2022-2023学年鲁科版必修第二册 第3章 第1节 第1课时　认识有机化合物的性质和结构特点 课件（53张）

第3章简单的有机化合物课程标准要求学科核心素养1.能辨识常见有机化合物分子中的碳骨架和官能团。能概括常见有机化合物分子中碳原子的成键类型。能描述甲烷、乙烯、乙炔的分子结构特征,并能搭建甲烷和乙烷的立体模型。2.能描述乙烯、乙醇、乙酸的主要化学性质及相应性质实验的现象,能书写相关的化学方程式,能利用这些物质的主要性质进行物质鉴别。3.能列举合成高分子、油脂、糖类、蛋白质等有机化合物在生产、生活中的重要应用,并结合这些物质的主要性质进行简要说明。4.能从有机化合物及其性质的角度对有关能源、材料、饮食、健康、环境等实际问题进行分析、讨论和评价。能妥善保存、合理利用常见的有机化学品。1.宏观辨识与微观探析:基于碳原子的成键特点认识有机化合物的结构特征,体会有机化合物在元素组成、分子结构及性质等方面与无机化合物的差异。2.变化观念与平衡思想:通过对乙烯、乙醇和乙酸等典型代表物的学习,体会有机化学反应与无机化学反应在反应条件、反应试剂及反应产物等方面的差异,深化“结构决定性质,性质反映结构”“性质决定用途”等学科观念。3.科学探究与创新意识:通过探究乙醇、乙酸化学性质的实验,学会组装实验仪器,与同学合作完成实验操作,并能运用多种恰当方式收集实验证据,基于证据推断概括乙醇、乙酸的性质。4.科学态度与社会责任:通过对化石燃料、饮食中的有机化合物的性质与用途的分析,体验有机化合物在能源、材料领域中的应用价值及有机化学对人类社会发展作出的巨大贡献;通过微项目活动,体会中国传统酿造工艺中蕴含的科学知识和原理,体会科学技术的发展使人们认识发酵的本质,进而将发酵原理应用于更为广泛的有机合成。第1节认识有机化合物第1课时认识有机化合物的性质和结构特点学习目标1.通过酒精、汽油、植物油和聚乙烯塑料的性质实验,认识有机化合物与无机化合物的性质差异。2.通过有机化合物的分子模型拼插活动,能辨识简单有机化合物分子的碳骨架,认识有机化合物分子的空间结构。3.通过对甲烷、乙烯、乙炔的组成、结构特点的分析,认识碳原子的成键特点,知道常见有机化合物中碳原子的成键类型。任务分项突破课堂小结提升学科素养测评任务分项突破学习任务1认识有机化合物的一般性质自主梳理1.有机化合物(1)概念:有机化合物是指大多数含有

元素的化合物,简称有机物。(2)认识人类生活、生产中的一些有机化合物。碳物质种类含有有机化合物的成分药物阿司匹林、扑尔敏、多酶片食品糖类、油脂、蛋白质材料塑料、纤维、橡胶能源煤、石油、天然气熔、沸点可燃性溶解性大多数熔点

.绝大多数受热易分解,容易

.一般

溶于水,

溶于有机溶剂2.有机化合物的性质(1)共性。低(2)差异性。①挥发性:如乙醇、苯等易挥发,而甘油等难挥发。②溶解性:大多数

溶于水,但

等易溶于水。③热稳定性:大多数受热

分解,但酚醛树脂等具有较强的热稳定性。④特征性质:如

能使紫色的酸性KMnO4溶液褪色。燃烧难易难乙醇、乙酸易乙醇互动探究在学习了有机化合物的概念以后,初步了解到有机化合物与无机化合物性质有很大的差异。同学们开始对有机化合物的性质产生了极大的兴趣,设计并实施了以下实验:实验编号实验内容实验现象1酒精很快消失,手背发凉2汽油和水分层,酒精和水不分层3受热熔化并剧烈燃烧,火焰明亮,伴有黑烟4植物油(上)层呈紫红色,水(下)层无色探究有机化合物的通性问题1:通过实验1,你对有机化合物的熔、沸点有什么样的认识?提示:有机化合物熔、沸点比较低,易挥发。问题2:结合实验2联想生活中的蛋白质、油脂、淀粉、蔗糖、食醋等有机化合物的溶解性,说说你对有机化合物的溶解性的认识。提示:大多数的有机化合物难溶于水,但像酒精、蔗糖、醋酸等少数有机化合物也可溶于水。问题3:从实验3看并结合生活中各种塑料、橡胶、涤纶等纤维的认识,有机化合物热稳定性如何?提示:大多数有机化合物受热易分解、易燃烧。问题4:根据实验4的现象,回顾前面所学的溴、碘的性质,你有何感悟?提示:碘易溶于有机溶剂,植物油是一种有机化合物。归纳拓展有机化合物和无机化合物的性质比较类型有机化合物无机化合物结构大多数有机化合物只含共价键有些只含离子键,有些只含共价键或同时含离子键和共价键溶解性多数不溶于水,易溶于汽油、酒精等有机溶剂多数溶于水,而难溶于有机溶剂耐热性多数不耐热,熔点较低(一般低于400℃)多数耐热,熔点较高可燃性多数能燃烧多数不能燃烧化合物类型多数为共价化合物,属于非电解质有离子化合物,也有共价化合物,多数(如酸、碱、盐等)属于电解质反应特点一般比较复杂,副反应多,反应速率慢,化学方程式一般用“

”连接一般比较简单,副反应少,反应速率快,化学方程式一般用“

”连接1.下列说法中,正确的是(

)A.有机化合物中都含有碳元素B.有机化合物都易燃烧C.有机化合物的水溶液都难导电D.有机化合物都是从有机体中分离出来的物质题组例练A解析:有机化合物都是含碳元素的化合物,即有机化合物中必含有碳元素,但含碳元素的化合物不一定是有机化合物,A项正确;大多数有机化合物能够燃烧,但CCl4等有机化合物不能燃烧,B项错误;多数有机化合物的水溶液难导电,但HCOOH(甲酸)、CH3COOH(乙酸)等的水溶液却能够导电,C项错误;有机化合物可以从动植物的有机体中提取,也可以利用无机化合物来合成,如CO和H2在高温、高压和催化剂条件下能合成有机化合物CH3OH(甲醇),D项错误。2.下列防疫物品,其主要成分不属于有机化合物的是(

)A.医用口罩:聚丙烯B.防护眼镜:聚碳酸酯C.二氧化氯消毒片:二氧化氯D.医用手套:丁腈橡胶C解析:二氧化氯中不含碳元素,故为无机化合物,故C符合题意。3.下列物质中,不属于有机化合物的是(

)A.尿素

B.酒精

C.小苏打

D.塑料C解析:小苏打是碳酸氢钠,性质和结构均类似于无机化合物,不是有机化合物,其余选项都是有机化合物。4.下列关于有机化合物的说法正确的是(

)A.大多数有机化合物熔、沸点低B.所有的有机化合物都容易燃烧C.易溶于汽油、乙醇等有机溶剂的物质一定是有机化合物D.有机化合物完全燃烧只生成CO2和H2OA解析:大多数有机化合物均为分子组成,通常其熔、沸点低,A正确;大多数有机化合物易燃,但不是所有,例如四氯化碳(CCl4)就不能燃烧,B错误;单质Br2、I2易溶于汽油、乙醇等有机溶剂,但都是无机物,C错误;常见的蛋白质中含有N、S等元素,燃烧会生成氮硫氧化物,D错误。思维建模1.有机化合物一定含有碳元素,含有碳元素的物质并非全属于有机化合物,碳的氧化物、碳酸以及碳酸盐都属于无机化合物。2.有机化合物的通性是绝大多数有机化合物的共性,但由于有机化合物种类繁多,其中有些物质不一定符合这些共性。3.有机化合物概念的产生之初是指有生命的物质,后来大量的有机化合物被合成出来,有机化合物已失去原来的含义。1.有机化合物的组成及烃的概念(1)组成元素:除

元素外,大多数含有

、

元素,有些还含有氮、硫、磷、卤素等元素。(2)烃:仅由

两种元素组成的有机化合物称为烃,也叫作碳氢化合物。学习任务2认识有机化合物的结构特点自主梳理碳氢氧碳和氢2.碳原子的成键特点(1)甲烷的组成和结构。分子式CH4分子空间结构结构式正四面体形,碳原子位于正四面体的

,4个氢原子分别位于正四面体的

。任意两个碳氢键之间的夹角均为

.空间结构示意图球棍模型空间填充模型中心4个顶点109°28′(2)有机化合物的结构式与结构简式。①结构式:用元素符号和“—”表示分子中原子的排列顺序和成键方式的式子。②结构简式:将结构式中表示单键的“—”省略后的式子称为结构简式。(3)有机化合物中碳原子的成键特点。①每个碳原子能与其他原子通过共用电子形成

个共价单键。4碳碳单键碳碳双键碳碳三键③碳原子之间彼此以共价键构成

或

。碳链碳环3.烷烃与环烷烃(1)烷烃定义:烃分子中,碳原子之间都以

键结合成碳链,碳原子的剩余价键均与

原子结合,这样的烃称为烷烃,也叫作

烃。(2)烷烃的命名。①烷烃的命名:分子中碳原子数为1～10的烷烃用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来命名为某烷;分子中碳原子数在10以上的烷烃则用碳原子数的中文数字命名。②示例:如CH4叫作甲烷,CH3CH3叫作乙烷,依次类推;CH3(CH2)9CH3叫作十一烷。氢饱和链单名称分子式结构式结构简式通式丙烷

.

.

.丁烷

.

.戊烷

.

.(3)几种常见的烷烃。C3H8CH3CH2CH3C4H10CH3CH2CH2CH3C5H12CH3CH2CH2CH2CH3CnH2n+2(n≥1)(5)同系物。①概念:

相似、分子组成相差一个或若干个

原子团的有机化合物互称为同系物。如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等互为同系物。②性质:由于结构上的相似,决定了同系物性质上的相似。所有烷烃的性质是相似的。4.不饱和链烃(1)定义:含有碳碳

键或碳碳三键的链烃。例如:乙烯、乙炔。(4)环烃。①概念:分子中有碳环(碳原子之间以共价键相连形成的环)的烃称为环烃。结构双CH2(2)三种常见烃分子的空间结构。名称球棍模型空间填充模型空间结构化学键的夹角乙烷空间立体结构近似于109°28′乙烯平面形分子120°乙炔直线形分子180°5.有机化合物分子中共价键的转化与物质转化(1)取代反应:有机化合物分子里的

被

.代替的反应。某些原子(或原子团)其他原子(或原子团)CH3Cl+HClCH2Cl2+HCl(4)共价键的转化。①通过化学反应可使有机化合物分子中的碳碳键、碳氢键转化为碳原子与其他原子(O、N、Cl等)形成的共价键。②甲烷与氯气在光照条件下的反应,完成了C—H键到C—Cl键的转化。③当氯气足量,生成CCl4时,甲烷分子中的C—H键全部转化为C—Cl键。(5)甲烷氯代物的性质及用途。①CH3Cl为无色、难溶于水的气体,CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为无色、难溶于水的油状液体。②CH2Cl2、CCl4是常用的有机溶剂;CHCl3曾被用作外科手术的麻醉剂;CCl4常用作灭火剂。互动探究探究1碳原子的成键特点——有机化合物种类繁多的根本原因碳原子之间有多样的成键方式(单键、双键、三键;既可以成链也可以成环)。由4个碳原子构成的烃分子可以有如图的几种结合方式,分析这几种分子的结构特点,体会以碳原子结构为骨架的有机化合物分子种类繁多的原因。问题1:结合碳原子的原子结构示意图()和共价键的知识判断,碳原子可以形成几个共价键?提示:碳原子最外层有4个电子,还差4个电子达到稳定结构,所以可以形成4个共价键。问题2:分析图中烃分子中碳原子的结合方式,总结碳原子之间的成键情况。提示:碳原子之间可以形成单键、双键或三键。问题3:碳原子之间通过共价键可以得到哪些碳骨架形式?提示:碳原子可以形成直碳链、带支链的碳链,还可以形成碳环。问题4:为什么有限的碳原子可以形成很多种有机化合物?提示:碳原子之间可以形成单键、双键、三键;既可以形成直链,也可以形成支链,还可以形成碳环;双键、三键可以位于不同的碳原子之间,所以有限的碳原子可以形成多种有机化合物(如图中4个碳原子形成了9种烃分子)。探究2甲烷的取代反应取两支试管,均通过排饱和NaCl溶液的方法收集半试管CH4和半试管Cl2,分别用铁架台固定好(如图)。将其中一支试管用黑色纸套套上,另一支试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置,比较两支试管内的现象。可以看到套有黑色纸套的试管无现象,而处于光亮处的试管内气体颜色逐渐变浅,试管内壁出现油状液滴,试管内液面上升。问题5:从实验现象看,在光照下CH4和Cl2发生了化学反应,发生的是置换反应吗?写出反应的化学方程式。问题6:试通过化学键的变化情况,分析CH4和Cl2在光照条件下是怎么形成CH3Cl的。提示:在光照条件下,CH4中的C—H键断裂,Cl2中的Cl—Cl键断裂,然后重新组合形成C—Cl键和H—Cl键。问题7:实验中CH4与Cl2的物质的量之比为1∶1,是否只生成CH3Cl?如果否,会生成几种产物?哪种产物的物质的量最多?提示:否,因为一旦生成CH3Cl,CH3Cl会与Cl2继续发生取代反应;最终得到5种产物,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl;其中HCl的物质的量最多。问题8:生成的产物在试管中的存在形式是什么?提示:HCl全部溶于水,CH3Cl以不溶于水的气体形式存在,CH2Cl2、CHCl3、CCl4以不溶于水的油状液滴形式附着在试管壁上。归纳拓展1.有机化合物组成和结构的表示方法(以乙烷为例)表示方法含义实例分子式用元素符号表示物质分子组成的化学式C2H6结构式用元素符号和“—”表示分子中原子的排列顺序和成键方式的式子结构简式把结构式中表示共价单键的“—”删去,把“—”连接的氢原子与碳原子合并为碳氢原子团的式子CH3CH3最简式(实验式)表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子CH3球棍模型用球和棍表示分子内原子间的成键类型和分子的空间结构空间填充模型用真实比例大小的小球表示分子的空间结构2.烷烃的性质(1)物理性质。①状态。碳原子数1～45～16≥17状态气体液体固体②密度:都较小,均小于1g·cm—3;随碳原子数的增加,烷烃的密度逐渐增大。③熔、沸点:较低;随碳原子数的增加,烷烃的熔、沸点一般逐渐升高。④溶解度:难溶于水而易溶于有机溶剂。(2)化学性质。①稳定性:通常较稳定,不能被KMnO4等强氧化剂氧化,也不与酸、碱发生反应。③取代反应:是烷烃的特征反应,在光照条件下,烷烃与Cl2、Br2等卤素单质可发生取代反应。题点一碳原子的成键特点1.碳原子的不同结合方式使得有机化合物种类繁多,下列碳原子的结合方式中错误的是(

)题组例练C解析:碳原子的最外层有4个电子,形成稳定化合物时,碳原子的最外层满足8电子稳定结构,则最多可形成4对共用电子,即4个共价键。选项C中碳原子形成5个共价键,不符合碳原子的成键特点。2.在光照条件下,甲烷与Cl2充分反应,得到的生成物中物质的量最多的物质是(

)A.CH3Cl B.CH2Cl2C.CCl4 D.HCl解析:由CH4与Cl2发生取代反应可知,不管生成1mol何种卤代烃,都有1molHCl生成,到反应终止,生成的HCl的物质的量最多。D题点二同系物3.下列有关说法不正确的是(

)A.互为同系物的有机化合物的组成元素相同,且结构必须相似B.分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物一定互为同系物C.分子式为C3H8与C6H14的两种有机化合物一定互为同系物D.互为同系物的有机化合物的相对分子质量数值一定相差14n(n为正整数)解析:互为同系物的有机化合物必须具有相似结构,分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物,如果结构不相似,不一定互为同系物,如乙烯与环丙烷分子组成相差1个CH2原子团,但两者结构不同,不互为同系物,故B不正确。B4.(2022·浙江舟山阶段检测)下列各组物质中,互为同系物的是(

)BA.①③

B.①④

C.②③

D.②④解析:①③④都是烷烃,①④及③④结构相似,分子组成上相差2个CH2原子团,①④及③④互为同系物,故B符合题意。思维建模同系物的判定(1)分析结构:是否结构相似,属于同一类物质。(2)分析分子式:是否相差一个或若干个CH2原子团。(3)分析组成:是否符合相同的通式。课堂小结提升【知识整合】【易错提醒】1.误认为含碳元素的化合物就是有机化合物。其实不然,CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐等都是无机化合物。2.误认为有机化合物都易燃烧。其实不然,CCl4就不能燃烧,而且可以用来灭火。3.误认为烷烃碳原子之间通过共价键可以形成直线形分子。其实不然,链状烷烃分子都是折线形。5.误认为甲烷与少量氯气反应只生成一取代物CH3Cl。其实不然,甲烷与氯气反应的特点是多步取代同时进行,所以一定生成多种取代产物的混合物。6.误认为甲烷与氯气发生取代反应的产物:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体。其实不然,CH3Cl是一种气体。学科素养测评目前人类在自然界发现和人工合成的有机化合物已经超过1亿种,研究有机化合物的结构有利于认识和理解有机化合物种类繁多的原因。其中有机化合物中的烃类物质是人类获取能量和合成原料的主要的来源,对烃类物质的结构与性质的研究是学习有机化学知识的基础。答案:(1)1个CH3原子团中的碳原子与1个氯原子形成C—Cl键CCl4解析:(1)CH4与Cl2发生反应,断裂CH4分子上的一个C—H键,同时Cl2断裂Cl—Cl键,产生的1个CH3原子团与1个氯原子结合形成CH3Cl,产生的1个氢原子与另1个氯原子结合形成HCl;该反应生成的CH3Cl与Cl2可继续反应,生成的后续产物也可与Cl2继续反应。在Cl2足量的条件下,CH3Cl中的氢原子可被氯原子完全取代,最终将转化为CCl4。目前人类在自然界发现和人工合成的有机化合物已经超过1亿种,研究有机化合物的结构有利于认识和理解有机化合物种类繁多的原因。其中有机化合物中的烃类物质是人类获取能量和合成原料的主要的来源,对烃类物质的结构与性质的研究是学习有机化学知识的基础。(2)已知甲烷分子中四个氢原子所处的化学环境完全相同,据此推测其结构有平面正方形和正四面体形两种可能,如图所示。已知CH2Cl2只有一种结构,则可知甲烷分子应为

形;两个C—H键间的键角为

。

答案:(2)正四面体109°28′解析:(2)若甲烷为平面正方形结构,则其中的2个氢原子被氯原子取代产生的物质CH2Cl2就会有2种结构:2个氯原子在相邻位置,夹角是90°,2个氯原子在相对位置,夹角是180°,但事实上CH2Cl2只有1种结构,这说明CH4是正四面体形结构。所有键角都相同,都为109°28′。目前人类在自然界发现和人工合成的有机化合物已经超过1亿种,研究有机化合物的结构有利于认识和理解有机化合物种类繁多的原因。其中有机化合物中的烃类物质是人类获取能量和合成原料的主要的来源,对烃类物质的结构与性质的研究是学习有机化学知识的基础。(