第3章 第1节 第2课时 烷烃的取代反应、官能团和同分异构现象 讲义-(2019新)鲁科版高中化学高一必修二.doc
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1、第2课时烷烃的取代反应、官能团和同分异构现象发 展 目 标体 系 构 建1.通过甲烷的取代反应探究,利用同系物的概念预测烷烃的性质。2.从宏观和微观角度认识官能团与有机物简单分类间的关系,知道同分异构现象是有机物种类繁多的原因。一、甲烷的取代反应1反应原理CH4Cl2CH3ClHClCH3ClCl2CH2Cl2HClCH2Cl2Cl2CHCl3HClCHCl3Cl2CCl4HCl每一步化学反应断裂CH键和ClCl键,形成CCl键和HCl键,实质上是有机物中氢原子被氯原子取代的反应。2取代反应定义:有机化合物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应。微点拨:(1)CH3Cl为
2、气体、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体,不溶于水。(2)甲烷不能使氯水、溴水、酸性KMnO4溶液褪色。(3)所有烷烃都发生和甲烷类似的取代反应。二、有机化合物中的官能团1官能团(1)定义:比较活泼、容易发生反应并决定着某类有机化合物共同特性的原子或原子团。(2)常见的官能团名称碳碳双键羟基羧基酯基结构OH2.烃的衍生物烃分子中的氢原子被其他原子或原子团代替后的产物称为烃的衍生物。如醇、羧酸、酯等。三、同分异构现象和同分异构体1定义(1)同分异构现象:两种或多种化合物具有相同的分子式却具有不同分子结构的现象。(2)同分异构体:分子式相同而分子结构不同的化合物互称为同分异构体。2实例
3、(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CH3CH2CH2CH3分子式C4H10C4H10沸点0.5 11.7 差异分析原子的结合顺序不同,化学键类型相同,物质类别相同(2)写出戊烷的三种同分异构体的结构简式:正戊烷:CH3CH2CH2CH2CH3,异戊烷:,新戊烷:。1判断正误(正确的打“”,错误的打“”)(1)甲烷和Cl2的反应是置换反应。()(2)甲烷和Cl2反应共生成4种物质。()(3)含有官能团的有机物都是烃的衍生物。()(4)烷烃分子一定存在同分异构体。()答案(1)(2)(3)(4)2下列物质中,不能和氯气发生取代反应的是()ACH3ClBC
4、Cl4CCH2Cl2 DCH4B上述物质中含有氢原子的才能与氯气发生取代反应。AA项,两者的分子式相同,但结构不同,因此属于同分异构体,故正确;B项,两者的碳原子个数不相同,故错误;C项,两者所含元素种类不同,故错误;D项,两者所含元素种类不同,故错误。甲烷与氯气的取代反应(素养养成宏观辨识与微观探析)将盛有甲烷与氯气混合气体的试管倒立于水槽中,如图所示。(1)可观察到哪些现象?提示:试管内气体颜色逐渐变浅,试管内壁有无色油状液滴出现,试管中有少量白雾,试管内液面上升,水槽中有固体析出。(2)发生的化学反应有哪些?提示:CH4和Cl2在光照条件下发生反应,连续反应的化学方程式如下:CH4Cl2
5、CH3ClHCl;CH3ClCl2CH2Cl2HCl;CH2Cl2Cl2CHCl3HCl;CHCl3Cl2CCl4HCl1甲烷与氯气的取代反应反应条件光照时,甲烷与氯气发生缓慢的取代反应;若在强光直射下,两者则可能发生爆炸反应物甲烷能与氯气、溴蒸气、碘蒸气等纯净的卤素单质反应,但不能与氯水、溴水、碘水等反应反应特点“一上一下,取而代之”用一个卤素原子代替一个氢原子,下来的氢原子与卤素原子形成卤化氢反应产物该反应为连锁反应,即不论如何控制反应物的用量,反应产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物,五种产物中HCl最多物质的量的关系参加反应的Cl2的物质
6、的量生成的HCl的物质的量有机产物中氯原子的物质的量2.取代反应与置换反应的区别反应类别取代反应置换反应定义有机物分子里的某些原子(或原子团)被其他原子(或原子团)代替的反应一种单质与一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应反应物一种有机物和另一种化合物或单质一种单质和一种化合物生成物一般生成两种新化合物一种化合物和一种单质副反应通常有副反应发生通常没有副反应发生反应条件反应受催化剂、温度、光照等外界条件影响反应一般遵循氧化还原反应的强弱规律等实例CH4Cl2CH3ClHClZnH2SO4= ZnSO4H2【例1】如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为14)的混合
7、气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出化学方程式:_。(2)若题目中甲烷与氯气的体积比为11,则得到的产物为_(选填字母,下同)。ACH3Cl、HClBCCl4、HClCCH3Cl、CH2Cl2DCH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl(3)经过几个小时的反应后,U形管右端水柱的变化是_。A升高B降低C不变 D无法确定(4)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左侧会观察到_。(5)右端玻璃管的作用是_。解析(1)因Cl2足量,若充分反应,则CH
8、4中的4个氢原子可完全被取代,生成CCl4和HCl,CH44Cl2CCl44HCl。(2)甲烷与氯气的取代反应是一种连锁反应,第一步反应一旦开始,后续反应立即进行,因此四步反应均可发生,故得到四种氯代产物和HCl。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应,U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水,在此条件下,除CH3Cl外其他三种氯代物均为液体,气体压强减小,U形管右侧液面下降,左侧液面上升。(4)因左侧生成的HCl溶于水后发生反应:2HClNa2SiO3=H2SiO32NaCl,所以观察到有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压,在U形管右侧插有一支玻璃管。答案(1)CH44Cl2CCl44HCl
9、(2)D(3)B(4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压甲烷的取代反应是逐步进行的,是一种连锁反应,不会停留在某一步。无论怎样控制甲烷和氯气的用量,4种有机产物都是同时存在的。1下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()A甲烷与氯气以物质的量之比为11混合时只生成CH3Cl B甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多C甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气C甲烷与氯气发生取代反应生成的有机物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4,故得不到纯净的CH3Cl,A错误,C正确;甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子,消耗1 mol氯气,生
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