高中化学第三章有机化合物3_1最简单的有机化合物——甲烷第4课时学案新人教版必修2

高中化学第三章有机化合物3_1最简单的有机化合物——甲烷第4课时学案新人教版必修2

真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 1 第三章 有机化合物 3.1 最简单的有机化合物——甲烷（第 4 课时） 课堂探究 探究一 同系物的组成与结构特点 ·问题导引· 1．CH2===CHCH3 和 的组成相同，二者中哪一个与 CH2===CH2 互为同系物？ 由此判断：分子组成上相差一个或若干个 CH2 原子团的有机物一定是同系物吗？ 提示：与 CH2===CH2 互为同系物的是 CH2===CHCH3，因为 CH2===CH2 和 CH2===CHCH3 分子中都 含有 ，结构相似，且分子组成上相差一个 CH2 原子团。 分子 中含碳碳单键而不含双键，化学键类型不同，结构不相似。由此可知分子组成上相差一个或 若干个 CH2 原子团的有机物结构不一定相似，故不一定是同系物。 2．CH3CH2CH2CH3 与 是否属于同系物？为什么？ 提示：不是。因为同系物在分子组成上必须相差一个或若干个 CH2 原子团，一定具有不 同的分子式。而 CH3CH2CH2CH3 与 分子式相同，属于同分异构体。 3．同系物具有同一通式，具有同一通式的有机物一定是同系物吗？ 提示：不一定，如 CH2===CH2 和 通式相同，均为 CnH2n，再如 CH3CH2CH2CH3 与 通式也相同，但它们均不为同系物，所以具有同一通式的有机物不一定 是同系物。 4．互为同系物的物质，其物理性质和化学性质相同吗？ 提示：互为同系物的物质，结构相似，分子组成上相差一个或若干个 CH2 原子团，属于 同一类物质，其化学性质相似，但物理性质不同。 ·名师精讲· 1．同系物的判断标准 (1)分子结构相似即属于同一类物质； (2)分子组成上仅相差一个或若干个 CH2 原子团。 2．同系物判断的三个关键点 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 2 (1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。 (2)“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。 (3)“差”——组成上相差 n 个 CH2 原子团(n≥1)。 ①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。 ②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差 14n)。 3．判断同系物时应注意的两个问题 (1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同，也可能不同。 (2)同系物和同分异构体的区别，同系物结构相似，组成不同，分子式不同；同分异构 体分子式相同，结构可能相似也可能不相似。 【例题 1】 下列说法中错误的是( ) ①化学性质相似的有机物一定是同系物 ②分子组成相差一个或几个 CH2 原子团的有机 物一定是同系物 ③若烃中碳、氢元素的质量分数相同，它们必定是同系物 ④互为同系 物的两种有机物的物理性质有差异，但化学性质必定相似 A．①②③④ B．②③ C．③④ D．①②③ 解析：互为同系物的有机物结构相似，化学性质相似，物理性质随碳原子数的递增，呈 规律性变化，④正确；化学性质相似的有机物，结构不一定相似，故不一定是同系物，①错 误；CH2===CH2 和 在分子组成上相差一个 CH2 原子团，碳、氢元素的质量分数 均相同，但二者结构不相似，不是同系物，②③错误。 答案：D 变式训练 1 (双选)同系物具有( ) A．相同的相对分子质量 B．相同的通式 C．相同的物理性质 D．相似的化学性质 解析：同系物为同一类物质，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团，通式相 同，物理性质不同，化学性质相似。 答案：BD 探究二 同分异构体 ·问题导引· 1．由同分异构体的概念总结如何判断同分异构体？ 提示：同分异构体的判断标准为： (1)分子式相同；(2)结构不同。 2．同分异构体的相对分子质量相同，那么，相对分子质量相同的物质一定是同分异构 体吗？ 提示：相对分子质量相同，但分子式不一定相同，如相对分子质量为 28 的分子有 CO、 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 3 N2 等，它们不是同分异构体。 3．同分异构体的分子中各元素的质量分数分别相等，分子中各元素的质量分数分别相 等的物质一定是同分异构体吗？ 提示：各元素的质量分数相同的物质，分子式不一定相同，如 CH2===CH2 和 分子中碳元素和氢元素的质量分数均为 85.7%和 14.3%，但它们不是同分异构体。 ·名师精讲· 1．同分异构体概念的理解 (1)分子式相同。 ①同分异构体的相对分子质量必相同，反之不成立。如 NO 和 C2H6。 ②不一定属于同一类物质，如 与 CH2===CHCH3。 (2)结构不同。 ①原子或原子团的连接顺序不同。 ②原子的空间排布不同。 2．简单烷烃的同分异构体数目 烷烃分子组成越复杂，同分异构体越多，如 CH4、C2H6、C3H8 无同分异构体，C4H10 有 2 种 同分异构体，C5H12 有 3 种同分异构体。 3．有机物种类繁多的原因 【例题 2】 下列说法中正确的是( ) A．C4H10 有 3 种同分异构体 B．相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体 C．同分异构体之间的转化是化学变化 D． 和 互为同分异构体 解析：C4H10 有 2 种同分异构体，即 CH3CH2CH2CH3 和 ；相对分子质量相同， 但分子式不一定相同，故相对分子质量相同，结构不同的两种化合物不一定是同分异构体； 同分异构体为不同的物质，故它们之间的转化是化学变化； 和 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 4 为同一物质，不是同分异构体。 答案：C 借题发挥 等效氢原子法判断同分异构体 要判断某烃的一氯取代物的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性。 (1)连在同一碳原子上的氢原子等效，如甲烷中的 4 个氢原子等效； (2)连在同一碳原子上的甲基(—CH3)上的氢原子等效； (3)处于对称位置上的氢原子等效，如 有两种等效氢， 一元取代产物有两种。 变式训练 2 下列互为同分异构体的是( ) A．CH3CH2CH3 和 B．异戊烷和新戊烷 C． 和 D．甲烷和乙烷 解析：同分异构体是分子式相同而结构不同的有机物。A、D 中的两种物质的分子式不 同，C 是同种物质，B 符合。 答案：B 探究三 烷烃的结构和性质 ·问题导引· 1．根据甲烷的空间构型，试分析多个碳原子的烷烃中碳链为什么不是直线形而是锯齿 状？ 提示：烷烃分子中碳原子间只能以单键结合成链状，碳原子的其他价键都与氢原子结合， 使每个碳原子的价键充分利用达到“饱和”。因碳原子形成的 4 个单键伸向四面体的 4 个顶 点，故多个碳原子的烷烃中碳链不会呈直线形，而是呈锯齿状。 2．根据甲烷的化学性质，推测丙烷的化学性质主要有哪些？ 提示：在光照条件下能和氯气、溴蒸气发生取代反应，能和 O2 发生燃烧反应。 3．根据烃的元素组成特点，试分析如何通过烃的燃烧实验，推导出烃的分子式？ 提示：通过一定量的烃燃烧生成 CO2 和 H2O 的量计算出烃、CO2、H2O 的定量关系，求出 1 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 5 mol 烃分子中碳、氢原子的物质的量。 4．结合所学知识，谈谈对有机物的分子式、结构式、结构简式和空间构型表示方式的 认识。 提示：分子式只能表示分子构成，不能表明分子中各原子的连接方式。结构式能表示出 分子中各原子的连接方式，但不能表明分子中各原子的空间位置关系。结构简式只是将结构 式中的碳氢键和部分碳碳键省略，将分子中空间位置相同的原子或原子团进行了合并，其意 义和效果与结构式相同，只是书写方便了。分子的空间构型是指分子中各原子的空间相对位 置的关系。有机化合物中常用比例模型和球棍模型表示。 ·名师精讲· 1．烷烃的结构特点 (1)单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。 (2)饱和：碳原子剩余价键全部跟氢原子结合，烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物 分子里，烷烃的含氢量最大。 (3)链状：碳原子结合成的链可以是“直链”，也可以含有支链。 2．常见的呈四面体结构的物质 (1)正四面体结构的物质：甲烷、四氯化碳、铵根离子。 (2)四面体结构的物质：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷。 3．烷烃的化学性质 烷烃的化学性质和甲烷相似，通常情况下不与强酸、强碱以及强氧化剂发生反应，都不 能够使酸性高锰酸钾溶液以及溴水褪色。 (1)在光照条件下与卤素单质发生取代反应。 CnH2n＋2＋X2――→光 CnH2n＋1X＋HX (2)燃烧反应。 CnH2n＋2＋3n＋1 2 O2――→点燃 nCO2＋(n＋1)H2O 【例题 3】 下列有关烷烃的叙述中，正确的是( ) ①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性 KMnO4 溶液的紫色褪去 ③分子通式为 CnH2n＋2 的烃不一定是烷烃 ④所有的烷烃在光照条件下都 能与氯气发生取代反应 ⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色 A．①③⑤ B．②③ C．①④ D．①②④ 解析：烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①说法正确；烷烃属饱和链烃， 其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性 KMnO4 溶液)反应，也不能 使溴水褪色，②⑤说法不正确；因分子通式 CnH2n＋2 中的氢原子已达完全饱和，因此符合通式 CnH2n＋2 的有机物一定是烷烃，③说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是 烷烃的主要特性之一，④说法正确。 答案：C 易错点拨 烷烃的化学性质与 CH4 相似，光照条件下只能与气态卤素单质发生取代反应， 与卤素单质的水溶液不发生反应，液态烷烃(如己烷)只能萃取溴水中的 Br2。 变式训练 3 完全燃烧 0.2 mol 某烃后，将产物依次通过浓硫酸和碱石灰，测得浓硫酸 增重 21.6 g，碱石灰增重 44 g。则该烃的分子式为________，它可能的结构简式为 __________________________________。 解析： 真正的价值并不在人生的舞台上,而在我们扮演的角色中。 6 答案：C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3、