1.1有機化學的發(fā)展與應用

第一單元有機化學的開展與應用[學習目標定位]1.知道有機化學的開展簡史及開展現(xiàn)狀，能說出有機化學開展史中做出突出奉獻的幾個科學家及其成就。2.知道有機化學在人類生活和社會經(jīng)濟開展中的作用。3.理解有機物的一般特點及與無機物的聯(lián)系與區(qū)別。1．有機化學是研究有機化合物的組成、結構、性質、制備方法與應用的科學。有機化學所研究范圍包括有機化合物的來源、結構、性質、合成、應用及有關理論和方法等。(1)以下三種有機物都是重要的化工原料，請說明它們的主要來源：①甲烷：天然氣；②乙烯：石油裂解；③苯：煤的干餾。(2)乙醇是酒類的主要成分。乙醇可由乙烯與水反響進行合成，反響的化學方程式是CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH3CH2OH，該反響類型是加成反響。2．有以下有機物：①乙酸乙酯、②聚乙烯、③乙醇、④醋酸、⑤甲苯、⑥油脂、⑦淀粉、⑧蛋白質。答復以下問題：(1)屬于高分子化合物的是②⑦⑧；(2)人類食物的主要營養(yǎng)物質是⑥⑦⑧；(3)⑤的結構簡式是，其有機物類別是芳香烴；(4)能夠發(fā)生酯化反響的是③④；(5)能夠發(fā)生水解反響的是①⑥⑦⑧；(6)既能與鈉反響，又能與碳酸鈉反響的是④。探究點一有機化學的開展與應用1．我國早期的化學實踐活動(1)3000多年前已經(jīng)用煤作為燃料。(2)2000多年前掌握了石油和天然氣的開采技術。(3)1000多年前學會了從植物中提取染料、藥物和香料等。2．近代有機化學的形成(1)19世紀初，瑞典化學家貝采利烏斯提出了有機化學概念，使有機化學逐漸開展成為化學的一個重要分支。(2)1828年德國化學家維勒首次在實驗室用無機鹽氰酸銨(NH4CNO)合成了有機物尿素[CO(NH2)2]，打破了早期科學家提出的“生命力論〞。(3)德國化學家李比希創(chuàng)立了有機化合物定量分析法和早期的“基團理論〞。(4)1848年～1874年間，關于碳的價鍵、碳原子的空間結構等理論逐漸趨于完善，之后建立了研究有機化合物的官能團體系，使有機化學成為一門較完整的學科。3．現(xiàn)代有機化學的開展(1)關于有機化學結構理論的建立和有機反響機理的研究，使人們對有機反響有了新的掌控能力。(2)紅外光譜(IR)、核磁共振譜(NMR)、質譜(MS)和X射線衍射(XRD)等物理方法的引入，使有機分析到達了微量、高效、準確的程度。(3)逆推法合成設計思想的誕生，使有機合成路線的設計實現(xiàn)了程序化并進入計算機設計時代，大大提高了新化合物的合成速度。(4)有機化學還能破譯并合成蛋白質，認識并改造遺傳分子，第一次從分子水平上揭示生命的奧秘。1965年，我國科學家在實驗室中成功利用無機物合成了具有生命活性的蛋白質——結晶牛胰島素。4．有機化學的應用(1)人類衣食住行用到的天然有機化合物有糖類、油脂、蛋白質、石油、天然氣、天然橡膠等。(2)合成的有機物也廣泛應用于生活中，如合成纖維、塑料、合成橡膠、合成藥物等。(3)隨著社會的進步和科學技術的開展，人類對具有特殊功能的有機物需求日益增多，如醫(yī)用高分子材料、光功能材料、新型工程材料、黏合劑、新型涂料等。(4)有機物是生命賴以存在的根底，有機物在維持生命活動過程中發(fā)揮著重要作用。[歸納總結](1)有機化學開展中的重要科學家①19世紀初，瑞典化學家貝采利烏斯首先提出“有機化學〞和“有機化合物〞這兩個概念。②打破無機物和有機物界限的化學家是維勒，他于1828年首次在實驗室里合成了有機化合物尿素。③世界上第一次人工合成的蛋白質是結晶牛胰島素，它是由中國科學家于1965年合成的。(2)有機化學的應用[活學活用]1．以下說法中，正確的選項是()A．有機物都是從有機體中別離出的物質B．但凡含有碳元素的化合物都屬于有機化合物C．有機化學是研究有機物的組成、結構、性質、制備方法與應用的科學D．有機化學萌發(fā)于16世紀，創(chuàng)立并成熟于17、18世紀答案C解析有機物既可以從有機體中別離提取，也可由無機物人工合成，選項A錯誤；有機物中一定含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有機物，如CO、CO2、Na2CO3、CaC2等含有碳元素的化合物就屬于無機物，選項B錯誤；有機化學就是研究有機物的組成、結構、性質、制備方法和應用的科學，選項C正確；有機化學萌發(fā)于17世紀，創(chuàng)立并成熟于18、19世紀，選項D錯誤。2．以下事件說明有機化學成為一門獨立化學分支的是()A．1828年德國化學家維勒首次在實驗室里合成了尿素B．19世紀初，瑞典化學家貝采利烏斯首次使用“有機〞一詞，并提出了“有機化學〞和“有機化合物〞的概念C．1965年我國科學家人工合成了具有生物活性的蛋白質——結晶牛胰島素D．1830年，德國化學家李比希創(chuàng)立了有機化合物的定量分析方法答案B解析有機化學作為一門獨立的化學分支，開始進入科學研究領域是從瑞典化學家貝采利烏斯首先使用“有機〞一詞開始的。1806年貝采利烏斯首先把從生物有機體中取得的一些物質同天然礦物質區(qū)別開來，提出“有機化合物〞的概念。理解感悟(1)要掌握有關化學開展史中提到的重要科學家。如原子學說的奠基人道爾頓；推翻了錯誤的燃素學說的拉瓦錫；首次提出“有機化學〞和“有機化合物〞概念的貝采利烏斯；第一次用無機物合成有機物的維勒；創(chuàng)立有機化學元素分析法的李比希；將化學元素及其化合物納入一個統(tǒng)一的理論體系的門捷列夫；分子學說的創(chuàng)立者阿伏加德羅等；(2)可通過查閱有關資料，了解化學開展史上的著名科學家對化學開展的重要奉獻。探究點二有機物與無機物的比較1．絕大多數(shù)的含碳化合物，在結構、性質上都與有機體中存在的糖類、油脂、蛋白質和染料等化合物相似。因此，常把這些含碳化合物叫做有機化合物(簡稱有機物)；除有機物外，其他的化合物叫做無機化合物(簡稱無機物)，通常把單質劃歸為無機物。2．有機物與無機物在性質上也有明顯區(qū)別：性質有機物無機物溶解性多數(shù)不溶于水，而溶于有機溶劑局部溶于水，而不溶于有機溶劑耐熱性多數(shù)不耐熱，熔點較低多數(shù)耐熱，難熔化，熔點比較高可燃性多數(shù)可燃多數(shù)不可燃電離性多數(shù)是非電解質多數(shù)是電解質化學反響比較復雜，副反響多，反響速率慢比較簡單，副反響少，反響速率快3.在種類上，有機物遠遠超過無機物，目前的有機物已超過4_000萬種，而且從1995年起每年新發(fā)現(xiàn)和新合成的有機物又超過百萬種。[歸納總結](1)以是否含有碳元素為標準來劃分有機物和無機物的物質分類方法也有一定的局限性，如CO、CO2、H2CO3、碳酸鹽、金屬碳化物、氰化物、硫氰化物等物質，雖然含有碳元素，但它們的組成和性質跟無機物相似，一般將它們視為無機物。(2)有機物與無機物無絕對界限，兩者在一定條件下可以互相轉化。[活學活用]3．以下物質中，不屬于有機物的是()A．氰化鈉(NaCN)B．醋酸(CH3COOH)C．丙烷(CH3CH2CH3)D．乙醇(CH3CH2OH)答案A解析有機物是指世界上絕大多數(shù)的含碳化合物，組成有機物的元素除主要含碳外，通常還含有氫、氧、硫、磷、氮、鹵素等。因此，有機物中一定含有碳元素，而其他元素那么是不確定的，但對于碳的氧化物、碳酸及其鹽、氰化物、硫氰化物、碳化物等少量含碳元素的化合物，由于其組成和性質都跟無機物相似，故仍屬無機物。4．以下選項中，正確的選項是()A．有機物都是共價化合物B．易溶于酒精、汽油等的物質一定是有機物C．有機物在一定條件下都能夠相互轉化D．有機物與無機物在性質上的差異不是絕對的答案D解析有機物分子里各原子間大多以共價鍵結合為共價化合物，但也有形成離子鍵的離子化合物，如CH3COONa、HCOONH4等；易溶于酒精、汽油的物質既可能是有機物(如苯、乙酸乙酯等)，也可能是無機物(如Br2、I2等)；有機物之間的反響是很復雜的，有的有機物之間在一定條件下可以相互轉化，有的有機物之間那么不能相互轉化；有機物與無機物之間沒有絕對的界限，在性質上的差異很大，有的性質相似，有的性質不同。1．首次提出了“有機化學〞概念的化學家是()A．李比希 B．維勒C．舍勒 D．貝采利烏斯答案D解析李比希創(chuàng)立了有機物定量分析法，提出了早期的“基團理論〞；維勒首次合成尿素；舍勒主要從事有機物的提取。提出“有機化合物〞和“有機化學〞概念的是瑞典化學家貝采利烏斯，故D正確。2．以下表達：①我國科學家在世界上第一次人工合成結晶牛胰島素；②最早發(fā)現(xiàn)電子的是英國科學家道爾頓；③創(chuàng)造聯(lián)合制堿法的是我國著名科學家侯德榜；④首先制得氧氣的是法國科學家拉瓦錫，其中正確的選項是()A．只有① B．①和③C．①②③ D．①②③④答案B3．以下說法中正確的選項是()A．有機物都是從有機體中別離出來的物質B．有機物和無機物不能相互轉化C．有機物一般難溶于水，易溶于有機溶劑D．有機物不具備無機物的性質答案C解析現(xiàn)代科技開展已經(jīng)能制造出自然界中沒有的物質，打破了無機物和有機物的界線，有機物和無機物可以相互轉化。4．1828年，填平無機物與有機物間鴻溝的科學巨匠維勒將一種無機鹽直接轉變?yōu)橛袡C物尿素[CO(NH2)2]，維勒使用的無機鹽是()A．NH4NO3 B．(NH4)2CO3C．CH3COONH4 D．NH4CNO答案D解析無機鹽直接轉變?yōu)槟蛩豙CO(NH2)2]，根據(jù)元素守恒，該無機鹽的分子式為CH4N2O。符合該要求的只有D項。5．答復以下問題(1)1830年，德國化學家__________創(chuàng)立了有機化合物的________________________。(2)有機化學還能破譯并合成________，認識并改變____________，從分子水平上揭示生命的奧秘。(3)舉兩例說明無機物轉化為有機物①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。答案(1)李比希定量分析方法(2)蛋白質遺傳分子(3)①NH4CNOeq\o(→,\s\up7(一定條件))CO(NH2)2②CaC2＋2H2O→Ca(OH)2＋C2H2↑[根底過關]一、有機化學的開展歷程1．以下說法中，正確的選項是()A．有機物就是有生命的物質B．有機物都是從有機體中別離出來的物質C．有機化學就是以有機物為研究對象的學科D．有機化學萌發(fā)于16世紀，創(chuàng)立并成熟于17、18世紀答案C解析有機物不一定是有生命的物質，選項A錯誤；有機物既可以從有機體中別離提取，也可以人工合成，選項B錯誤；有機化學就是以有機物為研究對象的學科，其研究范圍包括有機物的來源、結構、性質、合成、應用及有關理論和方法等，選項C正確；有機化學萌發(fā)于17世紀，創(chuàng)立并成熟于18、19世紀，選項D說法錯誤。2．以下關于著名化學家的名字、國籍及主要奉獻的對應關系中，不正確的選項是()選項科學家國籍主要奉獻A貝采利烏斯瑞典首先提出“有機化學〞和“有機化合物〞的概念B維勒德國首次人工合成了有機物尿素C李比希法國創(chuàng)立了有機物的定量分析方法D門捷列夫俄國發(fā)現(xiàn)元素周期律答案C解析在有機化學的開展史上，瑞典化學家貝采利烏斯于19世紀初首先提出“有機化學〞和“有機化合物〞這兩個概念；德國化學家維勒于1828年首次在實驗室里人工合成了有機物尿素；德國化學家李比希創(chuàng)立了有機物的定量分析方法，基于他們的奉獻，使有機化學成為一門較完整的學科。此外，俄國化學家門捷列夫于1869年發(fā)現(xiàn)元素周期律，把化學元素及其化合物納入一個統(tǒng)一的理論體系，這些著名的科學家都是我們學習的典范。3．2024年利用“質譜分析法〞和“核磁共振技術〞等對生物大分子進行研究并作出重要奉獻的科學家被授予了諾貝爾化學獎。以下物質中，屬于生物大分子的是()A．乙醇B．葡萄糖C．氨基酸D．蛋白質答案D解析此處的生物大分子屬于有機高分子，有機高分子的相對分子質量應在10000以上，葡萄糖和氨基酸分子雖然較復雜，但仍達不到有機高分子的標準，因此應選擇蛋白質。二、有機物的組成和性質4．以下關于有機物的說法中正確的選項是()A．但凡含碳元素的化合物都屬于有機化合物B．有機化合物只能從有機體中提取，不能利用礦物質來合成有機化合物C．易溶于汽油、酒精等有機溶劑的物質一定是有機物D．有機物和無機物之間無明顯的界限，它們之間有可能相互轉化答案D解析有機物一定含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有機物，如CO、CO2、Na2CO3就不是有機物；有機物既可以從有機體中提取，也可以利用礦物質合成；易溶于汽油、酒精等有機溶劑的物質既可能是有機物，如CH4易溶于汽油，乙酸易溶于酒精，也可能是無機物，如Br2、I2易溶于汽油、酒精等有機溶劑；有機物與無機物之間無明顯的界限劃分，它們在一定條件下有可能相互轉化。5．以下說法中，正確的選項是()A．有機物只能從動植物的有機體中提取B．有機物大多難溶于水，而易溶于有機溶劑C．有機物受熱不易分解，且不易燃燒D．有機物都是非電解質，不易導電，且熔點較低答案B解析有機物既可以從動植物的有機體內提取，也可以用人工方法合成；大多數(shù)有機物不耐熱，受熱易分解，易燃燒；大多數(shù)有機物是非電解質，不易導電，且熔點較低。6．以下說法中不正確的選項是()A．有機物都是共價化合物，它們都是非電解質B．有機物中一定含有碳元素，含有碳元素的物質不一定是有機物C．有機物參與的反響一般比較復雜，速率較慢，且伴有副反響發(fā)生D．維勒用無機物合成尿素，突破了無機物與有機物的界限答案A解析有機物多數(shù)是非電解質，如苯、乙醇等；但有些有機物屬于電解質或離子化合物，如乙酸為電解質，乙酸鈉為離子化合物，屬于強電解質。7．尿素是第一種人工合成的有機物，以下關于尿素的表達中不正確的選項是()A．尿素是一種氮肥B．尿素是人體新陳代謝的一種產(chǎn)物C．尿素屬于共價化合物D．尿素是一種酸性物質答案D解析尿素是氨基氮肥，是人體代謝的產(chǎn)物，通過共價鍵結合。三、有機物在日常生活中的應用8．現(xiàn)代建筑裝飾材料日新月異，更新?lián)Q代很快，但都有一個共同的特點就是易燃，易引發(fā)火災。由此判斷現(xiàn)代建筑裝飾材料的主要成分是()A．硅酸鹽 B．大理石C．有機物 D．金屬化合物答案C解析有機物多數(shù)易燃，而硅酸鹽、大理石、金屬化合物都難于燃燒。9．所謂“乙醇汽油〞就是在汽油里參加適量的乙醇混合而成的一種燃料。以下有關表達錯誤的選項是()A．乙醇汽油是一種新型的化合物B．汽車使用乙醇汽油能減少有害氣體的排放C．工業(yè)上常用裂化的方法提高汽油的產(chǎn)量D．用玉米、高粱發(fā)酵可以制得乙醇答案A解析乙醇汽油是混合物而不是化合物，乙醇屬于清潔(綠色)能源，使用乙醇汽油可減少有害氣體的排放。10．以下表達錯誤的選項是()A．合金材料中可能含有非金屬元素B．人造纖維、合成纖維和光導纖維都是有機高分子化合物C．加熱能殺死流感病毒是因為病毒的蛋白質受熱變性D．在汽車排氣管上加裝“催化轉化器〞是為了減少有害氣體的排放答案B解析合金是由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬熔合而成的，A正確。光導纖維主要成分是SiO2，屬于無機物，B錯誤。加熱能使蛋白質變性；CO、NO能轉化為CO2、N2，C、D均正確。[能力提升]11．據(jù)估計，地球上的綠色植物通過光合作用每年能結合來自CO2中的碳1500億噸和來自水中的氫250億噸，并釋放4000億噸氧氣。光合作用的過程一般可用下式表示：CO2＋H2O＋微量元素(P、N等)eq\o(→,\s\up7(光能),\s\do5(葉綠素))(蛋白質、碳水化合物、脂肪等)＋O2以下說法不正確的選項是()A．某些無機物通過光合作用可轉化為有機物B．碳水化合物就是碳和水組成的化合物C．葉綠素是光合作用的催化劑D．增加植被，保護環(huán)境是人類生存的需要答案B解析碳水化合物是指分子式符合Cn(H2O)m形式的化合物，并不是指由碳和水組成的化合物。12．以下關于有機物的說法正確的選項是()A．將甲烷通入溴水中能發(fā)生取代反響B(tài)．乙烯雙鍵中的一個鍵可以斷裂，容易發(fā)生加成反響C．乙酸是一種重要的有機酸，是一種無色無味的液體D．由于乙醇的密度比水小，所以乙醇中的水可以通過分液的方法除去答案B解析甲烷只能與鹵素單質發(fā)生取代反響而不能與其溶液反響；乙酸有刺激性氣味；分液可用于互不相溶的液體混合物，而乙醇易溶于水，不能用分液法別離。13．用于制造隱形飛機的某種物質具有吸收微波的功能，其主要成分的結構簡式為(1)從有機物的類別來看它應該屬于______(填字母)。A．烴 B．烯烴C．烷烴 D．烴的衍生物(2)寫出該物質的分子式：____________________。(3)該化合物易發(fā)生反響的類型是____________________________________________。答案(1)D(2)C6H4S4(3)加成反響解析(1)分子中除含C、H元素外，還含有S元素，應屬烴的衍生物。(3)因分子中含，易發(fā)生加成反響。14．醋的食用在我國有悠久的歷史，人們常說的“生活開門七件事，柴米油鹽醬醋茶〞中就有醋，說明醋在人類生活中的重要性。(1)早在原始社會末期，我國人民就學會了用谷物釀酒，但是酒在空氣中長期放置就會出現(xiàn)“壞酒〞(酸酒)現(xiàn)象，寫出產(chǎn)生“壞酒〞現(xiàn)象的化學方程式__________________________，該反響的反響類型為____________。(2)醋能溶解食品中含鈣、磷、鐵等元素的物質，增進人體對所需元素的吸收，寫出醋酸的電離方程式________________________________________________________________。(3)醋在日常生活中多有妙用，如用醋能洗去鋁鍋、銅器、鐵制品外表的銹跡，去除水壺中的水垢(假設其主要成分是CaCO3)，洗滌尿跡、煙熏跡、果漬和汗?jié)n等。寫出醋酸除水垢的離子方程式________________________________________________________________。(4)做菜時既加醋又加酒可以增加菜的香味，其原因是生成了酯類物質，寫出該反響的化學方程式______________________，該反響的類型是___________________________________。答案(1)CH3CH2OH＋O2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH3COOH＋H2O氧化反響(2)CH3COOHCH3COO—＋H＋(3)CaCO3＋2CH3COOH=2CH3COO—＋Ca2