等方面加以比较。2.实验:甲烷的化学性质。提示:纯净的甲烷能安静地燃烧并放出大量的热,而当空气中的甲烷在4.9%16%(体积分数)范围内时,遇火花将发生爆炸,体现了甲烷的可燃性。为了防止爆炸事故的发生,必须采取通风、严禁烟火等安全措施。近几年,国家耗巨资建设“西气东输”工程。媒体曾报道“瓦斯爆炸”事件。众所周知,天然气和瓦斯、

2、沼气的主要成分一样,都是甲烷,为什么前者可以安全利用,后者危害却那么大呢?这体现了甲烷的什么性质?如何减少“瓦斯爆炸”事故的发生?一、有机化合物1.定义绝大多数含_的化合物。2.共性思考感悟:1.是否所有含碳元素的化合物均是有机化合物?是否所有的有机化合物都难溶于水,都易燃烧?提示:有机化合物必含碳,但含碳的物质不一定是有机化合物。像CO、CO2、H2CO3、碳酸盐及碳酸氢盐,它们虽然含有碳元素,但其结构和性质与无机物类似,故作为无机物;有机化合物的性质指的是大多数有机物的性质,并不是绝对的,有的有机化合物不能燃烧,如四氯化碳(CCl4);有的易溶于水,如醋酸(CH3COOH)等。熔、沸点水溶

3、性可燃性_碳元素低难溶易燃烧二、甲烷(CH4)1.存在甲烷是天然气、沼气、坑道气(或瓦斯)的主要成分。2.物理性质颜色状态气味密度溶解性_比空气_于水无色气体无味小难溶3.化学性质(1)稳定性。通常情况下,甲烷性质稳定,与_、_、_都不反应。如将甲烷气体通入KMnO4溶液中,溶液颜色_。强酸强碱强氧化剂无变化(2)燃烧反应。实验操作实验现象火焰明亮且呈_,烧杯内壁有_澄清石灰水变_化学方程式_淡蓝色水珠浑浊CH4+2O2CO2+2H2OCa(OH)2+CO2CaCO3+H2O思考感悟:2.甲烷是可燃性气体,可燃性气体在点燃前要注意什么?提示:可燃性气体在点燃前要验纯,因为可燃性气体和空气混合,

4、如果在爆炸极限内,点燃易发生爆炸。实验操作实验现象气体颜色_试管内壁有_出现试管内液面逐渐_(3)取代反应。定义:有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应。甲烷与氯气的取代反应。变浅油状液滴上升有关化学方程式_,_,_,_CH4+Cl2CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClCH2Cl2+Cl2CHCl3+HClCHCl3+Cl2CCl4+HCl甲烷氯代物的性质 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4颜色均为_色状态一氯甲烷是_体,其余均为_液体水溶性均_溶用途三氯甲烷又叫_,可做_、有机溶剂;四氯甲烷又叫_,是重要的_,还可做_剂无气油状

5、氯仿麻醉剂四氯化碳有机溶剂灭火难思考感悟:3.CH4与Cl2反应共有几种产物?根据取代反应的原理,思考能否用CH4和Cl2按11的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示:CH4和Cl2在光照条件下的取代反应产物应是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4 4种有机物与氯化氢形成的混合物,虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不一,但不会出现全部是某一种产物的现象。因此不能用CH4和Cl2按11的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。一、有机化合物与无机化合物的区别物质比较有机化合物无机化合物类型多数为共价化合物有离子化合物,也有共价化合物结构多数分子中只含共价键分子中有些

6、含离子键,有些只含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解于水而难溶于有机溶剂,如食盐、食用碱等耐热性多数不耐热,熔点较低多数耐热,熔点较高可燃性多数能燃烧多数不能燃烧电离性多数是非电解质多数是电解质化学反应类型一般比较复杂,副反应多,反应速率慢,方程式用“”表示一般比较简单,副反应少,反应速率快,方程式用“”表示(1)有机化合物和无机化合物之间并无严格的界限。(2)有机化合物的性质是指大多数有机物的性质,并不是绝对的。如:大多数有机物难溶于水,但乙醇、乙酸(醋酸)易溶于水;大多数有机物可以燃烧,但CCl4却能灭火;大多数有机物为非电解质,但醋酸在溶液中能够发生电离;大

7、多数有机反应进行得很慢,但一些有机炸药爆炸是在瞬间完成的。1.甲烷的取代反应二、取代反应反应条件光照(光照时,甲烷与氯气发生平静的取代反应;若在室温黑暗处,两者则不发生反应而长期存放;若在强光直射下,两者则会发生爆炸)反应物甲烷能与氯气、溴蒸气、碘蒸气等纯净的卤素单质反应(但不能与氯水、溴水、碘水反应)反应机理甲烷分子中的一个氢原子被氯气分子里的一个氯原子所替代,生成了一氯甲烷,而CH3Cl分子中仍存在CH键,故CH3Cl还可继续与Cl2反应,依次生成CH2Cl2、CHCl3、CCl4。反应的化学方程式如下:反应产物无论如何控制反应物的用量,反应产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和C

8、Cl4四种有机物与HCl形成的混合物,其中五种产物中HCl最多物质的量的关系参加反应的Cl2的物质的量=生成的HCl的物质的量=有机产物中氯原子的物质的量2.取代反应、置换反应的比较 取代反应置换反应反应微粒通常是分子间的反应通常是有离子参加的反应反应物和生成物反应物和生成物中不一定有单质反应物和生成物中一定有单质副反应通常有副反应发生通常没有副反应发生反应条件反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响较大反应一般遵循金属活动性顺序,或遵循非金属活动性顺序等,受外界条件影响较小(1)取代反应是逐步进行的,是一种连锁反应,不会停留在某一步。(2)1 mol CxHy与Cl2发生完全取代反应时

9、,消耗Cl2的物质的量最大为y mol。知识点1有机化合物的性质【例题1】 下列有关有机物的说法正确的是()。A.有机物都是从有机体中分离出来的物质B.有机物都是非电解质C.有机物不一定都不溶于水D.有机物不具备无机物的性质解析:A不正确,很多有机物可以合成出来;B不正确,如CH3COOH是电解质;C正确,有机化合物大多数不溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸、葡萄糖等;D不正确,有机化合物与无机物性质差别较大,但有些有机化合物也具有某些无机物的性质,如乙酸(CH3COOH)具有酸性等。答案:C点拨:有机化合物种类繁多,数量巨大,千万不能认为所有的有机化合物都具有某一共同性质,所以在描述有机

10、化合物的性质时,不能太绝对化。知识点2甲烷的可燃性【例题2】 一定量的甲烷燃烧后得到的产物是CO、CO2和H2O(g),此混合气体的质量为49.6 g,当其缓慢通过足量的无水氯化钙时,质量减少25.2 g,则此混合气体中CO的质量为()。A.24.4 gB.13.2 gC.12.5 gD.11.2 g解析:因甲烷燃烧不充分,所以通过足量的无水氯化钙,气体质量减少的是25.2 g H2O(g),则生成的CO、CO2的质量和:49.6 g-25.2 g=24.4 g。由氢元素守恒可求得:n(CH4)=2=0.7 mol。设生成CO、CO2的物质的量分别为x、y,则有: 解得:x=0.4 mol,y

11、=0.3 mol。所以CO的质量为0.4 mol28 gmol-1=11.2 g。答案:D点拨:本题是甲烷燃烧产物的计算,因不充分燃烧的产物中有CO和CO2,故需列二元一次方程组来求解;而由氢元素的守恒求得的CH4的物质的量即为CO2和CO的物质的量之和,这是解题的关键。知识点3甲烷与氯气的取代反应【例题3】 将装有甲烷和氯气混合气体的三只集气瓶,用玻璃片把瓶口盖好后,分别作如下处理,各有怎样的现象发生?(1)置于黑暗处。(2)将点燃的镁条靠近集气瓶外壁。(3)放在光亮的教室里。(4)甲烷和氯气发生的一系列反应都是反应(填反应类型),生成的产物中常用做有机溶剂的是,可用做灭火剂的是。(5)若0

12、.5 mol甲烷和Cl2完全发生反应,并生成相同物质的量的四种有机产物,则需Cl2的物质的量是 mol。(6)把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中,放在光亮处,片刻后发现试管内壁上有油状液滴出现,该油状液滴可能是,水槽中还观察到,原因是(用离子方程式解释)。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液将观察到,原因是。若将水槽中的AgNO3溶液换成Na2SiO3溶液,水槽中也会有白色沉淀产生,原因是(用离子方程式解释)。解析:将混合气体(CH4与Cl2)置于黑暗处,由于两者反应是在光照下进行的,因而在黑暗处不会发生反应;将点燃的镁条靠近集气瓶,则

13、因光太强烈,反应较快,能发生爆炸;放于光亮的教室里,反应较平缓地发生,现象:黄绿色渐渐变浅,退去,瓶壁上出现油状液滴。该类有机反应是典型的取代反应,其产物中有机物共四种,常做有机溶剂的是CHCl3、CCl4,做灭火剂的是CCl4。(5)CH4与Cl2发生取代反应生成四种取代产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,根据碳元素守恒,四种取代产物的物质的量分别为 mol=0.125 mol,根据取代反应的特点,每个CH4分子中1个氢原子被取代时均消耗1个Cl2,则需要Cl2的物质的量等于有机产物中氯原子物质的量,即0.125 mol(1+2+3+4)=1.25 mol。(6)CH4和Cl

14、2在光照条件下生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色油状液体,使试管壁上有油状液滴生成;因生成的HCl易溶于水,反应后,试管内气体压强减小,试管内液面上升,HCl溶于水后,与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀,溶液中含有大量H+,故加入紫色石蕊试液后溶液变红;若换成Na2SiO3溶液,H+会与Si反应生成白色沉淀H2SiO3。答案:(1)无明显现象(2)发生爆炸(3)黄绿色逐渐变浅,最后消失,瓶壁上出现油状液滴(4)取代CHCl3、CCl4CCl4 (5)1

15、.25(6)CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀产生Ag+Cl-AgCl溶液变红反应生成的HCl溶于水,使溶液显酸性2H+SiH2SiO3点拨:解答本题要注意以下三点:(1)CH4与Cl2只有在光照条件下才发生取代反应。(2)CH4与Cl2的取代反应是多步反应同时进行。(3)Cl2取代CH4中的1个H原子,消耗1分子Cl2,生成1分子HCl。1下列关于甲烷的性质的叙述不正确的是()。A.甲烷是一种无色、无味的气体B.甲烷的密度比空气的密度小C.甲烷难溶于水D.甲烷性质稳定,不和其他物质反应解析:甲烷性质稳定,但在一定条件下可以和氯气、氧气等物质反应。答案:D2下列有关天然气的说法不正确

16、的是()。A.天然气是一种混合物B.天然气是一种清洁能源C.天然气遇空气会发生爆炸D.天然气的主要成分是一种只含碳、氢元素的化合物解析:天然气在空气中的浓度达到爆炸极限且遇明火才能引起爆炸。答案:C3下列物质中:氯水;浓硫酸;溴蒸气;烧碱;氧气;酸性KMnO4溶液,其中在一定条件下可以与甲烷发生化学反应的是()。A.B.C.D.解析:由甲烷的化学性质知,一般条件下甲烷不与强酸、强碱、强氧化剂发生反应,但在光照条件下甲烷可与纯净的卤素单质发生取代反应,此外,甲烷可以在氧气中燃烧,故选C项。答案:C4关于取代反应和置换反应的下列说法中正确的是()。A.取代反应和置换反应中一定都有单质生成B.取代反

17、应和置换反应一定都属于氧化还原反应C.取代反应大多数是可逆的,反应速率慢,而置换反应一般是单向进行的,反应速率快D.取代反应和置换反应的产物都是唯一的,不会有多种产物共存的现象解析:取代反应的生成物中不一定有单质,如甲烷与氯气的取代反应,A错;取代反应有的是氧化还原反应,有的不是,B错;由于取代反应是逐步进行的,因而生成物中可能会存在多种产物共存的现象,D错。答案:C5如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为14)的混合气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出化学方程式:。(2)经过几个小时的反应后,U形管右端的玻璃管中水柱变化是(填序号)。A.升高B.降低C.不变D.无法确定(3)长时间后U形管左端的气柱变化是(填序号)。A.体积增大B.体积不能确定C.消失