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 目标导航预习导引 1.了解有机物的性质。2.掌握甲烷的化学性质。3.掌握取代反应的概念、特点。1.从碳原子的结构特征来了解有机化合物的特点,学会如何区别有机化合物和无机化合物。2.通过对甲烷与氯气反应的了解,加深对取代反应的理解。目标导航预习导引1.有机化合物的概念和特点(1)有机化合物简称有机物,是指除碳氧化合物(CO、CO2)、碳酸盐等之外的绝大多数含碳化合物。人类最早合成的有机物为尿素CO(NH2)2,而最简单的有机物是甲烷。(2)有机物的主要特点 种类繁多。绝大多数属于非电解质(CH3COOH等除外)。大多数
2、熔、沸点较低,易溶于有机溶剂,难溶于水。绝大多数热稳定性差,易燃烧(CCl4等除外)。多数有机反应反应速率慢,需催化剂和加热,副反应多,且反应复杂。目标导航预习导引预习交流1 所有的有机物都容易燃烧且难溶于水吗?答案:大多数有机物都有一些共同性质,如大多数有机物易燃、难溶于水,但也有例外。如CCl4、CBr2F2不但不能燃烧,反而可以用来灭火;乙醇能与水以任意比例互溶。目标导航预习导引2.甲烷(1)甲烷的存在 甲烷是天然气、石油气、沼气、坑道气及瓦斯的主要成分。(2)甲烷的物理性质 甲烷是一种没有颜色、没有气味的气体,密度为0.717 gL-1(标准状况),难溶于水。(3)甲烷的化学性质 通常
3、情况下,甲烷性质稳定,与酸、碱、强氧化剂都不反应。甲烷的燃烧 现象:火焰呈淡蓝色。化学方程式:CH4+2O2CO2+2H2O。目标导航预习导引(4)甲烷的用途 甲烷是一种理想的清洁能源,也是重要的化工原料,可用于制取氯仿、四氯化碳、炭黑、氢气等,也可以用于合成氨和橡胶,还可以用于制备氟利昂和甲醇等。预习交流2 如何检验CH4的燃烧产物?答案:在火焰上方罩一个冷而干燥的小烧杯,内壁有水珠生成则说明有H2O生成;将小烧杯迅速倒转过来,向其中加入少量澄清石灰水,石灰水变浑浊则证明有CO2生成。问题导学即时检测一二一、有机化合物与无机化合物的区别 活动与探究 请你与同学一起讨论所知道的有机化合物与无机
4、化合物的区别,将讨论结果填入下表空白处。物质比较 有机化合物 无机化合物 类型 多数为 化合物 有 化合物,也有 化合物 化学键类型 多数分子中只含 有些含 键,有些只含 键 共价离子共价共价键 离子共价问题导学即时检测一二 物质比较 有机化合物 无机化合物 溶解性 多数难溶于 ,易溶于 、等有机溶剂 多数溶于 而难溶于 溶剂,如食盐、食用碱等 耐热性 多数 耐热,熔点 (400 以下)多数耐 ,熔点 可燃性 多数能 多数 燃烧 电离性 多数是 多数是 水汽油酒精苯水有机不 较低 热较高 燃烧不能非电解质电解质问题导学即时检测一二迁移与应用 例1下列说法中正确的是()A.易溶于汽油、酒精等有机
5、溶剂的物质一定是有机化合物 B.所有的有机化合物都是非电解质 C.有机化合物和无机化合物在性质上的差别并不是绝对的 D.所有的有机化合物都易燃烧 解析:有机化合物大多数难溶于水,易溶于有机溶剂,但有些无机物如单质溴、单质碘等也易溶于有机溶剂,故A错误;有机化合物大部分是非电解质,但有的属于电解质,如乙酸等,故B错误;有机化合物与无机化合物之间没有绝对的界限区分,在性质上有些是类似的,有些是不同的,故C正确;有机化合物大部分易燃烧,但有少数例外,如CCl4等,故D错误。答案:C 问题导学即时检测一二迁移训练1下列有关有机物的描述,一定正确的是()A.熔、沸点低 B.易燃烧 C.难溶于水 D.均含
6、碳元素 答案:D 解析:A、B、C项均为大多数有机物的性质,而不是一定具有的性质,如CCl4不能燃烧,乙醇易溶于水。问题导学即时检测一二1.有机化合物必含碳元素,但含碳元素的化合物不一定是有机化合物。如CO2、CaCO3等它们的性质都具有无机物的特点,不具备有机物的性质,故它们不是有机物。2.有机化合物和无机化合物之间并无严格的界限。3.有机化合物的性质是指大多数有机物具有的性质,并不是绝对的。问题导学即时检测一二二、甲烷的化学性质 活动与探究 请你与同学一起参与甲烷性质的探究,记录实验现象,归纳你所得到的结论,完成表中空白。实验探究甲烷在空气中燃烧 实验操作 实验现象 实验结论 甲烷燃烧时火
7、焰呈 ;烧杯内壁有 产生;澄清石灰水 甲烷在空气中燃烧生成 和 ,化学方程式为 淡蓝色水珠变浑浊CO2 H2O CH4+2O2CO2+2H2O问题导学即时检测一二实验探究甲烷的稳定性 实验操作 实验现象 实验结论 通常情况下,甲烷化学性质 ,等强氧化剂氧化,也不与酸、碱等物质反应 酸性高锰酸钾溶液不退色稳定不能被高锰酸钾 问题导学即时检测一二实验探究甲烷跟氯气的反应 实验操作 实验现象 色变浅:;出油滴,生白雾:;水上升:试管内气体颜色逐渐变浅,最后变为无色试管内壁有油状液滴出现,同时试管中有少量白雾试管内液面逐渐上升问题导学即时检测一二现象分析 色变浅:;出油滴:;生白雾:;水上升:实验结论
8、 光照条件下,甲烷与 Cl2发生反应:说明氯气参与了反应,导致混合气体的黄绿色变浅甚至消失说明反应后有难溶于水的有机物生成说明有HCl生成说明反应后气体体积减少而使水位上升CH4+Cl2CH3Cl+HCl CH4+Cl2CH3Cl+HCl CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl CHCl3+Cl2CCl4+HCl问题导学即时检测一二迁移与应用 例2下列关于甲烷的叙述正确的是()A.甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液退色,所以甲烷不能被氧化 B.甲烷可以与氯气发生取代反应,因此可以使氯水退色 C.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸,因此是矿井安全的重要威胁之一 D.将甲烷与氯气以体积比为11的比例混合
9、,光照条件下就可得到比较纯净的CH3Cl 解析:甲烷燃烧时是被氧气氧化,A错;甲烷能和卤素单质在光照条件下发生取代反应,但不能和氯水反应,B错;甲烷与氯气反应是连锁反应,多种产物共存,D错。答案:C 问题导学即时检测一二迁移训练2下列反应属于取代反应的是()答案:D 解析:A为分解反应;B为置换反应;C为CH4的燃烧反应;D属于取代反应。A.CH4C+2H2B.2HI+Cl22HCl+I2C.CH4+2O2CO2+2H2OD.C2H6+Cl2C2H5Cl+HCl问题导学即时检测一二1.甲烷与氯气发生取代反应的注意事项(1)反应条件为光照,在暗处不发生反应,但不能用强光直接照射,否则会发生爆炸;
10、(2)甲烷与溴蒸气、碘蒸气等纯卤素单质也能发生类似反应,但不能与溴水、碘水发生反应;(3)甲烷与氯气的反应是一种连锁反应,不会停留在某一步,因此产物是五种物质的混合物;(4)光照CH4与Cl2的混合物,生成物中HCl的物质的量最多。问题导学即时检测一二特别注意取代反应的判断 取代反应是最重要的一类有机反应,判定一个反应是否属于取代反应最直接的方法就是概念判断法;从反应物的类型上看,取代反应的反应物至少有一种是有机物;取代反应可以是一个原子被一个原子或原子团代替,也可以是一个原子团被一个原子或原子团代替。问题导学即时检测一二2.取代反应与置换反应的比较 取代反应 置换反应 定义 有机物分子里的某
11、些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应 一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应 反应物类型 化合物与单质(或化合物)单质与化合物 生成物类型 两种化合物 另一种单质和另一种化合物 反应条件 大多需加热或光照或催化剂 一般在常温或加热条件下 举例 CH4+Cl2CH3Cl+HCl Zn+H2SO4ZnSO4+H2 问题导学即时检测1234561.下列说法正确的是()A.有机物只能从有机体中获取而不能利用无机物来合成 B.有机物是从动植物体内提取的有生命的化合物 C.有机物是共价化合物,它们不具备无机物的性质 D.有机物有的不溶于水,有的可溶于水 答案:D 解析:有
12、机物也可用无机物来人工合成,如用氰酸铵NH4CNO合成尿素CO(NH2)2,故A、B错;有机物和无机物没有明显的界限,有些有机物具有无机物的性质,例如乙醇、乙酸易溶于水,这和无机物相类似,故C错,D对。问题导学即时检测1234562.在光照条件下,将1 mol CH4与1 mol Cl2混合充分反应后,得到的产物是()A.CH3Cl、HCl B.CCl4、HCl C.CH3Cl、CH2Cl2 D.CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl 答案:D 解析:CH4与Cl2的取代反应体系中,各步的取代可同时进行,因此得到的产物是含多种成分的混合物。问题导学即时检测1234563.下列物
13、质在一定条件下可以与甲烷发生化学反应的是()氯水 浓硫酸 溴蒸气 烧碱 氧气 酸性KMnO4溶液 A.B.C.D.答案:C 解析:由甲烷的化学性质可知,一般条件下甲烷不与酸、碱、强氧化剂发生反应,但在光照条件下甲烷可与纯净的卤素单质发生取代反应。此外,甲烷可以在氧气中燃烧,故选C项。问题导学即时检测1234564.下列反应属于取代反应的是()答案:C 解析:由于取代反应只适用于有机反应,而无机反应中的置换反应、分解反应、复分解反应均不是取代反应。A项属于置换反应;B项属于复分解反应;C项CH2Cl2中的H被Cl所代替,属于取代反应;D项属于分解反应。A.2KI+Cl22KCl+I2B.(NH4
14、)2SO4+BaCl2BaSO4+2NH4ClC.CH2Cl2+Cl2CHCl3+HClD.CH4C+2H2123456问题导学即时检测5.如图所示,U形管的左端有被水和胶塞封闭的甲烷和氯气(体积比为14)的混合气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将此装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出化学方程式:。(2)经过几个小时的反应后,U形管右端的水面的变化是 。A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定(3)U形管左端气柱的变化是 。A.体积增大B.体积减小 C.消失 D.不变 123456问题导学即时检测答案:(1)CH4
15、+4Cl2CCl4+4HCl(2)B(3)BC解析:甲烷与氯气可能发生的反应有CH4+Cl2HCl+CH3Cl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl,由于甲烷和氯气的体积比为 14,所以最终生成 CCl4 和 HCl。由于 HCl 易溶于水,CCl4 是液体,反应后气体的物质的量减小直至消失,故右侧 U 形管中的水面降低。123456问题导学即时检测6.甲烷是最简单的有机物。(1)下列关于甲烷性质的叙述中,正确的是 。A.甲烷是一种无色无味的气体 B.甲烷的密度比空气的密度小 C.甲烷难溶于水 D.甲烷燃烧时发出淡蓝
16、色火焰(2)在标准状况下,32 g CH4的物质的量为 mol,它的体积为 L,它所含有氢原子的数目为 。(3)为了除去混在甲烷中的二氧化碳和水蒸气,可将混合气体先通过盛有 (填物质名称,下同)的洗气瓶除去 ;再通过盛有 的洗气瓶除去 。123456问题导学即时检测答案:(1)ABCD(2)2 44.8 4.8161024(3)氢氧化钠溶液 二氧化碳 浓硫酸 水蒸气 解析:(2)32 g CH4的物质的量为,标准状况下体积为2 mol22.4 Lmol-1=44.8 L,所含氢原子的数目为2mol46.021023 mol-1=4.8161024。(3)除去二氧化碳,可将气体通过氢氧化钠溶液;除去水蒸气,可将气体通过浓硫酸。由于通过氢氧化钠溶液时会带入水蒸气,所以应将混合气体先通过盛有氢氧化钠溶液的洗气瓶以除去二氧化碳,再通过盛有浓硫酸的洗气瓶除去水蒸气。32 g16 gmol-1=2 mol