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第3章重要的有机化合物第1节认识有机化合物课时1有机化合物的性质目标与素养：1.了解有机物的性质。(宏观辨识)2.了解甲烷的结构。(微观探析)3.掌握甲烷的化学性质。(科学探究)4.掌握取代反应的概念、特点。(证据推理)自主预习探新知一、有机化合物1．定义绝大多数含________的化合物。2．共性熔、沸点水溶性可燃性__________________碳元素低难溶易燃烧二、甲烷1．存在甲烷是________、沼气、坑道气(或瓦斯)的主要成分。2．物理性质颜色状态气味密度溶解性无色气体无味比空气________于水3．化学性质通常情况下，甲烷性质稳定，与________、____、____都不反应。如将甲烷气体通入酸性KMnO4溶液中，溶液颜色________。天然气小难溶强氧化剂酸碱无变化(1)氧化反应——燃烧项目内容实验操作现象安静燃烧，火焰呈_______，烧杯内壁有____生成，倒转烧杯后加入澄清石灰水，澄清石灰水变_____化学方程式_____________________________淡蓝色水珠浑浊CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O(2)取代反应①取代反应的定义：有机化合物分子里的某些_______________被其他______________代替的反应。②甲烷与氯气的反应原子(或原子团)原子(或原子团)a．装置图b．实验现象气体颜色逐渐______；试管内壁有_____液滴出现；试管内液面逐渐______。变浅油状上升c．化学方程式CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2――→光CCl4＋HCl③甲烷与氯气取代反应的产物性质CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4状态______均为油状______水溶性都_____于水微点拨：(1)甲烷不能使氯水、溴水、酸性KMnO4溶液退色。(2)甲烷的燃烧属于甲烷的氧化反应。气体液体难溶[答案](1)×(2)×(3)×(4)×1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)有机物都易燃烧。()(2)甲烷不能被氧化剂氧化。()(3)甲烷和Cl2的反应是置换反应。()(4)甲烷与过量氯气反应只能生成四氯化碳一种有机物。()C[煤气的主要成分是CO。]2．下列气体的主要成分不是甲烷的是()A．沼气B．天然气C．煤气D．坑道气B[上述物质中含有氢原子的才能与氯气发生取代反应。]3．下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是()A．CH3ClB．CCl4C．CH2Cl2D．CH4核心突破攻重难有机化合物和无机化合物性质的比较有机化合物无机化合物结构大多数有机化合物只含共价键有些含离子键，有些含共价键或同时含离子键和共价键溶解性多数不溶于水，易溶于汽油、酒精等有机溶剂多数溶于水，而难溶于有机溶剂耐热性多数不耐热，熔点较低(一般低于400℃)多数耐热，熔点较高可燃性多数能燃烧多数不能燃烧化合物类型多数为共价化合物，多数属于非电解质有离子化合物，也有共价化合物，多数(如酸、碱、盐等)属于电解质反应特点一般比较复杂，副反应多，反应速率慢，方程式一般用“―→”连接一般比较简单，副反应少，反应速率快，方程式一般用“===”连接[素养养成]宏观辨识：全面了解有机化合物有机化合物的性质是指大多数有机物的性质，并不是绝对的。(1)大多数有机物难溶于水，但乙醇、乙酸(醋酸)等易溶于水。(2)大多数有机物可以燃烧，但CCl4却能灭火。(3)大多数有机物为非电解质，但醋酸及其盐在溶液中能够发生电离。(4)大多数有机反应进行得很慢，但一些有机炸药爆炸是在瞬间完成的。D[大多数的有机物熔点低，木材、淀粉等有机物是固体，因此A选项错误；以乙酸为代表的有机酸属于电解质，因此B选项错误；有机物也可用无机物来人工合成，如氰酸铵→尿素，因此C选项错误；D选项正确。]【典例1】下列关于有机物的说法中，正确的是()A．有机化合物熔点低，通常状况下不是气体，就是液体B．所有的有机化合物都是非电解质C．有机物只能从有机体中获取而不能利用无机物来合成有机物D．有机物大多难溶于水，但能溶于有机溶剂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：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。]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．丁甲烷与氯气的取代反应反应条件光照时，甲烷与氯气发生平静的取代反应；若在强光直射下，两者则可能发生爆炸反应物甲烷能与氯气、溴蒸气、碘蒸气等纯净的卤素单质反应，但不能与氯水、溴水、碘水等反应反应特点“一上一下，取而代之”用一个卤素原子代替一个氢原子，下来的氢原子与卤素原子形成卤化氢反应产物该反应为连锁反应，即不论如何控制反应物的用量，反应产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，五种产物中HCl最多物质的量的关系参加反应的Cl2的物质的量＝生成的HCl的物质的量＝有机产物中氯原子的物质的量【典例2】如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的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)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为________。A．CH3Cl、HClB．CCl4、HClC．CH3Cl、CH2Cl2D．CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl(3)经过几个小时的反应后，U形管右端水柱的变化是________。A．升高B．降低C．不变D．无法确定(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到____________________________________________________。(5)右端玻璃管的作用是________________________________。[解析](1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的4个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl。(2)甲烷与氯气的取代反应是一种连锁反应，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，因此四步反应均发生，故得到四种氯代产物和HCl。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，在此条件下，除CH3Cl外其他3种氯代物均为液体，气体压强减小，U形管右侧液面下降，左侧液面上升。(4)因左侧生成的HCl溶于水后发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压，在U形管右侧插有一支玻璃管。[答案](1)CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl(2)D(3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压甲烷的取代反应是逐步进行的，是一种连锁反应，不会停留在某一步。无论怎样控制甲烷和氯气的用量，4种有机产物都是同时存在的。D[A、B、C三项反应均为取代反应，D项反应为复分解反应。]2．下列反应不属于取代反应的是()A．CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HClB．C2H5OH＋HBr―→C2H5Br＋H2OC．C2H5Br＋NaOH―→C2H5OH＋NaBrD．CaCl2＋Na2CO3===CaCO3↓＋2NaCl当堂达标提素养C[大多数有机化合物难溶于水、易溶于有机溶剂、熔点低、受热容易分解、易燃烧、不易导电。]1．不属于有机化合物特点的是()A．大多数有机化合物难溶于水，易溶于有机溶剂B．有机化合物反应比较复杂，一般反应较慢C．绝大多数有机化合物受热不易分解，而且不易燃烧D．绝大多数有机化合物是非电解质D[甲烷的相对分子质量为16，其他烃类均含有两个或两个以上碳原子，相对分子质量均大于16，A项正确；甲烷分子中碳、氢原子个数比为1∶4，在烃类中含氢量最高，B项正确；甲烷分子中的四个C—H是相同的极性共价键，C项正确，D项错误。]2．下列关于甲烷的说法错误的是()A．甲烷是烃类中相对分子质量最小的物质B．甲烷是含氢量最高的烃C．甲烷分子中四个C—H是完全等价的键D．甲烷分子中含有非极性键3．下列叙述错误的是()A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂均不反应B．甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种取代物都难溶于水B[CH4的化学性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但在点燃的条件下可以与氧气这种氧化剂反应，故选项A正确，选项B错误；CH4在光照条件下与Cl2发生取代反应，生成4种有机产物，它们是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，且均难溶于水，故选项C、D均正确。]4．下列有关甲烷与氯气发生取代反应的叙述正确的是()A．甲烷完全转化为一氯甲烷后，一氯甲烷再与氯气取代生成二氯甲烷B．甲烷与氯气发生取代反应的产物中，CH3Cl最多C．1mol甲烷全部生成CCl4，最多消耗2mol氯气D．每消耗1molCl2必生成1molHClD[甲烷和氯气发生取代反应的特点是逐步取代，各步反应同时进行，产物中最多的是HCl，故A、B两项错误；甲烷与氯气发生取代反应时，每1mol氯气参加反应，其中1mol氯原子与氢原子发生取代，另外1mol氯原子与氢原子结合成氯化氢，故1molCH4全部生成CCl4时，需要4molCl2，C项错误；每消耗1molCl2生成1molHCl，D项正确。]5.把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管内壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是_______________，水槽中还可观察到的现象是________________________________，原因是_________________________________(用离子方程式解释)。若向水槽中滴入几滴紫色石蕊溶液可观察到________________，原因是_________________________________。[解析]CH4和Cl2在光照条件下生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，随着反应的进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色油状液体，故试管内壁上有油状液滴生成。因生成的HCl易溶于水，反应后试管内气体压强减小，试管内液面上升，且HCl溶于水后，与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀。溶液中含有H＋，故加入紫色石蕊溶液后溶液变红。[答案]CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀产生Ag＋＋Cl－===AgCl↓溶液变红反应生成的HCl溶于水，使溶液显酸性