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 基础梳理一、有机物1定义称为有机化合物，简称有机物。组成有机物的元素有等。大部分含有C元素的化合物 C、H、O、N、S、P2有机物的性质大多数有机化合物具有熔、沸点，溶于水，燃烧等性质。低难可以思维拓展 1含碳元素的化合物一定是有机物吗？答案 不一定，少数含碳化合物如：CO、CO2、H2CO3、碳酸盐、碳酸氢盐等，由于它们的组成与性质更接近于无机物，因此仍把它们归为无机物。二、甲烷1存在有石油的地方一般有天然气存在，天然气的主要成分是(含量为 80%97%)；石油炼制获得的中也含有甲烷；甲烷还是沼池底部产生的
2、和煤矿坑道产生的气体(或)的主要成分。2物理性质甲烷为色味的气体，密度比空气，所以收集甲烷可以用法；甲烷溶于水，所以甲烷也可用法收集。甲烷石油气沼气坑道气瓦斯无无小向下排空气难排水3化学性质(1)氧化反应CH4 在空气中燃烧，火焰并呈色，生成 CO2和 H2O，同时放出大量的热，反应的化学方程式为 CH42O2点燃 CO22H2O。说明 在空气中燃烧，火焰呈淡蓝色的物质还有CO、H2、S、酒精、H2S 等。点燃甲烷以前应先检验其纯度，以防止爆炸。明亮淡蓝(2)取代反应取代反应：。甲烷可以和卤素(Cl2、Br2、I2)发生取代反应，以与 Cl2 反应为例：第一步：CH4Cl2光 HCl第二步：C
3、l2光 HCl第三步：Cl2光 HCl第四步：Cl2光 HCl。有机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CH3ClCH3ClCH2Cl2CH2Cl2CHCl3CHCl3CCl4甲烷的 4 种氯代产物均溶于水。常温下除是气体外，其他 3 种产物都是油状液体，(氯仿)曾被用做麻醉剂，它和(四氯化碳)还是重要的工业溶剂。四氯化碳常用做。思维拓展 2CH4 与 Cl2 反应时能否用强光照射？如果 CH4 与Cl2 按体积比 11 混合反应，能否只得到 CH3Cl?答案 应用漫散光，不能用强光直射，防止爆炸。CH4 与 Cl2 反应得到四种氯代产物的混合物，不可能只得到一种产物
4、。难一氯甲烷三氯甲烷四氯甲烷灭火剂3如何证明甲烷的结构不是平面正方形，而是正四面体形？答案 CH2Cl2 只有一种结构说明甲烷的结构不是平面正方形而是正四面体形。(3)稳定性通常条件下,甲烷与高锰酸钾、溴水等强氧化剂，不能使 KMnO4、溴水褪色，与强酸、强碱也反应，性质相对稳定。但高温下 CH4 可以分解，化学方程式为：CH4高温 C2H2。不发生反应不发生三、甲烷重要性质的实验探究1甲烷中 C、H 元素的实验证明操作：点燃纯净的甲烷，并用一干燥洁净的小烧杯罩在火焰之上，然后迅速将烧杯倒转并加入少量澄清石灰水。现象：烧杯内壁有水珠生成，加入澄清石灰水变浑浊。结论：有 H2O 和 CO2 生成
5、，证明甲烷中含有氢和碳元素。2CH4 的取代反应CH4 在光照下跟 Cl2 发生反应，如下图所示：实验现象：气体颜色变浅最后消失；试管内壁有油状液体生成；试管内有白雾出现；试管内液面逐渐上升；烧杯中有晶体析出；在烧杯中滴加紫色石蕊试液，会发现溶液变红。以上现象可用几个字概括：“色变浅、出油滴、有白雾、水上升、晶体出、石蕊红。”结论：该反应生成了油状物质，随着反应的进行，试管内气体总体积变小，有 HCl 气体生成，溶于水后生成 Cl使NaCl 晶体析出。随堂训练 1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：甲乙丙丁熔点高低高低水溶性溶不溶不溶溶高温、加热稳定分解稳定稳定导
6、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丁物质性质解析 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。B2下列反应属于取代反应的是()ACH4高温 C2H2B2NaICl2=2NaClI2CNa2SO4BaCl2=2NaClBaSO4DCH2Cl2Cl2光CHCl3HCl解析 A 项的反应属于分解反应，也属于氧化还原反应；B 项的反应属于置换反应；C 项的反应属于复分解反应；D 项中，CH2Cl2 分子中的 1 个 H 原子被 1 个 Cl 原子取代，属于取代反应。D3将 1 mol CH4 与一定量的 Cl2 发生取代反应，待反
7、应完全后，测得四种取代产物的物质的量相等，则消耗的 Cl2 的物质的量为()A0.5 molB2 molC2.5 molD4 mol解析 1 mol CH4 与一定量的 Cl2 发生取代反应，欲得到四种有机取代物的物质的量相等，则每种有机物均为 0.25 mol，且生成各有机取代物中 Cl 数与参加反应的 Cl2 数相等，故需 n(Cl2)0.25 mol(1234)2.5 mol。C4有下列几种物质的结构式：其中具有正四面体结构的有_，属于同一种物质的是_和_(填序号)。解析 一个碳原子以 4 个单键与其他元素 4 个相同的原子结合而成的分子一定是正四面体结构，如和；由甲烷的正四面体结构可知
8、和属于同一物质。答案 课时作业基础达标1将标准状况下的 11.2 L 甲烷和 22.4 L 氧气混合后点燃，恢复到原状况时，气体的体积共()A11.2 LB22.4 LC33.6 LD44.8 L解析 甲烷燃烧的化学方程式为 CH42O2点燃 CO22H2O，由此，当温度超过 100时(即水为气态)，反应前后体积不变。而在标准状况下水是液态，11.2 L 甲烷与 22.4 L 氧气恰好反应，最后只剩下二氧化碳，其体积为 11.2 L。A2瓦斯爆炸是空气中含 CH45%15%(体积分数)时遇火所发生的，发生爆炸最强烈时，CH4 在空气中的体积分数是()A10.5%B9.1%C8%D5%解析 由甲
9、烷燃烧的化学方程式：CH42O2点燃 CO22H2O 可知，甲烷与氧气的体积比为 12 时爆炸最强烈，设甲烷的体积为 x，则氧气为 2x，空气为 2x510 x，故 CH4 在空气中体积分数为xx10 x100%9.1%。B3下列叙述中错误的是()A点燃甲烷不必像点燃氢气那样先验纯B甲烷燃烧能放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火，以防爆炸事故的发生D甲烷是天然气的主要成分解析 点燃甲烷前必须验纯，否则容易爆炸。A4已知天然气的主要成分 CH4 是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的 CH4 和 CO2 产生的温室效应前者大。下面是有关天然气的几种叙述：天然气
10、和煤、柴油相比是较清洁的能源；等质量的 CH4 和 CO2 产生的温室效应也是前者大；燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是()AB只有 C和D只有解析 CH4 的燃烧产物是 CO2 和 H2O，与煤、柴油相比属较清洁能源，等物质的量的 CH4(16 gmol1)与CO2(44 gmol1)相比，甲烷产生的温室效应大，则等质量的 CH4 和 CO2 相比，CH4 产生的温室效应更大。天然气燃烧生成的 CO2 不是酸雨的成因。C5由某气体发生装置导出的气体为甲烷、一氧化碳、氢气中的一种，下列判断中正确的是()A将气体通入酸性 KMnO4 溶液中，溶液颜色无变化，该气体一定是甲烷B在导管口点燃
11、该气体，火焰呈淡蓝色，用干燥的烧杯罩在火焰上方，杯壁有水滴产生，该气体一定是甲烷C在导管口点燃该气体，火焰呈淡蓝色，用沾有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，烧杯壁上有白色物质产生，该气体一定是甲烷D若上述 B、C 的现象均能出现，则可判断该气体一定是甲烷解析 CH4 中含有 C、H 两种元素，所以必须鉴定燃烧产物中既有 CO2 又有 H2O。D6在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述不正确的是()A容器内原子总数不变B容器内压强不变C容器内分子总数不变D发生的反应属于取代反应解析 根据 Cl2 与 CH4 发生取代反应的化学方程式并结合质量守恒
12、定律分析可知 A、C、D 正确；但由于CH2Cl2、CHCl3、CCl4 为液态物质，故反应后容器内压强应减小。B7如下图所示，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，氯气在水中溶解度可以忽略。将该装置放在有光亮的地方，让混合气体缓慢反应一段时间，回答下列问题。(1)甲烷和氯气充分反应，则生成物是_(写化学式)。(2)U 形管左端的气柱变化是_(填字母)。a体积增大b不变c体积减少d无法判断(3)一 段 时 间 后，U 形 管 右 端 的 玻 璃 管 中 水 柱 变 化 是_(填字母)。a升高b降低c不变d无法确定(4)试解释 U 形管右端的玻璃管中水柱变化的原因
13、：。答案(1)CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl(2)c(3)b(4)此反应中气体的物质的量减少，且生成的 HCl 极易溶于水，所以 U 形管左侧气体体积减小，右侧玻璃管中的水柱降低解析 在光照的条件下，CH4 与 Cl2 发生取代反应，无论甲烷与氯气以何种体积比混合，都生成一系列 CH4 的取代产物和HCl，不能认为甲烷和氯气的体积比为 14，则只生成 CCl4和 HCl。常温下，CH3Cl 是气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4 都是油状液体，HCl 极易溶于水，所以，随着反应的进行，U 形管左端混合气体体积减小，U 形管右端的玻璃管中水柱降低。能力提升8一定量的
14、CH4 恰好与一定量的 O2 反应生成 CO2、CO、H2O(g)，产物总质量为 49.6 g，将其通过足量的浓硫酸后，洗气瓶增重 25.2 g，则原混合物中 CO2 的质量为()A12.5 gB13.2 gC19.7 gD24.4 g解析 洗气瓶增重的质量即为 H2O 的质量，H2O 中的 H 原子来自于 CH4，则可求出 n(CH4)(25.2 g18 gmol12)40.7mol。根据质量守恒，CO 和 CO2 的质量之和为 49.6 g25.2 g24.4 g。设混合物中 CO、CO2 物质的量分别为 x、y，则可列下列方程组：xy0.728x44y24.4 解得x0.4 moly0.
15、3 mol所以 m(CO2)0.3 mol44 gmol113.2 g。答案 B9甲烷在不同条件下有两种热解反应：CH4(g)1 000C(s)2H2(g)；2CH4(g)电弧1 500 C2H2(g)3H2(g)。现将两份标准状况下等体积的甲烷分别通入两个容积可变的密闭容器中，按式和式热解，待完全反应后，恢复至标准状况，则两容器中气体体积关系正确的是()A和相等B小于C大于 D无法判断解析 本题是从气体体积变化的角度来考查甲烷的热解反应。反应生成物 C 为固体，所以反应后的气体体积为反应前的 2 倍，反应的生成物全为气体，反应后的气体体积也为反应前的 2 倍，也就是两个反应前后的气体体积比均为12，等体积的甲烷发生反应和反应后得到的气体体积相等。答案 A