2012高考化学一轮复习课件：第9章 第1节 最简单的有机化合物—甲烷 知识研习（人教版）.ppt

1、第九章有 机 化 合 物第 一 节 最简单的有机化合物甲烷知 识 研 读(对应学生用书P124)课程解读知识梳理一、有机化合物和烃1有机化合物含的_ 化合物。2烃仅含有_和_两种元素的有机物，组成最简单的烃为_。想一想1CO2、CO、H2CO3、碳酸盐中也含有碳元素，是否也属于有机物？提示：CO2、CO、H2CO3、碳酸盐中虽然也含有碳元素，但因其结构和性质与无机物相似，把它们仍看作无机物。二、甲烷1分子组成及结构甲烷的化学式为：_，其电子式为：_，结构式为：碳元素CHCH4CH4_，结构简式为：_。甲烷分子是_构型，_位于中心，_位于顶点，四个CH键完全相同。2物理性质甲烷是_色、_味、_溶

2、于水的气体，密度比空气的 _。3化学性质甲烷在通常情况下性质较稳定，与强酸、强碱、高锰酸钾等都不反应。(1)氧化反应CH4正四面体碳原子氢原子无无极难小1 mol甲烷完全燃烧可以放出890 kJ热量。其热化学方程式为：_(2)取代反应以甲烷与Cl2的取代反应为例：原理：第一步：_第二步：_第三步：_第四步：_反应的条件：_处(室温冷暗处不反应，日光直射会发生爆炸)。光照反应物要求：CH4与 _，而不能用氯水代替。取代特点：CH4分子中的氢原子被氯原子逐步替代，所得产物是_(填“混合物”或“纯净物”)。四种有机产物：CH3Cl为_体，其他三种为_，它们都_溶于水。想一想2(1)能否用甲烷与氯气反

3、应制取纯净的一氯甲烷？(2)取代反应与置换反应有何不同之处？提示：(1)不能。CH4与Cl2的取代反应是逐步进行的，但四步反应往往同时发生，生成四种取代产物，而不是第一步反应进行完后再进行第二步，所以取代产物是混合物。氯气混合物气油状液体不(2)置换反应是一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物，主要用于无机反应，一定是氧化还原反应；取代反应仅是基团之间的替代，不一定属于氧化还原反应，且常用于有机反应。(3)热解反应：甲烷在_下可以分解。如(4)甲烷的用途：_；重要的化工原料。三、烷烃1结构特点强温沼气(1)分子里碳原子与碳原子之间都是_，碳原子剩余的价键全部跟_结合；(2)_状(

4、可能有支链)结构；(3)烷烃分子中，以任意一个碳原子为中心都是四面体结构，并不在一条直线上。2烷烃的通式_。3物理性质所有烷烃均_溶于水且密度比水_。随碳原子数的增加，熔沸点逐渐_，密度逐渐_。碳原子数小于5的烷烃，常温下呈气态。单键氢原子链CnH2n2难小升高增大4化学性质烷烃的化学性质与甲烷相似，通常较稳定，不与强酸、强碱及强氧化剂反应，但在一定条件下可燃烧，可发生取代反应和分解反应。烷烃(CnH2n2)的燃烧通式为：_。乙烷与Cl2发生取代反应生成一氯代物的化学方程式：_。5烷烃的命名碳原子数在十以下的，从一到十依次用_来表示；碳原子数在十以上的，就用数字来表示。当碳原子数相同时，在某烷

5、(碳原子数)前面加_等。想一想3如何理解烷烃中随碳原子数的增加，熔沸点逐渐升高？提示：烷烃分子的结构相似，随着碳原子数的增加，相对分子质量逐渐增大，分子间的作用力增大，熔沸点逐渐升高。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸正、异、新四、同系物1概念_相似，在分子组成上_的物质互称为同系物。2性质同系物的化学性质_，物理性质呈现一定递变规律。五、同分异构现象及同分异构体1概念(1)同分异构现象：化合物具有相同的_，但具有不同_的现象。(2)同分异构体：具有_的化合物互称为同分异结构相差一个或n个CH2原子团相似分子式结构同分异构现象构体。如CH3CH2CH2CH3和_。2性质烷烃的同分异构体支链

6、越多，沸点_，如沸点：正戊烷_异戊烷_新戊烷；化学性质不一定相似。想一想4有机物种类繁多的原因是什么？提示：每个碳原子均形成四个化学键，相邻碳原子以共价键形成稳定的长链或碳环。有机物之间存在着同分异构现象。越低考点一 有机化合物结构和组成的表示方法考点整合(即时巩固解析为教师用书独有)【案例1】化学科学需要借助化学专门语言来描述，下列有关化学用语正确的是()甲烷的结构式：灵犀一点：ABCD【解析】掌握各化学用语的含义和书写要求是解答该题的关键。结构式是用短线表示分子中的共用电子对，未成键的电子省略；结构简式要表示出分子的结构特点，其他有共性的结构可以归纳整合；电子式是用“”或“”表示原子最外层

7、电子的式子；分子式仅表示组成分子的原子个数；原子、离子结构示意图表示了原子、离子的核电荷数、电子层数和各层的电子数；比例模型是按原子大小的比例制作的表示分子空间形状的模型。乙烯的结构简式为CH2=CH2，乙醇的分子式为C2H6O，其余各项均正确。【答案】A【规律技巧】化学式(分子式)、电子式、结构式、结构简式均不能反映分子的空间构型。把最简式扩大整数倍，可以求分子式。写结构简式时，同一碳原子上的相同原子或原子团可以合并；直接相邻的且相同的原子团亦可以合并。如也可表示为(CH3)3C(CH2)2CH3。【即时巩固1】下列有关甲烷的几种结构描述不正确的是()【解析】CH4的结构简式为CH4。【答案

8、】C考点二 取代反应1烷烃的取代反应(1)反应物：烷烃；卤素单质的蒸气。(2)反应条件：光照；加热。(3)生成物：卤化氢；卤代烃。(4)化学键的变化：断键：CH、XX；生成键：HX、CX。(5)反应方程式：(6)特点卤素单质不同，反应快慢不同aF2反应猛烈，易爆炸。bCl2强光照射爆炸，弱光照射平稳反应。cBr2、I2反应慢。“乱反应”反应并不是烷烃完全生成一卤代物后与剩余的X2再反应生成二卤代物而是一卤代物和多卤代物同时生成，并且没有一定的数量关系。2取代反应和置换反应的区别灵犀一点：【案例2】某课外小组为分析甲烷与氯气发生取代反应后的产物，做了一系列实验：将盛有1体积CH4和4体积Cl2的

9、混合气体的试管倒立在滴有紫色石蕊试液的水槽里，放在光亮处，如图所示。(1)一段时间后，装置中可能还会有什么现象发生？_。(2)若水槽中改为Na2SiO3溶液，可能有什么现象？_。(3)将实验后容器倒立于NaAlO2溶液中，可能有什么现象？_。(4)将实验后容器倒立于Fe(OH)3胶体中，可能有什么现象？_。(5)将实验后容器倒立于Na2SO3和Na2S混合溶液中，可能有什么现象？_。(6)消耗的Cl2为_ mol，被氯原子取代的氢原子有_ mol。碳含量最小的有机化合物的空间几何构型是_。【解析】本题考查了取代反应及生成物HCl的性质。CH4与Cl2发生取代反应生成了CH3Cl、CH2Cl2、

10、CHCl3、CCl4和HCl五种产物。CH3Cl、HCl是气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油状液体，所以是气体体积减小的反应。现象应是试管中气体颜色逐渐变浅，液面上升，试管壁上有油状液体产生，水槽中的水变红。(2)若水槽中改为Na2SiO3溶液，生成的HCl将与Na2SiO3反应：Na2SiO32HCl=2NaClH2SiO3，所以产生白色沉淀。(3)若反应后水槽中改为NaAlO2溶液，生成的HCl将与NaAlO2反应：HClNaAlO2H2O=Al(OH)3NaCl，Al(OH)33HCl=AlCl33H2O，所以应先有白色沉淀，后来沉淀可能减少或消失。(4)若反应后水槽中改为Fe

11、(OH)3胶体，生成的HCl将使Fe(OH)3胶体先聚沉后溶解：Fe(OH)33HCl=FeCl33H2O，所以应先有红褐色沉淀，后来沉淀可能减少或消失。(5)若反应后水槽中改为Na2SO3和Na2S的混合溶液，生成的HCl将与之反应：6HClNa2SO32Na2S=6NaCl3S3H2O，所以应有淡黄色沉淀生成。(6)因为CH4与Cl2发生取代反应生成的4种取代产物中的碳原子均来自CH4，由碳原子守恒可知，共生成1 mol取代产物，且每一种取代产物物质的量均为0.25 mol。由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自Cl2，由CH4和Cl2反应的方程式知共耗Cl

12、2：0.25 mol0.25 mol20.25 mol30.25 mol42.5 mol。Cl2中的Cl进入HCl，Cl进入有机化合物，故n(H)取代n(Cl2)2.5 mol。【答案】(1)试管中气体颜色变浅，液面上升，试管壁上有油状液体产生，水槽中的水变红(2)有白色沉淀生成(3)先有白色沉淀生成，后来沉淀可能减少或消失(4)先出现红褐色沉淀，后来沉淀可能减少或消失(5)有淡黄色沉淀生成(6)2.52.5正四面体【规律技巧】烷烃只能与纯净的卤素单质在光照条件下发生取代反应，不能与卤水发生取代反应。烷烃与卤素单质发生取代反应时，一个卤素分子中只有一个卤素原子进入有机化合物，因此取代1 mol

13、 H原子需要1 mol卤素单质。在烷烃中所有的氢原子都可以被取代，因此其取代后的有机产物可以有多种。【即时巩固2】某课外兴趣小组利用如下装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题：(1)CH4与Cl2发生反应的条件是_；若用日光直射，可能会引起_。(2)实验中可观察到的实验现象有：量筒内壁上出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，_，_等。(3)实验中生成的油状液滴的化学式为_，其中_是工业上重要的溶剂。(4)饱和食盐水中有少量固体析出，其原因是_。(5)用饱和食盐水而不用水的原因是_。(6)若甲烷与氯气以物质的量之比13混合，在光照下得到的产物有：CH3Cl，CH2Cl2，CHCl3

14、，CCl4，其中正确的是_。A只有B只有C的混合物 D的混合物【解析】本题考查甲烷的取代反应及产物的性质。【答案】(1)光照(或光亮处)爆炸(2)量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升(3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4CHCl3、CCl4(4)反应中有HCl生成，使溶液中的Cl浓度增大，促使NaCl的溶解平衡向生成NaCl固体的方向移动(5)降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反应(6)D考点三 烷烃同分异构体的书写及判断技巧1烷烃同分异构体的书写步骤遵循“主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由邻到间”的规律。后三句是指支链的大小、支链的移动及排布形式。也可以参考“成直

15、链一线穿，从头摘，挂中间，往边排，不到端”的口诀书写，要注意思维有序，谨防重复和遗漏。2烷烃和烷基的同分异构体推导烷基的异构体数目的正确思路是由烷烃入手。例如：依照上述方法和思路，n5的烷烃及烷基的异构体数目规律如下表：准确理解和记忆丁基有4种、戊基有8种，对于分析有机化合物的结构、确定同分异构体的数目会有很大的帮助。灵犀一点：(1)对于烃的取代产物判断可用“等效氢”法，所谓“等效氢”就是位置等同的氢原子，如CH3CH3中，等效氢原子只有一种，CH3CH2CH3中等效氢原子有两种，烃中等效氢原子有几种，其一元取代物就有几种。(2)等效氢原子的判断方法：同一个碳原子上的是等效的。同一个碳原子上所

16、加的甲基上的氢原子是等效的。同一分子中处于轴对称或镜面对称，对称位置上的氢原子是等效的(相当于平面镜成像时，物与像的关系)。(3)书写同分异构体时一定要做到“有序”和“等效”，即思维的有序性和碳原子的等效性，避免遗漏和重复。同时要注意总结规律，例如：烃的一元取代物种类数等于烃中等效氢原子的种类数。一种烃如果有m个氢原子，那么它的n元取代物与(mn)元取代物种类相等。【案例3】(2010新课标全国卷)分子式为C3H6Cl2的同分异构体共有(不考虑立体异构)()A3种 B4种 C5种 D6种【答案】B【规律技巧】对同分异构体的考查，题目类型多变。常见题型有：限定范围书写或补写。解题时要看清所限范围

17、，分析已【解析】本题考查同分异构体的判断，意在考查考生书写同分异构体的能力。三个碳原子只有一个碳架结构，氯原子的存在形式包括在不同碳原子上和相同碳原子上两类(共4种)。知的几个同分异构体的结构特点，对比联想找出规律补写，同时注意碳的四价原则和官能团存在位置要求。判断是否是同分异构体。要先看分子式相同，再看结构不同。对结构不同要从两个方面来考虑：一是原子或原子团连接顺序；二是原子的空间位置。判断取代产物同分异构体种类的题目。其分析方法是分析有机化合物的结构特点，确定不同位置的氢原子种数，再确定取代产物同分异构体数目。【即时巩固3】根据下表烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是()A.3B4C5D6【答案】A【解析】本题首先根据表格分析得出氢原子数的变化规律判断出5号烃的分子式，然后再根据同分异构体的书写规律，判断同分异构体的数目。分析图表得出规律，1、2组，3、4组，5、6组，7、8组H原子个数相差4，第5种物质分子式为C5H12，有3种同分异构体：