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1、第十四讲第十四讲 化石燃料与有机化合物2021/8/8 星期日12021/8/8 星期日22021/8/8 星期日3一、甲烷的分子组成、结构特征、主要性质1.存在是天然气、沼气、瓦斯、坑道气、可燃冰的主要成分。2.分子组成与结构特征2021/8/8 星期日4典例典例1关于甲烷的立体结构描述:甲烷分子中键角相等,且都是10928甲烷的一氯代物只有一种甲烷的二氯代物只有一种能证明甲烷分子的空间结构为正四面体结构的是()A.B.C.D.C解析:甲烷分子中键角相等,且都是10928,则只能是正四面体结构。甲烷无论是平面形结构还是正四面体结构,其一氯代物均只有一种,不能证明其为正四面体结构。只有是正四面
2、体结构,甲烷的二氯代物才能只有一种。故选C。2021/8/8 星期日53.主要性质(1)物理性质。无色、无味、比空气的密度小、难溶于水的气体。(2)化学性质。甲烷的氧化反应(燃烧)现象:在空气中燃烧,发出明亮的淡蓝色火焰,放出大量的热,无烟。甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,也不能使溴的四氯化碳溶液褪色。甲烷与氯气的取代反应有机物分子里的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应现象:光照条件下,集气瓶内气体的黄绿色褪去,有白雾产生,集气瓶内水位不断上升,集气瓶内壁有油状液体生成。2021/8/8 星期日62021/8/8 星期日7其中一氯甲烷是无色气体,二氯甲烷是难溶于水的无色液
3、体,三氯甲烷(氯仿)和四氯甲烷(四氯化碳)都是无色有机溶剂。2021/8/8 星期日8典例典例2在光照条件下,将1 mol CH4与Cl2反应,得到4种有机取代物和氯化氢,则产物最多的是()A.HClB.CH2Cl2C.CHCl3D.CCl4A解析:发生取代反应时,每有1分子Cl2参与反应,就有1分子HCl生成,因此产物最多的是HCl。2021/8/8 星期日9二、同系物的概念、烷烃的分子组成和简单命名1.同系物分子结构相似,在组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的一系列有机化合物互称为同系物。同系物必须同时具备两个条件:(1)结构相似:指官能团的种类和个数都必须相同。如甲烷、乙烷、丙烷、丁
4、烷互称为同系物,而甲烷、乙烯不互称为同系物。(2)分子组成上相差1个或若干个“CH2”。2.同系物、同位素、同素异形体间的比较2021/8/8 星期日103.烷烃的分子组成和简单命名(1)定义:在烃的分子中,碳原子之间都以碳碳单键结合成链状,碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合,达到“饱和”。(2)通式:CnH2n+2(n1),满足该通式的一定是烷烃。2021/8/8 星期日112021/8/8 星期日12答案:互为同系物2,2,4-三甲基戊烷 2021/8/8 星期日13三、石油的分馏、裂化、裂解的主要原理及产物2021/8/8 星期日14典例典例4下列说法错误的是()A.石油中含有C5C12
5、的烷烃,可以通过石油的分馏得到汽油B.含C20以上烷烃的重油经过催化裂化可以得到汽油C.石油裂解是为了获得更多化工原料,如乙烯、丙烯等D.石油是烃的混合物,而经过分馏得到的汽油、煤油、柴油是由烃组成的纯净物D解析:汽油、煤油、柴油虽是经过石油分馏得到的产品,但仍是由不同沸点范围的烃组成的混合物。2021/8/8 星期日15四、乙烯的分子组成、结构特征及主要性质1.乙烯的分子组成与结构特征乙烯分子是一个平面结构,六个原子处于同一个平面,分子中含有碳碳双键,碳原子为“不饱和碳原子”。2021/8/8 星期日162.主要化学性质(1)加成反应。乙烯通入溴水中(或溴的四氯化碳溶液),溴水(或溴的四氯化
6、碳溶液)褪色,说明乙烯能与溴发生加成反应。CH2=CH2+Br2CH2BrCH2Br(1,2-二溴乙烷)加成反应的定义:有机物分子里双键(或叁键)两端的碳原子跟其他原子或原子团直接结合生成新的有机化合物的反应。加成反应的特征:产物只有一种,从形式上看,与无机反应中的化合反应相似。加成反应发生的结构原因:碳碳双键(C=C)两条共价键中的一条易断裂。乙烯不仅能与溴单质发生加成反应,而且还能与H2、Cl2、HX(卤化氢)、H2O等在一定条件下发生加成反应。烷烃不能发生加成反应用于鉴别乙烯与甲烷。2021/8/8 星期日17(2)氧化反应。乙烯通入酸性高锰酸钾溶液中,酸性高锰酸钾溶液褪为无色。原因:乙
7、烯被酸性高锰酸钾溶液氧化了。氧化反应发生的结构原因:分子中含有碳碳双键(C=C)。乙烯能被酸性高锰酸钾溶液所氧化可用于甲烷与乙烯的鉴别。(3)燃烧。纯净乙烯在空气中能安静地燃烧,火焰明亮,有黑烟产生。反应的化学方程式为燃烧的实质是氧化反应。有机物分子的含碳量越大,单位物质的量的耗氧量越大,在空气中越不容易充分燃烧,产生的烟也越多。2021/8/8 星期日18典例典例5下列不属于加成反应的是()A.乙烯与氢气反应生成乙烷B.乙烯与氯化氢反应生成氯乙烷C.乙烷与氯气反应生成氯乙烷D.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应使之褪色C解析:乙烷与氯气反应,是由于发生了取代反应才生成氯乙烷。2021/8/8 星期日
8、19五、乙炔的分子组成及主要性质1.乙炔的分子组成与结构特征乙炔分子是一个直线形结构,四个原子处于同一直线上,分子中含有碳碳叁键,碳原子为“不饱和碳原子”。2021/8/8 星期日20注意因乙炔含碳量大,燃烧时有浓烟。使酸性高锰酸钾溶液褪色。2021/8/8 星期日21典例典例6100 mL乙烷和乙炔的混合气体,一定条件下与相同状况下60 mL氢气充分反应,检验反应后所得气体只有乙烷,原混合气体中乙炔的体积分数为()A.30%B.40%C.50%D.60%A解析:由于1体积乙炔与2体积氢气恰好彻底加成生成乙烷,因此消耗60 mL氢气说明乙炔体积为30 mL,故选A。2021/8/8 星期日22
9、六、可燃性燃料(气、液)在保存、点燃中的安全问题1.可燃性气体点燃前必须验纯。验纯的具体操作是:将装满可燃性气体的试管口朝下放置,用拇指按住试管口,移到火焰附近,移开拇指,若发出轻微的“噗”的声音则说明已纯;否则不纯。2.保存时注意避光,低温。七、煤的气化、液化和干馏的主要原理及产物注意煤的气化、液化和干馏都是化学变化。2021/8/8 星期日23典例典例7下列关于石油和煤的综合利用,正确的是()A.石油的分馏是化学变化B.石油的裂解是为了提高汽油的产量和质量C.煤的干馏可以制得焦炭和煤焦油等D.煤的液化和气化是物理变化C解析:石油的分馏是物理变化,A项错误。石油的裂解是为了得到乙烯等不饱和烃
10、,B项错误。煤的液化和气化是化学变化,D项错误。煤的干馏可以制得焦炭、煤焦油、焦炉煤气等,C项正确。2021/8/8 星期日24八、苯的分子组成、结构特征、主要性质1.苯的分子组成、结构特征(1)平面正六边形结构,分子中6个碳原子、6个氢原子均在同一平面上,各个键角都是120。(2)碳碳键键长相等,无单键、双键之分,是一种介于CC和C=C之间的特殊的共价键。2021/8/8 星期日252021/8/8 星期日26九、取代、加成等基本有机反应类型的判断 注意苯在一定条件下也可以发生加成反应。2021/8/8 星期日27典例典例8下列物质都是以苯为反应物在一定条件下制得的,其中不是通过取代反应制得
11、的是()A解析:B、C、D项中有机物都是苯环上的一个氢原子被取代后的产物,A项是苯与氢气发生加成反应的产物。故选A。2021/8/8 星期日28十、根据化学式进行相对分子质量、元素的质量分数的计算1.最简式相同的一组有机物,各种元素的质量分数都是定值,求其中某种元素的质量分数,可直接根据最简式来计算。如乙炔和苯的最简式相同,碳、氢的质量分数也就分别相同。2.有机混合物的组成元素有三种,其中两种元素的原子个数比相同,质量分数比是固定的,给出其中一种元素的质量分数,可求第三种元素的质量分数。如乙醛(CH3CHO)与乙酸(CH3COOH),二者分子中N(C)N(H)=12。3.由相对分子质量相同的两
12、种有机物组成的混合物,某种元素的原子个数相同,质量分数相同,求该元素的质量分数。如:甲苯(C7H8)和甘油(C3H8O3)的化合物。相对分子质量均为92,氢元素的质量分数都是 100%=8.7%,因此这两种物质不论怎么混合,含氢的质量分数都为定值8.7%。2021/8/8 星期日294.有机混合物的组成元素有三种,需要变形后才能找出某两种元素间存在“量”上的固定关系,给出其中一种元素的质量分数,求第三种元素的质量分数。如:乙炔(C2H2)与乙醛(C2H4O)的混合气体。若含氧量为a%,计算含碳量。分析:2021/8/8 星期日30十一、由元素质量分数或组成元素的质量比、相对分子质量推断有机物分子式2021/8/8 星期日31典例典例9120、101 kPa下,将下列有机物分别与足量的空气混合,引燃反应后恢复到原来的温度,气体体积不变的是()A.C2H6B.C2H4C.C3H8D.C6H6B2021/8/8 星期日322021/8/8 星期日33