(讲义)第3章 第1节 新知探究课13 烷烃的取代反应、官能团和同分异构现象-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(鲁科版2019)

新知探究课13　烷烃的取代反应、官能团和同分异构现象 1．掌握甲烷的取代反应，理解取代反应的定义和特点，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。 2．了解有机物的常见官能团，理解物质的结构决定性质的规律，形成“结构决定性质”的观念，培养“宏观辨识与微观探析”的化学学科核心素养。 3．知道有机化合物存在同分异构现象，能正确书写常见烷烃的同分异构体，培养“证据推理与模型认知”的化学学科核心素养。 一、甲烷的取代反应 1．反应原理 CH4+Cl2CH3Cl+HCl CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl CHCl3+Cl2CCl4+HCl 每一步化学反应断裂C—H键和Cl—Cl键，形成C—Cl键和H—Cl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。 　根据甲烷发生取代反应的断键特点，试写出乙烷与氯气发生取代反应生成CH3CH2Cl的化学方程式：_______________________________________ ___________________________________________________________________。 [答案]　CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl 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 —O—H 2.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。 　写出下列有机物官能团的名称。 (1)中官能团的名称为________。 (2)中官能团的名称为________。 [答案]　(1)酯基、碳碳双键　(2)羟基、羧基 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的分子结构的现象。 (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．规律 一般来说，有机化合物分子中的碳原子数越多，它的同分异构体就越多。如丁烷有二种同分异构体，戊烷有三种同分异构体，己烷有五种同分异构体。 3．实例 (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 CH3—CH2—CH2—CH3 分子式 C4H10 C4H10 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：。 4．同分异构现象与有机化合物种类的关系 (1)在有机化合物中，同分异构现象是有机物结构多样性的又一表现。 (2)有机物结构多样性是导致有机化合物种类繁多、数量巨大的主要原因。 　(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)同分异构体之间最简式、相对分子质量、各元素的百分含量、熔沸点一定都相同。 (　　) (2)分子式为C3H8和C4H10的物质都能表示纯净物。 (　　) (3)同分异构体的相对分子质量相等，相对分子质量相等的有机物都是同分异构体。 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)× 甲烷的取代反应 三氯甲烷(CHCl3)又称氯仿，常温下是一种无色透明的液体，有特殊气味，不燃，易挥发，纯品对光敏感，遇光会与空气中的氧气作用，分解生成剧毒的光气。 1．CHCl3的空间结构是什么？ 提示：四面体形，但不是正四面体。 2．CH4与Cl2发生反应可以制备CHCl3，这个反应是置换反应吗？ 提示：不是，是取代反应。 3．在光照条件下，使1 mol CH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗Cl2的物质的量为多少？ 提示：根据甲烷与Cl2发生取代反应的化学方程式可知，1 mol CH4生成等物质的量的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，则这4种有机产物的物质的量均为0.25 mol，消耗Cl2的物质的量为0.25 mol＋0.25 mol×2＋0.25 mol×3＋0.25 mol×4＝2.5 mol。 1．甲烷的取代反应实验 实验操作 实验现象 A装置： (1)试管内气体颜色逐渐变浅 (2)试管内壁有油状液滴出现 (3)试管中有少量白雾产生 (4)试管内液面上升 B装置：无明显现象 实验结论 CH4与Cl2在光照条件下才能发生化学反应 2.甲烷的取代反应特点 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