新人教有机化学基础高中化学全册教案_中学教育-高中教育.pdf
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1、学习必备 欢迎下载 选修 5有机化学基础教 第一节有机物的分类 表 l 一 1 有机物的主要类别、官能团和典型代表物 第二节 有机化合物的结构特点 一、有机化合物的同分异构现象、同分异构体的含义 1、同分异构体现象:化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构现象,叫做同分异构体现象。同分异构体:分子式相同,结构不同的化合物互称为同分异构体。2、同分异构体类型:由于碳链骨架不同,产生的异构现象称为碳链异构。烷烃中的同分异构体均为碳链异构。在丁烯(C4H8)分子里,含有碳碳双键,由于双键在碳链中位置不同产生的同分异构现象叫位置异构。如:学习必备 欢迎下载 1丁烯 2丁烯 若烯烃分子中的碳链存在着支链
2、,还可以形成碳链异构。如:2甲基丙烯 1丁烯、2丁烯、2甲基丙烯的分子式均为 C4H8,它们互为同分异构体。如果有机物分子式相同,但具有不同官能团的同分异构体叫官能团异构,如乙醇和二甲醚:乙醇 二甲醚 二、同分异构体的类型和判断方法 1.同分异构体的类型:a.碳链异构:指碳原子的连接次序不同引起的异构 b.官能团异构:官能团不同引起的异构 c.位置异构:官能团的位置不同引起的异构 2、注意:有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同,在中学阶段主要指下列三种情况:碳链异构:由于碳原子的连接次序不同而引起的异构现象。官能团位置异构:由于官能团的位置不同而引起的异构现象。官能团异类异构:由于
3、官能团的不同而引起的异构现象,主要有:单烯烃与环烷烃;二烯烃、炔烃与环烯烃;醇和醚;酚与芳香醇或芳香醚;醛与酮;羧酸与酯;硝基化合物与氨基酸;葡萄糖与果糖;蔗糖与麦芽糖等。(1)下列各组物质中,哪些属于同分异构体,是同分异构体的属于何种异构?CH3COOH 和 HCOOCH3 CH3CH2CHO 和 CH3COCH3 CH3CH2CH2OH 和 CH3CH2OCH3 1-丙醇和 2-丙醇 和 CH3-CH2-CH2-CH3 解析:CH3COOH 和 HCOOCH3分子式相同,前者属于羧酸,后者属于酯类,二者互为官能团同分异构体。CH3CH2CHO 和 CH3COCH3分子式相同,前者属于醛,后
4、者属于酮,二者结构不同,互为官能团同分异构体。CH3CH2CH2OH和 CH3CH2OCH3 分子式相同,前者属于醇,后者属于醚,二者结构不同,互为官能团同分异构体。1-丙醇和 2-丙醇分子式相同,羟基连接位置不同,为官能团位置异构同分异构体。CH3-CH2-CH2-CH3是正丁烷,另一个是异丁烷,分子式相同,为碳链异构同分异构体。三、如何书写同分异构体 1.书写规则四句话:主链由长到短;支链由整到散;支链或官能团位置由中到边;排布对、邻、间。(注:支链是甲基则不能放 1 号碳原子上;若支链是乙基则不能放 1 和 2号碳原子上,依次类推。可以画对称轴,对称点是相同的。)2.几种常见烷烃的同分异
5、构体数目:丁烷:2 种;戊烷:3 种;己烷:5 种;庚烷:9 种 二氯甲烷可表示为 它们是属于同种物质 注意:二氯甲烷没有同分异构体,它的结构只有 1 种,因为中间 C 是 sp3 杂化,即二氯甲CH3CHCH3 CH3 机化合物的结构特点一有机化合物的同分异构现象同分异构体的含义同分异构体现象化合物具有相同的分子式但具有不同的结构现象叫做同分异构体现象同分异构体分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体同分异构体类型由双键在碳链中位置不同产生的同分异构现象叫位置异构如丁烯丁烯若烯烃分子中的碳链存在着支链还可以形成碳链异构如学习必备欢迎下载甲基丙烯丁烯丁烯甲基丙烯的分子式均为它们互为同分异构体
6、如果有机物分子式相同但具有类型碳链异构指碳原子的连接次序不同引起的异构官能团异构官能团不同引起的异构位置异构官能团的位置不同引起的异构注意有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同在中学阶段主要指下列三种情况碳链异构由于碳学习必备 欢迎下载 烷只有一种 例题 1.分子式为 C6H14的烷烃在结构式中含有3 个甲基的同分异构体有(A )个(A)2 个 (B)3 个 (C)4 个 (D)5 个 解析:2 个。【含有 3 个甲基】:有且只有一个分支主链两端和支链端;【分子式为C6H14的烷烃】:有一个分支:主链只能为 5C;主链若为 4C,支链碳链为 2C,会长于主链的相应链长;支链只能为甲基
7、;若为乙基以上,效果同样支链碳链会长于主链的相应链长;符合的结构式有 2 个:2-甲基戊烷;3-甲基戊烷。2.经测定,某有机物分子中含 2 个 CH3,2 个 CH2;一个 CH ;一个 Cl。试写出这种有机物的同分异构体的结构简式:解析:本题根据分子片段求解整体结构,是培养综合能力的一种方式。答案:(1)第三节 有机化合物的命名 一、有机化合物的命名 1、烷烃的具体命名步骤 (1)选定分子中最长的碳链为主链,按主链中碳原子数目称作“某烷”。(2)选主链中离支链最近的一端为起点,用 l,2,3 等阿拉伯数字依次给主链上的各个碳原子编号定位,以确定支链在主链中的位置。例如:(3)将支链的名称写在
8、主链名称的前面,在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的位置,并在数字与名称之间用一短线隔开。例如,用系统命名法对异戊烷命名:2甲基丁烷 (4)如果主链上有相同的支链,可以将支链合并起来,用“二”“三”等数字表示支链的个数。两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用“,”隔开。下面以 2,3二甲基己烷为例,对一般烷烃的命名可图示如下:机化合物的结构特点一有机化合物的同分异构现象同分异构体的含义同分异构体现象化合物具有相同的分子式但具有不同的结构现象叫做同分异构体现象同分异构体分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体同分异构体类型由双键在碳链中位置不同产生的同分异构现象叫位置异构如丁烯丁烯若烯烃
9、分子中的碳链存在着支链还可以形成碳链异构如学习必备欢迎下载甲基丙烯丁烯丁烯甲基丙烯的分子式均为它们互为同分异构体如果有机物分子式相同但具有类型碳链异构指碳原子的连接次序不同引起的异构官能团异构官能团不同引起的异构位置异构官能团的位置不同引起的异构注意有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同在中学阶段主要指下列三种情况碳链异构由于碳学习必备 欢迎下载 如果主链上有几个不同的支链,把简单的写在前面,把复杂的写在后面。例如:2甲基4乙基庚烷(5)注意:应正确应用系统命名法命名,号位不能有甲基(CH3),2 号位不能有乙基(CH2CH3),3 号位不能有丙基(CH2 CH2 CH3)。2、烯烃
10、和炔烃的命名:命名方法与烷烃相似,但不同点是主链必须含有双键或叁键。用“二”“三等表示双键或三键的个数。例如:1丁烯 2戊炔 2甲基2,4己二烯 4甲基1戊炔 3、苯的同系物的命名:是以苯作为母体进行命名的;对苯环的编号以较小的取代基为 1 号。有多个取代基时,可用邻、间、对或 1、2、3、4、5 等标出各取代基的位置。有时又以苯基作为取代基。(3)苯的同系物的具体命名步骤 苯的同系物的命名是以苯作母体的。苯分子中的氢原子被甲基取代后生成甲苯,被乙基取代后生成乙苯。如果两个氢原子被两个甲基取代后,则生成的是二甲苯。由于取代基位置不同,二甲苯有三种同分异构体。它们之间的差别在于两个甲基在苯环上的
11、相对位置不同,可分别用“邻”“间”和“对”来表示:邻二甲苯 间二甲苯 对二甲苯 若将苯环上的 6 个碳原子编号,可以将某个甲基所在的碳原子的位置为 l 号,选取最小位次号给另一甲基编号,则邻二甲苯也可叫做 1,2二甲苯,间二甲苯叫做 1,3二甲苯,对二甲苯叫做 1,4二甲苯 第四节 研究有机化合物的一般步骤和方法 分离 提纯 元 素 定 量分 析 确 定测定相对分子质量确定分子式 波谱分析确定结构式 机化合物的结构特点一有机化合物的同分异构现象同分异构体的含义同分异构体现象化合物具有相同的分子式但具有不同的结构现象叫做同分异构体现象同分异构体分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体同分异构体
12、类型由双键在碳链中位置不同产生的同分异构现象叫位置异构如丁烯丁烯若烯烃分子中的碳链存在着支链还可以形成碳链异构如学习必备欢迎下载甲基丙烯丁烯丁烯甲基丙烯的分子式均为它们互为同分异构体如果有机物分子式相同但具有类型碳链异构指碳原子的连接次序不同引起的异构官能团异构官能团不同引起的异构位置异构官能团的位置不同引起的异构注意有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同在中学阶段主要指下列三种情况碳链异构由于碳学习必备 欢迎下载 1、分离、提纯(1)蒸馏 蒸馏是分离、提纯液态有机物的常用方法。当液态有机物含有少量杂质,而且该有机物热稳定性较强,与杂质的沸点相差较大时(一般约大于 30),就可以用蒸
13、馏法提纯此液态有机物。蒸馏注意事项:(1)安装蒸馏仪器时要注意先从蒸馏烧瓶装起,根据加热器的高低确定蒸馏瓶的位置。然后,再接水冷凝管、尾接管、接受容器(锥形瓶),即“先上后下”“先头后尾”;拆卸蒸馏装置时顺序相反,即“先尾后头”。(2)蒸馏烧瓶装入工业乙醇的量以 1/2 容积为宜,不能超过 2/3。不要忘记在蒸馏前加入沸石。如忘记加入沸石应停止加热,并冷却至室温后再加入沸石,千万不可在热的溶液中加入沸石,以免发生暴沸引起事故。(3)乙醇易燃,实验中应注意安全。如用酒精灯、煤气灯等有明火的加热设备时,需垫石棉网加热,千万不可直接加热蒸馏烧瓶!物质的提纯的基本原理是利用被提纯物质与杂质的物理性质的
14、差异,选择适当的实验手段将杂质除去。去除杂质时要求在操作过程中不能引进新杂质,也不能与被提纯物质发生化学反应。(2)重结晶 重结晶的首要工作是选择适当的溶剂,要求该溶剂:(1)杂质在此溶剂中溶解度很小或溶解度很大,易于除去;(2)被提纯的有机物在此溶剂中的溶解度,受温度的影响较大。该有机物在热溶液中的溶解度较大,冷溶液中的溶解度较小,冷却后易于结晶析出,等等。苯甲酸的重结晶注意事项:(1)为了减少趁热过滤过程中的损失苯甲酸,一般再加入少量蒸馏水水。(2)结晶苯甲酸的滤出应采用抽滤装置,用短颈玻璃漏斗。(3)温度过低,杂质的溶解度也会降低,部分杂质也会析出,达不到提纯苯甲酸的目的;温度极低时,溶
15、剂(水)也会结晶,给实验操作带来麻烦。(3)萃取 萃取包括液液萃取和固液萃取。液一液萃取是利用有机物在两种互不相溶的溶剂中的溶解性不同,将有机物从一种溶剂转移到另一种溶剂的过程。液液萃取是分离、提纯有机物常用的方法,分液漏斗是萃取操作的常用玻璃仪器。一般是用有机溶剂从水中萃取有机机化合物的结构特点一有机化合物的同分异构现象同分异构体的含义同分异构体现象化合物具有相同的分子式但具有不同的结构现象叫做同分异构体现象同分异构体分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体同分异构体类型由双键在碳链中位置不同产生的同分异构现象叫位置异构如丁烯丁烯若烯烃分子中的碳链存在着支链还可以形成碳链异构如学习必备欢迎
16、下载甲基丙烯丁烯丁烯甲基丙烯的分子式均为它们互为同分异构体如果有机物分子式相同但具有类型碳链异构指碳原子的连接次序不同引起的异构官能团异构官能团不同引起的异构位置异构官能团的位置不同引起的异构注意有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同在中学阶段主要指下列三种情况碳链异构由于碳学习必备 欢迎下载 物。固一液萃取是用有机溶剂从固体物质中溶解出有机物的过程。2、元素分析与相对分子质量的测定(1)元素分析 元素定量分析的原理是将一定量的有机物燃烧,分解为简单的无机物,并作定量测定,通过无机物的质量推算出组成该有机物元素原子的质量分数,然后计算出该有机物分子所含元素原子最简单的整数比,即确定其
17、实验式。例题:某含 C、H、O 三种元素的未知物 A,经燃烧分析实验测定该未知物碳的质量分数为 52.16%,氢的质量分数为 13.14%,它的红外吸收光谱表明有 CO 键 OH 键和 CH 键的红外吸收峰,它的相对分子质量为 46。试求:(1)该未知物 A 的实验式 (2)该未知物 A 的分子式 (3)该未知物 A 的结构式 解:分子式含有的碳原子数是 含有的氢原子数是 因为计算得碳原子数为 2,氢原子数为 6 所以含有的氧原子数是 因此该有机物的分子式是 C2H6O,又因为分子中有 CO 键 OH 键和 CH 键 所以该有机物的结构简式是 CH3CH2OH。(2)相对分子质量的测定质谱法
18、3、分子结构的鉴定(1)红外光谱:通过红外光谱可以知道有机物含有哪些官能团。(2)核磁共振氢谱:通过该谱图确定:某有机物分子结构中有几种不同环境的氢原子 通过核磁共振氢谱的峰面积之比可以确定不同环境的氢原子的个数比。补充:烃完全燃烧通式 CxHy(x+4y)O2xCO22yH2O 第二章 烃和卤代烃 第一节 脂肪烃 一、烷烃和烯烃 1、定义(1)烷烃:仅含 CC键和 CH键的饱和链烃,又叫烷烃。(若 CC连成环状,称为环烷烃。)通式 Cn H(2n+2)(2)烯烃:分子里含有一个碳碳双键的不饱和链烃叫做烯烃。通式:CnH2n 2、基本反应类型(1)取代反应:有机物分子里的某些原子或原子团被其他
19、原子或原子团所取代的反应。如烃的卤代反应。机化合物的结构特点一有机化合物的同分异构现象同分异构体的含义同分异构体现象化合物具有相同的分子式但具有不同的结构现象叫做同分异构体现象同分异构体分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体同分异构体类型由双键在碳链中位置不同产生的同分异构现象叫位置异构如丁烯丁烯若烯烃分子中的碳链存在着支链还可以形成碳链异构如学习必备欢迎下载甲基丙烯丁烯丁烯甲基丙烯的分子式均为它们互为同分异构体如果有机物分子式相同但具有类型碳链异构指碳原子的连接次序不同引起的异构官能团异构官能团不同引起的异构位置异构官能团的位置不同引起的异构注意有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺
20、序不同在中学阶段主要指下列三种情况碳链异构由于碳学习必备 欢迎下载(2)加成反应:有机物分子中双键(叁键)两端的碳原子与其他原子或原子团所直接结合生成新的化合物的反应。如不饱和碳原子与 H2、X2、H2O的加成。(3)聚合反应:由相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量较大的高分子化合物的反应。如加聚反应、缩聚反应。4、结构和化学性质 甲烷、乙烯的结构和性质的相似点和不同点。二、烯烃的顺反异构 1、由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式不同所产生的异构现象,称为顺反异构。2、形成条件:(1)具有碳碳双键 (2)组成双键的每个碳原子必须连接两个不同的原子或原子团.两个相
21、同的原子或原子团居于同一边的为顺式,分居两边的为反式。例如,在 2-丁烯中,两个甲基可能同时位于分子的一侧,也可能分别位于分子的两侧。顺-2-丁烯 反-2-丁烯 的结构图 顺-2-丁烯 反-2-丁烯 三、炔烃 :分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃称为炔烃。通式:CnH(2n-2)1、乙炔的结构 分子式:C2H2,实验式:CH,电子式:结构式:H-C C-H或简写 CH CH,它的碳、氢原子位于一条直线上。2、乙炔的实验室制取 (1)反应原理:CaC22H2OCa(OH)2C2H2 注意事项:a、检查气密性;b、(将气体通过装有 CuSO4溶液的洗气瓶)除去杂质气体 c、用排水法收集气体。乙炔是无色
22、无味的气体,实验室制的乙炔(1)因电石中含有 CaS、Ca3P2等,也会与水反应,产生 H2S、PH3等气体,所以所制乙炔气体会有难闻的臭味;(2)加入(NaOH 和 CuSO4溶液)去除乙炔的臭味。机化合物的结构特点一有机化合物的同分异构现象同分异构体的含义同分异构体现象化合物具有相同的分子式但具有不同的结构现象叫做同分异构体现象同分异构体分子式相同结构不同的化合物互称为同分异构体同分异构体类型由双键在碳链中位置不同产生的同分异构现象叫位置异构如丁烯丁烯若烯烃分子中的碳链存在着支链还可以形成碳链异构如学习必备欢迎下载甲基丙烯丁烯丁烯甲基丙烯的分子式均为它们互为同分异构体如果有机物分子式相同但
23、具有类型碳链异构指碳原子的连接次序不同引起的异构官能团异构官能团不同引起的异构位置异构官能团的位置不同引起的异构注意有机物产生同分异构体的本质在于原子的排列顺序不同在中学阶段主要指下列三种情况碳链异构由于碳学习必备 欢迎下载(3)H2S 对本实验有影响,因为 H2S 具有较强还原性,能与溴反应,易被酸性高锰酸钾溶液氧化,使其褪色,因而会对该实验造成干扰。(4)为什么不能用启普发生器制取乙炔:因为碳化钙与水反应剧烈,启普发生器不易控制反应;反应放出大量热,启普发生器是厚玻璃壁仪器,容易因胀缩不均,引起破碎;生成物 Ca(OH)2微溶于水,易形成糊状泡沫堵塞导气管和球形漏斗的下口;关闭导气阀后,水
24、蒸气仍与电石作用,不能达到“关之即停”的目的.3、乙炔的性质:乙炔是无色、无味的气体,微溶于水。(1)易被 KMnO4酸性溶液氧化(叁键断裂),将乙炔气体通往酸性高锰酸钾溶液中,可使酸性高锰酸钾褪色(2)加成反应:乙炔与溴发生加成反应 将乙炔气体通入溴水溶液中,可以见到溴的红棕色褪去,说明乙炔与溴发生反应。反应过程可分步表述如下:HC CH+Br2 HC CH+Br2(二溴乙烯)HC CH+2Br2 CHBr2CHBr2(四溴乙烷)与乙烯类似,在一定的条件下,乙炔也能与氢气、氯化氢等发生加成反应。乙炔与氯化氢发生加成反应,生成氯乙烯:CH CH+HCI CH2CHCI 注意:1 2。四、甲烷是
25、立体分子,乙烯是平面分子,乙炔4 个原子位于一条直线上,是直线分子。石油的催化重整的目的有两个:提高汽油的辛烷值和制取芳香烃。汽油的主要成分是 C5-C11 家庭和汽车用的罐装液化石油气是丙烷、丁烷、丙烯、丁烯为主的石油产品。常温下气态,适当加压或降温就可以转变液态,气态液化石油气比空气重约 1.5 倍。天然气化学组成主要是烃类气体,以甲烷为主。占体积分数80%-90%作业 1所有原子都在一条直线上的分子是(B )A.C2H4 B.CO2 C.C3H4 D.CH4 解析:乙烯具有平面型结构,所有原子在同一个平面,但不在同一条直线上,故 A错误;CO2为直线型结构,所有原子在同一条直线上,故 B
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