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有机化合物
在元素大家族中,碳是一个非常奇特的元素。碳元素在自然界中的含量较少,在地壳中所占质量分数仅为0.087%。在无机物中,它有着像金刚石、石墨和富勒烯(如C60)这种性质和结构截然不同的单质,这种情况在周期表的其它元素中是很少见的。在生命领域中,有机化合物不仅数量多,而且在生命过程中起着关键作用。此外在人工合成的新化合物中(2019年的化合物总数已经超过3000万种),有机化合物所占比例更是远远地超过了无机化合物。而且新的有机物仍在以每年近百万种的速度增加。有机化合物不仅数量众多,而且分布极广。例如,燃料中的汽油、煤油、柴油,建材中的木材、黏结剂、涂料、油漆,日用品中的塑料、橡胶、纤维、清洁剂,粮食中的淀粉,木材中的纤维素,动植物体内的蛋白质,石油和天然气中的各种碳氢化合物等。它们对于人类的键康、丰富人类的物质生活、科学技术的进步和社会经济的发展都有着十分重要的作用。
由于有机化合物特定的化学组成和结构,导致了其在物理性质和化学性质上的特殊性。研究有机物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学叫有机化学。
第一节最简单的有机化合物——甲烷
第1课时甲烷
目前,在自然界里发现的和由人工合成的有机化合物已经有几千万种,而且新的有机化合物仍在不断地被发现或合成出来。其中,有些物质有特殊的性质和功能,有些物质与人类的生命活动息息相关。为了人类的生存和发展,化学家们不断地对有机化合物进行研究,逐渐揭开了包括生命之谜在内的许多科学奥秘,也使我们的物质世界更加丰富多彩。
通过初中化学的学习,你已经了解到有机化合物具有一些共同的性质,如大多数有机化合物具有熔点和沸点低、难溶于水、可以燃烧等性质。下面以甲烷为例,进一步研究有机化合物的性质。让我们一起走进丰富多彩前景广阔的有机化学世界,去探索知识的奥秘吧!
一、有机化合物和烃(用集合表示两概念的关系)
点拨:并非所有含有碳元素的化合物都是有机物,如①CO、CO2;②碳酸;③碳酸盐;④碳化物(如CaC2);⑤硫氰化物(如KSCN)等属于无机物。
二、甲烷
1.存在与用途
eq\x(存在)—eq\a\vs4\al(__天然气__、__沼气__、油田气和煤矿坑道气的主,要成分是甲烷)
eq\x(用途)—eq\a\vs4\al(是高效、低耗、污染小的清洁能源,还是重要,的化工原料)
2.分子结构
(1)组成和结构
分子式
电子式
结构式
分子模型
球棍模型
比例模型
__CH4__
____
____
(2)空间结构
甲烷分子中以碳原子为中心,四个氢原子为顶点形成__正四面体__,4个C—H键的长度和强度相同,夹角相等。
3.物理性质
颜色
状态
气味
密度(与空气相比)
水溶性
无色
气体
无味
比空气小
__极难溶于水__
4.化学性质
(1)稳定性
通常状况下,甲烷比较稳定,与__高锰酸钾__等强氧化剂不反应,与强酸、强碱也不反应。
(2)氧化反应(燃烧)
①实验探究
②化学方程式:__CH4+2O2eq\o(――→,\s\up7(点燃))CO2+2H2O__
点拨:根据甲烷的燃烧实验可知,有机物燃料生成CO2和H2O,说明有机物中一定含有碳、氢两种元素。
(3)取代反应
①实验探究:甲烷与Cl2的取代反应。
实验操作
实验现象
A装置:试管内气体颜色逐渐__变浅__,试管内壁有__无色油状液体__出现,试管中有少量__白雾__,试管内液面__上升__,水槽中有固体析出;B装置:__无明显变化__
实验结论
CH4和Cl2在__光照__条件下发生反应,化学方程式:
__CH4+Cl2eq\o(――→,\s\up7(光照))HCl+CH3Cl__(一氯代物)
__CH3Cl+Cl2eq\o(――→,\s\up7(光照))HCl+CH2Cl2__(二氯代物)
__CH2Cl2+Cl2eq\o(――→,\s\up7(光照))HCl+CHCl3__(三氯代物)
__CHCl3+Cl2eq\o(――→,\s\up7(光照))HCl+CCl4__(四氯代物)
②取代反应:有机物分子里的某些原子或原子团被其他__原子或原子团__所替代的反应叫取代反应。
点拨:(1)有机反应比较复杂,常有很多副反应发生,因此,有机反应方程式常用“―→”,而不用“===”。
(2)甲烷与氯气无法制得纯净的一氯甲烷。因为甲烷与氯气一旦反应,不会停止在某一步,四种有机产物都会产生。
1.(2019·安徽宣城期末)古丝绸之路贸易中的下列商品,主要成分属于无机物的是(A)
A.瓷器
B.丝绸
C.茶叶
D.中草药
解析:瓷器的主要成分为硅酸盐,属于无机物,A项正确。丝绸的主要成分为蛋白质,属于有机物,B项错误;茶叶的主要成分为茶多酚(属于酚类)、生物碱、氨基酸、有机酸等,属于有机物
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