基础课时13 认识有机化合物的一般性质和结构特点
学习目标 1.知道有机化合物分子是有空间结构的,能辨识常见有机物分子中的碳骨架。2.以甲烷、乙烯、乙炔为例认识碳原子的成键特点,能概括常见有机化合物中碳原子的成键类型。3.能描述甲烷、乙烯、乙炔的分子结构特征,能拼插简单有机物的球棍模型。
一、认识有机化合物的一般性质
[问题讨论]
实验①:用棉签蘸取酒精,涂抹在手上;
实验②:取两支试管,加入适量蒸馏水,分别加入体积相近的汽油和酒精,振荡观察现象;
实验③:用坩埚钳夹持一块聚乙烯塑料,放到酒精灯火焰上加热至燃烧;
实验④:向试管中加入适量碘水,再滴入几滴植物油,振荡静置。
1.实验①②的现象是怎样的 表现出酒精怎样的性质
2.实验③的现象是怎样的
3.所有的有机化合物都难溶于水、都可以燃烧吗
4.实验④的现象是怎样的
1.有机化合物
大多数含有碳元素的化合物属于有机化合物。
2.有机化合物的性质
大多数有机物具有下列性质:熔点低,常温下多为固体和液体;一般难溶于水、易溶于有机溶剂;绝大多数有机物受热易分解,容易燃烧。
3.有机物性质的差异性
挥发性 易挥发,如 、苯等
难挥发,如 等
溶解性 大多难溶于水,如 等
易溶于水,乙醇、乙酸等
热稳 定性 大多受热易分解,如 等
较强热稳定性,如酚醛树脂等
特性 如乙醇能使紫色酸性KMnO4溶液褪色
4.有机化合物的特点
(1)数量特点:种类繁多,达上亿种。
(2)除含有碳元素外,还含有H、O、N、P、S、Cl、Br等。
(3)反应特点:有机反应多数速率慢,需催化剂和加热,副反应多,反应复杂。
1.下列有关有机化合物组成的叙述不正确的是 ( )
A.有机化合物大多数难溶于水、熔点低
B.有机物中一定含碳元素
C.CO、CO2是含碳化合物,所以它们是有机化合物
D.人类已知的化合物中,种类最多的是ⅣA族的化合物
2.下列有关有机物的说法中,正确的是 ( )
A.有机物都是从有机体中分离出来的物质
B.有机物都是共价化合物
C.有机物不一定都难溶于水
D.有机物不具备无机物的性质
【题后归纳】
有机化合物必须含有碳元素,但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物。如碳的氧化物(CO、CO2)、碳酸及其盐、氰化物(NaCN)、硫氰化物(NH4SCN)和金属碳化物(CaC2)等,由于它们的组成、结构和性质与无机物相似,一般把它们归为无机物。
二、认识有机化合物的结构特点
1.甲烷的结构特点
(1)烃
仅由 和 两种元素组成的有机化合物称为烃,也叫碳氢化合物。
(2)甲烷分子的成键特点
甲烷的分子式为 ,电子式为
,结构式为 ,甲烷分子形成 个 键。
(3)甲烷分子的空间结构
①结构模型
球棍模型 空间填充模型 空间结构示意图
②结构特点:原子间以 结合,空间结构为 ,碳原子位于 ,4个氢原子分别位于 ,任意两个碳氢键之间的夹角均为109°28'。
2.碳原子的成键特点
(1)碳原子的结构特点
碳原子的最外层有 个电子,它不易失去或得到电子形成 ,通常通过 与其他原子结合。
(2)碳原子的成键方式
①每个碳原子能与其他原子形成 个共价键。
②碳原子之间彼此以共价键构成 或 。
③碳原子与碳原子之间可以形成
()、 ()、 (—C≡C—)。
3.有机化合物组成和结构的表示方法(以甲烷为例)
表示方法 含义
分子式:CH4 用元素符号表示物质分子组成的式子,可反映一个分子中原子的种类和数目
最简式(实验式):CH4 表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子
电子式:H︰︰H 用小黑点等符号代替电子,表示原子最外层电子成键情况的式子
结构式: 用元素符号和短线“—”表示分子中原子的连接顺序和成键方式的式子,但不表示真实空间结构
结构简式:CH4 结构式的简便写法,着重突出结构特点
球棍模型: 小球表示原子,短棍表示化学键,展示了空间结构
空间填充模型: 表示原子的相对大小和空间的相对位置
1.下列各图均能表示甲烷的分子结构,其中能反映其真实存在状况的是 ( )
2.下列碳的连接方式不正确的是 ( )
3.目前已发现的有机化合物大约有三千万种,下列有关其种类繁多的原因的说法错误的是 ( )
A.碳原子间能以单键、双键或三键等多种方式结合
B.多个碳原子可以形成长短不一的碳链,碳链也可以含有支链
C.每个碳原子都能与氢原子形成四个共价键
D.多个碳原子间可以形成碳链、碳环,碳链或碳环也能相互结合
三、常见的烃 同系物
1.烷烃
(1)概念
烃分子中,碳原子之间都以单键结合成 ,碳原子的剩余价键均与 结合,这样的烃称为烷烃。也称为 。
(2)烷烃的结构特点
①“单”:每个碳原子形成4个共价键,碳、碳之间以单键相连。
②“链”:碳、碳之间形成链状,不形成碳环。
③“饱”:碳原子的剩余价键全部跟氢原子相结合达到“饱和”状态。
(3)常见的烷烃
丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、戊烷(C5H12)等,它们的结构式、结构简式及球棍模型如下表所示:
丙烷(C3H8) 丁烷(C4H10) 戊烷(C5H12)
结构 式
结构 简式 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3
球棍 模型
(4)烷烃的习惯命名
碳原子数(n)及命名
n≤10 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
n>10 中文数字+烷
2.环烃
(1)概念
分子中有 (碳原子之间以共价键相连形成的环)的烃称为环烃。
(2)环丁烷的分子结构
分子式 ,结构简式 。
3.不饱和链烃
(1)乙烯
乙烯分子中,碳原子之间以 结合形成碳链;乙烯分子中, 在同一个平面内,同一碳原子上的碳碳双键和两个碳氢键中,任意两个键之间的夹角都约为 ,结构式: 。
(2)乙炔
乙炔分子中,碳原子之间以 结合形成碳链;乙炔分子是 分子,碳碳三键和两个碳氢键之间的夹角为 , 结构式: 。
(3)不饱和链烃
像乙烯、乙炔分子中,碳原子还有能与氢原子结合的 ,每个碳原子的最外层电子 ,即没有达到“饱和”状态,
这样的烃叫作不饱和链烃。
4.同系物
(1)烷烃通式
烷烃的通式为Cn(n为大于或者等于1的整数)。相邻烷烃分子在组成上均相差1个 原子团。
(2)同系物概念
像这种结构相似、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。
5.碳原子与其他元素原子成键
碳原子除了彼此之间以及与氢原子形成共价键外,也可以与卤素、氧、氮等其他元素的原子形成共价键。如等。
1.(2023·辽宁实验中学高一月考)下列关于有机化合物的说法正确的是 ( )
A.异戊烷和甲烷互为同系物
B.甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.C3H8的一氯代物有3种
D.将甲烷和氯气按体积比1∶1混合,光照条件下可以得到纯净的CH3Cl
2.下列关于同系物的说法中,错误的是 ( )
A.同系物的结构相似,但不完全相同
B.互为同系物的分子中各元素的质量分数一定相同
C.同系物中,相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团
D.与甲烷互为同系物的物质一定是饱和链烃,具有相似的化学性质
3.下列物质中,与有机化合物C2H6互为同系物的是 ( )
A.C4H10 B.C2H4
C.C3H6 D.C6H6
【题后归纳】 判断同系物的三个关键
(1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。
(2)“似”——结构相似,是指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。
(3)“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。
①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。
②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
四、甲烷的取代反应
1.甲烷跟氯气的取代反应实验
实验 操作 用漫射日光照射大试管中的混合气体(如图所示)
实验 现象 ①气体颜色 ②试管内壁有 出现 ③试管内液面
有关 化学 方程式 ①CH4+Cl2CH3Cl+HCl ②CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl ③CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl ④CHCl3+Cl2CCl4+HCl
2.取代反应
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。
3.甲烷取代反应归纳
反应 条件 光照(在暗处不发生反应,但不能用 , 否则会发生爆炸)
反应物 甲烷与Cl2的反应,其中反应物是纯卤素单质,而不是 ,但可与溴蒸气见光发生取代反应
生成物 生成物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机化合物与HCl形成的混合物。甲烷的四种氯代产物难溶于水。常温下除 外,其他三种产物都是 。三氯甲烷曾被用作外科手术的麻醉剂,它和四氯甲烷都是重要的工业溶剂
物质的 量的 关系 甲烷与氯气发生取代反应时,每1 mol H原子被取代,消耗1 mol Cl2分子,同时生成1 mol HCl分子
反应 特点 甲烷与氯气的反应逐步进行,化学方程式应分步书写,甲烷的取代反应中,生成的是四种有机化合物和HCl的混合物,因此,此反应一般不用于物质的制备
1.若甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合,在光照下得到的有机取代产物是 ( )
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4
A.只有① B.只有③
C.①②③的混合物 D.①②③④的混合物
2.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。
光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是 ( )
3.有机物分子里的原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所替代的反应叫做取代反应,下列反应中属于取代反应的是 ( )
A.AgNO3+HCl===AgCl↓+HNO3
B.CH4+2O2CO2+2H2O
C.CH2Br2+Cl2CHClBr2+HCl
D.CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
【题后归纳】
取代反应 置换反应
实例 甲烷与氯气反应 Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
含义 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 一种单质跟一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应
参与物质 反应物和生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定有单质
反应条件 反应受催化剂、温度、光的影响 水溶液中置换遵循强制弱的原则
反应中电子得失 不一定有电子的得失 一定有电子的得失
反应是否可逆 有很多是可逆反应 反应一般单向进行
1.(2023·江苏苏州中学高一质量评估)下列关于同系物的说法中正确的是 ( )
①C3H8和C5H12的关系一定是同系物
②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物
③若烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们不一定是同系物
A.② B.③
C.①③ D.②③
2.下列反应属于取代反应的是 ( )
①Zn+2HCl===ZnCl2+H2↑
②NaOH+HCl===NaCl+H2O
③CH3CH3+2Cl2CH2ClCH2Cl+2HCl
④CH2Cl2+Br2 CHBrCl2+HBr
A.③ B.①③
C.②④ D.③④
3.取一支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图),下列对于试管内发生的反应及现象的说法不正确的是 ( )
A.反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅,试管内壁上有油珠产生
B.甲烷和Cl2反应后的产物有5种
C.盛放饱和食盐水的水槽底部会有晶体析出
D.CH4和Cl2完全反应后液面上升,液体充满试管
4.(2023·湖南长沙一中高一期中)下列关于烷烃性质的叙述不正确的是 ( )
A.烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高,常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态
B.一般情况下,烷烃的密度随着相对分子质量的增大而逐渐增大
C.烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应
D.烷烃都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
5.如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中属于链状烷烃的是 (填字母编号)。
(2)在上图的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成 和 ;不仅可以形成碳链,还可以形成 。
(3)上述物质分子式相同的是A与 ,
B与 ,D与 (填字母编号)。
(4)上述物质名称:A 。
基础课时13 认识有机化合物的一般性质和结构特点
一、
问题讨论
1.实验①会看到酒精很快消失,温度降低, 表明酒精具有挥发性。实验②会看到蒸馏水与酒精互溶;汽油和蒸馏水互不相溶且分层。
2.塑料先熔化,后塑料燃烧。
3.不一定。如乙醇可与水以任意比互溶;四氯化碳不能燃烧,可用作灭火剂。
4.静置后,液体分层,上层为紫红色,下层无色。
探究归纳
3.乙醇 甘油 四氯化碳 聚乙烯
对点训练
1.C [有机化合物大多数难溶于水、熔点低,CO、CO2都是无机物,有机物种类繁多且都含碳元素,碳元素位于ⅣA族,所以化合物种类最多的是ⅣA族的化合物。]
2.C [很多有机物可以合成出来,A项不正确;有机物分子中各原子大都以共价键结合,为共价化合物,但也有形成离子键的离子化合物,如CH3COONa、CH3COONH4等,B项不正确;有机物大多数不溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸、葡萄糖等,C项正确;有机物与无机物性质差别较大,但有些有机物也具有某些无机物的性质,如乙酸(CH3COOH)具有酸性等,D项不正确。]
二、
1.(1)碳 氢 (2)CH4 H︰︰H 4 C—H
(3)②共价单键 正四面体形 正四面体的中心 正四面体的4个顶点 2.(1)4 离子 共价键 (2)①4 ②碳链 碳环
③单键 双键 三键
对点训练
1.D [分子的空间填充模型不仅表示分子的空间结构,还可以表示原子的相对大小,因此能真实反映分子结构状况。]
2.D [碳原子最多形成四个共价键,D选项中有一个碳原子形成了五个共价键,错误。]
3.C [有机化合物种类多的原因:碳原子最外层有4个电子,可以与碳原子、其他原子(如氢原子)形成4个共价键;碳原子之间可以形成稳定的单键,又可以形成稳定的双键和三键;多个碳原子间可以形成碳链、碳环,碳链或碳环也能相互结合;多个碳原子可以形成长短不一的碳链,碳链也可以含有支链;存在同分异构体。故每个碳原子都能与氢原子形成四个共价键,不是有机化合物种类繁多的原因之一,C错误。]
三、1.(1)碳链 氢原子 饱和链烃 (4)甲烷 乙烷 丙烷 丁烷
戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 2.(1)碳环
(2)C4H8 3.(1)双键 所有的原子 120° (2)三键 直线形 180° H—C≡C—H
(3)价键 没有被充分利用 4.(1)CH2 (2)CH2
对点训练
1.A [异戊烷和甲烷具有相似结构,分子间相差4个CH2原子团,二者互为同系物,A正确;甲烷性质稳定,不能与酸性高锰酸钾溶液反应使之褪色,B错误;C3H8中含有2种氢原子,其一氯代物有2种,C错误;甲烷和氯气按体积比1∶1混合,光照条件下反应所得产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等,D错误。]
2.B [A项,同系物属于同一类物质,故同系物的结构相似,但不完全相同,正确;B项,甲烷和乙烷互为同系物,但C、H元素的质量分数不相等,错误;C项,相邻的两种同系物彼此相差一个CH2原子团,正确;D项,同系物的结构相似,因此化学性质基本相似,但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化,正确。]
3.A [C2H6、C4H10属于烷烃,且组成上相差两个CH2原子团,互为同系物;C2H4、C3H6、C6H6不属于烷烃,与C2H6不可能互为同系物。]
四、1.变浅 油状液滴 逐渐上升 3.强光直接照射 氯水、溴水
一氯产物是气体 油状液体
对点训练
1.D [甲烷和氯气在光照下发生的四步取代反应是连锁反应,一旦有CH3Cl生成,后续反应立即进行,因此反应进行到哪一步与甲烷和氯气的物质的量之比无关,其有机取代产物不是纯净的CH3Cl,而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。]
2.D [CH4和Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常温下是气体,难溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下是无色油状液体,难溶于水,HCl极易溶于水,故试管内气体体积减小,颜色变淡,液面上升,试管壁上有无色油状液滴出现,D项正确。]
3.C [A反应不是有机反应,不属于取代反应;B反应为CH4的燃烧,是氧化反应,而D反应中没有原子或原子团被替代,故B、D也不属于取代反应。]
课堂达标训练
1.C [①C3H8和C5H12都属于烷烃,并且分子组成相差两个CH2原子团,结构相似,属于同系物,①正确;②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物的结构不一定相似,不一定是同系物,如乙烯和环丙烷,分子组成相差一个CH2原子团,②错误;③同系物中碳、氢元素的质量分数不一定对应相同,如甲烷与乙烷。烃中碳、氢元素的质量分数对应相同,不一定是同系物如乙炔与苯,③正确。]
2.D [①属于置换反应,不属于取代反应。②是复分解反应,不属于取代反应。③中2个H原子分别被2个Cl原子所替代,是取代反应。④中一个H原子被一个Br原子所替代,是取代反应。]
3.D [Cl2被消耗,黄绿色逐渐变浅,生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体,所以试管壁上有油珠产生,A项正确;CH4与Cl2反应生成4种有机物和1种无机物,共有5种产物,B项正确;CH4与Cl2反应后最多的产物是HCl,HCl溶于饱和食盐水会有NaCl晶体析出,C项正确;取代产物中的CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油状液体,而CH3Cl是气体,不溶于饱和食盐水,故液体不会充满试管,D项错误。]
4.D [烷烃的性质:烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高,常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态,A项正确;一般情况下,烷烃的密度随着相对分子质量的增大而逐渐增大,B项正确;烷烃的性质与甲烷的性质相似,烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应,C项正确;烷烃不能与溴水、酸性KMnO4溶液反应,D项错误。]
5.(1)A、C (2)碳碳双键 碳碳三键 碳环 (3)C E、F、H G (4)丁烷
解析 依据图示和信息,可知一根小棍表示碳碳单键,两根表示碳碳双键,三根表示碳碳三键,同时根据碳原子能形成4对共用电子,把碳原子剩余价键用氢原子补全,即得到相应的烃。(1)碳原子间以单键形式连接的链烃为链状烷烃,符合此要求的是物质为A、C。(2)由题给图示可知,碳原子间可形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键;不仅可以形成碳链,还可以形成碳环。(3)上述八种物质的分子式依次为C4H10、C4H8、C4H10、C4H6、C4H8、C4H8、C4H6、C4H8,因此与A分子式相同的是物质C;与B分子式相同的是E、F、H;与D分子式相同的是G。(4)A的名称为丁烷。(共79张PPT)
第 节 认识有机化合物
第 章 简单的有机化合物
基础课时 认识有机化合物的一般性质和结构特点
3
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13
1.知道有机化合物分子是有空间结构的,能辨识常见有机物分子中的碳骨架。2.以甲烷、乙烯、乙炔为例认识碳原子的成键特点,能概括常见有机化合物中碳原子的成键类型。3.能描述甲烷、乙烯、乙炔的分子结构特征,能拼插简单有机物的球棍模型。
学习目标
一、认识有机化合物的一般性质
二、认识有机化合物的结构特点
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
三、常见的烃 同系物
四、甲烷的取代反应
一、认识有机化合物的
一般性质
对点训练
实验探究
探究归纳
[问题讨论]
实验①:用棉签蘸取酒精,涂抹在手上;
实验②:取两支试管,加入适量蒸馏水,分别加入体积相近的汽油和酒精,振荡观察现象;
实验③:用坩埚钳夹持一块聚乙烯塑料,放到酒精灯火焰上加热至燃烧;
实验④:向试管中加入适量碘水,再滴入几滴植物油,振荡静置。
1.实验①②的现象是怎样的 表现出酒精怎样的性质
提示 实验①会看到酒精很快消失,温度降低, 表明酒精具有挥发性。实验②会看到蒸馏水与酒精互溶;汽油和蒸馏水互不相溶且分层。
2.实验③的现象是怎样的
提示 塑料先熔化,后塑料燃烧。
3.所有的有机化合物都难溶于水、都可以燃烧吗
提示 不一定。如乙醇可与水以任意比互溶;四氯化碳不能燃烧,可用作灭
火剂。
4.实验④的现象是怎样的
提示 静置后,液体分层,上层为紫红色,下层无色。
1.有机化合物
大多数含有碳元素的化合物属于有机化合物。
2.有机化合物的性质
大多数有机物具有下列性质:熔点低,常温下多为固体和液体;一般难溶于水、
易溶于有机溶剂;绝大多数有机物受热易分解,容易燃烧。
3.有机物性质的差异性
挥发性 易挥发,如______、苯等
难挥发,如______等
溶解性 大多难溶于水,如__________等
易溶于水,乙醇、乙酸等
热稳 定性 大多受热易分解,如________等
较强热稳定性,如酚醛树脂等
特性 如乙醇能使紫色酸性KMnO4溶液褪色
乙醇
甘油
四氯化碳
聚乙烯
4.有机化合物的特点
(1)数量特点:种类繁多,达上亿种。
(2)除含有碳元素外,还含有H、O、N、P、S、Cl、Br等。
(3)反应特点:有机反应多数速率慢,需催化剂和加热,副反应多,反应复杂。
C
1.下列有关有机化合物组成的叙述不正确的是 ( )
A.有机化合物大多数难溶于水、熔点低
B.有机物中一定含碳元素
C.CO、CO2是含碳化合物,所以它们是有机化合物
D.人类已知的化合物中,种类最多的是ⅣA族的化合物
解析 有机化合物大多数难溶于水、熔点低,CO、CO2都是无机物,有机物种类繁多且都含碳元素,碳元素位于ⅣA族,所以化合物种类最多的是ⅣA族的化合物。
C
2.下列有关有机物的说法中,正确的是 ( )
A.有机物都是从有机体中分离出来的物质
B.有机物都是共价化合物
C.有机物不一定都难溶于水
D.有机物不具备无机物的性质
解析 很多有机物可以合成出来,A项不正确;有机物分子中各原子大都以共价键结合,为共价化合物,但也有形成离子键的离子化合物,如CH3COONa、CH3COONH4等,B项不正确;有机物大多数不溶于水,但也有易溶于水的,如乙醇、乙酸、葡萄糖等,C项正确;有机物与无机物性质差别较大,但有些有机物也具有某些无机物的性质,如乙酸(CH3COOH)具有酸性等,D项不正确。
【题后归纳】
有机化合物必须含有碳元素,但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物。如碳的氧化物(CO、CO2)、碳酸及其盐、氰化物(NaCN)、硫氰化物(NH4SCN)和金属碳化物(CaC2)等,由于它们的组成、结构和性质与无机物相似,一般把它们归为无机物。
二、认识有机化合物的结构特点
对点训练
1.甲烷的结构特点
(1)烃
仅由____和____两种元素组成的有机化合物称为烃,也叫碳氢化合物。
(2)甲烷分子的成键特点
碳
氢
CH4
4
C—H
(3)甲烷分子的空间结构
①结构模型
球棍模型 空间填充模型 空间结构示意图
②结构特点:原子间以__________结合,空间结构为____________,碳原子位于________________,4个氢原子分别位于____________________,任意两个碳氢键之间的夹角均为109°28'。
共价单键
正四面体形
正四面体的中心
正四面体的4个顶点
2.碳原子的成键特点
(1)碳原子的结构特点
碳原子的最外层有____个电子,它不易失去或得到电子形成______,通常通过________与其他原子结合。
(2)碳原子的成键方式
①每个碳原子能与其他原子形成____个共价键。
②碳原子之间彼此以共价键构成______或______。
4
离子
共价键
4
碳链
碳环
单键
双键
三键
3.有机化合物组成和结构的表示方法(以甲烷为例)
D
1.下列各图均能表示甲烷的分子结构,其中能反映其真实存在状况的是 ( )
解析 分子的空间填充模型不仅表示分子的空间结构,还可以表示原子的相对大小,因此能真实反映分子结构状况。
D
2.下列碳的连接方式不正确的是 ( )
解析 碳原子最多形成四个共价键,D选项中有一个碳原子形成了五个共价键,错误。
C
3.目前已发现的有机化合物大约有三千万种,下列有关其种类繁多的原因的说法
错误的是 ( )
A.碳原子间能以单键、双键或三键等多种方式结合
B.多个碳原子可以形成长短不一的碳链,碳链也可以含有支链
C.每个碳原子都能与氢原子形成四个共价键
D.多个碳原子间可以形成碳链、碳环,碳链或碳环也能相互结合
解析 有机化合物种类多的原因:碳原子最外层有4个电子,可以与碳原子、其他原子(如氢原子)形成4个共价键;碳原子之间可以形成稳定的单键,又可以形成稳定的双键和三键;多个碳原子间可以形成碳链、碳环,碳链或碳环也能相互结合;多个碳原子可以形成长短不一的碳链,碳链也可以含有支链;存在同分异构体。故每个碳原子都能与氢原子形成四个共价键,不是有机化合物种类繁多的原因之一,C错误。
三、常见的烃 同系物
对点训练
1.烷烃
(1)概念
烃分子中,碳原子之间都以单键结合成______,碳原子的剩余价键均与________结合,这样的烃称为烷烃。也称为__________。
(2)烷烃的结构特点
①“单”:每个碳原子形成4个共价键,碳、碳之间以单键相连。
②“链”:碳、碳之间形成链状,不形成碳环。
③“饱”:碳原子的剩余价键全部跟氢原子相结合达到“饱和”状态。
碳链
氢原子
饱和链烃
(3)常见的烷烃
丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)、戊烷(C5H12)等,它们的结构式、结构简式及球棍模型如下表所示:
(4)烷烃的习惯命名
碳原子数(n)及命名 n≤10 1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
n>10 中文数字+烷 甲烷
乙烷
丙烷
丁烷
戊烷
己烷
庚烷
辛烷
壬烷
癸烷
2.环烃
(1)概念
分子中有______ (碳原子之间以共价键相连形成的环)的烃称为环烃。
(2)环丁烷的分子结构
碳环
C4H8
3.不饱和链烃
(1)乙烯
乙烯分子中,碳原子之间以______结合形成碳链;乙烯分子中,____________ 在同一个平面内,同一碳原子上的碳碳双键和两个碳氢键中,任意两个键之间的夹
角都约为__________,结构式: ________________。
(2)乙炔
乙炔分子中,碳原子之间以______结合形成碳链;乙炔分子是________分子,碳碳三键和两个碳氢键之间的夹角为__________,结构式:________________。
双键
所有的原子
120°
三键
直线形
180°
H—C≡C—H
4.同系物
(1)烷烃通式
烷烃的通式为Cn(n为大于或者等于1的整数)。相邻烷烃分子在组成上均相差1个________原子团。
(2)同系物概念
像这种结构相似、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。
(3)不饱和链烃
像乙烯、乙炔分子中,碳原子还有能与氢原子结合的______,每个碳原子的最外层电子_________________,即没有达到“饱和”状态,这样的烃叫作不饱和链烃。
价键
没有被充分利用
CH2
CH2
5.碳原子与其他元素原子成键
A
1.(2023·辽宁实验中学高一月考)下列关于有机化合物的说法正确的是 ( )
A.异戊烷和甲烷互为同系物
B.甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.C3H8的一氯代物有3种
D.将甲烷和氯气按体积比1∶1混合,光照条件下可以得到纯净的CH3Cl
解析 异戊烷和甲烷具有相似结构,分子间相差4个CH2原子团,二者互为同系物,A正确;甲烷性质稳定,不能与酸性高锰酸钾溶液反应使之褪色,B错误;C3H8中含有2种氢原子,其一氯代物有2种,C错误;甲烷和氯气按体积比1∶1混合,光照条件下反应所得产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等,D错误。
B
2.下列关于同系物的说法中,错误的是 ( )
A.同系物的结构相似,但不完全相同
B.互为同系物的分子中各元素的质量分数一定相同
C.同系物中,相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团
D.与甲烷互为同系物的物质一定是饱和链烃,具有相似的化学性质
解析 A项,同系物属于同一类物质,故同系物的结构相似,但不完全相同,正确;B项,甲烷和乙烷互为同系物,但C、H元素的质量分数不相等,错误;C项,相邻的两种同系物彼此相差一个CH2原子团,正确;D项,同系物的结构相似,因此化学性质基本相似,但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化,正确。
A
3.下列物质中,与有机化合物C2H6互为同系物的是 ( )
A.C4H10 B.C2H4
C.C3H6 D.C6H6
解析 C2H6、C4H10属于烷烃,且组成上相差两个CH2原子团,互为同系物;C2H4、C3H6、C6H6不属于烷烃,与C2H6不可能互为同系物。
【题后归纳】 判断同系物的三个关键
(1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。
(2)“似”——结构相似,是指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。
(3)“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。
①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。
②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
四、甲烷的取代反应
对点训练
1.甲烷跟氯气的取代反应实验
实验 操作
用漫射日光照射大试管中的混合气体(如图所示)
实验 现象 ①气体颜色______
②试管内壁有__________出现
③试管内液面__________
变浅
油状液滴
逐渐上升
2.取代反应
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。
3.甲烷取代反应归纳
反应条件 光照(在暗处不发生反应,但不能用______________,否则会发生爆炸)
反应物 甲烷与Cl2的反应,其中反应物是纯卤素单质,而不是____________,但可与溴蒸气见光发生取代反应
生成物 生成物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机化合物与HCl形成的混合物。甲烷的四种氯代产物难溶于水。常温下除________________外,其他三种产物都是__________。三氯甲烷曾被用作外科手术的麻醉剂,它和四氯甲烷都是重要的工业溶剂
物质的 量的关系 甲烷与氯气发生取代反应时,每1 mol H原子被取代,消耗1 mol Cl2分子,同时生成1 mol HCl分子
反应 特点 甲烷与氯气的反应逐步进行,化学方程式应分步书写,甲烷的取代反应中,生成的是四种有机化合物和HCl的混合物,因此,此反应一般不用于物质的制备
强光直接照射
氯水、溴水
一氯产物是气体
油状液体
1.若甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合,在光照下得到的有机取代产物是 ( )
D
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4
A.只有① B.只有③
C.①②③的混合物 D.①②③④的混合物
解析 甲烷和氯气在光照下发生的四步取代反应是连锁反应,一旦有CH3Cl生成,后续反应立即进行,因此反应进行到哪一步与甲烷和氯气的物质的量之比无关,其有机取代产物不是纯净的CH3Cl,而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混
合物。
2.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光
照下反应的实验。
D
光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确
反映实验现象的是 ( )
解析 CH4和Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常温下是气体,难溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下是无色油状液体,难溶于水,HCl极易溶于水,故试管内气体体积减小,颜色变淡,液面上升,试管壁上有无色油状液滴出现,D项正确。
3.有机物分子里的原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所替代的反应叫做取代
反应,下列反应中属于取代反应的是 ( )
C
解析 A反应不是有机反应,不属于取代反应;B反应为CH4的燃烧,是氧化反应,而D反应中没有原子或原子团被替代,故B、D也不属于取代反应。
【题后归纳】
取代反应 置换反应
实例 甲烷与氯气反应 Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑
含义 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 一种单质跟一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应
参与物质 反应物和生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定有单质
反应条件 反应受催化剂、温度、光的影响 水溶液中置换遵循强制弱的原则
反应中电 子得失 不一定有电子的得失 一定有电子的得失
反应是否可逆 有很多是可逆反应 反应一般单向进行
课堂达标训练
1.(2023·江苏苏州中学高一质量评估)下列关于同系物的说法中正确的是 ( )
C
①C3H8和C5H12的关系一定是同系物
②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物
③若烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们不一定是同系物
A.② B.③ C.①③ D.②③
解析 ①C3H8和C5H12都属于烷烃,并且分子组成相差两个CH2原子团,结构相似,属于同系物,①正确;②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物的结构不一定相似,不一定是同系物,如乙烯和环丙烷,分子组成相差一个CH2原子团,②错误;③同系物中碳、氢元素的质量分数不一定对应相同,如甲烷与乙烷。烃中碳、氢元素的质量分数对应相同,不一定是同系物如乙炔与苯,③正确。
2.下列反应属于取代反应的是 ( )
D
解析 ①属于置换反应,不属于取代反应。②是复分解反应,不属于取代反应。③中2个H原子分别被2个Cl原子所替代,是取代反应。④中一个H原子被一个Br原子所替代,是取代反应。
3. 取一支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半
试管氯气(如图),下列对于试管内发生的反应及现象的说法不正确的是( )
D
A.反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅,试管内
壁上有油珠产生
B.甲烷和Cl2反应后的产物有5种
C.盛放饱和食盐水的水槽底部会有晶体析出
D.CH4和Cl2完全反应后液面上升,液体充满试管
解析 Cl2被消耗,黄绿色逐渐变浅,生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体,所以试管壁上有油珠产生,A项正确;CH4与Cl2反应生成4种有机物和1种无机物,共有5种产物,B项正确;CH4与Cl2反应后最多的产物是HCl,HCl溶于饱和食盐水会有NaCl晶体析出,C项正确;取代产物中的CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油状液体,而CH3Cl是气体,不溶于饱和食盐水,故液体不会充满试管,D项错误。
4.(2023·湖南长沙一中高一期中)下列关于烷烃性质的叙述不正确的是 ( )
D
A.烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高,常温下烷烃的状态随碳原
子数的增加由气态→液态→固态
B.一般情况下,烷烃的密度随着相对分子质量的增大而逐渐增大
C.烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应
D.烷烃都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
解析 烷烃的性质:烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高,常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态,A项正确;一般情况下,烷烃的密度随着相对分子质量的增大而逐渐增大,B项正确;烷烃的性质与甲烷的性质相似,烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应,C项正确;烷烃不能与溴水、酸性KMnO4溶液反应,D项错误。
5.如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如
碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中属于链状烷烃的是 (填字母编号)。
(2)在上图的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成 和 ;不仅可以形成碳链,还可以形成 。
(3)上述物质分子式相同的是A与 ,B与 ,D与 (填字母编号)。
(4)上述物质名称:A 。
A、C
碳碳双键
碳碳三键
碳环
C
E、F、H
G
丁烷
解析 依据图示和信息,可知一根小棍表示碳碳单键,两根表示碳碳双键,三根表示碳碳三键,同时根据碳原子能形成4对共用电子,把碳原子剩余价键用氢原子补全,即得到相应的烃。(1)碳原子间以单键形式连接的链烃为链状烷烃,符合此要求的是物质为A、C。(2)由题给图示可知,碳原子间可形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键;不仅可以形成碳链,还可以形成碳环。(3)上述八种物质的分子式依次为C4H10、C4H8、C4H10、C4H6、C4H8、C4H8、C4H6、C4H8,因此与A分子式相同的是物质C;与B分子式相同的是E、F、H;与D分子式相同的是G。(4)A的名称为丁烷。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
1.下列化学用语正确的是( )
D
解析 (CH3)2CHCH3为异丁烷的结构简式,A错误;B为丙烷的球棍模型,错误;C为甲烷分子的空间填充模型,错误。
2.某实验小组对甲、乙、丙、丁四种固体样品的性质进行测试,结果如下表:
物质 性质 甲 乙 丙 丁
熔点 高 低 高 低
水溶性 溶 不溶 不溶 溶
稳定性 (高温、加热) 稳定 分解 稳定 稳定
导电性 导电 不导电 不导电 导电
则这四种固体物质中最可能是有机物的是 ( )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
解析 根据有机物一般不易溶于水、不导电、熔点较低的特点,判断乙物质可能是有机物。
B
3.有关有机化合物中碳原子的成键特点,下列说法错误的是 ( )
B
A.碳原子最外层有4个电子,每个碳原子形成4个价键
B.碳原子间只能形成碳链,不能形成碳环
C.在CH4分子中,四个碳氢共价键的长度和强度均相同
D.在丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链为锯齿形,不为直线形
解析 碳原子间可以形成碳链,也可以形成碳环,故B项错误。
4.丙烷(C3H8)通常用来作为发动机及家用取暖系统的燃料。下列有关丙烷的说法
正确的是 ( )
A
A.丙烷属于有机化合物,完全燃烧生成二氧化碳和水
B.丙烷中含有H2分子
C.丙烷中碳、氢元素质量比为3∶8
D.丙烷由3个碳原子和8个氢原子构成
解析 丙烷是由C、H两种元素组成的化合物,属于有机物,根据元素守恒可知其完全燃烧产生CO2、H2O,A正确;丙烷分子式是C3H8,属于纯净物,不含H2,B错误;丙烷分子式是C3H8,其中碳、氢元素的原子个数比为3∶8,C错误;1个丙烷分子中含有3个碳原子和8个氢原子,丙烷是由丙烷分子构成,D错误。
5.下列各组物质中一定互为同系物的是 ( )
B
解析 A项,C3H4、C5H8不一定具有相似结构;B项,肯定属于烷烃,分子之间相差2个CH2原子团,一定互为同系物;C项,分子组成相同;D项,C2H5Cl和C3H6Cl2含有氯原子数目不同。
6.下列说法错误的是 ( )
B
解析 A项,符合丙烷结构式的书写要求,正确;B项,虽含有两个碳原子,但不属于烷烃的有机化合物,不能叫乙烷,如乙烯、乙炔等,错误;C项,该物质含有12个碳原子,且属于烷烃,因此叫十二烷,正确;D项,己烷有六个碳原子,因此其结构简式为CH3(CH2)4CH3,正确。
7.下列说法正确的是 ( )
B
A.碳原子间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B.分子组成符合Cn(n≥1,n为正整数)的烃一定是烷烃
C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D.碳、氢原子个数比为1∶3的烃有两种
解析 A项中还可能是环烃,如环丁烷;C项中由碳原子的成键方式和键角特征知,饱和链烃中碳原子呈“锯齿状”排列,因此正戊烷中所有碳原子不可能都在同一直线上;D项中n(C)∶n(H)=1∶3的烃必为C2H6,一定是乙烷。
8.如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物,则需要消耗氯气 ( )
A.0.5 mol B.1 mol
C.1.5 mol D.1.25 mol
解析 利用原子守恒法:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的,故这四种氯代物共0.5 mol,每种氯代物均为0.125 mol,含氯原子的物质的量为0.125 mol×1+0.125 mol×2+0.125 mol×3+0.125 mol×4=1.25 mol,而从甲烷分子中每取代1 mol氢原子,就消耗1 mol Cl2,因此消耗的Cl2的物质的量也为1.25 mol。
D
9.异辛烷在内燃机的汽缸里燃烧时抗震性较好,是优良的发动机燃料,异辛烷的球
棍模型如图所示。下列说法正确的是 ( )
D
10.写出下列各烷烃的分子式。
(1)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍: 。
(2)烷烃B的碳原子数是5: 。
(3)分子中含有26个电子的烷烃C: 。
(4)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃D: 。
解析 (1)M=2 g· mol-1×43=86 g· mol-1,所以14n+2=86,n=6,即该烷烃的分子式为C6H14。(2)由Cn,n=5,得2n+2=12,该烷烃的分子式为C5H12。(3)由Cn可知:6n+2n+2=26,n=3,该烷烃的分子式为C3H8。(4)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃应为CH3CH2CH2CH3,分子式为C4H10。
C6H14
C5H12
C3H8
C4H10
B级 素养培优练
11.如图所示的装置是某次实验最初的情况(夹持装置省略),烧瓶内盛有等体积的甲烷和Cl2(忽略Cl2在水中的溶解),用光照射烧瓶一段时间,下列说法不正确的是( )
A
A.只能生成CH3Cl一种有机化合物
B.烧瓶内液面可能上升
C.大试管内的液体可能会分层
D.向水中加入紫色石蕊试液后变红
解析 甲烷和Cl2反应生成四种氯代产物,故A错误;甲烷和Cl2反应生成的一氯甲烷和HCl是气体,其余都是液体,且HCl易溶于水,烧瓶内压强减小,则液面上升,故B正确;反应生成的二氯甲烷等有机化合物为油状液体,在水的上层,故C正确;反应生成的HCl溶于水,形成盐酸,显酸性,加入紫色石蕊试液后变红,故D正确。
12.下列关于CH4和CCl2F2(商品名称为氟利昂-12)的叙述不正确的是 ( )
B
A.CH4和CCl2F2都是四面体形结构的分子
B.CH4为正四面体形结构,CCl2F2为平面形结构
C.CH4和CCl2F2都只有一种结构
D.CH4是易燃易爆物质
解析 CCl2F2可以认为是CH4分子中的H被Cl和F代替后的物质,故空间结构和CH4一样为四面体结构,两者空间结构都只有一种,故A、C项正确,B项错误;CH4易燃易爆,故D项正确。
13.两种气态烃组成的混合气体,完全燃烧后得到CO2和H2O(g)的物质的量随着混
合烃的总物质的量的变化如图所示,则下列对
混合烃的判断正确的是 ( )
B
①可能有C2H2 ②一定有CH4 ③一定有C3H8
④一定没有C4H6 ⑤可能有C2H6
A.②⑤ B.②④
C.③④ D.②③
解析 解答本题的关键是明白图像中混合烃的总物质的量与生成的CO2和H2O(g)的关系,结合图像中正比关系,能确定混合烃的平均分子式。由题图可知两种气态烃的平均分子式为C1.6H4,根据碳原子平均数可知,该混合气体中一定含有CH4,由氢原子平均数可知,另一气态烃中氢原子数目为4,则一定没有C2H2、C3H8、C4H6、C2H6,故②④正确。
14.有两种气态烷烃组成的混合物,在标准状况下的密度为1.16 g·L-1,则关于混合
物的组成判断正确的是 ( )
B
①一定有乙烷 ②可能是甲烷和乙烷的混合物
③一定有甲烷 ④可能是乙烷和丙烷的混合物
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
解析 标准状态下,气体摩尔体积Vm=22.4 L/mol,则可得该混合气体的摩尔质量M=1.16 g·L-1×22.4 L/mol=25.984 g/mol;而甲烷、乙烷、丙烷的摩尔质量分别为16 g/mol、30 g/mol、44 g/mol。根据平均原理,混合气体中必须有一种气体的摩尔质量应小于25.984 g/mol,因此,混合气体中一定有甲烷,可能是甲烷和乙烷的混合物。
15.利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。
某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:
试回答下列问题:
(1)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式: 。
有人认为E中有氯化氢产生,不能证明甲烷与氯气发生了取代反应,你认为他的看法 (填“正确”或“不正确”)。
(2)B装置有三种功能:①控制气流速率;②混匀混合气体;③ 。
(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色,则棉花上可能预先滴有
溶液。
(4)将1 mol CH4与Cl2发生取代反应,充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol,则参加反应的Cl2的物质的量为 ,生成HCl的总物质的量为 。
正确
干燥气体
淀粉-KI
3 mol
3 mol基础课时13 认识有机化合物的一般性质和结构特点
(分值:65分)
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意(1~9题,每小题4分)
1.下列化学用语正确的是 ( )
结构式(CH3)2CHCH3表示异丁烷
丙烷分子的空间填充模型:
甲烷分子的球棍模型:
乙烷的电子式:H︰︰︰H
2.某实验小组对甲、乙、丙、丁四种固体样品的性质进行测试,结果如下表:
物质 性质 甲 乙 丙 丁
熔点 高 低 高 低
水溶性 溶 不溶 不溶 溶
稳定性 (高温、加热) 稳定 分解 稳定 稳定
导电性 导电 不导电 不导电 导电
则这四种固体物质中最可能是有机物的是 ( )
甲 乙 丙 丁
3.有关有机化合物中碳原子的成键特点,下列说法错误的是 ( )
碳原子最外层有4个电子,每个碳原子形成4个价键
碳原子间只能形成碳链,不能形成碳环
在CH4分子中,四个碳氢共价键的长度和强度均相同
在丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链为锯齿形,不为直线形
4.丙烷(C3H8)通常用来作为发动机及家用取暖系统的燃料。下列有关丙烷的说法正确的是 ( )
丙烷属于有机化合物,完全燃烧生成二氧化碳和水
丙烷中含有H2分子
丙烷中碳、氢元素质量比为3∶8
丙烷由3个碳原子和8个氢原子构成
5.下列各组物质中一定互为同系物的是 ( )
C3H4 C5H8
C3H8 C5H12
CH3—CH2—CH2—CH3
C2H5Cl C3H6Cl2
6.下列说法错误的是 ( )
CH3CH2CH3的结构式为
含有两个碳原子的有机化合物叫乙烷
CH3(CH2)10CH3叫十二烷
己烷的结构简式为CH3(CH2)4CH3
7.下列说法正确的是 ( )
碳原子间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
分子组成符合Cn(n≥1,n为正整数)的烃一定是烷烃
正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
碳、氢原子个数比为1∶3的烃有两种
8.如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物,则需要消耗氯气 ( )
0.5 mol 1 mol
1.5 mol 1.25 mol
9.异辛烷在内燃机的汽缸里燃烧时抗震性较好,是优良的发动机燃料,异辛烷的球棍模型如图所示。下列说法正确的是 ( )
异辛烷分子式为C8H16
异辛烷中所有碳原子可能共平面
异辛烷和环戊烷互为同系物
异辛烷结构简式为
10.(4分)写出下列各烷烃的分子式。
(1)(1分)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍: 。
(2)(1分)烷烃B的碳原子数是5: 。
(3)(1分)分子中含有26个电子的烷烃C: 。
(4)(1分)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃D: 。
B级 素养培优练
(11~14题,每小题4分)
11.如图所示的装置是某次实验最初的情况(夹持装置省略),烧瓶内盛有等体积的甲烷和Cl2(忽略Cl2在水中的溶解),
用光照射烧瓶一段时间,下列说法不正确的是 ( )
只能生成CH3Cl一种有机化合物
烧瓶内液面可能上升
大试管内的液体可能会分层
向水中加入紫色石蕊试液后变红
12.下列关于CH4和CCl2F2(商品名称为氟利昂 12)的叙述不正确的是 ( )
CH4和CCl2F2都是四面体形结构的分子
CH4为正四面体形结构,CCl2F2为平面形结构
CH4和CCl2F2都只有一种结构
CH4是易燃易爆物质
13.两种气态烃组成的混合气体,完全燃烧后得到CO2和H2O(g)的物质的量随着混合烃的总物质的量的变化如图所示,则下列对混合烃的判断正确的是 ( )
①可能有C2H2 ②一定有CH4 ③一定有C3H8
④一定没有C4H6 ⑤可能有C2H6
②⑤ ②④ ③④ ②③
14.有两种气态烷烃组成的混合物,在标准状况下的密度为1.16 g·L-1,则关于混合物的组成判断正确的是 ( )
①一定有乙烷
②可能是甲烷和乙烷的混合物
③一定有甲烷
④可能是乙烷和丙烷的混合物
①② ②③ ③④ ①④
15.(9分)利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:
试回答下列问题:
(1)(3分)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式: 。
(2分)有人认为E中有氯化氢产生,不能证明甲烷与氯气发生了取代反应,你认为他的看法 (1分)(填“正确”或“不正确”)。
(2)(1分)B装置有三种功能:①控制气流速率;②混匀混合气体;③ 。
(3)(1分)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色,则棉花上可能预先滴有 溶液。
(4)(4分)将1 mol CH4与Cl2发生取代反应,充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol,则参加反应的Cl2的物质的量为 ,生成HCl的总物质的量为 。
基础课时13 认识有机化合物的一般性质和结构特点
1.D [(CH3)2CHCH3为异丁烷的结构简式,A错误;B为丙烷的球棍模型,错误;C为甲烷分子的空间填充模型,错误。]
2.B [根据有机物一般不易溶于水、不导电、熔点较低的特点,判断乙物质可能是有机物。]
3.B [碳原子间可以形成碳链,也可以形成碳环,故B项错误。]
4.A [丙烷是由C、H两种元素组成的化合物,属于有机物,根据元素守恒可知其完全燃烧产生CO2、H2O,A正确;丙烷分子式是C3H8,属于纯净物,不含H2,B错误;丙烷分子式是C3H8,其中碳、氢元素的原子个数比为3∶8,C错误;1个丙烷分子中含有3个碳原子和8个氢原子,丙烷是由丙烷分子构成,D错误。]
5.B [A项,C3H4、C5H8不一定具有相似结构;B项,肯定属于烷烃,分子之间相差2个CH2原子团,一定互为同系物;C项,分子组成相同;D项,C2H5Cl和C3H6Cl2含有氯原子数目不同。]
6.B [A项,符合丙烷结构式的书写要求,正确;B项,虽含有两个碳原子,但不属于烷烃的有机化合物,不能叫乙烷,如乙烯、乙炔等,错误;C项,该物质含有12个碳原子,且属于烷烃,因此叫十二烷,正确;D项,己烷有六个碳原子,因此其结构简式为CH3(CH2)4CH3,正确。]
7.B [A项中还可能是环烃,如环丁烷;C项中由碳原子的成键方式和键角特征知,饱和链烃中碳原子呈“锯齿状”排列,因此正戊烷中所有碳原子不可能都在同一直线上;D项中n(C)∶n(H)=1∶3的烃必为C2H6,一定是乙烷。]
8.D [利用原子守恒法:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的,故这四种氯代物共0.5 mol,每种氯代物均为0.125 mol,含氯原子的物质的量为0.125 mol×1+0.125 mol×2+0.125 mol×3+0.125 mol×4=1.25 mol,而从甲烷分子中每取代1 mol氢原子,就消耗1 mol Cl2,因此消耗的Cl2的物质的量也为1.25 mol。]
9.D [异辛烷分子式为C8H18,A错误;异辛烷中所有碳原子均形成4个键,均为四面体结构,所有碳原子不可能共平面,B错误;异辛烷和环戊烷结构不相似,不互为同系物,C错误;由异辛烷的球棍模型知,其结构简式为。]
10.(1)C6H14 (2)C5H12 (3)C3H8 (4)C4H10
解析 (1)M=2 g· mol-1×43=86 g· mol-1,所以14n+2=86,n=6,即该烷烃的分子式为C6H14。(2)由Cn,n=5,得2n+2=12,该烷烃的分子式为C5H12。(3)由Cn可知:6n+2n+2=26,n=3,该烷烃的分子式为C3H8。(4)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃应为CH3CH2CH2CH3,分子式为C4H10。
11.A [甲烷和Cl2反应生成四种氯代产物,故A错误;甲烷和Cl2反应生成的一氯甲烷和HCl是气体,其余都是液体,且HCl易溶于水,烧瓶内压强减小,则液面上升,故B正确;反应生成的二氯甲烷等有机化合物为油状液体,在水的上层,故C正确;反应生成的HCl溶于水,形成盐酸,显酸性,加入紫色石蕊试液后变红,故D正确。]
12.B [CCl2F2可以认为是CH4分子中的H被Cl和F代替后的物质,故空间结构和CH4一样为四面体结构,两者空间结构都只有一种,故A、C项正确,B项错误;CH4易燃易爆,故D项正确。]
13.B [解答本题的关键是明白图像中混合烃的总物质的量与生成的CO2和H2O(g)的关系,结合图像中正比关系,能确定混合烃的平均分子式。由题图可知两种气态烃的平均分子式为C1.6H4,根据碳原子平均数可知,该混合气体中一定含有CH4,由氢原子平均数可知,另一气态烃中氢原子数目为4,则一定没有C2H2、C3H8、C4H6、C2H6,故②④正确。]
14.B [标准状态下,气体摩尔体积Vm=22.4 L/mol,则可得该混合气体的摩尔质量M=1.16 g·L-1×22.4 L/mol=25.984 g/mol;而甲烷、乙烷、丙烷的摩尔质量分别为16 g/mol、30 g/mol、44 g/mol。根据平均原理,混合气体中必须有一种气体的摩尔质量应小于25.984 g/mol,因此,混合气体中一定有甲烷,可能是甲烷和乙烷的混合物。]
15.(1)CH4+Cl2CH3Cl+HCl 正确 (2)干燥气体
(3)淀粉 KI (4)3 mol 3 mol
解析 (1)在A装置中,浓盐酸与MnO2混合加热反应产生Cl2,在B装置的浓硫酸中可以干燥、混合Cl2与CH4,然后在C装置中Cl2与CH4在光照条件下发生取代反应产生CH3Cl、HCl,反应方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl;由于过量的Cl2能够与水反应产生HCl、HClO,所以不能根据E中有HCl产生,就证明甲烷与氯气发生了取代反应,该说法是正确的。(2)B装置中浓硫酸的作用有三种:①控制气流速率;②混匀混合气体;③干燥气体,避免副反应的发生。(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色,则棉花上可能是预先滴有淀粉 KI溶液,这是由于在C中未发生反应的Cl2在D中遇KI溶液发生反应产生的I2遇淀粉使溶液变为蓝色,故棉花上可能预先滴有淀粉 KI溶液。(4)假设反应产生的CH3Cl物质的量是x mol,则CH2Cl2为(x+0.1) mol,CHCl3为(x+0.2) mol,CCl4为(x+0.3) mol,根据C原子守恒可知:x mol+(x+0.1) mol+(x+0.2) mol+(x+0.3) mol=1 mol,解得x=0.1 mol。则发生取代反应消耗Cl2的总物质的量为n总(Cl2)=n(CH3Cl)+2n(CH2Cl2)+3n(CHCl3)+4n(CCl4)=0.1 mol+2×0.2 mol+3×0.3 mol+4×0.4 mol=3 mol;反应每消耗1 mol Cl2,就会同时产生1 mol HCl,现在反应消耗了3 mol Cl2,因此反应产生HCl的物质的量是3 mol。
