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第3章　簡單的有機化合物
第1節　認識有機化合物第1課時　有機化合物的一般性質與結構特點
核心素養 學業要求
1.認識有機化合物分子具有立體結構，初步培養空間想象能力。 2.以甲烷的取代反應為例，認識有機化合物分子中鍵的轉變與物質轉化。 1.初步認識有機化合物的一般性質。
2.了解有機化合物的結構特點。
3.掌握甲烷的化學性質，了解取代反應。
4.了解烷烴的概念、通式、結構特點，知道有機化合物存在同系物。
學生自主學習
01
課時作業
03
目錄
CONTENTS
課堂互動探究
02
學生自主學習
一、有機化合物
1.定義：大多數含有_______的化合物。
2.有機化合物的一般性質
碳元素
熔、沸點 可燃性 溶解性
____________ ____燃燒 ____溶于水，___溶于有機溶劑
較低
容易
難
易
二、有機化合物的結構特點
1.烴
僅由_________兩種元素組成的有機化合物，又叫碳氫化合物。_____是組成最簡單的烴。
碳和氫
CH4
分子式 電子式 結構式 結構簡式 分子模型
__________ __________________ __________ CH4
結構特點 原子之間以單鍵結合，空間結構為正四面體，碳原子位于正四面體的_____，4個氫原子分別位于正四面體的_________
2.甲烷的分子組成和結構
CH4
球棍
空間填充
中心
4個頂點
3.碳原子的成鍵特點
(1)碳原子的最外層有4個電子，它不易_____________電子形成離子，通常通過_____鍵與其他原子結合。碳原子之間可以通過___鍵結合，也可以通過___鍵和___鍵結合；分子中有3個或3個以上碳原子時，碳原子之間還可以形成______。
失去或得到
共價
雙
三
碳環
單
類別 示例 碳原子成鍵特點 結構特點
飽和 鏈烴 如甲烷(CH4)、乙烷、丙烷等 每個碳原子的最外層電子都被充分利用，達到“飽和”狀態 同一碳原子上的任意兩個鍵之間的夾角都近似于甲烷分子中碳氫鍵的鍵角
(2)幾類常見有機化合物中碳原子的成鍵特點
不飽和 鏈烴 乙烯(CH2==CH2) 碳碳雙鍵 (_________) 乙烯分子中所有原子都在同一平面內，同一個碳原子上的碳碳雙鍵和兩個碳氫鍵中，任意兩個鍵之間的夾角都約為______
乙炔(CH≡CH) 碳碳三鍵 (_________) 乙炔分子是_______形分子，碳碳三鍵和碳氫鍵之間的夾角為_______
環烴 環丁烷 分子中有碳環 碳原子間形成碳環
120°
—C≡C—
直線
180°
(3)碳原子除了彼此之間以及與氫原子形成共價鍵外，也可以與___________等其他元素的原子形成共價鍵。
4.有機化合物的結構式書寫及命名方法
(1)結構式是用元素符號和短線“—”表示分子中_________________________的式子。將結構式中表示單鍵的短線“—”省略后的式子稱為___________。
(2)命名(以烷烴為例)方法
簡單的有機化合物(分子不含支鏈)通常按分子所含碳原子數來命名。以烷烴為例，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸分別命名分子中碳原子數為1～10的烷烴，如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等，分子中大于10個碳原子的烷烴則以__________命名，如十一烷、十二烷等。
鹵素、氧、氮
原子的排列順序和成鍵方式0
結構簡式
中文數字
5.同系物
______相似，在分子組成上相差一個或若干個_____________的有機化合物互稱為同系物(烷烴中甲烷、乙烷、丁烷等互為同系物，通式為__________。
三、取代反應
有機物分子里的________________________________________代替的反應叫作取代反應。
CH2原子團
結構
CnH2n＋2)
某些原子(或原子團)被其他原子(或原子團)
光照條件下，甲烷與Cl2發生反應：
_______________________________________
_______________________________________
_______________________________________
1.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”。
(1)有機化合物一定含碳元素。(　　)
(2)NH4HCO3含有碳元素，因此NH4HCO3為有機化合物。(　　)
(3)易溶于汽油、苯等有機溶劑的物質一定是有機物。(　　)
(4)有機化合物只能存在于動植物體內，不能通過人工方法合成。(　　)
√
×
×
×
(5)烴是指分子中含碳、氫元素的化合物。(　　)
(6)有機化合物中，碳原子可以形成碳碳單鍵，也可以形成碳碳雙鍵或碳碳三鍵。(　　)
(7)烴的分子式只要滿足通式CnH2n＋2(n≥1)，則該烴一定屬于烷烴。(　　)
(8)分子組成上只要相差一個或若干個CH2原子團的有機化合物一定互為同系物。(　　)
√
×
×
√
2.下列有機物不屬于烴類的是(　　)
A.HCHO B.C2H6
C.C6H6 D.C4H10
解析　A項中的HCHO除含C和H元素外，還含有O元素，故不為烴?！?br/>3.下列物質一定不屬于烷烴的是(　　)
A.C2H6 B.C2H4
C.C3H8 D.CH4
解析　A、C、D三項，分子組成符合CnH2n＋2(n≥1)通式，都屬于烷烴；B項為乙烯，結構簡式為CH2==CH2，不屬于烷烴。 　
4.下列各項中，表述不正確的是(　　)
A.丙烷的最簡式：C3H8
B.正丁烷的球棍模型：
C.異丁烷的結構簡式：CH(CH3)3
D.甲烷為平面正方形結構，其結構式為
①④⑤⑥⑧
①④⑥
①④⑥
課堂互動探究
探究一　有機化合物的一般性質
類型 絕大多數為共價化合物
結構 大多數只含共價鍵
溶解性 大多數難溶于水，易溶于汽油、酒精、苯等有機溶劑
耐熱性 大多數不耐熱，熔點較低(400 ℃以下)
可燃性 大多數能燃燒
電離性 大多數是非電解質
反應特點 一般比較復雜，副反應多，反應速率慢
1.下列說法中正確的是(　　)
A.由碳、氫、氧三種元素組成的化合物一定是有機物
B.CO、Na2CO3、Cu2(OH)2CO3都含有碳元素，故都屬于有機物
C.大多數有機物熔、沸點較高
D.大多數有機物難溶于水，但有些有機物易溶于水
2.有機物和無機物的不同不止體現在組成元素上。關于有機物和無機物的下列說法中錯誤的是(　　)
A.醋酸易溶于水，是電解質，所以部分有機物具備無機物的性質
B.有機物參與的反應一般比較復雜，反應速率較慢，且常伴有副反應發生
C.有機物和無機物是可能相互轉化的兩類物質
D.所有有機物均易燃燒
探究二　有機化合物的結構特點
1.有機物組成和結構的表示方法
表示方法(以甲烷為例) 含義
分子式：CH4 用元素符號表示物質分子組成的式子，可反映一個分子中原子的種類和數目
最簡式(實驗式)：CH4 表示物質組成的各元素原子最簡整數比的式子
電子式： 用小黑點等符號代替電子，表示原子最外層電子成鍵情況的式子
結構式： ①具有分子式所能表示的意義，能反映物質的結構；②表示分子中原子的結合或排列順序的式子，但不能表示分子的真實空間結構
結構簡式：CH4 結構式的簡便寫法，著重突出結構特點
球棍模型： 小球表示原子，短棍表示化學鍵，展示了空間構型
空間填充模型： 表示原子的相對大小和空間的相對位置
2.烷烴的結構與性質
(1)通式：CnH2n＋2(n≥1，且n為整數)，符合此通式的烴一定是烷烴。
(2)結構特點：每個碳原子都達到共價鍵飽和，烴分子中的碳原子之間以單鍵結合呈鏈狀，剩余共價鍵全部與氫原子結合。
(3)物理性質
①隨著碳原子個數的增加，熔沸點逐漸升高，密度逐漸增大。
②常溫下，碳原子個數≤4的烷烴及新戊烷為氣態。
3.同系物的判斷方法
(1)烷烴是飽和烴，碳原子數一定的烷烴分子中氫原子數已達到最大值，其他含有相同碳原子數的烴分子中的氫原子數都比烷烴的少。
(2)烷烴分子中的氫原子數一定是偶數。
(3)烷烴分子中，碳原子與碳原子之間以單鍵相連成鏈狀，不能形成環狀。鏈狀不是“直線狀”，而是呈“鋸齒狀”，鏈上還可分出支鏈，如圖所示。
3.下列化學用語正確的是(　　)
A.結構式CH4表示甲烷
B.丙烷分子的空間填充模型：
C.乙烷的電子式：
D.甲烷分子的球棍模型：
4.下列性質中，屬于烷烴特征性質的是(　　)
A.完全燃燒的產物為二氧化碳和水
B.它們幾乎不溶于水
C.它們是非電解質
D.分子通式為CnH2n＋2(n為正整數)，可與氯氣發生取代反應
解析　烴類化合物完全燃燒的產物均為二氧化碳和水，因此A項不是烷烴的特征性質。烴類化合物幾乎不溶于水，都是非電解質，所以B、C項也不是烷烴的特征性質?！?br/>探究三　甲烷的性質及用途
1.存在和用途
2.物理性質
顏色 狀態 氣味 密度(與空氣相比) 水溶性
無色 氣體 無味 比空氣小 難溶于水
(2)取代反應
①甲烷與氯氣反應的實驗探究
實驗操作
實驗現象 a.試管內氣體顏色逐漸變淺；b.試管內壁有油狀液滴出現；c.試管中有少量白霧；d.試管內液面上升；e.水槽中有固體析出 無明顯現象
②甲烷與氯氣取代反應的有機產物性質
CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4
狀態 氣體 均為油狀液體
水溶性 都不溶于水
5.若甲烷與氯氣以物質的量之比1∶1混合，在光照下得到的有機取代產物是(　　)
①CH3Cl?、贑H2Cl2　③CHCl3　④CCl4
A.只有① B.只有③
C.①②③的混合物 D.①②③④的混合物
解析　甲烷和氯氣在光照下發生的四步取代反應是連鎖反應，一旦有CH3Cl生成，后續反應立即進行，因此反應進行到哪一步與甲烷和氯氣的物質的量之比無關，其有機取代產物不是純凈的CH3Cl，而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物。　
取代反應 置換反應
生成物 生成物中一定沒有單質 生成物中一定有單質
副反應 通常有副反應發生 通常沒有副反應發生
取代反應、置換反應的比較
本課小結
課時作業
A.聚丙烯 B.聚碳酸酯 C.二氧化氯 D.丁腈橡膠
一、選擇題(每小題只有1個選項符合題意)
1.下列防疫物品的主要成分不屬于有機物的是(　　)
2.下面列舉的是某化合物的組成和性質，能說明該物質肯定是有機物的是(　　)
A.僅由碳、氫兩種元素組成
B.僅由碳、氫、氧三種元素組成
C.在氧氣中燃燒只生成二氧化碳
D.熔點低而且難溶于水
解析　僅由碳、氫兩種元素組成的化合物是烴，烴屬于有機物；碳酸(H2CO3)由碳、氫、氧三種元素組成，但不屬于有機物；CO在氧氣中燃燒只生成CO2，而CO不屬于有機物；NO、CO等物質熔點低而且難溶于水，但它們均不屬于有機物?！?br/>3.下列關于有機化合物的說法中，正確的是(　　)
A.含碳的化合物一定是有機化合物
B.易溶于汽油、酒精、苯等有機溶劑的物質一定是有機化合物
C.所有的有機物都是非電解質，其水溶液都不導電
D.大多數有機物不穩定，易燃燒
解析　含碳的化合物，如CO2、CO、CaCO3等屬于無機物，故A錯誤；無機物中如Br2、I2等易溶于有機溶劑，但它們不是有機化合物，故B錯誤；有機化合物大多數是非電解質，但有些是電解質，如CH3COOH等，故C錯誤；大多數有機物不穩定，易燃燒，但有些有機物如CCl4，可以滅火，故D正確?！?br/>4.下列有關甲烷的取代反應的敘述正確的是(　　)
A.甲烷與氯氣以物質的量之比為1∶1混合時只生成CH3Cl
B.甲烷與氯氣反應生成的產物中CH3Cl的量最多
C.甲烷與氯氣的取代反應生成的產物為混合物
D.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯氣
解析　甲烷與氯氣發生取代反應生成的有機物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，故得不到純凈的CH3Cl，A錯誤，C正確；甲烷與氯氣的反應中每取代1 mol氫原子，消耗1 mol氯氣，生成1 mol HCl，故產物中HCl的量最多，B錯誤；1 mol甲烷生成1 mol CCl4消耗4 mol氯氣，D錯誤。　
5.下列說法中不正確的是(　　)
A.烷烴是指烴分子中碳原子之間都以單鍵結合成碳鏈的飽和鏈烴
B.乙烯、乙炔分子中碳原子之間沒有達到“飽和”狀態，屬于不飽和鏈烴
C.環烴分子中碳原子之間形成碳環，碳原子最外層電子未被充分利用，故環烴屬于不飽和烴
D.乙烯分子是平面形結構，鍵角約為120°；乙炔分子是直線形結構，鍵角為180°
6.下列關于CH4、CH3CH3和 的敘述正確的是(　　)
A.均能用通式CnH2n＋2來表示
B.與所有烷烴互為同素異形體
C.它們都是烷烴，結構中都既有極性共價鍵又有非極性共價鍵
D.它們的性質完全相同
7.下列性質不屬于甲烷性質的是(　　)
A.完全燃燒時生成二氧化碳和水
B.常溫常壓下能溶于水
C.光照下能與鹵素單質發生取代反應
D.通常情況下，與強酸、強堿和強氧化劑不反應
解析　常溫常壓下，甲烷是一種極難溶于水的氣體?！?br/>解析　丙烷的結構簡式為CH3CH2CH3，題中為丙烷的結構式，C錯誤。　
9.將1 mol甲烷和適量的Cl2混合后光照，充分反應后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機產物的物質的量依次增大0.1 mol，則參加反應的Cl2的物質的量為(　　)
A.1.5 mol B.3 mol
C.4.5 mol D.6 mol
解析　CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子均來自CH4，故這四種取代物共1 mol，設CH3Cl的物質的量為x，則x＋(x＋0.1 mol)＋(x＋0.2 mol)＋(x＋0.3 mol)＝1 mol，得x＝0.1 mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機產物的物質的量依次為0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，含Cl原子的物質的量共為0.1 mol×1＋0.2 mol×2＋0.3 mol×3＋0.4 mol×4＝3 mol。而一個Cl2分子中只有一個Cl原子參加取代反應，因此消耗的Cl2也為3 mol?！?br/>10.已知：正四面體形分子E和直線形分子G反應，生成四面體形分子L和直線形分子M(組成E分子的元素的原子序數均小于10，組成G分子的元素為第3周期元素)。下列判斷中正確的是(　　)
A.常溫常壓下，L是一種氣態有機物
B.E的二溴代物只有兩種結構
C.G具有強氧化性和漂白性
D.上述反應的類型是置換反應
解析　組成E分子的元素的原子序數均小于10，且E為正四面體形分子，結合E的球棍模型可知，E為CH4；組成G分子的元素為第3周期元素，且G為直線形分子，結合反應，G為Cl2，L為CH3Cl，M為HCl。常溫常壓下，CH3Cl是一種氣態有機物，A正確；CH4的二溴代物可以看作Br2分子中的一個溴原子取代CH3Br分子中的一個氫原子，CH3Br分子中只有一種化學環境的H原子，因此生成的CH2Br2只有一種結構，B錯誤；Cl2具有強氧化性，但沒有漂白性，C錯誤；題述反應為CH4與Cl2發生取代反應生成CH3Cl和HCl，D錯誤?！?br/>11.1 mol有機物充分燃燒后，只生成88 g CO2和54 g水，下列結論正確的是(　　)
A.該有機物的分子式為CH3
B.該有機物的分子式為C2H6
C.該有機物的分子式為C2H6O
D.該有機物中C、H原子的個數比為1∶3，可能含有氧原子
解析　88 g CO2中含有碳原子88 g÷44 g·mol－1＝2 mol，54 g水中含有氫原子54 g÷18 g·mol－1×2＝6 mol，故該有機物的1個分子中含有2個C原子，6個H原子，而根據已知條件無法確定有機物中是否含有氧元素?！?br/>二、非選擇題
12.Ⅰ.寫出下列烷烴的分子式：
(1)含有30個氫原子的烷烴：________。
(2)假如某烷烴的相對分子質量為142，則該烷烴的分子式為________。
(3)烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的36倍：________。
(4)1 L烷烴D的蒸氣完全燃燒時，生成同溫同壓下15 L水蒸氣：________。
Ⅱ.(1)甲烷和氯氣在光照條件下發生取代反應，生成________種產物，產物中________常用作滅火劑。
(2)試寫出三溴甲烷在光照條件下與溴蒸氣反應的化學方程式：______________________________。
C14H30
C10H22
C5H12
C14H30
5
CCl4
解析　Ⅰ.(3)烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的36倍，則該烷烴的相對分子質量為72，設A的分子式為CnH2n＋2，其相對分子質量為14n＋2＝72，解得n＝5，該烷烴的分子式為C5H12。
(4)1 L烷烴D的蒸氣完全燃燒時，生成同溫同壓下15 L水蒸氣，那么該烷烴中的氫原子的物質的量與烷烴的物質的量之比為(15×2)∶1，該烷烴中的H原子數為30，由烷烴的通式CnH2n＋2可知，含有30個H原子的烷烴為C14H30?！?br/>13.如圖是某同學利用注射器設計的簡易實驗裝置。甲管中注入10 mL CH4，同溫同壓下乙管中注入50 mL Cl2，將乙管氣體推入甲管中，氣體在甲管中反應，將裝置在日光下照射一段時間。
(1)下列是某同學預測的實驗現象：
①氣體最終變為無色；②實驗過程中，甲管活塞向內移動；③甲管內壁有油珠；④產生火花。
其中正確的是________(填序號)。
②③
(2)甲管中發生的化學反應類型為__________。
(3)反應后，甲管中剩余氣體能用下列試劑吸收的是________(填字母)。
A.水 B.氫氧化鈉溶液
C.硝酸銀溶液 D.飽和食鹽水
(4)反應后，若將甲管中的物質推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到_____________________________，若再向其中滴入幾滴石蕊溶液，又觀察到___________________。
取代反應
B
液體分為兩層，產生白色沉淀
溶液先變紅后褪色

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