(共6张PPT)
实验活动8 搭建球棍模型认识
有机化合物分子结构的特点
一、实验准备
(一)实验目的
1.加深对有机化合物分子结构的认识。
2.初步了解使用模型研究物质结构的方法。
(二)实验原理
“结构决定性质”,构建模型结构,加深认识有机化合物结构。
(三)实验用品
分子结构模型(或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签等代用品)。
二、探究过程
1.填写下表,并搭建甲烷分子的球棍模型。
2.填写下表,并搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型,比较三者的立体结构。
答案:略。
三、思考与交流
1.通过以上有机分子球棍模型的搭建,归纳碳原子的成键特征和各类烃分子中的化学键类型。
答案:按照共用电子对数,碳原子可以形成单键、双键、三键。
2.根据二氯甲烷的结构式推测其是否有同分异构体,并通过搭建球棍模型进行验证,体会结构式与分子立体结构之间的关系。
答案:因为甲烷是正四面体结构,发生取代反应生成的二氯甲烷只有一种结构,没有同分异构体。
3.分子中含有4个碳原子的烃可能有多少种结构?尝试用球棍模型进行探究。
答案:从碳骨架模型来看有多种构型,其中都形成单键的有C—C—C—C、
。
6
CCC(共46张PPT)
第四节 基本营养物质
目
标
素
养
1.了解糖类、蛋白质和油脂的元素组成。
2.了解糖类的分类及葡萄糖和果糖的结构。
3.了解糖类、蛋白质、油脂的性质。
4.了解糖类、蛋白质、油脂在生产、生活中的应用。
5.了解淀粉水解产物的检验方法。
知
识
概
览
一、基本营养物质
1.食物中的基本营养物质。
基本营养物质中,
糖类
、
蛋白质
、
油脂 和 维生素 都属于有机物,前三者是生命活动所需能量的提供者。?
2.组成元素。
糖类、蛋白质、油脂组成的共同元素为 C、H、O ,蛋白质除含有上述几种元素外还含有 N、S 等元素。?
二、糖类
1.组成和分类。
(1)组成:由 C、H、O 三种元素组成,多数糖类符合通式Cn(H2O)m,因此糖类也被称为 碳水化合物 。?
(2)分类。
糖类根据其
能否水解
以及
水解产物的不同
进行分类。
有甜味的物质一定是糖类吗?糖类物质一定是甜的吗?糖类物质在分子组成上都符合Cn(H2O)m通式吗?符合Cn(H2O)m通式的物质一定是糖吗?
提示:木糖醇和糖精都是甜的,但不属于糖;淀粉和纤维素属于糖,但是都不甜;有些糖类物质在分子组成上不符合Cn(H2O)m通式;还有些分子式符合Cn(H2O)m的物质不是糖,如乙酸的分子式为C2H4O2。
2.葡萄糖。
(1)物理性质及结构。
(2)主要化学性质。
3.蔗糖的水解反应。
4.淀粉和纤维素。
(1)淀粉。
①淀粉在酸或酶的催化作用下逐步水解,最终生成
葡萄糖
。淀粉在人体内的变化:食物中的淀粉(C6H10O5)n→糊精(C6H10O5)m(m→葡萄糖C6H12O6→缓慢氧化C6H12O6+6O2
6CO2+6H2O。?
②淀粉遇碘变为 蓝色 ,可用于检验淀粉的存在。?
(2)纤维素。
人体内没有纤维素水解酶,因此无法吸收和利用纤维素。但食物中的纤维素能刺激肠道蠕动,有助于消化和排泄。
利用粮食酿酒经历哪些变化过程?
提示:淀粉→葡萄糖→乙醇的化学变化过程:
三、蛋白质
1.组成及物理性质。
由 C、H、O、N、S 等元素组成,属于 高分子化合物
;有的蛋白质能 溶于 水,如鸡蛋清等;有的则 难溶 于水,如丝、毛等。?
实验结论
加热 、紫外线照射,或加入 某些有机物 、酸、碱、
重金属盐 ,能够使蛋白质失去生理活性?
(2)实验探究蛋白质的水解反应。
3.显色反应及灼烧。
四、油脂的结构与性质
1.油脂的分类。
2.油脂的结构。
油脂可以看作是高级脂肪酸(如硬脂酸 C17H35COOH 、软脂酸 C15H31COOH 、亚油酸 C17H31COOH 等)与 甘油(丙三醇) 通过酯化反应生成的酯,其结构可表示为
________________,其中R、R'、R″可能相同,也可能不同。
3.化学性质。
(1)水解反应。
?
(2)油脂的氢化。
液态植物油在一定条件下与氢气发生加成反应,生成固态的氢化植物油。
淀粉水解产物的探究
重难归纳
1.实验操作。
2.实验现象及结论。
在检验淀粉水解产物葡萄糖前为什么需要转换酸碱性环境?实验时能否在中和液中直接加入碘水检验淀粉的存在?
提示:葡萄糖检验需要碱性环境,淀粉水解需要酸性环境,所以需要转换酸碱性环境;不能,因为I2能与NaOH发生反应,故无法检验淀粉的存在。
典例剖析
某学生设计了如下3个实验方案,以检验淀粉的水解程度。
结论:淀粉水解完全
根据上述三个实验方案操作及现象首先回答结论是否正确,然后简要说明理由。如果三个方案均不合理,请另设计一个方案来证明淀粉已经水解完全了。
(1)方案甲:?
(2)方案乙:?
(3)方案丙:?
(4)你的方案:?
答案:(1)甲方案结论不正确。这是因为当用稀碱中和水解液中的H2SO4后,加碘水溶液变蓝色有两种情况:①淀粉完全没有水解;②淀粉部分水解。故不能得出淀粉尚未水解的结论。
(2)乙方案结论不正确。淀粉水解完全后应用稀碱中和淀粉溶液中的H2SO4,然后再进行银镜反应实验。本方案中无银镜现象出现是因为溶液pH<7,故该溶液中淀粉可能尚未水解,也可能水解完全或部分水解。
(3)丙方案结论不正确。实验只能证明淀粉已经水解或正在水解,没有证明是否仍有淀粉存在,所以无法证明淀粉水解完全。
(4)合理的方案应该是:
解析:(1)中和液使碘水变蓝,只能说明淀粉存在,但是是否已经开始水解,没有现象证明;(2)因稀硫酸是该反应的催化剂,在反应中并未被消耗,溶液为酸性,而银镜反应需在碱性溶液中进行;(3)该实验只能说明淀粉已经水解,但是淀粉是否还存在,缺乏相关的现象和验证,故该结论的证据不足;(4)为证明淀粉已经完全水解,可在丙方案的基础上添加:取水解液,加入碘水,无明显现象,证明淀粉不存在,即证明淀粉水解完全。
学以致用
在稀硫酸催化下淀粉发生水解反应,欲证明淀粉的水解情况。分别取少量待测液放入两支试管中,第一支试管加碘水,第二支试管先加适量氢氧化钠溶液后,再滴加新制的氢氧化铜,加热至沸腾。
(1)若观察到第一支试管 ,第二支试管 ,则证明淀粉已完全水解。?
(2)若观察到第一支试管 ,第二支试管 ,则证明淀粉部分水解。?
(3)若观察到第一支试管 ,第二支试管 ,则证明淀粉未发生水解。?
(4)第二支试管先加适量氢氧化钠溶液的目的是
。?
答案:(1)溶液不变蓝 有砖红色沉淀产生
(2)溶液变蓝 有砖红色沉淀产生
(3)溶液变蓝 无砖红色沉淀产生
(4)中和淀粉水解时加入的稀硫酸,使溶液呈碱性
解析:本实验涉及两个实验现象:①淀粉遇I2变蓝色;②葡萄糖与新制的Cu(OH)2反应产生砖红色沉淀。若只具备实验现象②,则说明淀粉已完全水解;若只具备实验现象①,则说明淀粉未发生水解;若①②两个现象均具备,则说明淀粉部分水解。葡萄糖与新制的Cu(OH)2反应生成砖红色沉淀需在碱性条件下进行,因此在加新制的Cu(OH)2之前,必须先使溶液呈碱性。
1.下列关于油脂的叙述中,正确的是( )。
A.油脂均为固体
B.沾有油脂的试管可使用硫酸溶液洗涤
C.多吃动物脂肪比多吃植物油有利
D.油脂水解后的共同产物是甘油
答案:D
解析:油脂可能为固体,也可能为液体;沾有油脂的试管应使用碱性溶液洗涤;多吃动物脂肪易引起血脂偏高。
2.(双选)下列关于葡萄糖的性质的叙述中不正确的是( )。
A.葡萄糖不能发生酯化反应
B.葡萄糖与新制的Cu(OH)2加热时生成砖红色沉淀
C.葡萄糖充分燃烧的产物为CO2和H2O
D.充分燃烧等质量的葡萄糖和甲醛(HCHO),所需氧气的物质的量不相同
答案:AD
解析:葡萄糖分子中含有羟基,可以发生酯化反应。葡萄糖可写为(CH2O)6,分子中各元素质量分数与甲醛相同,等质量的两种物质各元素质量相同,充分燃烧时消耗氧气的量相同。
3.下列实验操作和结论错误的是( )。
A.用新制的Cu(OH)2可鉴别葡萄糖和淀粉
B.用银镜反应可证明淀粉是否转化为葡萄糖,但不能证明是否完全转化
C.浓硫酸可使蔗糖变黑,证明浓硫酸具有脱水性
D.向蔗糖溶液中滴加几滴稀硫酸后,水浴加热几分钟,再加入银氨溶液中,不能发生银镜反应,则证明蔗糖没有发生水解
答案:D
解析:葡萄糖能与新制的氢氧化铜反应,淀粉不与新制的氢氧化铜反应,故A正确;发生银镜反应只能证明淀粉发生水解不能证明水解是否完全,故B正确;浓硫酸具有脱水性,可使蔗糖脱水生成炭黑,故C正确;银镜反应应在碱性条件下进行,应先调溶液呈碱性,故D错误。
4.下列关于油脂的叙述中,错误的是( )。
A.油脂是混合物,没有固定的熔点和沸点
B.油脂和矿物油不属于同一类有机物
C.油脂是由高级脂肪酸和甘油所生成的酯
D.油脂都不能使溴水褪色
答案:D
解析:脂肪和油统称为油脂,是多种高级脂肪酸甘油酯的混合物,没有固定的熔点和沸点。油脂结构中的烃基有些是不饱和的[如亚油酸甘油酯中的烃基(—C17H31)],含有碳碳双键,可与溴水发生加成反应,使溴水褪色。
5.下列实验中,没有颜色变化的是( )。
A.葡萄糖溶液与新制的Cu(OH)2混合加热
B.淀粉溶液中加入碘酒
C.鸡蛋清中加入浓硝酸
D.淀粉溶液中加入稀硫酸
答案:D
解析:D项,淀粉在稀硫酸的催化作用下,最终水解成葡萄糖,但这一过程中没有颜色变化;A项会有砖红色沉淀产生;B项淀粉遇碘变蓝色;C项鸡蛋清遇浓硝酸会变黄,这是蛋白质的显色反应。
6.人造奶油是以氢化的植物油、液体油和动物油为原料,按一定比例与乳化剂、色素、调味剂、强化剂、抗氧化剂、防腐剂等调和而成。
(1)脂肪和油都属于酯类物质,它们的主要区别是脂肪常温下为 体,油常温下为 体。?
(2)将植物油进行氢化时的反应类型是 (填字母)。?
A.加成反应
B.取代反应
C.氧化反应
D.水解反应
(3)人造奶油在人体内经消化后的产物是甘油和脂肪酸,消化的实质从化学上看属于 反应。?
答案:(1)固 液 (2)A (3)水解(取代)
解析:由于植物油的不饱和度高,熔点低,流动性强,不容易保存,所以可以使植物油和氢气发生加成反应,以减少不饱和度,使植物油硬化;油脂水解可以生成甘油和脂肪酸,所以人造奶油在人体内消化的实质从化学上看属于水解(取代)反应。
7.分别取1
mol葡萄糖进行下列实验:
(1)与足量的金属钠反应,产生的氢气在标准状况下的体积是
L。?
(2)与醋酸反应生成酯,从理论上讲完全酯化需
g醋酸。
(3)若使之全部转化为CO2和H2O,所需氧气的体积在标准状况下为
L,反应的化学方程式为 。
(4)与新制的Cu(OH)2反应的现象是 。
答案:(1)56 (2)300
(4)生成砖红色沉淀
解析:(1)1
mol葡萄糖中含有5
mol羟基,与足量的金属钠反应,产生2.5
mol氢气,标准状况下的体积是56
L。
(2)1
mol葡萄糖中含有5
mol羟基,可以与5
mol乙酸发生酯化反应,故所需醋酸的质量为5
mol×60
g·mol-1=300
g。
(3)葡萄糖燃烧的化学方程式为C6H12O6+6O2
6CO2+
6H2O,1
mol葡萄糖完全燃烧所需氧气为6
mol,标准状况下体积为134.4
L。
(4)葡萄糖与新制的Cu(OH)2加热煮沸生成砖红色的Cu2O沉淀。(共23张PPT)
章末核心素养整合
专题一
有机物的检验、鉴别方法?
1.根据溶解性:
通常是向有机物中加水,观察其是否分层。如鉴别乙酸与乙酸乙酯、甘油与油脂等。
2.根据与水的密度差异:
观察不溶于水的有机物在水中的浮沉情况可知其密度比水的密度是大还是小。如鉴别植物油与四氯化碳等。
3.根据有机物的燃烧:
(1)观察是否可燃(大部分有机物可燃,四氯化碳和多数无机物不可燃)。
(2)燃烧时冒出黑烟的多少(可区分乙烷和乙烯)。
(3)燃烧时的气味(如识别聚氯乙烯、蛋白质)。
4.根据官能团的性质:
【典型例题1】在3支试管中分别放有:①1
mL乙酸乙酯和3
mL水,②1
mL四氯化碳和3
mL水,③1
mL乙酸和3
mL水。下图中3支试管从左到右的排列顺序为( )。
A.①②③
B.①③②
C.②①③
D.②③①
答案:D
解析:几种液体的密度:ρ(四氯化碳)>ρ(水)>ρ(乙酸乙酯);四氯化碳和乙酸乙酯与水混合分层,而乙酸与水混溶,据此可得出答案。
专题二
烃的燃烧规律?
1.烃完全燃烧前后气体体积的变化。
y=4时,ΔV=0,体积不变,对应有机物有CH4、C2H4等。
y>4时,ΔV>0,体积增大。
(2)燃烧后温度低于100
℃,水为液态:
,体积总是减小。
(3)无论水为气态,还是液态,燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子数有关,而与烃分子中的碳原子数无关。
2.烃完全燃烧时消耗氧气的量的规律。
(3)1
mol有机物每增加一个CH2,耗O2量增加1.5
mol。
(4)1
mol含相同碳原子数的烃完全燃烧时,烷烃耗O2量比烯烃要大。
【典型例题2】等质量的下列烃完全燃烧时,消耗氧气最多的是( )。
A.CH4
B.C2H6
C.C3H6
D.C6H6
答案:A
解析:分子组成为CnHm的烃,m∶n的值越大,即含氢的质量分数越大,在质量相同时耗氧量越多。在四种烃中,CH4中m(H)∶m(C)的值最大,故其完全燃烧消耗氧气最多。
【典型例题3】某气态烃20
mL完全燃烧时消耗同温同压下的氧气100
mL,则该烃是( )。
A.C2H4
B.C3H8
C.C4H8
D.C5H10
答案:B
专题三
重要的有机化学反应类型?
【典型例题4】下列各组中的物质均能发生加成反应的是
( )。
A.乙烯和乙醇
B.丙烯和氯乙烯
C.乙酸和溴乙烷
D.丙烯和丙烷
答案:B
【典型例题5】下列反应(反应条件略)属于取代反应的是
( )。
答案:B
解析:判断一个反应是否为取代反应,一要看是否为有机反应,二要看是否符合取代反应的特点“断一下一上一”。A反应不是有机反应,故不是取代反应;在B反应中,CH3—OH中的C—O断裂,下来一个—OH,上去一个Cl原子,下来的—OH与HCl中的H原子结合生成H—OH,即H2O,所以符合取代反应的“断一下一上一”的特点,是取代反应;C反应是“只上不下”,
D反应是氧化反应,它们都不属于取代反应。(共50张PPT)
第三节 乙醇与乙酸
目
标
素
养
1.了解烃的衍生物和官能团的概念。
2.掌握乙醇、乙酸的组成及主要性质。
3.了解乙醇、乙酸的主要用途及与人类健康和日常生活的关系。
4.初步学会分析官能团与性质关系的方法。
知
识
概
览
第1课时 乙醇
一、乙醇的物理性质及分子结构
1.物理性质。
能否用分液的方法分离酒精与水的混合物,为什么?为什么高烧病人用擦拭酒精或白酒的方法降温?酒精灯用完后为什么要盖上灯帽?
提示:不能。因为乙醇与水互溶,形成的混合溶液不分层;乙醇易挥发,可以带走大量热量;防止酒精的挥发使水分存留,使下次使用时酒精灯不易点燃。
2.分子结构。
二、烃的衍生物
1.烃分子中的 氢原子 被其他 原子 或 原子团 所 取代 而生成的一系列化合物称为烃的衍生物。如:乙醇可看成是 乙烷分子 的一个氢原子被 羟基 取代后的衍生物。?
2.官能团。
决定有机化合物 特性 的原子或原子团。?
3.几种烃的衍生物及其官能团。
三、乙醇的化学性质
1.乙醇与钠的反应。
为什么乙醇与钠反应不如钠与水反应剧烈?1
mol乙醇与足量的Na反应为什么得不到3
mol
H2?
提示:水分子中的羟基氢原子更活泼;因为乙醇分子中只有羟基氢原子参与反应,所以1
mol乙醇与足量的Na反应得到0.5
mol
H2。
2.氧化反应。
(1)燃烧。
(2)催化氧化。
在乙醇的催化氧化实验中,为什么要把铜丝制成螺旋状?
提示:是为了增大接触受热面积,增强实验效果。
(3)与强氧化剂反应。
乙醇可被酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液氧化,生成乙酸。
交警检查司机是否酒后驾车的仪器中含有橙色的酸性K2Cr2O7溶液,利用的是什么原理?
提示:酸性K2Cr2O7溶液遇到乙醇时,能把乙醇氧化,同时自身被还原为Cr3+,溶液由橙色变成绿色,由此可以判断司机是否饮酒。
3.乙醇结构与反应的关系。
一
乙醇与钠的反应
重难归纳
1.钠与乙醇、水反应的对比及乙醇分子结构的判断。
2.根据乙醇的分子式和各元素的化合价,乙醇分子可能有两种结构:
根据1
mol乙醇与足量钠反应可产生0.5
mol氢气,关系式为2C2H5OH~H2,这就是说在1个C2H6O分子中,只有1个H可以被Na置换,即在乙醇分子中有1个氢原子与另外5个是不同的,由此可证明乙醇分子中只含有一个羟基。
这一事实与(1)式不符,而与(2)式相符合,所以乙醇的结构式应
为
。
如何由工业酒精制备无水乙醇?怎样检验无水乙醇中有水?
提示:含乙醇99.5%(体积分数)以上的叫无水乙醇,由工业酒精制无水乙醇时,要加入新制的生石灰再进行蒸馏,得到无水乙醇;检验乙醇中是否含有水通常加入无水硫酸铜固体,无水硫酸铜固体变蓝,则证明其中含有水。
典例剖析
可以证明乙醇分子中有一个氢原子与另外的氢原子不同的方法是( )。
A.1
mol乙醇完全燃烧生成3
mol水
B.乙醇可以制酒精饮料
C.1
mol乙醇与足量的Na作用得到0.5
mol
H2
D.1
mol乙醇可以生成1
mol乙醛
答案:C
解析:一个乙醇分子中含有6个氢原子,分子式为C2H6O,其可能的结构有CH3OCH3和C2H5OH。因为1
mol乙醇与足量的钠反应只得到0.5
mol
H2,说明6个氢原子中只有1个氢原子可以被钠置换,这个氢原子与另外的氢原子所处环境应该不同。醇中的氢原子只有羟基上的氢才能与钠发生反应,所以该反应经常用于判断醇分子中羟基的个数。
学以致用
已知分子中含有羟基的物质都能与钠反应产生氢气。
A.6∶3∶2
B.1∶2∶3
C.3∶2∶1
D.4∶3∶2
答案:A
解析:羟基个数与被置换的氢原子个数之比为1∶1。三种醇与钠反应放出等量的氢气,则三种醇提供的羟基数相同,因此三种醇的物质的量之比为6∶3∶2。
二
醇的催化氧化原理
重难归纳
1.催化原理。
反应的实质:乙醇分子脱去羟基中的氢原子以及与羟基直接相连的碳原子上的氢原子,这两个氢原子与氧原子结合形成H2O。
2.醇的催化氧化反应规律。
醇在有催化剂(铜或银)存在的条件下,可以发生催化氧化反应生成醛,但并不是所有的醇都能被氧化生成醛。
(1)凡是含有R—CH2OH(R代表烃基)结构的醇,在一定条件下都能被氧化成醛。
规律总结
乙醇的重要性质:与水互溶飘清香,电离水比乙醇强。钠粒投入放氢气,催化请铜来帮忙。
(1)乙醇催化氧化反应实验中铜丝是否参与反应?铜丝的作用是什么?
提示:铜丝参与化学反应,铜丝先被氧气氧化成氧化铜,后又被乙醇还原为铜,反应前后的质量和化学性质没有变化,起催化剂的作用。
(2)结合乙醇催化氧化反应的实质判断相同碳原子数且结构相似的醛与醇相比较,它们的相对分子质量有何关系?
提示:醇催化氧化时,分子中去掉两个氢原子,故醛比生成它的醇的相对分子质量小2。
提示:因为乙醇催化氧化的实质是:
典例剖析
下列醇分子中可以被氧化生成醛的是( )。
A.CH3OH
B.(CH3)3C—OH
C.CH3—O—CH3
答案:A
解析:A项,2CH3—OH(甲醇)+O2
2HCHO(甲醛)+
2H2O;B、D两项中与羟基相连的碳原子上没有氢原子,不能发生催化氧化;C项中无羟基。
规律总结
醇在有催化剂(铜或银)存在的条件下,可以发生催化氧化反应生成醛,但并不是所有的醇都能被氧化生成醛。只含有R—CH2OH(R代表烃基)结构的醇,在一定条件下才能被氧化成醛
学以致用
答案:A
解析:醇发生催化氧化反应时,只与分子中的—CH2OH原子团有关,与其他基团无关,则被氧化的醇为
,答案为A。
1.下列有关乙醇的物理性质的应用不正确的是( )。
A.由于乙醇的密度比水的小,所以乙醇中的水可以通过分液的方法除去
B.由于乙醇能够溶解很多有机物和无机物,所以可用乙醇提取中药的有效成分
C.由于乙醇能够以任意比溶解于水,所以酒厂可以勾兑各种浓度的酒
D.由于乙醇容易挥发,所以才有俗语“酒香不怕巷子深”的说法
答案:A
解析:乙醇可与水以任意比互溶,不能用分液的方法分离。
2.比较乙烷和乙醇的结构,下列说法错误的是( )。
A.分子中两个碳原子都以单键相连
B.分子里都含有6个相同的氢原子
C.乙基与1个氢原子相连就是乙烷分子
D.乙基与1个羟基相连就是乙醇分子
答案:B
解析:乙烷分子中含有6个氢原子是相同的,而乙醇分子中6个氢原子不是相同的,它们分为两类,一类与碳原子相连,一类与氧原子相连,故B项错误。
3.下列叙述中正确的是( )。
A.乙醇分子可以看成是乙烷分子中氢原子被水分子电离出的氢氧根离子代替的产物
B.乙醇与水以任意比互溶,因此乙醇是电解质
C.无水酒精是纯净物
D.酒香四溢体现了乙醇具有挥发性
答案:D
解析:乙醇分子可以看成是乙烷分子中氢原子被水分子中的羟基所取代的产物,乙醇是非电解质,含乙醇99.5%以上的酒精叫无水酒精,故A、B、C错误,D项正确。
4.(双选)关于乙醇的说法中正确的是( )。
A.乙醇结构中有—OH,所以乙醇溶于水,可以电离出OH-而显碱性
B.乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水,说明乙醇具有还原性
C.乙醇与钠反应可以产生氢气,所以乙醇显酸性
D.乙醇与钠反应非常平稳,所以乙醇羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼
答案:BD
解析:乙醇不能电离出OH-,故A错误;乙醇燃烧生成二氧化碳和水,乙醇作燃料,是还原剂,具有还原性,故B正确;乙醇与钠反应可以产生氢气,但乙醇不能电离出氢离子,不显酸性,故C错误;乙醇与钠反应非常平缓,所以乙醇羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼,故D正确。
5.酒后驾车是引发交通事故的重要原因。交警对驾驶员进行呼气酒精检测的原理是橙色的酸性K2Cr2O7水溶液遇乙醇迅速生成绿色的Cr3+。下列对乙醇的描述与此测定原理有关的是( )。
①乙醇沸点低 ②乙醇密度比水的小 ③乙醇有还原性
④乙醇是烃的含氧衍生物
A.②④
B.②③
C.①③
D.①④
答案:C
解析:乙醇沸点低,易挥发,可以随呼吸呼出,故易被检测。K2Cr2O7具有强氧化性,可以氧化乙醇,自身被还原成Cr3+,说明乙醇具有还原性。
6.硬质试管中铜网的质量为m
g,将硬质试管放在酒精灯上加热至铜网变红热,迅速投放到下列溶液中:①澄清石灰水;②盐酸;③乙醇;④稀硝酸。反复几次后,洗涤干燥铜网,再进行称量,则:
(1)质量大于m
g的有 。?
(2)质量等于m
g的有 。?
(3)质量小于m
g的有 。?
答案:(1)①
(2)③
(3)②④
解析:Cu→CuO质量增加,与①不反应,其质量大于m
g;与盐酸、稀硝酸反应分别生成CuCl2、Cu(NO3)2,质量减小;在乙醇催化反应中,铜为催化剂,质量不变。(共36张PPT)
第2课时 烃 有机高分子材料
一、烃的分类
1.烃的概念。
仅由 碳 和 氢 两种元素组成的有机化合物称为烃,又称 碳氢化合物 。其通式可表示为CxHy(y为偶数,且y≤2x+2)。 甲烷 是组成最简单的烃。?
2.烃的分类。
按照烃分子中碳原子间成键方式的不同,碳原子之间只以单键结合,剩余价键均被氢原子“饱和”的烃称为 饱和烃 ,即烷烃;分子中碳原子的价键没有全部被氢原子“饱和”的烃为 不饱和烃 ;根据碳骨架的不同,还可以将烃分为 链状烃和环状烃 。?
3.烷烃的概念:分子中的碳原子之间都以 单键 结合成链状,碳原子剩余价键均与 氢原子 结合,使碳原子的化合价都达到“饱和”的烃叫做烷烃,又叫做 饱和烃 。?
4.烯烃的概念:分子中含有 碳碳双键 的烃,属于不饱和烃。 乙烯 是最简单的烯烃。链状单烯烃分子通式: CnH2n (n≥2)。?
5.炔烃和芳香烃。
分子中含有 碳碳三键 的烃称为炔烃,乙炔是最简单的炔烃;含有 苯环 的烃称为芳香烃,两者都属于 不饱和烃 ;苯是芳香烃的母体,结构式习惯写为
,是一种具有环状分子结构的不饱和烃。?
二、材料的分类
1.材料有 金属材料 和 无机非金属材料 、 有机高分子材料 。?
2.棉花、羊毛、天然橡胶属于天然有机高分子材料;塑料、合成纤维、合成橡胶、黏合剂、涂料等属于 合成有机高分子材料 。?
三、塑料
2.常见塑料。
(1)能够发生加聚反应的有烯烃以及它们的衍生物,如:乙烯、丙烯、氯乙烯、四氟乙烯、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等。其反应的实质是:分子中 碳碳双键 中的一个键断裂,分子间通过 加成反应 彼此结合成很长的碳链,生成高分子化合物。?
(2)几种常见塑料。
高分子材料是纯净物还是混合物?
提示:高分子材料是由很多高分子化合物分子聚集而成的,每个高分子化合物分子的n值并不确定,所以高分子材料为混合物。
四、橡胶
1.特性: 高弹性 。
2.橡胶?
链节和单体有哪些区别和联系?
提示:链节与单体的组成元素相同,但结构不同,不饱和单体形成高聚物时不饱和键断开,所以链节中的不饱和度降低。另外,单体是一种物质,而链节不是物质,只是组成高分子化合物的最小单元,不能单独存在。
五、纤维
1.纤维的分类。
2.合成纤维的特性和用途。
特性:强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、不易虫蛀等。
用途:供人类穿着,还可制成绳索、渔网、工业用滤布,以及飞机、船舶的结构材料等。
再生纤维和合成纤维的主要差别有哪些?
提示:(1)再生纤维是用化学方法将农林产品中的纤维素、蛋白质等天然高分子加工成的纤维。
(2)合成纤维是用石油、天然气、煤和农副产品做原料制成有机小分子单体,再经聚合反应制成的纤维。
加聚反应
重难归纳
1.加聚反应的特点。
(1)反应物特征——含有不饱和键。
(2)产物特征——高分子化合物与反应物具有相同的组成。
(3)反应特征——没有小分子化合物生成。
小结:单烯烃型单体加聚时“断开双键,键分两端,添上括号,n写后面”。
(2)含两个双键的烯烃加聚。
当一个分子中存在两个“
”时,断键原子与其他分子中的断键原子相结合,而内部其他的断键原子再结合成不饱和键。如顺丁橡胶的生成:
小结:含两个双键的烯烃型单体加聚时“单变双,双变单,破两头,移中间,添上括号,n写后面”。
(3)几种单体间的共聚。
如乙丙树脂的生成:
。
小结:含有一个双键的几种单体聚合时,“双键打开,中间相连,添上括号,n写后面”。
规律总结
(1)凡链节主链只有四个碳原子(无其他原子)且链节无双键的高聚物,其单体必为两种,在中间画线断开,然后将半键闭合即可。
(2)凡链节主链只有碳原子并存在碳碳双键的高聚物,其规律是“见双键,四个碳,无双键,两个碳”,画线断开,然后将半键闭合,即将单双键互换。
在书写加聚反应的化学方程式时,对于碳碳双键上连有的其他基团如何处理?
提示:在书写加聚反应的化学方程式时,对于碳碳双键上连有的其他基团,要将其当作支链,使双键碳原子作为端点碳原子,以便于两两加成聚合。例如:聚丙烯不能写成
典例剖析
CH2=CH2与CH2=CHCH2CH3按物质的量之比为1∶1聚合时生成高聚物的结构简式可能是( )。
答案:B
学以致用
下列合成高分子化合物的反应中,属于加聚反应的是( )。
答案:C
解析:根据加聚反应的特点,产物除高分子化合物外无小分子化合物,且高分子化合物与反应物具有相同的化学组成,单体具备不饱和键,则C项正确。
1.聚氯乙烯简称PVC,是当今世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一。下列说法正确的是( )。
A.聚氯乙烯的单体是CH3CH2Cl
B.聚氯乙烯是高分子化合物
C.聚氯乙烯能够使溴的四氯化碳溶液褪色
D.聚氯乙烯保鲜膜最适合用来包装蔬菜、水果及熟食
答案:B
解析:聚氯乙烯的结构简式为
。聚氯乙烯的单体是CH2=CHCl,A项错误,B项正确;聚氯乙烯中只有单键,所以不能使溴的四氯化碳溶液褪色,C项错误;聚氯乙烯中含氯元素,能释放出有毒物质,所以不能用来包装蔬菜、水果及熟食,D项错误。
2.下列有关聚乙烯的说法中正确的是( )。
A.聚乙烯通过加聚反应生成
B.聚乙烯具有固定的元素组成,因而有固定的熔、沸点
C.聚乙烯塑料袋有毒,故不能包装食品
D.聚乙烯性质稳定,故不易造成污染
答案:A
解析:
,虽然聚乙烯有固定的元素组成,但由于n值不确定,所以是混合物,没有固定的熔、沸点;聚乙烯性质稳定,不易降解,所以会造成“白色污染”。
3.(双选)天然橡胶的主要成分是聚异戊二烯,其结构简式为
,下列关于天然橡胶的说法正确的是( )。
A.合成天然橡胶的反应类型是加聚反应
B.天然橡胶是聚合物,不能使溴水褪色
C.合成天然橡胶的单体是CH2=CH2和CH3CH=CH2
D.盛酸性KMnO4溶液的试剂瓶不可以用橡胶塞
答案:AD
4.目前流行的“南极棉”保暖内衣,是在制作内衣的全棉材料内融入能改善人体微循环的微元生化材料和抗菌、杀菌的材料。下列有关说法正确的是( )。
A.制作内衣的全棉材料的主要成分是纤维素
B.用化学方法将农林产品中的纤维素加工成的黏胶纤维属于合成纤维
C.制作内衣的废弃物易造成“白色污染”
D.制作内衣材料的主要成分是合成高分子
答案:A
解析:棉花的主要成分为纤维素,A项正确;黏胶纤维属于再生纤维,B项错误;“白色污染”为废弃的塑料制品,C项错误;纤维素为天然高分子化合物,D项错误。
5.下列说法中正确的是( )。
A.天然纤维就是纤维素
B.合成纤维的主要原料是石油、天然气、煤
C.化学纤维的原料不可以是天然纤维
D.生产合成纤维的过程中发生的是物理变化
答案:B
解析:纤维与纤维素是不一样的,纤维是聚合物经一定的机械加工(牵引、拉伸、定型等)后形成的细而柔软的细丝;纤维素是一种具体的物质,属于多糖,如棉花中就含有纤维素,A项错误;合成纤维是以化工产品为原料合成的,B项正确;人们可以将天然纤维(如棉花)经过加工制成再生纤维,再生纤维和合成纤维均属于化学纤维,C项错误;生产合成纤维的过程中既有物理变化又有化学变化,D项错误。
6.聚氯乙烯是生活中常用的塑料,工业生产聚氯乙烯的一种工艺路线如下:
反应①的化学方程式为?
,反应类型为
。
反应③的化学方程式为?
,反应类型为
。
解析:反应①是乙烯与Cl2发生加成反应生成1,2-二氯乙烷,反应③是氯乙烯发生加聚反应生成聚氯乙烯。(共54张PPT)
第2课时 乙酸
一、乙酸的组成和结构及物理性质
1.组成和结构。
2.物理性质。
乙酸是食醋的主要成分,故乙酸俗称醋酸;无水乙酸又称冰醋酸,温度较低时,无水乙酸会凝结成像冰一样的晶体。在实验室中遇到这种情况时,应如何从试剂瓶中取出无水乙酸?
提示:可将试剂瓶用手或热毛巾焐热,也可放在温水浴中温热,待冰醋酸熔化后,倒出即可。
3.分子的结构。
乙酸分子可看成是甲基(—CH3)与羧基(—COOH)的组合,羧基决定着乙酸的主要化学性质。
发生反应主要断裂 a、b 处的化学键。?
二、乙酸的化学性质
1.弱酸性。
乙酸在水中的电离方程式为__________________________,是 一元弱酸 ,具有酸的通性。?
(1)使酸碱指示剂变色。
(2)与活泼金属(如钠)、碱性氧化物(如氧化钠)、碱(如氢氧化钠)等反应。
(3)与弱酸盐反应。
2.酯化反应。
(1)实验。
(2)定义:酸与醇反应生成酯和水的反应。
(3)特点:是 可逆反应 ,反应进行得比较缓慢。?
(4)反应条件:浓硫酸、加热。
酯化反应属于哪种有机反应类型?两种反应类型是什么关系?
提示:取代反应。酯化反应一定是取代反应,但取代反应不一定是酯化反应,两者是从属关系,如图所示:
如何设计比较醋酸与碳酸酸性强弱实验?
提示:
三、官能团与有机化合物的分类
1.官能团。
有机化合物分子中,比较活泼、容易发生反应并反映着某类 有机化合物共同特性的原子或 原子团 称为官能团。?
2.有机化合物的一些主要类别及其所含的主要官能团。
点拨
(1)一种物质根据不同的分类方法,可以属于不同的类别,如
(环己烯),既属于环状化合物中的脂环化合物,又属于环烯烃类。
(2)一种物质具有多种官能团,在按官能团分类时也可认为属于不同的类别,如HO—CH2—COOH中有两种官能团—OH和—COOH,既可以看作醇类化合物,又可以看作羧酸类化合物。
一
羟基氢原子的活动性比较
重难归纳
1.几种常见代表性物质的反应比较。
2.两类羟基氢反应的定量关系。
(1)乙酸和乙醇都易溶于水,如何用化学方法鉴别两者?
提示:用紫色石蕊溶液或碳酸盐鉴别。乙酸具有酸性,能使紫色石蕊溶液变红,能与碳酸盐反应生成CO2气体,而乙醇不反应。
(2)设计实验探究乙酸、乙醇和水中的羟基氢原子的活泼性。
提示:在三支试管中分别加入适量乙酸、乙醇和水,各加入一小块金属钠,观察现象。乙酸中的钠浮在液面上,反应非常剧烈,可能着火或轻微爆炸;水中的钠浮在液面上,反应较剧烈;乙醇中的钠沉在液体底部,反应平稳。由此可判断羟基氢原子的活泼性:乙酸>水>乙醇。
典例剖析
在同温同压下,某有机化合物与过量Na反应得到气体V1
L,取另一份等量的有机化合物与足量NaHCO3反应得到气体V2
L,若V1=V2≠0,则有机化合物可能是( )。
答案:A
解析:相同条件下气体的物质的量之比等于体积之比。设选项中各物质的物质的量均为1
mol,则各物质与n1、n2的对应关系为:
由表中数据可知,若V1=V2≠0,即n1=n2≠0,则A项中物质符合。
学以致用
1.下列物质都能与金属钠反应放出H2,产生H2的速率排序正确的是( )。
①C2H5OH ②NaOH溶液 ③醋酸溶液
A.①>②>③
B.②>①>③
C.③>②>①
D.③>①>②
答案:C
解析:金属钠与NaOH溶液反应,实质上是与其中的水反应,钠与水反应的速率比乙醇大;醋酸溶液中氢离子浓度更大,与钠反应速率更大。
答案:NaOH或Na2CO3或NaHCO3 Na
解析:—COOH可以与NaOH、Na2CO3、NaHCO3反应生成—COONa;—OH可与Na反应生成—ONa。
二
酯化反应的实验探究
重难归纳
1.实验原理。
酯化反应属于取代反应,也可看作是分子间脱水的反应,脱水的可能性有两种,一种是羧酸提供羟基,醇提供氢原子;另一种是羧酸提供氢原子,醇提供羟基;采用示踪原子法(C2H5—18O—H与乙酸反应)研究该反应的机理,发现18O存在于乙酸乙酯中,说明酯化反应机理是:羧酸分子中羧基上的羟基与醇分子中羟基上的氢原子结合而生成了水,余下部分结合生成酯。即羧酸脱羟基,醇脱氢。
2.实验中的注意事项。
(1)试剂的加入顺序。
先加入乙醇,然后沿器壁慢慢加入浓硫酸,冷却后再加入CH3COOH。
(2)导管末端不能插入饱和Na2CO3溶液中,防止挥发出来的CH3COOH、CH3CH2OH溶于水,造成溶液倒吸。
(3)浓硫酸的作用。
①催化剂——增大反应速率。
②吸水剂——提高CH3COOH、CH3CH2OH的转化率。
(4)饱和Na2CO3溶液的作用。
①降低乙酸乙酯的溶解度,便于分层,得到酯。
②与挥发出来的乙酸反应。
③溶解挥发出来的乙醇。
(5)酯的分离。
采用分液法分离试管中的液体混合物,所得上层液体即为乙酸乙酯。
(1)实验时为什么用酒精灯缓慢加热?
提示:①增大反应速率;②减少乙醇、乙酸的挥发;③将生成的乙酸乙酯及时蒸出,提高乙醇、乙酸的转化率。
(2)大试管中加入碎瓷片的目的是什么?
提示:大试管中放入几块碎瓷片,目的是防止加热过程中液体暴沸。
(3)导管末端为什么不能伸入饱和Na2CO3溶液液面以下?
提示:加热时温度不是很稳定,挥发出来的CH3COOH、CH3CH2OH溶于水,易造成溶液倒吸。故导管末端不能插入饱和碳酸钠溶液中。
(4)为什么不能用NaOH溶液代替Na2CO3溶液洗涤粗酯?
提示:氢氧化钠是强碱,乙酸乙酯在NaOH溶液中会水解,生成乙酸钠和乙醇。
(5)以一元羧酸与一元醇反应为例,分析一下酯化反应中的质量、相对分子质量、分子式的关系。
提示:在酯化反应中,存在几个量的关系(以一元酸与一元醇反应为例):
①质量关系
m(酸)+m(醇)=m(酯)+m(H2O)
②相对分子质量关系
M(醇)+M(酸)=M(酯)+M(H2O)
③分子式关系(A代表各自分子式)
A(酯)=A(酸)+A(醇)-A(H2O)
典例剖析
将1
mol
CH3COH在浓硫酸存在和加热条件下与足量CH3COOH充分反应,下列叙述错误的是( )。
A.生成的水分子中含有18O
B.生成的乙酸乙酯中含有18O
C.可能生成88
g乙酸乙酯
D.不可能生成90
g乙酸乙酯
答案:A
学以致用
“酒是陈的香”是因为酒在储存过程中生成了有香味的乙酸乙酯,在实验室和工业上常采用如图所示装置来制取乙酸乙酯。
(1)写出装置中制取乙酸乙酯的化学方程式:?
。?
(2)装置中通蒸气的导管要置于饱和碳酸钠溶液液面上,而不能插入液面以下,目的是防止
。?
(3)实验制取的乙酸乙酯,可用 方法分离乙酸乙酯与饱和碳酸钠溶液,请用文字说明使用这种方法的理由: ?
。
(4)实验时,试管B观察到的现象是界面处产生浅红色,下层为蓝色,振荡后产生气泡,界面处浅红色消失,原因是(用化学方程式表示)?
。?
(5)事实证明,此反应以浓硫酸为催化剂,也存在缺陷,其原因可能是 。?
a.浓硫酸易挥发,以致不能重复使用
b.会使部分原料炭化
c.浓硫酸有吸水性
d.会造成环境污染
(2)倒吸
(3)分液 乙酸乙酯不溶于饱和碳酸钠溶液,溶液分层
(4)2CH3COOH+Na2CO3→2CH3COONa+CO2↑+H2O
(5)b、d
解析:(2)因为挥发出的乙醇和乙酸都易溶于水,且乙酸乙酯已经液化,所以长导管要在液面以上,防止倒吸。
(3)因为乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中溶解度较小,溶液分层,所以可以用分液的方法进行分离。
(4)因为有挥发出的乙酸,能与碳酸钠溶液反应,产生二氧化碳,并且使表面的溶液显酸性,化学方程式为2CH3COOH+Na2CO3→2CH3COONa+CO2↑+H2O。
(5)浓硫酸具有脱水性,能使部分有机物脱水炭化,且与生成的碳反应,生成污染性的二氧化硫。
1.下列有关酯化反应的说法正确的是( )。
A.醇与酸的反应都是酯化反应
B.酯化反应和中和反应原理一样
C.酯化反应既属于取代反应,也属于可逆反应
D.酯化反应的机理是羧酸去掉氢原子而醇去掉羟基
答案:C
解析:醇与酸反应只有生成酯和水才是酯化反应。酯化反应属于取代反应,也是可逆反应。只有酸与碱才能发生中和反应。酯化反应机理是羧酸去掉—OH,醇去掉H原子。
2.2016年诺贝尔化学奖授予在“分子马达”研究方面取得重大成就的三位化学家,一种光驱分子马达结构如图所示,该分子含有官能团的种数为( )。
A.1
B.2
C.3
D.4
答案:B
解析:该分子中含有—COOH、
两种官能团。
3.如图为实验室制取少量乙酸乙酯的装置图。下列关于该实验的叙述中,不正确的是( )。
A.向a试管中先加入浓硫酸,然后边摇动
试管边慢慢加入乙醇,再加冰醋酸
B.试管b中导气管下端管口不能浸入液面
的原因是防止实验过程中产生倒吸现象
C.当反应发生后,振荡盛有饱和Na2CO3溶液的试管会有气泡产生
D.试管b中饱和Na2CO3溶液的作用是吸收随乙酸乙酯蒸出的少量乙酸和乙醇
答案:A
解析:应先加入乙醇,然后慢慢加入浓硫酸,再加入乙酸,A项错误;导气管不插入饱和Na2CO3溶液中,为防止倒吸,B项正确;随乙酸乙酯蒸出的乙酸与Na2CO3反应,产生了CO2,同时也吸收被蒸出的乙醇,C、D项正确。
4.(双选)分枝酸可用于生化研究,其结构简式为
。下列关于分枝酸的叙述正确的是( )。
A.分子中含有2种官能团
B.可与乙醇、乙酸反应,且反应类型相同
C.1
mol分枝酸最多可与2
mol
NaOH发生中和反应
D.可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色,且原理相同
答案:BC
解析:A项,分子中含有4种官能团:羧基、羟基、碳碳双键、醚键。B项,与乙醇、乙酸均发生酯化(取代)反应。C项,1
mol分枝酸最多可与2
mol
NaOH发生中和反应,因为分子中只有2个羧基。D项,使溴的四氯化碳溶液褪色是加成反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色是氧化反应。
5.有机物M的结构简式为
,下列有关M性质的叙述中错误的是( )。
A.M与金属钠完全反应时,两者物质的量之比为1∶2
B.M与碳酸氢钠完全反应时,两者物质的量之比为1∶1
C.M与氢氧化钠完全反应时,两者物质的量之比为1∶2
D.M既能与乙酸反应,又能与乙醇反应
答案:C
解析:M与Na完全反应时1
mol
—COOH、—OH各消耗1
mol
Na,A项正确;1
mol
—COOH只与1
mol
NaHCO3反应,故B项正确;每1
mol
—COOH消耗1
mol
OH-,—OH不与OH-反应,C项错误;M中既含—COOH,又含有—OH,所以既能与乙酸反应,又能与乙醇反应,D项正确。
6.实验室合成乙酸乙酯的步骤如下:
在圆底烧瓶内加入乙醇、浓硫酸和乙酸,瓶口竖直安装通有冷却水的冷凝管(使反应混合物的蒸气冷凝为液体流回烧瓶内),加热回流一段时间后换成蒸馏装置进行蒸馏,得一含有乙醇、乙酸和水的乙酸乙酯粗产品。
请回答下列问题:
(1)在烧瓶中除了加入乙醇、浓硫酸和乙酸外,还应放入
,目的是 。?
(2)现拟分离含乙酸、乙醇和水的乙酸乙酯粗产品,下图是分离操作步骤流程图。请在图中圆括号内填入适当的试剂,在方括号内填入适当的分离方法。
试剂a是 ,试剂b是 。分离方法①是 ,分离方法②是 ,分离方法③是 。
(3)在得到的A中加入无水碳酸钠粉末,振荡,目的是
。?
答案:(1)碎瓷片 防止暴沸
(2)饱和Na2CO3溶液 稀硫酸 萃取、分液 蒸馏 蒸馏 (3)除去乙酸乙酯中的水分
解析:只要熟悉乙酸乙酯制取实验,就比较容易答好第(1)小题。对于第(2)和(3)小题,可从分析粗产品的成分入手。粗产品有乙酸乙酯、乙酸、乙醇和水四种物质,用饱和碳酸钠溶液进行萃取、分液可把混合物分离成两种半成品,其中一份是乙酸乙酯(即A)、另一份是乙酸钠和乙醇的水溶液(即B)。蒸馏B可得到乙醇(即E),留下残液是乙酸钠溶液(即C)。再在C中加稀硫酸,经蒸馏可得到乙酸。(共22张PPT)
实验活动9 乙醇、乙酸的主要性质
一、实验准备
(一)实验目的
1.通过实验加深对乙醇、乙酸主要性质的认识。
2.初步了解有机化合物的制备方法。
3.熟练掌握利用简单实验研究物质性质的方法及相关实验操作,提高实验操作的基本技能。
4.提高观察实验、分析现象并得出结论的能力。
5.养成类比分析的科学习惯。
(二)实验原理
“结构决定性质”,通过分析乙醇、乙酸的结构预测乙醇、乙酸的性质,并通过实验进行验证。
(三)实验用品
1.仪器:试管、试管夹、量筒、胶头滴管、玻璃导管、乳胶管、橡胶塞、铁架台、试管架、酒精灯、火柴、碎瓷片。
2.药品:乙醇、乙酸、饱和碳酸钠溶液、浓硫酸、铜丝、澄清石灰水、石蕊溶液。
二、探究过程
(一)乙醇的性质
1.实验步骤。
实验1:向一支试管中加入约2
mL无水乙醇,观察其状态,闻其气味。
实验2:点燃酒精灯,在其火焰上罩一个冷而干燥的烧杯,观察实验现象,迅速正立后倒入澄清石灰水,观察实验现象。
实验3:向试管中加入3~4
mL无水乙醇,将试管浸入50
℃左右的热水中,以保持反应所需要的温度。将铜丝在酒精灯上灼烧,然后迅速插入乙醇中,反复操作几次,观察并感受铜丝的颜色变化和乙醇气味的变化。
2.数据处理。
(1)实验现象。
(2)结论。
3.实验注意事项。
(1)铜丝在酒精灯外焰上灼烧,实验时要迅速插入乙醇中。
(2)要使用冷而干燥的烧杯。
(二)乙酸的性质
1.实验步骤。
实验1:向一支试管中加入约2
mL乙酸,观察其状态,闻其气味。
实验2:向两支试管中各加入2
mL乙酸,分别滴加石蕊溶液、碳酸钠溶液,观察实验现象。
实验3:向一支试管中加入2
mL乙醇,然后边振荡试管边慢慢加入0.5
mL浓硫酸和2
mL乙酸,再加入几片碎瓷片。在另一支试管中加入3
mL饱和Na2CO3溶液,按图所示连接好装置。用酒精灯小心均匀地加热试管3~5
min,产生的蒸气经导管通到饱和碳酸钠溶液的上方约0.5
cm处,注意观察试管内的变化。取下盛有饱和Na2CO3溶液的试管,并停止加热。振荡盛有饱和Na2CO3溶液的试管,静置,观察实验现象。
2.数据处理。
(1)实验现象。
(2)结论。
3.实验注意事项。
(1)在制备乙酸乙酯实验时,末端导管不能插入饱和碳酸钠溶液中。
(2)在制备乙酸乙酯实验时,试剂的加入顺序是先加乙醇再加浓硫酸和乙酸。
答案:略。
三、思考与交流
1.进行金属钠与乙醇反应实验时,为什么要用无水乙醇?
答案:若有水存在,水能够与钠反应放出氢气,无法证明乙醇与钠的反应。
2.金属钠分别与水和乙醇反应有何不同?列表比较。
答案:由于水比乙醇更容易提供氢离子,且密度ρ(水)>ρ(钠)>
ρ(乙醇),故金属钠与水和乙醇反应的现象不同。
3.通过乙醇的催化氧化实验,你对催化氧化的特点是否有了进一步认识?
答案:催化剂参与反应,但反应前后总质量和化学性质均不变。
4.将一根绕成螺旋状的铜丝先在酒精灯外焰上灼烧,然后慢慢移向内焰,迅速取出可能观察到什么现象?
答案:铜丝由红变黑再变红。
5.探究乙醇性质的实验3中第二步操作为什么反复几次?
答案:目的是增加乙醛的浓度而闻其气味。
6.乙酸为什么会显酸性?从哪些方面可说明乙酸的酸性比硫酸、盐酸的弱?
答案:乙酸中的羧基能够发生电离,电离出H+而显酸性。硫酸和盐酸均可与乙酸盐(如乙酸钠)发生反应生成乙酸,根据强酸制弱酸的规律可知,乙酸的酸性比盐酸和硫酸都弱。
7.如何设计实验将乙醇和乙酸的混合物分离开?
答案:先加入足量的氢氧化钠固体,使乙酸转化为乙酸钠,置于蒸馏烧瓶中,温度控制在乙醇沸点,将乙醇蒸出,再在烧瓶内加足量浓硫酸,温度控制在乙酸的沸点,将乙酸蒸出。
8.乙醇与浓硫酸及乙酸混合时,为什么要慢慢将浓硫酸加入乙醇中,且边振荡试管?能否将乙醇加入浓硫酸中?为什么?
答案:浓硫酸与乙醇的混合,类似于浓硫酸与水混合,会放出大量的热,如果速度过快,会使液体局部温度过高而暴沸,故应慢慢加入,且边加边振荡试管。不能将乙醇加入浓硫酸中,因为乙醇的密度小于浓硫酸,乙醇加入后会浮在浓硫酸的上层,容易产生暴沸。
9.已知酯化反应是可逆反应。乙酸、乙醇、乙酸乙酯的沸点分别为117.9
℃、78
℃、77.1
℃。试依据已有的理论知识分析要提高制备过程中乙酸乙酯的产量应采取哪些有力措施。
答案:控制温度,使乙酸乙酯及时地分离出来。
10.乙醇、乙酸乙酯均属易燃、易挥发性物质,在实验中应如何做到安全实验?
答案:实验时塞子要塞紧,明火要远离右侧试管。
11.如果某同学在实验时,在饱和碳酸钠溶液中没有收集到油状液体,请帮助他分析可能的原因。
答案:可能塞子没有塞紧;可能是加热温度过高,反应物未来得及反应就大量挥发了;可能是试剂加入顺序错了,如先将乙醇与乙酸混合,再向其中慢慢加入浓硫酸,浓硫酸溶于其中,放出的热量使酯化反应已经开始,等浓硫酸加完后,反应也基本结束了。(共56张PPT)
第二节 乙烯与有机高分子材料
目
标
素
养
1.了解乙烯的物理性质,知道其在化工生产中的作用。
2.掌握乙烯的分子结构,初步体会其结构特点对性质的影响。
3.掌握乙烯的化学性质,了解其参加反应的断键、成键情况,认识加成反应、聚合反应、加聚反应的特点。
4.了解饱和烃和不饱和烃的概念。
5.初步认识有机高分子化合物的结构、性质及应用,学会书写重要加聚反应的化学方程式。
6.了解有机高分子化合物的主要反应类型及其在生产、生活、现代科技发展中的广泛应用。
7.了解塑料、橡胶、纤维的主要性质。
知
识
概
览
第1课时 乙烯
一、乙烯的物理性质和组成结构
1.乙烯的物理性质和用途。
乙烯是一种无色、稍有气味的气体,密度比空气的密度略小,难溶于水,易溶于四氯化碳等有机溶剂。乙烯主要从石油中获得,是石油的裂解产物,乙烯的产量可以用来衡量一个国家石油化学工业的发展水平。
2.乙烯的组成结构。
二、乙烯的化学性质
1.氧化反应。
(1)燃烧。
乙烯能在空气中燃烧,火焰明亮且伴有黑烟,生成二氧化碳和水,同时放出大量热。
(2)被酸性高锰酸钾溶液氧化。
乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
酸性高锰酸钾溶液和溴水中通入乙烯均能褪色,其原理相同吗?
提示:不相同,乙烯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应,与溴水发生加成反应。
2.加成反应。
概念:有机物分子中的不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。
完成乙烯与下列物质发生加成反应的化学方程式:
3.加聚反应。
(1)在适当的温度、压强和催化剂存在的条件下,乙烯分子中碳碳双键中的一个键断裂,分子间通过碳原子的相互结合形成很长的碳链,生成相对分子质量很大的聚合物——聚乙烯:
(2)聚合物的组成及有关概念的比较。
鉴别甲烷和乙烯可采用哪些方法?
提示:用燃烧法,点燃时产生淡蓝色火焰的是甲烷,火焰明亮且伴有黑烟的是乙烯;或者通入酸性高锰酸钾溶液或溴水中,能使溶液褪色的是乙烯,另一种是甲烷。
甲烷中混有乙烯时,如何除去乙烯杂质?
提示:依次通入盛有溴水、氢氧化钠溶液、浓硫酸的洗气瓶。除去甲烷中的乙烯时不能用酸性高锰酸钾溶液,因为乙烯会被高锰酸钾溶液氧化为二氧化碳气体,这样会引入新的杂质。
一
加成反应
重难归纳
1.对加成反应的理解。
(1)“不饱和碳原子”可以指碳碳双键、碳碳三键或碳氧双键等不饱和键两端的碳原子,也可以是其他不饱和键上的碳原子。如下列两类反应都是加成反应:
(2)“其他原子或原子团”可以是分子内的,也可以是分子间的,可以是同种分子间的,也可以是不同种分子间的。如下列两个反应也都是加成反应:
2.加成反应和取代反应的比较。
3.加成反应和取代反应中氯气参与反应用量与烃的用量关系。
(1)加成反应:消耗的Cl2的量由不饱和键的数目决定,如双键数与消耗Cl2分子数之比为1∶1。
(2)取代反应消耗的Cl2的量由分子内氢原子个数决定,分子内氢原子个数与消耗Cl2的分子数之比为1∶1。
结合乙烯的加成反应原理,实验探究能否用Br2的四氯化碳溶液鉴别CH4和C2H4?
提示:CH4与Br2的四氯化碳溶液不发生反应,而C2H4与Br2能发生加成反应生成无色液体
而使Br2的四氯化碳溶液褪色,因此可用Br2的四氯化碳溶液鉴别CH4和C2H4。
典例剖析
下列反应中前者属于取代反应,后者属于加成反应的是( )。
A.甲烷与氯气混合后在光照条件下反应;乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应;乙烯与氢气在一定条件下反应生成环己烷
C.一氯甲烷与氯气的反应,有油状液体生成;乙烯与水生成乙醇的反应
D.乙烯通入溴水,使溴水褪色;乙烯与氯化氢反应制取氯乙烷
答案:C
解析:甲烷与氯气混合后在光照条件下发生取代反应,而乙烯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应;乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,一氯甲烷与氯气的反应,有油状液体生成,是取代反应;乙烯与水生成乙醇的反应属于加成反应;乙烯通入溴水使溴水褪色和乙烯与氯化氢反应制取氯乙烷均属于加成反应。
学以致用
下列各反应属于加成反应的是( )。
答案:D
解析:甲烷与氧气发生氧化反应生成二氧化碳和水,不属于加成反应,故A错误;乙醇与氧气发生氧化反应生成乙醛和水,不属于加成反应,故B错误;甲烷和氯气混合光照后,甲烷中的氢原子被氯原子所取代生成氯代物而使黄绿色消失,属于取代反应,故C错误;乙烯中含有碳碳双键,与Br2反应生成1,2-二溴乙烷,属于加成反应,故D正确。
二
乙烯和乙烷的比较与鉴别方法
重难归纳
1.乙烯和乙烷结构、性质比较。
规律总结
乙烯的性质总结:
稍有气味水难溶,高锰酸钾溴反应。
现象相同理不同,前因氧化后加成。
加氧燃烧黑烟冒,聚合分子碳链增。
2.乙烯、乙烷的鉴别。
利用被鉴别物质性质的差异进行区分,要求操作简单、安全,现象明显,结论准确。
方法一:将两种气体分别通入溴水(或溴的四氯化碳溶液)中;溶液褪色者为乙烯,溶液不褪色者为乙烷。
方法二:将两种气体分别通入酸性KMnO4溶液中;溶液褪色者为乙烯,溶液不褪色者为乙烷。
3.除去乙烷中乙烯的方法。
(1)除杂原则。
要求将杂质除干净,又不能引入新的杂质,还不能对主要成分产生不利影响。
因此不能用酸性KMnO4溶液除去乙烷中的乙烯,因为乙烯能被氧化成CO2而引入新的杂质。也不能用乙烯与H2加成转化为乙烷的方法除去乙烯。
(2)操作。
将混合气体通入盛有溴水的洗气瓶,乙烯与溴发生加成反应生成液态产物而被除去,乙烷因不反应而逸出。
(1)用乙烷(CH3CH3)与Cl2反应可以制取氯乙烷(CH3CH2Cl),用乙烯(C2H4)与HCl反应也能制氯乙烷,两种方法哪种更好?
提示:用C2H4与HCl反应制取更好。乙烷与Cl2发生的是取代反应,生成物中除CH3CH2Cl外,还有C2H4Cl2、C2H3Cl3、C2H2Cl4、C2HCl5、C2Cl6,生成物不纯、产率低。C2H4与HCl发生的是加成反应,无副反应,生成物只有CH3CH2Cl。
(2)能否通过点燃的方式检验乙烯和乙烷?
提示:通过点燃的方式可以检验乙烯和乙烷。乙烯中含碳量比较高,在一般的情况下燃烧不是很充分,因此火焰明亮且伴有黑烟。
特别提醒
乙烯燃烧火焰明亮并伴有黑烟的原因是乙烯的含碳量高(碳的质量分数为85.7%,比甲烷的含碳量高得多)。乙烯燃烧时不充分,一部分碳呈游离态,所以冒黑烟,又因该部分碳被烧成炽热状态,所以乙烯的火焰很明亮。有机化合物含碳量越高,燃烧时烟越大,火焰越明亮。
典例剖析
某烃A是有机化学工业的基本原料,其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平,A可以发生如图所示的一系列化学反应。(部分反应条件省略)
根据如图回答下列问题。
(1)写出A、C、D的结构简式:
A ,C ,D 。?
(2)写出①②两步反应的化学方程式,并注明反应类型:
①
(反应类型 )。?
②
(反应类型 )。?
学以致用
1.下列各反应中属于加成反应的是( )。
A.①③
B.②③
C.①④
D.②④
答案:A
2.下列关于乙烯和乙烷比较的说法中,不正确的是( )。
A.乙烯是不饱和烃,乙烷是饱和烃
B.乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色,乙烷则不能
C.乙烯分子为平面形结构,乙烷分子为立体结构
D.乙烯分子中碳碳双键的强度是乙烷分子中碳碳单键强度的两倍,因此它比乙烷稳定
答案:D
解析:乙烯含有碳碳双键,属于不饱和烃,乙烷属于饱和烃,A正确;乙烯含有不饱和键,容易被酸性高锰酸钾溶液氧化,而乙烷性质稳定,不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,B正确;甲烷是正四面体结构,所以乙烷中所有原子不可能在同一平面上;乙烯为平面结构,所有原子都处在同一平面上,C正确;乙烯分子中碳碳双键强度小于乙烷分子中碳碳单键强度的两倍,双键中有一个键易断裂,所以乙烯活泼。
1.甲烷中混有乙烯,欲除去乙烯得到纯净的甲烷,可依次将其通过下列哪组试剂的洗气瓶( )。
A.澄清石灰水,浓硫酸
B.溴水,浓硫酸
C.酸性高锰酸钾溶液,浓硫酸
D.浓硫酸,酸性高锰酸钾溶液
答案:B
解析:方法一:混合气体通过溴水吸收C2H4,然后用浓硫酸干燥CH4;方法二:混合气体通过酸性高锰酸钾溶液,然后用碱石灰(或NaOH溶液)吸收CO2,最后用浓硫酸干燥CH4。
2.能证明乙烯分子中含有一个碳碳双键的事实是( )。
A.乙烯分子中碳、氢原子的个数比为1∶2
B.乙烯完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量相等
C.乙烯易与溴水发生加成反应,且1
mol乙烯完全加成需消耗1
mol溴单质
D.乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色
答案:C
解析:碳、氢原子个数比为1∶2,是对乙烯的组成分析,而不是证明碳碳双键存在的事实;B与A的实质是一样的,根据生成的CO2和水的物质的量相等,也只能推断出碳、氢原子个数比为1∶2,A、B错误;加成反应是不饱和烃的特征性质,1
mol乙烯完全加成需要消耗1
mol溴,说明乙烯分子中含有一个碳碳双键,C正确;能够使酸性高锰酸钾溶液褪色是不饱和烃的特征,并不能说明一定含有碳碳双键,也不能定量地说明乙烯分子的结构中只含有一个碳碳双键,D错误。
3.下列有关化学用语能确定为丙烯的是( )。
答案:D
解析:A项,不能确定连着的原子,A项不正确;C3H6可以为丙烯,也可能为环丙烷,B项不正确;C项,电子式中最右边的碳原子仅有两个氢原子,缺一个氢原子,C项不正确;D项为丙烯,正确。
4.(双选)①②是两种常见烃的球棍模型,则下列叙述正确的是( )。
?
A.都能在空气中燃烧
B.都能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.都能发生加成反应
D.等质量的①②完全燃烧时,产生CO2的量不相同
答案:AD
解析:由图可知,①为乙烷,②为乙烯。乙烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,而乙烯能,B项错误;乙烷不能发生加成反应,而乙烯能,C项错误;乙烷和乙烯的摩尔质量不同,等质量时两者的物质的量不同,产生CO2的量也不同,D项正确。
5.把m
mol
C2H4和a
mol氢气混合于密闭容器中,在适当的条件下生成了p
mol
C2H6,若将所得的混合气体完全燃烧生成二氧化碳和水,则需氧气( )。
答案:B
解析:由于不能确定C2H4与H2是否完全反应,故不能按C2H6的物质的量计算耗氧量,应依据C2H4和H2的物质的量进行计算。根据原子守恒,混合物中各元素的原子个数不变,物质的量不变。m
mol的C2H4中n(C)=2m
mol,n(H)=4m
mol,a
mol
H2中n(H)=2a
mol。根据完全燃烧碳、氢元素分别转化为CO2和H2O,由C、H和O的关系,可计算出混合气体完全燃烧所需氧气为
6.下面是石蜡油在炽热碎瓷片的作用下产生C2H4并检验C2H4性质的实验。请回答下列问题:
(1)A中碎瓷片的作用是 。?
(2)B装置中反应的化学方程式为 。
(3)C装置中可观察到的现象是 。
(4)查阅资料,乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳。根据本实验中装置 (填装置字母)中的实验现象可判断该资料是否真实。?
答案:(1)催化作用
(2)CH2=CH2+Br2→BrCH2—CH2Br
(3)溶液紫红色褪去
(4)D
解析:(1)碎瓷片可作石蜡油分解反应的催化剂。
(2)乙烯与溴水发生加成反应,反应的化学方程式为CH2=CH2+Br2→BrCH2—CH2Br。
(3)乙烯能够被酸性高锰酸钾溶液氧化,因此现象是溶液紫红色褪去。
(4)CO2能使澄清石灰水变浑浊,如果D装置中澄清石灰水变浑浊,说明乙烯与酸性高锰酸钾溶液反应产生二氧化碳。(共71张PPT)
第一节 认识有机化合物
目
标
素
养
1.初步了解有机化合物种类繁多的原因。结合碳原子的成键方式、同系物、同分异构现象认识有机化合物结构的多样性;学会书写1~4个碳原子烷烃的结构式、结构简式。
2.掌握甲烷的分子结构、性质和用途。初步培养空间想象能力。了解取代反应的概念。
3.通过观察有关甲烷性质的化学实验学习甲烷的性质,学会归纳推理的方法。
4.对比研究乙烷、丙烷、丁烷分子结构的异同,从分子结构的角度了解烷烃、同分异构现象、同分异构体等概念。
知
识
概
览
一、碳原子的成键特点、烷烃
1.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形成 4 个共价键。?
(2)碳原子与碳原子之间可以形成 单键 、 双键 或
三键 。?
(3)碳原子之间彼此以共价键构成 碳链 或 碳环 。?
根据碳原子的连接方式,分析以碳为骨架的有机化合物种类繁多的原因。
提示:(1)有机化合物分子中都含有碳原子,由于碳原子的最外层有4个电子,可以与其他的原子形成4个共价键;(2)碳原子彼此之间还可以通过共价键结合成长的碳链或碳环;(3)碳原子之间可以通过单键、双键或三键结合。
2.烃分子中,碳原子之间都以 碳碳单键 结合成 链 状,碳原子的剩余价键均与 氢原子 结合,使每个碳原子的化合价都达到“饱和”,这样的烃叫做饱和链烃,也称烷烃。?
3.(1)碳原子数不多于10时,以 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 依次代表碳原子数,其后加上“烷”字,如甲烷、乙烷等。?
(2)碳原子数在10以上时,以 汉字数字 表示,如C16H34(十六烷)。?
4.同系物:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个
CH2 原子团的化合物互称为同系物。?
互为同系物的有机化合物的组成与结构有什么特点?
提示:(1)互为同系物的物质的结构相似,主要指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连,其余价键全部结合氢原子。
(2)互为同系物的物质的组成元素必相同,但分子式不同。
(3)互为同系物的物质必符合同一通式。但符合同一通式,且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质也不一定互为同系物。
5.同分异构体。
化合物具有相同的 分子式 ,但具有不同结构的现象,叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为 同分异构体 。如正丁烷与异丁烷就是丁烷的两种同分异构体,属于两种化合物。随着碳原子数的增加,烷烃的同分异构体的数目也 越多 。例如,戊烷有3种、己烷有5种,而癸烷则有75种之多。?
符合什么条件才互为同分异构体?
提示:
同分异构现象只存在于有机化合物之间吗?
提示:不是只存在于有机化合物之间,只要满足分子式相同,结构不同的化合物都可以互称为同分异构体。例如尿素[CO(NH2)2]和氰酸铵(NH4CNO)。
二、烷烃的物理性质和化学性质
1.烷烃的物理性质。
(1)熔、沸点:烷烃的熔、沸点较低。一般分子中碳原子数越多,烷烃的 熔、沸点越高 。在常温下的状态由 气态 过渡到 液态 ,再到 固态 。?
(2)密度:烷烃的密度随着分子中碳原子数的增加而逐渐
增大 ,但都小于水的密度。?
2.烷烃的化学性质。
在通常情况下,烷烃比较稳定,与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。但在特定条件下,烷烃也会发生某些反应,如烷烃可以在空气中完全燃烧,发生氧化反应。
三、甲烷的物理性质和化学性质
1.分子结构。
(1)分子组成。
(2)空间结构。
若把甲烷分子中的一个氢原子换成氯原子,还是正四面体结构吗?
提示:因C—H与C—Cl的长度不同,故CH3Cl是四面体结构,但不是正四面体。
2.物理性质。
(1)氧化反应。
甲烷在空气中燃烧的化学方程式为CH4+2O2
CO2+2H2O;现象为安静地燃烧,火焰呈淡蓝色,并放出大量的热。
3.化学性质。
通常状况下,甲烷性质比较稳定,与 强酸 、 强碱 、
强氧化剂 都不反应。但在特定的条件下,甲烷也能发生某些反应。?
(2)取代反应。
①实验探究:甲烷与Cl2的取代反应。
②甲烷的四种氯代产物的性质。
a.水溶性:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均 难溶于水 。
b.状态:常温下除CH3Cl是 气体 ,其余三种均为 液体 。
③取代反应的概念: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 所替代的反应。?
4.有机化合物的共性。
大多数有机化合物的熔点 比较低 ,且 难 溶于水,
易 溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂; 大多数 有机化合物容易燃烧,受热会发生分解;有机化合物的化学反应比较 复杂 ,常伴有副反应发生,很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。?
一
常见有机化合物结构的表示方法(以甲烷为例)
重难归纳
甲烷的所有原子共平面吗?
提示:甲烷的空间结构为正四面体形结构,碳原子位于正四面体的中心,四个氢原子位于正四面体的四个顶点。由此可知,凡是一个碳原子周围以4个单键与其他原子相结合,无论这些原子是否相同,分子中各原子均在四面体的四个顶点上,四个原子不可能在同一平面上,最多有三个原子共平面。
典例剖析
下列各图均能表示甲烷的分子结构,按要求回答下列问题。
(1)甲烷的球棍模型是,甲烷的电子式是 (填字母)。
(2)如果甲烷是平面结构,则CH2Cl2应该有 种结构,实际CH2Cl2有 种结构,证明甲烷不是平面结构,而是 结构,上述中的 更能反映其真实存在状况。?
答案:(1)C B (2)2 1 正四面体 D
解析:(1)这几种形式都可以表示甲烷这种物质,其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及空间填充模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型,但其中空间填充模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例;电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。
特别提醒
甲烷是最简单的烷烃,烷烃的分子式可以用通式CnH2n+2表示。
学以致用
如图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是( )。
?
A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B.CH4、CCl4都是正四面体结构
C.CH4和CCl4中的化学键完全相同
D.CH4、CCl4的结构相同,性质也相同
答案:B
解析:CH4、CCl4均为正四面体结构;CH3Cl中含C—H和C—Cl两种不同的化学键,不是正四面体结构。
二
同系物、同分异构体、同素异形体、同位素的区别
重难归纳
正丁烷和异丁烷互为同分异构体,是否互为同系物?同分异构体是否必须是同类物质?
提示:不是,互为同系物的物质必须属于同一类物质,组成上相差n个CH2原子团(n≥1),即互为同系物的物质一定具有不同的碳原子数(或分子式),互为同系物的物质一定具有不同的相对分子质量(相差14n);不是,化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的化合物互称为同分异构体,可以是不同类物质。
典例剖析
有下列各组物质:
其中,属于同分异构体的是 ;属于烷烃的是 ;属于同位素的是 ;属于同素异形体的是 ;属于同一种物质的是 ;属于同系物的是 。
答案:F B、D、E、F A C E B、D
解析:
H的质子数相同,中子数不同,是氢的两种同位素;B和D中的物质均为烷烃,在分子组成上相差n个CH2原子团(n≥1),它们互为同系物;红磷和白磷都是由磷元素组成的单质,它们是同素异形体;E中的两个结构实际相同,是同一种物质;F中两物质的分子式都为C6H14,但它们的结构不同,它们互为同分异构体。
学以致用
1.下列几组物质中,互为同位素的是 ,互为同素异形体的是 ,互为同系物的是 ,互为同分异构体的是 ,属于同种物质的是 。?
①O2和O3 ②35Cl和37Cl ③CH3CH3和CH3CH2CH3
⑤CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3
答案:② ① ③ ⑤ ④
解析:①是氧元素的两种单质,互为同素异形体;②是氯元素的两种不同原子,互为同位素;③中乙烷与丙烷互为同系物;④中属于同种物质;⑤中分别为正丁烷与异丁烷,互为同分异构体。
⑤CH3CH2CH2CH2CH3与CH3CH(CH3)CH3
⑥C60与C70
(1)互为同位素的是 (填序号,下同)。?
(2)互为同素异形体的是 。?
(3)互为同分异构体的是 。?
(4)属于同一种物质的是 。?
答案:(1)① (2)②⑥ (3)③ (4)④
三
甲烷的取代反应
重难归纳
1.反应条件。
甲烷与卤素单质(卤素单质通常为气态)在光照(室温时冷暗处不发生、日光直射时会发生爆炸)条件下发生取代反应。如甲烷与氯水、溴水不反应,但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。
2.反应产物。
甲烷与Cl2反应[不论n(CH4)∶n(Cl2)是1∶1还是1∶4],产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,很难出现有机产物全部是某一种产物的现象,生成物中HCl的物质的量最大。
3.物质的量的关系。
甲烷与Cl2发生取代反应,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,因此参加反应Cl2的物质的量与生成HCl物质的量相等。
(1)取代反应是有机反应的基本类型之一。甲烷与氯气在光照条件下的反应属于取代反应,CH4与Br2(g)能否发生类似的反应生成CH3Br,如何用化学方程式表示?
(2)CH4与Cl2发生取代反应的产物中物质的量最多的是什么?它与Cl2在物质的量上有什么关系?
提示:因为在CH4与Cl2的取代反应中,每一步都有HCl生成,故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知,每生成1
mol
HCl则消耗1
mol
Cl2,故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。
(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1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?
提示:CH4与Cl2的反应是连锁反应,不可能只发生第一步取代反应,生成物为混合物,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机化合物与氯化氢形成的混合物,CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。
典例剖析
(双选)下列有关甲烷的取代反应叙述正确的是( )。
A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1,混合发生取代反应只生成CH3Cl
B.甲烷与氯气的取代反应,生成的产物中HCl最多
C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D.1
mol甲烷转化成CCl4最多消耗2
mol氯气
答案:BC
解析:甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步,四种有机物都会产生,故得不到纯净的CH3Cl,A错误,C正确;甲烷与氯气的反应中每取代1
mol氢原子,消耗1
mol氯气,生成1
mol
HCl,故产物中HCl最多,B正确;1
mol甲烷转化成CCl4最多消耗4
mol氯气,D错误。
学以致用
在标准状况下,22.4
L
CH4与Cl2在光照下发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相等,则消耗的Cl2为( )。
A.0.5
mol
B.2
mol
C.2.5
mol
D.4
mol
答案:C
解析:方法一 守恒法
1
mol
CH4与Cl2发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25
mol,这四种取代物中n(Cl)=0.25
mol×
(1+2+3+4)=2.5
mol,根据取代反应特点,n(HCl)=2.5
mol,故生成物中所含氯原子共2.5
mol+2.5
mol=5
mol,参加反应的Cl2为2.5
mol。
方法二 根据化学方程式进行计算
设四种有机取代物的物质的量均为1
mol,写出取代反应总的化学方程式:4CH4+10Cl2
CH3Cl+CH2Cl2+CHCl3+
CCl4+10HCl,由此可知,4
mol
CH4正好与10
mol
Cl2反应,当1
mol
CH4反应时,消耗Cl2
2.5
mol。
1.下列有关有机化合物的说法中正确的是( )。
A.凡是含碳元素的化合物都属于有机化合物
B.易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质一定是有机化合物
C.所有的有机化合物都很容易燃烧
D.有机化合物的化学反应一般比较复杂,速度缓慢,并且还常伴有副反应发生
答案:D
解析:有机化合物中含碳元素,但含碳元素的化合物不一定是有机化合物,如CO2、CaCO3等,故A项错误;绝大多数有机化合物易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂,但易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质也不一定是有机化合物,如卤素单质就易溶于这些有机溶剂,故B项错误;绝大多数有机化合物易燃烧,但有机化合物也有不燃烧的物质,如CCl4不仅不能燃烧反而可作灭火剂,故C项错误;D项正确。
2.下列有关有机化合物的说法中,正确的是( )。
A.有机化合物都是从有机体中分离出来的物质
B.有机化合物都是共价化合物
C.有机化合物不一定都难溶于水
D.有机化合物不具备无机物的性质
答案:C
解析:很多有机化合物可以合成出来,A项不正确;有机化合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,C项正确;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,D项不正确。
3.下列有机化合物中,属于同分异构体的正确组合是( )。
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
A.②和⑤
B.②和③
C.①和②
D.③和④
答案:B
解析:①和④、②和③、③和⑤的分子式相同而结构不同,分别互为同分异构体;②和⑤为同一种物质。
4.下列性质不属于烷烃的是( )。
A.燃烧产物只有CO2和H2O
B.与卤素单质发生取代反应
C.都溶于水
D.通常不与强酸、强碱、强氧化剂反应
答案:C
解析:烷烃是包含甲烷在内的一系列结构和性质与甲烷相似的烃,如乙烷、丙烷、丁烷等,故其性质也同甲烷一样,具有可燃性、易在光照的条件下与卤素单质发生取代反应。故C项所指的性质不属于烷烃。
答案:D
解析:依据取代反应的概念: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,可知D项是取代反应;
A项是分解反应,B项是置换反应,C项是氧化还原反应。
6.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。
根据要求填空:
(1)A装置中发生反应的化学方程式为?
。?
(2)B装置有三种功能:①控制气流速度,②均匀混合气体,③ 。?
(3)C装置中生成一氯甲烷的化学方程式为?
。?
(4)D装置的石棉中均匀混有KI粉末,其作用是 。?
A.吸收有机化合物
B.吸收氯气
C.吸收氯化氢
(5)E装置的作用是 。?
A.吸收氯气
B.吸收氯化氢
C.防止倒吸
(6)E装置除生成盐酸外,还含有有机化合物,从E中分离出盐酸的最佳方法为 ,所需的一种主要仪器为 。
(7)该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气主要的含氯有机化合物为 。?
A.CH3Cl
B.CH2Cl2
C.CHCl3
D.CCl4
(4)氯气与KI发生氧化还原反应生成碘,所以KI的作用是吸收氯气;
(5)E能吸收氯化氢且能防止倒吸,所以E装置作用是吸收氯化氢和防止倒吸;
(6)氯代烃不易溶于水,而HCl极易溶于水,可以采用分液方法分离提纯,用于分液的仪器是分液漏斗;
(7)这几种氯代烃只有一氯甲烷为气体,所以尾气中可能含有一氯甲烷。
