专题04 烷烃（教材深度精讲）-【核心素养系列】2022-2023学年高二化学知识整合讲练（人教版2019选择性必修3）

专题04 烷烃（教材深度精讲） 【核心素养分析】 1.宏观辨识与微观探析：通过微观的化学键视角分析几种简单烷烃分子的结构,能依据甲烷的性质预测烷烃可能具有的化学性质。了解烷烃的两种命名方法掌握烷烃的系统命名法 2.证据推理与模型认知：以甲烷的结构为模型，认识烷烃的结构。通过对典型烷烃代表物的部分物理性质的数据分析，认识烷烃同系物物理性质的递变性与其微观结构的关系。 【知识导图】 【目标导航】 本专题主要考点有烷烃的命名、烷烃的结构和性质，烷烃及卤代物的同分异构体的书写及数目确定，属于基础考点，单独考查频率不高，常与其他有机物结合在一起考查。 【重难点精讲】 一、烷烃的结构和性质 1、烷烃的结构特点 【思考与讨论p28】参考答案： 名称 球棍模型 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型 甲烷 CH4 CH4 sp3 C—H σ键 乙烷 CH3CH3 C2H6 sp3 C—H σ键、 C—C σ键 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 C—H σ键、 C—C σ键 正丁烷 CH3CH2CH2CH3 C4H10 sp3 C—H σ键、 C—C σ键 正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3 C5H12 sp3 C—H σ键、 C—C σ键 相似点：1.都是饱和烃；烷烃结构中，碳的四个键都接有原子或烃基； 2.结构通式都是CnH2n+2；只有极性的C-H键和非极性的C-C键； 3.碳原子都是sp杂化； 4.都是由碳氢元素组成。 (1)烷烃的概念：有机化合物中只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，称为饱和烃，又称烷烃 (2)烷烃的结构特点 ①碳碳单键(C—C)：烷烃分子中碳原子都采取sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键。分子中的共价键全部是单键 ②呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成链状，而不是封闭式环状结构 ③“饱和”：每个碳原子形成4个共价键，碳原子剩余价键全部跟氢原子结合 ④烷烃空间结构中，碳原子(大于等于3时)不在一条直线上，直链烷烃中的碳原子空间构型是折线形或锯齿状 (3)烷烃的同系物 ①同系物的概念：结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物的互称。 ②烷烃的通式：链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2n＋2，分子通式可表示为CnH2n＋2，所含共价键（σ键）数为3n+1。 【易错提醒】(1)同系物的通式一定相同，但通式相同的有机物不一定互为同系物，如CnH2n(n为正整数)既是烯烃(n≥2)的通式，也是环烷烃(n≥3)的通式。 (2)由同系物的通式可以写出相应碳原子数的该系列有机物的分子式，如已烷的分子式是C6H14。 (3)同系物因组成和结构相似，化学性质相似，而物理性质一般呈规律性变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。 【思考与讨论p29】参考答案： （1） 颜色 溶解性 可燃性 与酸性高锰酸钾溶液 与溴的四氯化碳溶液 与强酸、强碱溶液 与氯气（在光照下） 无色 难溶于水 易燃 不反应 不反应 不反应 取代反应 （2）2C8H18＋25O216CO2＋18H2O （3）CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl 上述反应属于取代反应，乙烷分子中C—H键断裂，其中的氢原子被氯原子代替，生成C—Cl键。 （4）可能的产物：CH3CH2Cl、CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、CH3CCl3、CH2ClCHCl2、CH2ClCCl3、CHCl2CHCl2、CHCl2CCl3、CCl3CCl3。 2、烷烃的物理性质 (1)状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，17个碳原子及以上为固态； (2)溶解性：都难溶于水，易溶于有机溶剂； (3)熔沸点：随着烷烃分子中碳原子数增加，相对分子质量增大，范德华力逐渐增大，烷烃分子的熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：正丁烷>异丁烷； (4)密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小。 3、烷烃的化学性质 (1)稳定性：常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂(酸性高锰酸钾)、溴的四氯化碳溶液等都不发生反应，原因：烷烃之所以很稳定，是因为烷烃分子中化学键全是σ键，不易断裂 (2)烷烃的氧化反应——可燃性 ①烷烃燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O ②丙烷的燃烧：CH3CH2CH3＋5O23CO2＋4H2O，辛烷的燃烧方程式为2C8H18＋25O216CO2＋