高一化學(xué)學(xué)案：知識梳理第一單元化石燃料與有機化合物

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精第一單元化石燃料與有機化合物知識梳理一、天然氣的利用甲烷1.天然氣（1)天然氣的主要成分：是甲烷.（2）天然氣的主要用途：氣體燃料、化工原料.2。甲烷(1)甲烷的存在和物理性質(zhì)天然氣和沼氣的主要成分都是甲烷(CH4），天然氣(甲烷等)的水合物易燃燒，外形似冰，被稱為“可燃冰"。甲烷是一種無色、無氣味的氣體，難溶于水，密度比空氣的一半略大。（2）甲烷的分子組成和結(jié)構(gòu)①甲烷的分子結(jié)構(gòu)和特點寫出甲烷的分子式、電子式、結(jié)構(gòu)式。分子式為CH4;電子式為；結(jié)構(gòu)式。②空間構(gòu)型:CH4是正四面體形。其中，碳原子位于正四面體的中心，四個氫原子分別位于正四面體的頂點。碳原子與四個氫原子形成四個完全相同的共價鍵（鍵長、鍵能和鍵角都相同)。（3)甲烷的化學(xué)性質(zhì)①氧化反應(yīng)Ⅰ。甲烷完全燃燒的化學(xué)方程式：CH4+2O2CO2+2H2OⅡ。不完全氧化：一定條件下被氧化成一氧化碳和氫氣的化學(xué)方程式：2CH4+O22CO+4H2②取代反應(yīng)Ⅰ.定義：有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應(yīng)叫取代反應(yīng)。Ⅱ。與氯氣的取代反應(yīng)將盛有甲烷和氯氣混合氣的集氣瓶瓶口倒扣在盛有飽和食鹽水的水槽中,并用光照集氣瓶.現(xiàn)象是集氣瓶中氣體的黃綠色越來越淺，瓶壁上有油狀液滴出現(xiàn),水進入集氣瓶中，在水槽中有NaCl晶體析出.寫出甲烷和氯氣反應(yīng)的方程式.CH4+Cl2CH3Cl+HCl，CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl，CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl，CHCl3+Cl2CCl4+HCl。③甲烷的高溫分解反應(yīng)在1500℃以上高溫下比較完全分解，生成炭黑和氫氣。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：CH4C+2H2（4)甲烷的用途(根據(jù)甲烷的化學(xué)性質(zhì)說出它的用途）能夠燃燒放出熱量，所以做氣體燃料；制造甲醇；制造炭黑等。3.烷烴（1）烴：只由碳和氫兩種元素組成的化合物叫碳氫化合物,也叫烴。(2)烷烴烴的分子里碳原子間都以單鍵互相連接成鏈狀，碳原子的其余的價鍵全部跟氫原子結(jié)合，達到飽和狀態(tài).（3)烷烴的組成通式為：CnH2n+2(n≥1)（4）烷烴的簡單命名碳原子數(shù)在十個以內(nèi)時,用天干表示。即用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示.碳原子數(shù)在十個以上時，直接用漢字數(shù)字來表示。(5)同系物：結(jié)構(gòu)相似分子組成上相差1個或若干個“CH2”二、石油煉制乙烯1.石油煉制(1)石油的組成成分元素組成：組成石油的基本元素是碳和氫，同時還有少量的硫、氧、氮等。物質(zhì)組成：石油的化學(xué)成分主要是各種液態(tài)烴，同時還溶有氣態(tài)和固態(tài)烴。（2)石油的煉制：主要手段有分餾、催化裂化、裂解等。①石油的分餾Ⅰ.分餾的原理：加熱石油，沸點低的物質(zhì)先汽化，經(jīng)冷凝后收集，沸點較高的物質(zhì)隨后汽化、冷凝……這樣不斷加熱和汽化冷凝能使沸點不同的成分分離出來.這一過程在石油工業(yè)中是在分餾塔內(nèi)進行的，稱為石油分餾。Ⅱ.石油分餾實驗使用溫度計的目的：從溶液中分離出沸點差別較大的餾出物（餾分)，使用溫度計便于觀察餾分餾出時的溫度。使用溫度計的方法:溫度計的水銀球與蒸餾燒瓶的支管口持平,從而測出餾出蒸氣的溫度.加入碎瓷片的作用:為了防止石油在蒸餾時發(fā)生暴沸。冷凝器的用法：冷凝器使用時一般是冷凝水的流向和氣體的流向相反.冷凝水的流向是下口進上口出，這樣可以達到充分冷凝的目的。Ⅲ.餾分的成分：仍是混合物，石油的分餾屬于物理變化。Ⅳ.石油分餾產(chǎn)品及主要用途②石油的裂化Ⅰ.裂化的目的：為了提高汽油等輕質(zhì)油的產(chǎn)量和質(zhì)量.Ⅱ.裂化的原理：以石油分餾產(chǎn)品為原料，在加壓、加熱和催化劑存在下使相對分子質(zhì)量較大、沸點較高的烴斷裂成相對分子質(zhì)量小、沸點低的烴的過程就是石油的裂化。以C16H34為例表示出裂化的反應(yīng)原理：C16H34C8H18+C8H16十六烷辛烷辛烯③石油的裂解Ⅰ。裂解的目的:為了獲得乙烯、丙烯等烯烴.Ⅱ.裂解的原理：以比裂化更高的溫度（700—800℃，有時甚至高達1000℃以上），使長鏈烴斷裂成氣態(tài)短鏈烴的加工過程.2。乙烯(1)乙烯的分子組成和結(jié)構(gòu)①組成寫出乙烯的分子式、電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式：分子式：C2H4;結(jié)構(gòu)式:；電子式：;結(jié)構(gòu)簡式：CH2==CH2②結(jié)構(gòu)：乙烯是平面結(jié)構(gòu)分子,而且雙鍵不能轉(zhuǎn)動。③結(jié)構(gòu)特點：分子里含有一個碳碳雙鍵，碳碳雙鍵不穩(wěn)定，其中有一個容易斷裂而發(fā)生氧化反應(yīng)和加成反應(yīng).（2）乙烯的化學(xué)性質(zhì)①氧化反應(yīng)Ⅰ。與氧氣反應(yīng)燃燒（寫出乙烯燃燒的熱化學(xué)方程式)：C2H4（g)+3O2(g)2CO2（g)+2H2O（l)ΔH=1411kJ·mol—1；Ⅱ.與高錳酸鉀溶液反應(yīng)現(xiàn)象：使高錳酸鉀溶液褪色.②加成反應(yīng)加成反應(yīng)：有機物分子里不飽和的碳原子跟其他原子或原子團直接結(jié)合生成別的物質(zhì)的反應(yīng)叫做加成反應(yīng)。如乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色的反應(yīng)方程式為：1,2—二溴乙烷3.烯烴(1)定義：分子里含有一個碳碳雙鍵，碳原子剩余的價鍵全部被氫原子所飽和的鏈烴叫單烯烴.（2)單烯烴的通式：CnH2n（n≥2）。(3）結(jié)構(gòu)特點和化學(xué)性質(zhì)：由于分子里都含有一個碳碳雙鍵，而碳碳雙鍵能被高錳酸鉀酸性溶液所氧化而使之紫色褪去；又能和溴等發(fā)生加成反應(yīng)而使溴的四氯化碳溶液或溴水褪色。4。乙炔和炔烴(1)乙炔的分子組成：寫出乙炔的分子式、電子式、結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)簡式C2H2、、H—C≡C—H、C≡H(2)乙炔的分子結(jié)構(gòu)：乙炔分子是直線型分子。（3)結(jié)構(gòu)特點：碳碳之間有叁鍵,其中有兩個不穩(wěn)定，容易斷裂。（4）化學(xué)性質(zhì)①氧化反應(yīng)Ⅰ。燃燒方程式為：2C2H2+5O24CO2+2H2OⅡ。高錳酸鉀酸性溶液:乙炔氣體通入高錳酸鉀酸性溶液，現(xiàn)象是高錳酸鉀溶液褪色.②加成反應(yīng)Ⅰ.乙炔通入溴的四氯化碳溶液，溴的四氯化碳溶液褪色?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為H—C≡C-1，2-二溴乙烯1，1，2，2—四溴乙烷Ⅱ。乙炔可以與氯化氫發(fā)生加成反應(yīng)，得到氯乙烯?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式為：HC≡CH+HClCH2==CHCl三、煤的綜合利用苯1.煤的綜合利用(1)煤的組成煤是由有機物和無機物組成的復(fù)雜的混合物，除含有C、H元素外，還含有N、S、O等元素。(2)煤的氣化煤的氣化就是把煤轉(zhuǎn)化為氣體,作為燃料或化工原料氣。(3）煤的液化煤的液化是把煤轉(zhuǎn)化成液體燃料的過程。把煤與適當?shù)娜軇┗旌虾螅诟邷亍⒏邏杭按呋瘎┐嬖谙?，使煤氣化成一氧化碳和氫氣，然后再合成液體燃料。煤液化可獲得潔凈的燃料油、化工原料、液態(tài)烴、甲醇等含氧有機物。（4)煤的干餾煤干餾得到的固體、液體和氣體產(chǎn)物分別是焦炭、煤焦油和焦爐煤氣,其中從液體產(chǎn)物煤焦油中可以分離得到苯、甲苯、二甲苯等有機化合物。利用苯、甲苯、二甲苯等有機物可以制備染料、化肥、農(nóng)藥、溶劑和多種合成材料.2。苯（1）苯分子的組成和結(jié)構(gòu)①寫出苯的分子式、結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡式：現(xiàn)代價鍵理論②苯的分子構(gòu)型：平面正六邊形,其中六個碳和六個氫均在該平面內(nèi)。③結(jié)構(gòu)特點：苯分子中不存在碳碳雙鍵，不存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵交替出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，碳原子之間的化學(xué)鍵是一種介于碳碳單鍵和碳碳雙鍵之間的獨特的鍵.(2）苯的物理性質(zhì)苯是一種無色、有特殊氣味、揮發(fā)性很強的液體，不溶于水，密度比水小,有毒。（3)苯的化學(xué)性質(zhì)①氧化反應(yīng)Ⅰ.空氣中的燃燒寫出燃燒的化學(xué)方程式:2+15O212CO2+6H2O現(xiàn)象：火焰明亮，有濃煙。Ⅱ。與高錳酸鉀酸性溶液混合現(xiàn)象：不褪色。說明：苯不能被高錳酸鉀所氧化。②加成反應(yīng)與溴水混合振蕩，靜置,現(xiàn)象：分層，上層油層為橙紅色，下層幾乎無色。說明：苯和溴不發(fā)生加成反應(yīng)。③取代反應(yīng)Ⅰ。苯跟硝酸的反應(yīng)寫出反應(yīng)方程式:+HO—NO2+H2OⅡ。苯和鹵素的反應(yīng)寫出反應(yīng)方程式：在一定條件下，苯能發(fā)生多種取代反應(yīng)，形成一系列重要的有機化合物,如氯苯（）、溴苯()、苯磺酸(）都是重要的化工原料。知識導(dǎo)學(xué)一、學(xué)習(xí)本單元之前,可以從我們身上的服飾、學(xué)習(xí)用具、常見藥物、居室中的常見物品等物件開始，對它們的成分進行簡單的留意查閱分析，你會發(fā)現(xiàn)身邊的有機物太多、太有用了,并把它們與食鹽、食用堿等進行對比。物質(zhì)世界中的化學(xué)物質(zhì)的種類，更多的還是有機化合物。本單元內(nèi)容是有機化學(xué)的基礎(chǔ)，通過對本單元知識的探究認識，一方面要了解我們身邊有無數(shù)的有機物，我們需要這些有機物、離不開這些物質(zhì)，因此要從這里開始，去研究它們，而且還能夠?qū)W到學(xué)習(xí)有機化學(xué)的方法和規(guī)律.二、分子式只能表示分子中各元素原子的組成，不能表示原子的結(jié)合情況。結(jié)構(gòu)式和結(jié)構(gòu)簡式不但可以表示分子的組成，還可以表示分子中原子的連接順序和方式，但仍不能表示分子真實的空間結(jié)構(gòu)。要說明分子的空間結(jié)構(gòu)，需要借助于鍵長和鍵角（鍵和鍵之間的夾角），并形象地描述分子在空間是什么形狀來說明。三、甲烷分子結(jié)構(gòu)特點：碳原子只以單鍵和氫原子成四個共價鍵,這樣的結(jié)合中，碳原子已經(jīng)達到了“飽和"，分子很穩(wěn)定.甲烷分子的穩(wěn)定性決定了在通常情況下甲烷氣體的化學(xué)性質(zhì)是穩(wěn)定的。(體現(xiàn)“分子結(jié)構(gòu)決定分子的化學(xué)性質(zhì)”的關(guān)系）四、“硫酸酸化的高錳酸鉀溶液”有很強的氧化性,在有機化學(xué)的學(xué)習(xí)中經(jīng)常通過看某有機物是否能使高錳酸鉀酸性溶液的紫色褪去來判斷其性質(zhì)是否活潑等。五、注意甲烷氣體可燃、易爆,其爆炸極限為4.9％—16%，點燃在爆炸極限內(nèi)的甲烷和空氣的混合物時,甲烷與氧氣急劇反應(yīng)，在單位時間內(nèi)放出大量的熱，使氣體體積急劇膨脹,從而爆炸。因此，使用和運輸時要注意安全,點燃前必須先檢驗其純度。我國的許多煤礦都是瓦斯煤礦，容易發(fā)生瓦斯爆炸事故,造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。為了防止爆炸事故的發(fā)生，必須采取通風(fēng)、嚴禁煙火等安全措施。六、甲烷的取代反應(yīng)要注意:（1）反應(yīng)條件：光照(在室溫暗處不發(fā)生反應(yīng),但不能夠用強光直接照射，否則會發(fā)生爆炸)；（2）反應(yīng)物:純鹵素，如甲烷通入溴水中不反應(yīng)；（3)反應(yīng)不會停留在某一步,因此產(chǎn)物是五種物質(zhì)的混合物；（4)1molH被取代需要1molCl2。誤認為1個Cl2分子能取代2個H原子是一個常見的錯誤。七、石油是烴的混合物，因此沒有固定的沸點；直接使用的價值也不大，因此開采后要先對石油進行煉制，然后再將煉制的產(chǎn)品作為化工原料進行化工生產(chǎn)，制得新的產(chǎn)品。裂化和裂解都是化學(xué)變化。裂解又叫深度裂化，是目前生產(chǎn)乙烯的主要方法。石油裂解過程復(fù)雜,生成的裂解氣是復(fù)雜的混合氣體，經(jīng)凈化、分離,就可得到所需純度的乙烯、丙烯等基本有機化工原料。八、乙烯和乙炔使高錳酸鉀溶液褪色是一般不飽和烴（烯烴、炔烴）的典型化學(xué)性質(zhì)，常用于與烷烴相鑒別。可用溴水或溴的四氯化碳溶液鑒別甲烷和乙烯，也可用于除去甲烷中混有的乙烯.分子里含有碳碳雙鍵或碳碳叁鍵的烴，叫不飽和烴.“不飽和”是相對于烷烴而言。九、煤煤中的硫元素燃燒時生成SO2氣體，若排到大氣中就會造成環(huán)境污染甚至是酸雨,因此要綜合利用。只有有機物隔絕空氣強熱分解才叫做干餾;無機物隔絕空氣受熱分解不叫干餾。干餾是化學(xué)變化，要與蒸餾區(qū)分。十、苯主要理解以下幾個方面1.“苯”帶有草頭,原意為“芳香"之意。注意：不要把“苯”寫成“笨"。2.凱庫勒式只是一種習(xí)慣表示方式,不能代表苯的分子的真實結(jié)構(gòu)?！氨江h(huán)結(jié)構(gòu)”，很對稱、很穩(wěn)定。常用的氧化劑如KMnO4、K2Cr2O7、濃H2SO4、稀硝酸等都不能使苯氧化，這說明苯環(huán)是相當穩(wěn)定的。苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色的實驗事實以及苯分子的碳碳之間的鍵長和鍵能都相等的理論事實證實了苯的獨特鍵的存在.3.苯既具有飽和烴的性質(zhì)，又具有不飽和烴的性質(zhì)，而且它進行取代反應(yīng)比飽和烴要容易，進行加成反應(yīng)比不飽和烴要困難,苯這種特殊性質(zhì)是由苯環(huán)特殊的結(jié)構(gòu)決定的。要特別注意苯的硝化反應(yīng)的條件.疑難突破1。取代反應(yīng)與置換反應(yīng)有什么異同？剖析：有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替，含義是指上去某些原子或原子團的同時，要下來一些原子或原子團，對小分子而言，自身要分成兩部分，一部分參加取代,同時，另一部分和被取代下來的原子或原子團結(jié)合成新的分子，因此取代反應(yīng)要形成兩種產(chǎn)物。取代反應(yīng)是有機物反應(yīng)里一類普通而又重要的反應(yīng)，要給以足夠的重視。從反應(yīng)物的類型來看，取代反應(yīng)中至少有一種是有機物,另一種反應(yīng)物既可以是有機物也可以是無機物；從分子組成的變化形式上看,有機物分子里被代替的既可以是原子又可以是原子團，代入到有機物分子中去的同樣既可以是原子又可以是原子團。而置換反應(yīng)是一種單質(zhì)和一種化合物之間的反應(yīng),產(chǎn)物也是另一種單質(zhì)和化合物。它一定是氧化還原反應(yīng)。類別取代反應(yīng)置換反應(yīng)實例CH4+Cl2CH3Cl+HClZn+H2SO4====ZnSO4+H2↑區(qū)別定義有機物分子里的原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應(yīng)一種單質(zhì)與一種化合物反應(yīng)，生成另一種單質(zhì)或另一種化合物的反應(yīng)反應(yīng)物一種化合物和另一種化合物或單質(zhì)一種單質(zhì)和一種化合物生成物一般生成兩種化合物另一化合物和另一種單質(zhì)電子得失不一定發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，也不一定是氧化還原反應(yīng)一定發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，一定是氧化還原反應(yīng)是否可逆有不少是可逆反應(yīng)一般是不可逆反應(yīng)2.做石油的分餾實驗時，應(yīng)該注意那些事項？剖析：防火防爆等安全意識是中學(xué)生應(yīng)具備的一種要求.汽油、柴油等對橡膠的腐蝕是中學(xué)生必須掌握的一個常識。常見實驗儀器如燒瓶、溫度計、冷凝管等的使用方法也是中學(xué)生應(yīng)該掌握的.實驗時要注意的問題:①石油及其分餾產(chǎn)品都易燃燒,實驗中最好用隔火板將酒精燈和錐形瓶隔開，在錐形瓶的口部塞一團疏松的棉花，以防發(fā)生火災(zāi)。②一定要墊石棉網(wǎng)加熱，防止燒瓶炸裂引起火災(zāi)。③必須在加熱前加入碎瓷片，不加碎瓷片或反應(yīng)過程中加入都有可能引起暴沸.④燒瓶中的原油量不要超過燒瓶容積的1/2。⑤冷凝管內(nèi)的冷卻水要從下口入，上口出，這樣會使餾分的冷卻效果最好。⑥汽油、柴油等對橡膠有較強的腐蝕性，實驗中所用的橡膠塞要用錫箔包起來,防止被腐蝕.⑦溫度計的最大量程要不低于300℃，溫度計的水銀球要置于蒸餾燒