2024-2025學年新教材高中化學第七章有機化合物1.2烷烴教案新人教版必修2

PAGE14-第2課時烷烴課前自主預習一、烷烴1．烷烴的概念烴分子中的碳原子之間只以單鍵結(jié)合，剩余價鍵均與氫原子結(jié)合，使每個碳原子的化合價都達到飽和。這樣的烴叫做飽和烴也稱為烷烴。2．烷烴的結(jié)構(gòu)特點(1)烷烴分子里碳原子間都以單鍵相連接，每個碳原子最多能以四個共價單鍵與其他碳(或氫)原子相連接，如乙烷和丙烷的結(jié)構(gòu)式分別為。(2)烷烴都是鏈狀結(jié)構(gòu)，碳原子不在一條直線上。直鏈烷烴空間構(gòu)型是折線型或鋸齒狀。(3)碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn)，因此烷烴(主鏈的碳原子數(shù)≥4)的碳鏈形態(tài)可以變更。3．烷烴的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)隨分子中碳原子數(shù)增加，烷烴沸點漸漸上升，相對密度漸漸增大。①常溫下，碳原子數(shù)小于或等于4時，均為氣態(tài)(新戊烷常溫下也為氣態(tài))。②烷烴不溶于水而易溶于有機溶劑(填“不溶于”或“易溶于”)。③當碳原子數(shù)相同時，一般支鏈越多，沸點越低。如沸點：正丁烷>異丁烷、正戊烷>異戊烷>新戊烷(填“>”“<”或“＝”)。(2)化學性質(zhì)烷烴的化學性質(zhì)與甲烷類似，具有如下規(guī)律：①烷烴通常較穩(wěn)定，不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，也不能與強酸、強堿發(fā)生反應。②在空氣或氧氣中點燃，完全燃燒時生成CO2和H2O。在相同狀況下，隨著烷烴分子里碳原子數(shù)的增加，燃燒會越來越不充分，燃燒火焰更光明，甚至伴有黑煙；烷烴的燃燒通式為CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up17(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O。③在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質(zhì)的氣體發(fā)生取代反應，生成多種鹵代產(chǎn)物和相應的鹵化氫氣體。生成一鹵代物可簡潔表示如下：CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up17(光))CnH2n＋1X＋HX。4．習慣命名法(1)當碳原子數(shù)(N)≤10時，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；若N>10，用數(shù)字表示。如：C8H18命名為辛烷，C11H24命名為十一烷。(2)當碳原子數(shù)(N)相同時，用正、異、新來區(qū)分。如：CH3CH2CH2CH2CH3稱為正戊烷，二、同系物1．同系物的概念結(jié)構(gòu)相像，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質(zhì)互稱為同系物。2．同系物的推斷推斷有機物之間是否互為同系物的標準有兩個，兩者缺一不行：(1)分子結(jié)構(gòu)相像，即兩種物質(zhì)均屬于同一類物質(zhì)，通式相同。(2)分子組成上相差一個或若干個CH2原子團。三、同分異構(gòu)體1．同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體(1)同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物具有相同的分子式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。(2)同分異構(gòu)體：具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。2．兩化合物互為同分異構(gòu)體的必備條件(1)兩化合物的分子式相同。(2)兩化合物的結(jié)構(gòu)不同，即分子中原子的連接方式不同。課堂互動探究烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．烷烴的組成和結(jié)構(gòu)(1)烷烴分子里只含有C、H兩種原子。(2)烷烴分子里只有兩種鍵：碳碳單鍵和碳氫鍵。每個碳原子都以四個共價單鍵與其他碳原子或氫原子相連接。(3)烷烴是飽和烴，碳原子數(shù)肯定的烷烴分子中氫原子數(shù)已達到最多，其他含有相同碳原子數(shù)的烴分子中的氫原子數(shù)都比烷烴的少。(4)烷烴的通式為CnH2n＋2(n為正整數(shù))，符合其通式的烴肯定是烷烴。(5)烷烴分子中的氫原子數(shù)肯定是偶數(shù)，相對分子質(zhì)量也肯定為偶數(shù)。(6)烷烴都是立體結(jié)構(gòu)，非平面或直線結(jié)構(gòu)，碳原子不在一條直線上，而是呈折線型或鋸齒狀。碳碳單鍵可以旋轉(zhuǎn)，因此烷烴(主鏈的碳原子數(shù)≥4)的碳鏈形態(tài)可以變更。2．烷烴的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)烷烴的物理性質(zhì)隨C原子個數(shù)的增多呈現(xiàn)規(guī)律性的變更：遞變性①烷烴的熔、沸點較低，且隨碳原子數(shù)的增加烷烴的熔、沸點漸漸上升；②碳原子數(shù)≤4的烷烴在常溫常壓下是氣體，其他烷烴在常溫常壓下是液體或固體；③烷烴的相對密度都較小，且隨碳原子數(shù)的增加，烷烴的相對密度漸漸增大；④碳原子數(shù)相同的烷烴，支鏈越多，熔、沸點越低。相像性烷烴不溶于水而易溶于有機溶劑。液態(tài)烷烴的密度均小1g·cm－3。同系物的推斷1．推斷標準——“同類不同碳”2．正確理解(1)結(jié)構(gòu)相像①結(jié)構(gòu)相像，主要指化學鍵類型相像，分子中各原子的結(jié)合方式相像。對烷烴而言就是指碳原子之間以共價單鍵相連，其余價鍵全部結(jié)合氫原子。同系物的結(jié)構(gòu)相像，并不是相同。例如：和CH3CH2CH3，前者有支鏈，而后者無支鏈，結(jié)構(gòu)不盡相同，但兩者的碳原子均以單鍵結(jié)合成鏈狀，結(jié)構(gòu)相像，故為同系物。②結(jié)構(gòu)相像，則組成元素必相同，反之，不肯定成立。如CH4與CH2=CH2，二者組成元素均為C、H，但不互為同系物。③結(jié)構(gòu)相像，則必符合同一通式，反之，不肯定成立。如CH2=CH2(乙烯)和(環(huán)丙烷)，二者均符合通式CnH2n，但不互為同系物。(2)組成上相差n個CH2原子團①同系物肯定具有不同的碳原子數(shù)(或分子式)。②同系物肯定具有不同的相對分子質(zhì)量(相差14n，n≥1)。3．推斷方法兩化合物互為同系物的必備條件有三：(1)同通式、同類物；(2)結(jié)構(gòu)相像；(3)分子組成上相差一個或若干個“CH2”同時滿意這三個條件的化合物才是互為同系物的關(guān)系。推斷同系物時要留意以下兩種狀況：①依據(jù)物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式推斷物質(zhì)是不是屬于同系物，要留意所給的物質(zhì)是不是分子式相同，若分子式相同則不屬于同系物，如CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2屬于同分異構(gòu)體。②組成元素相同且各元素的質(zhì)量分數(shù)相同的物質(zhì)不肯定為同系物。如：C2H4與C3H6的最簡式相同，C、H的質(zhì)量分數(shù)相同，但C2H4只能為CH2=CH2，而C3H6若為時不是同系物。同分異構(gòu)體1．同分異構(gòu)體的推斷標準——“一同一異”：(1)推斷標準的“一同”，即分子式相同?？衫斫馊缦拢孩俜肿邮较嗤隙ň哂邢嗤慕M成元素，反之，不肯定成立。如CH4、C3H8組成元素均為C、H，明顯二者不是同分異構(gòu)體。②分子式相同肯定具有相同的相對分子質(zhì)量，反之，不肯定成立。如C2H4、N2的相對分子質(zhì)量均為28，但二者不是同分異構(gòu)體。③分子式相同各元素的質(zhì)量分數(shù)肯定分別相同，反之，不肯定成立。如C2H4、C3H6分子中C、H的質(zhì)量分數(shù)均分別相同，但二者不是同分異構(gòu)體。(2)推斷標準的“一異”，即結(jié)構(gòu)不同。可理解如下：①原子或原子團的連接依次不同。②原子的空間排列不同。2．烷烴同分異構(gòu)體的書寫：烷烴同分異構(gòu)體的書寫是其他種類有機物同分異構(gòu)體書寫的基礎。由于烷烴只存在碳原子的連接方式不同所引起的異構(gòu)(即碳鏈異構(gòu))，其書寫技巧一般采納“減鏈法”，可概括為“兩留意、三原則、四依次”。這樣可以無遺漏、無重復地快速寫出烷烴的同分異構(gòu)體。烷烴的同分異構(gòu)體的書寫技巧如下：減鏈法eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(兩留意\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(選擇最長的碳鏈作為主鏈,找出中心對稱線)),三原則\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(對稱性原則,有序性原則,互補性原則)),四依次\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(主鏈由長到短,支鏈由整到散,位置由心到邊,排布由鄰到間))))以C6H14為例(為了簡便，在所寫結(jié)構(gòu)式中刪去了H原子)：①將分子中全部碳原子連成一條直鏈。C—C—C—C—C—C②從母鏈的一端取下一個C原子，依次連接到剩余的含5個C原子的主鏈上，即得到多個帶有甲基的同分異構(gòu)體骨架。留意：不能連接在端位，不能重復，要考慮對稱性。典例題組訓練題組一烷烴1．下列有關(guān)烷烴的敘述中，正確的是(C)①在烷烴分子中，全部的化學鍵都是單鍵②烷烴中除甲烷外，許多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式為CnH2n＋2(n為正整數(shù))的烴不肯定是烷烴④全部的烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應⑤光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色A．①③⑤ B．②③C．①④ D．①②④解析：烷烴分子中無論是碳碳鍵還是碳氫鍵，都是單鍵，①說法正確；烷烴屬飽和鏈烴，其化學性質(zhì)一般比較穩(wěn)定，通常烷烴不與酸、堿、氧化劑(如酸性KMnO4溶液)反應，也不能使溴水褪色，②⑤說法不正確；因分子通式CnH2n＋2中的氫原子已達完全飽和，因此符合通式CnH2n＋2的有機物肯定是烷烴，③說法不正確；烷烴在光照下都能與氯氣發(fā)生取代反應，這是烷烴的主要特性之一，④說法正確。2．(雙選)某氣態(tài)烴在恒容密閉容器內(nèi)與氧氣混合完全燃燒，假如燃燒前后容器內(nèi)(溫度高于100℃)壓強保持不變，該烴可能是(AB)A．CH4 B．C2H4C．C3H8 D．C3H6解析：烴燃燒的化學方程式為：CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up17(點燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O，因為燃燒前后容器內(nèi)壓強不變，說明燃燒前后氣體總體積不變，即：1＋x＋eq\f(y,4)＝x＋eq\f(y,2)，則y＝4，A、B項正確。(1)碳原子數(shù)相同時，一般支鏈越多，熔、沸點越低。如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷。(2)化學性質(zhì)：烷烴的化學性質(zhì)與甲烷類似，具有如下規(guī)律：穩(wěn)定性烷烴通常較穩(wěn)定，不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，也不能與強酸、強堿發(fā)生反應氧化反應①在空氣或氧氣中點燃，完全燃燒時生成CO2和H2O②在相同狀況下，隨著烷烴分子里碳原子數(shù)的增加，往往燃燒起來越不充分，燃燒火焰光明，甚至伴有黑煙③烷烴的燃燒通式為CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up17(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O取代反應在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質(zhì)的氣體發(fā)生取代反應，生成種類更多的有機物和相應的鹵化氫氣體。生成一鹵代物可簡潔表示如下：CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up17(光照))CnH2n＋1X＋HX題組二同系物3．視察下面幾種烷烴的球棍模型：(1)與C互為同系物的是AB，與C互為同分異構(gòu)體的是D。(2)在烷烴的同系物中，隨碳原子數(shù)增加，其熔、沸點依次上升(其中碳原子數(shù)滿意小于或等于4條件的烷烴常溫下呈氣態(tài))，液態(tài)時密度依次增大。解析：理解同系物、同分異構(gòu)體的概念，會推斷同系物、同分異構(gòu)體。了解隨碳原子數(shù)增加，烷烴熔點、沸點、密度的遞變規(guī)律。4．(雙選)下列各組物質(zhì)中肯定互為同系物的是(BD)解析：C3H4和C5H8不符合同一通式，A錯誤；C3H8和C5H12符合通式CnH2n＋2(n>0)，屬于烷烴，組成上相差2個CH2原子團，屬于同系物，B正確；C項中兩種分子都符合通式CnH2n＋2(n>0)，屬于烷烴，分子式相同，屬于同分異構(gòu)體，C錯誤；D項中C2H5Cl和C4H9Cl均為烷烴的一氯代物，屬于同系物，D正確。同系物的推斷題組三同分異構(gòu)體5．同學們已經(jīng)學習了同位素、同系物、同素異形體、同分異構(gòu)體，你能區(qū)分這些概念嗎？下面列出了幾組物質(zhì)，請將物質(zhì)的合適組號填寫在下表中。解析：解答此題首先要對物質(zhì)進行分類：④⑧都屬于單質(zhì)，所以屬于同素異形體；⑤⑥都屬于原子，所以屬于同位素；①②③⑦⑨都屬于有機物，①③結(jié)構(gòu)相像(都屬于烷烴)，碳原子個數(shù)不同(①中分別為4個碳原子、5個碳原子；③中分別為1個碳原子、3個碳原子)，所以①③分別屬于同系物；②⑦⑨中分子式相同，②⑦中結(jié)構(gòu)不同，屬于同分異構(gòu)體，⑨結(jié)構(gòu)相同，是同種物質(zhì)不同的表示方法。6．某烴具有同分異構(gòu)體，且各同分異構(gòu)體的一氯代物的種數(shù)相同，該烴的分子式是(C)A．CH4B．C3H8C．C4H10D．C5H等效氫原子法推斷同分異構(gòu)體數(shù)目的基本思路假如要推斷某烴的一元取代物的同分異構(gòu)體的數(shù)目，首先要視察該烴的結(jié)構(gòu)是否具有對稱性，明確其中的等效氫原子：①連在同一碳原子上的氫原子等效，如甲烷中的4個氫原子等效；②連在同一碳原子上的甲基上的氫原子等效；③處于對稱位置上的氫原子等效。核心素養(yǎng)1．烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2.烷烴的習慣命名法(1)當碳原子數(shù)n≤10時，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；當n＞10時，用漢字數(shù)字表示。(2)當碳原子數(shù)n相同時，用正、異、新來區(qū)分。如：CH3CH2CH2CH2CH3稱為正戊烷，(CH3)2CHCH2CH3稱為異戊烷，C(CH3)4稱為新戊烷?！纠?】(雙選)丁烷(分子式C4H10)廣泛應用于家用液化石油氣，也用于作打火機中燃料，下列關(guān)于丁烷的敘述不正確的是()A．在常溫下，C4H10是液體B．C4H10與CH4互為同系物C．丁烷有正丁烷與異丁烷兩種同分異構(gòu)體D．C4H10進行一氯取代后生成兩種沸點不同的產(chǎn)物【解析】在常溫下，C4H10是氣體，C4H10與CH4均是烷烴，碳原子數(shù)不同，互為同系物，A錯誤，B正確；丁烷有正丁烷(CH3CH2CH2CH3)和異丁烷(CH3CHCH3CH3)兩種同分異構(gòu)體，它們