鲁科版20版必修二3.1.2(化学)认识有机化合物简单的有机化合物PPT第2课时课件

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第3章　简单的有机化合物第1节　认识有机化合物第2课时有机化合物中的官能团同分异构现象和同分异构体一、有机化合物中常见的官能团1.实验探究实验操作现象结论有_________产生,CaCO3逐渐_____乙酸中含有_____基团无色气泡溶解酸性实验操作现象结论有_________产生,CaCO3逐渐_____柠檬酸中含有_____基团无明显现象,CaCO3不溶解乙醇中____________基团无色气泡溶解酸性不含有酸性2.相关概念(1)烃的衍生物:烃分子中的氢原子被_________________代替后的有机化合物。(2)官能团:有机化合物分子中,比较活泼、容易发生反应并反映某类有机化合物_________的原子或原子团。其他原子或原子团共同特性(3)按官能团对有机物进行分类(填相关有机物的官能团名称)【情境·思考】300多年前,著名化学家波义耳发现了铁盐与没食子酸的显色反应,并由此发明了蓝黑墨水。没食子酸的结构简式如图所示,没食子酸中含有哪些官能团?提示:羟基和羧基。【想一想】对于任意一种有机物来讲,根据不同的分类标准,它可以属于不同的类别,请思考CH3COOCH3可以属于哪些类别?提示:从所含元素讲,它是烃的衍生物;从所含的官能团来讲,它属于酯。二、同分异构现象与同分异构体1.同分异构现象:化合物具有相同的_______,但具有不同_________的现象,称为同分异构现象。2.同分异构体:_______相同而_________不同的化合物互为同分异构体。分子式分子结构分子式分子结构3.规律:有机物中碳原子数越多,同分异构体数目越多。如丁烷有两种同分异构体,戊烷则有三种。(1)根据正丁烷和异丁烷的结构式,填写下表空格:物质正丁烷异丁烷结构式结构简式CH3—CH2—CH2—CH3物质正丁烷异丁烷分子式__________沸点-0.5℃-11.7℃差异分析原子的结合顺序_____,化学键类型_____,物质类别_____C4H10C4H10不同相同相同(2)写出戊烷的三种同分异构体的结构简式:正戊烷:___________,异戊烷:__________________,新戊烷:__________________。CH3(CH2)3CH3【巧判断】(1)相对分子质量相等而结构不同的有机物互为同分异构体。(　　)提示:×。分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体。(2)化学式为C4H10表示的物质不一定为纯净物。(　　)提示:√。分子式为C4H10的物质可能是正丁烷或异丁烷。(3)同分异构体的物理性质相同,化学性质不同。(　　)提示:×。同分异构体属于不同的物质,因此物理性质和化学性质均有所不同。【情境·思考】氰酸是一种有挥发性和腐蚀性的液体,有强烈的苦杏仁气味。德国化学家维勒测定了氰酸(HCNO)的化学成分。而同时期的另一名德国化学家李比希测定了一种“雷酸”(HOCN)的化学成分,竟跟氰酸相同!不同的化合物,怎么会具有相同的成分?提示:雷酸与氰酸互为同分异构体,它们分别具有相同的分子式,但具有不同的结构,因而具有不同的化学性质。知识点　同分异构体的书写与判断【重点释疑】1.烷烃同分异构体的书写烷烃只存在碳链异构,书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳法”,可概括为“两注意、三原则、四顺序”。如C6H14的同分异构体:(1)将分子中全部碳原子连成直链作为主链。C—C—C—C—C—C(2)从主链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基),依次连在主链中心对称线(虚线)一侧的各个碳原子上,此时碳骨架有两种:注意:甲基不能连在①位和⑤位上,否则与直链情况相同,②位和④位等效,只能用一个,否则重复。(3)从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧或两侧的各个碳原子上,此时碳骨架结构有两种:注意:②位或③位上不能连乙基,否则会使主链上有5个碳原子。所以C6H14共有5种同分异构体。2.烃的一元取代产物同分异构体数目的判断(1)对于烃的一元取代产物的判断可用“等效氢”法,所谓“等效氢”就是位置等同的氢原子。烃中等效氢原子有几种,其一元取代产物就有几种。(2)等效氢原子的判断方法。①连在同一碳原子上的氢原子等效。如CH4分子中的4个氢原子是等效的,则甲烷的一氯代物只有一种。②连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效。如新戊烷,其四个甲基等效,各甲基上的氢原子完全等效,则新戊烷的一氯代物只有一种。③处于对称位置上的氢原子等效。如,分子中的18个氢原子是等效的,其一氯代物只有一种。【易错提醒】同分异构体的4个“一定”与“不一定”(1)同分异构体一定具有相同的组成元素,但具有相同的组成元素的不一定是同分异构体。(2)同分异构体一定具有相同的相对分子质量,但具有相同的相对分子质量的不一定是同分异构体。(3)同分异构体中各元素的质量分数一定相同,但元素质量分数相同的不一定是同分异构体。(4)同分异构体的最简式一定相同,但最简式相同的化合物不一定是同分异构体。【思考·讨论】(1)同分异构体之间最简式、相对分子质量、各元素的百分含量、熔沸点一定都相同吗?提示:同分异构体之间分子式相同,所以其最简式、相对分子质量、各元素的百分含量一定是相同的,但是熔沸点不同。(2)是否所有的烷烃都有同分异构体?举例说明。提示:不是所有的烷烃都有同分异构体,甲烷、乙烷和丙烷没有同分异构体。【案例示范】【典例】(2019·泰安高一检测)下列有机物中互为同分异构体的是(　　)①CH2＝CHCH3　②　③CH3CH2CH3④　⑤　⑥CH3CH2CH2CH3A.①和②　　B.①和③C.①和④　　D.⑤和⑥【思维建模】判断各物质是否为同分异构体时应按以下思路进行:【解析】选A。①的分子式是C3H6,②的分子式是C3H6,③的分子式是C3H8,④的分子式是C3H4,⑤的分子式是C4H8,⑥的分子式是C4H10。只有①和②的分子式相同,结构不同,互为同分异构体。【迁移·应用】某有机化合物的结构简式为,其一氯取代产物有世纪金榜导学号(　　)A.3种B.4种C.5种D.6种【解析】选B。由对称性分析知中1、5与2、4号碳原子上的H的化学环境相同,因此1、2、3、6号碳原子上的H可被取代形成4种一氯取代产物。【补偿训练】1.下列分子式只表示一种物质的是(　　)A.C4H10　　B.C5H12　　C.CHCl3　　D.C2H4Cl2【解析】选C。A项,C4H10可表示正丁烷或异丁烷;B项可表示正戊烷、异戊烷或新戊烷;C项,CHCl3只表示氯仿;D项,C2H4Cl2可表示CH2ClCH2Cl或CH3CHCl2;C项正确。2.(2019·合肥高一检测)在下列结构的有机化合物中:①CH3CH2CH2CH2CH3②CH3CH2CH2CH2CH2CH3属于同分异构体的正确组合是(　　)A.②和⑤　　　　　　　　　B.②和③C.①和②　　　　　　　　　D.③和④【解析】选B。①和④、②和③的分子式相同而结构不同,分别为同分异构体;②和⑤为同种物质。【素养提升】家用液化石油气的主要成分为丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10),请思考:(1)丙烷和丁烷是同分异构体吗?提示:不是,二者的分子式不同,二者属于同系物。(2)分子式为C3H8和C4H10的物质都能表示纯净物吗?提示:不能。分子式为C3H8的物质表示纯净物,因为分子式为C3H8的物质只有一种,而分子式为C4H10的物质不能表示纯净物,因为分子式为C4H10的物质有2种结构。(3)C3H8和C4H10的一氯代物各有几种?提示:C3H8的一氯代物有2种,C4H10的一氯代物有4种。C3H8的结构简式为CH3CH2CH3,分子中只有2类等效氢原子,故一氯代物只有2种。C4H10的结构有两种,分别为CH3CH2CH2CH3、,每种分子中均有2种等效氢原子,因此C4H10的一氯代物共有4种。【核心整合】【素养迁移】1.现在的家电市场中无氟冰箱被称为绿色环保冰箱,其重大改进是不采用氟利昂-12,而采用新冷媒(R-134a)作制冷剂。关于氟利昂-12(CCl2F2)的叙述正确的是(　　)A.有两种同分异构体B.是平面形分子C.只有一种结构D.有四种同分异构体【解析】选C。CCl2F2可看作CH2Cl2的2个氢原子被2个氟原子取代而得到,所以选C。2.(2019·南平高一检测)下列物质之间的相互关系错误的是(　　)A.CH3CH2CH2CH2CH3和互为同分异构体B.干冰和冰为同一种物质C.CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物D.12C和14C互为同位素【解析】选B。干冰是二氧化碳晶体,冰是固态的水。3.(2019·保定高一检测)丙烷(C3H8)常用作烧烤、便携式炉灶和机动车的燃料。常被用来驱动公交车、出租车,也被用来充当休旅车和露营时取暖和做饭的燃料。运动会火炬一般也使用丙烷作燃料。(1)使用丙烷作燃料有哪些优点?(2)丙烷的一氯取代产物有几种?答案:(1)丙烷充分燃烧的产物是二氧化碳和水,不会产生污染。(2)丙烷的一氯取代产物有2种,分别是CH3CH2CH2Cl和CH3CHClCH3。4.帕金森病是一种常见的神经系统变性疾病,其临床表现主要包括静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍。金刚烷胺在治疗帕金森综合征方面有显著的疗效,它是由金刚烷溴化后再与尿素反应而得。立方烷为人工合成的烷烃,又称为五环辛烷,外观为有光泽的晶体。如图是立方烷的球棍模型。(1)立方烷与甲烷是否为同系物?(2)立方烷与苯乙烯(C6H5—CH＝CH2)是什么关系?(3)判断立方烷的一氯代物和二氯代物的种类数。提示:(1)结构相似,分子组成相差若干个CH2原子团的有机物互为同系物,因此立方烷不可能是甲烷的同系物。(2)分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体,苯乙烯的分子式与立方烷的分子式相同,均为C8H8,但结构不同,所以它们互为同分异构体。(3)立方烷整个分子的结构是立方体形,且分子结构是对称的,只有1种氢原子,立方烷的一氯代物只有一种;立方烷二氯代物有三种,即两个氯原子在立方体同边有一种情况,两个氯原子的位置在对角有两种情况,所以同分异构体有三种。5.香袋在日常生活中颇受欢迎,如玫瑰香袋使用干玫瑰花制成,能够散发出玫瑰花的香气。但是不法商贩通常在香袋中添加玫瑰香精来增添香气,玫瑰香精的主要成分是“结晶玫瑰”(化学式为C10H9O2Cl3),是一种具有强烈玫瑰香气的结晶型固体香料,其化学名称为“乙酸三氯甲基苯甲酯”,目前国内工业上主要使用以下路径来合成“结晶玫瑰”:(1)上述制备流程中共涉及6种物质,哪些是有机物?(2)指出甲、乙、丙三种有机物中含氧官能团。提示:(1)流程中涉及的6种物质除KOH为无机物外,其余的5种物质均为有机化合物,且均为烃的衍生物。(2)根据甲、乙、丙三种有机物的结构简式,可以判断三种物质中含氧官能团分别为醛基、羟基和酯基。【补偿训练】　　(2019·石家庄高一检测)具有复合官能团的复杂有机物,其官能团具有各自的独立性,在不同条件下所发生的化学性质可分别从各官能团讨论。如具有三种官能团:—CHO、____ 和__________(填官能团的名称),所以这个化合物可看作醛类、________类和________类。 【解析】该分子中除含有—CHO外还含有—OH、—COOH两种官能团,所以该化合物还可看作醛类、醇类和羧酸类。答案:羟基　羧基　醇　羧酸