2.1.1 烷烃的结构和性质 教学设计-2024-2025学年人教版（2019）高二化学选择性必修3

教学设计 课题 第二章 第一节 烷烃 第1课时 烷烃的结构和性质 授课类型 新授课 教材 选择性必修3（人教版2019） 教材分析 本节课是人教版高中化学选择性必修三《有机化学基础》第二章第一节第一课时的教学内容。烃是有机化学中的基础物质，本节是第一章内容的具体化，也是后续学习的基础。本节在复习的基础上，进一步学习烷烃的结构、性质、命名、同分异构体，使第一章中比较概念化的知识内容结合了具体物质而得到了提升和拓展。教材探究典型代表物分子微观结构的视角主要是官能团和化学键(类型和极性)，通过杂化轨道理论帮助学生分析和理解分子的空间结构，通过实验探究来帮助学生辨识典型代表物的宏观性质。教材通过结构与性质的关系来分析说明实验探究的结果，以此落实“结构决定性质”的学科观念。 学情分析 在高一必修第二册中，学生以甲烷为例了解了烷烃的成键方式和结构特点，学习了甲烷的化学性质，初步讨论了烷烃的性质，通过选择性必修三第一章学习有机化合物的结构特点，更是为学生奠定了理论基础，在第一章的学习中学生已经对有机化合物分子结构的认识水平已经提升至共价键的类型和极性的层面，学生已经初步认识了有机化合物分子中的电子效应及其对有机化合物性质和反应规律的影响。本节中通过学习烷烃的结构和性质，帮助学生进一步理解共价键的类型对有机化合物性质和反应规律的影响，对化学学习“结构决定性质”的观念也会有更深刻的理解。 教学目标 1. 了解烷烃物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系 2. 认识烷烃的结构特征，以典型物为例，理解烷烃的化学性质 教学重点、难点 重点：依据甲烷的结构与性质认识其他烷烃的结构与性质； 难点：烷烃的化学性质。 核心素养 1.通过微观的化学键视角分析几种简单烷烃分子的结构，以甲烷的结构为模型，认识烷烃的结构。 2.能依据甲烷的性质预测烷烃可能具有的化学性质。 3.通过对典型烷烃代表物的部分物理性质的数数据分析，认识烷烃同系物物理性质的递变性与其微观结构的关系。 教学过程(表格描述) 教学环节 主要教学活动 设置意图 导入 新课 【引入】 观看视频------视频中主角就是我们今天要讲的烷烃的代表物甲烷 【提问】我们今天要讲的烷烃的代表物甲烷，从属类上他属于脂肪烃，那脂肪烃除了烷烃还有哪些呢？ 激发学生的学习兴趣，建立知识框架，激发思考和探究，以及增强学习动力。 讲授 新课 【讲解并PPT展示】 一、烷烃概念 烷烃：只含碳和氢两种元素，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”，这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。 生活中常见的烷烃 天然气 液化石油气 石蜡 汽油、柴油 它们的主要成分都是烷烃。烷烃是一类最基础的有机化合物 【学生】写出下表中相应的结构简式和分子式，并分析他们组成和结构上的相似点。 【学生】分组讨论与交流，小组代表上台板书， 【教师】评价、补充。 【PPT展示】 名称 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 σ键 乙烷 CH3CH3 C2H6 sp3 σ键 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 σ键 丁烷 CH3CH2CH2CH3 C4H10 sp3 σ键 戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3 C5H12 sp3 σ键 【学生】根据教材图2-1，动手搭建模型，总结链状烷烃的结构特点。 【教师】评价、补充。 【讲解并PPT展示】二、烷烃的组成与结构特点 1.烷烃的结构与甲烷的相似分子中的碳原子并非直线状排列，而是锯齿状。烷烃的所有原子不可能共平面 2.其分子中的碳原子都采取sp3杂化 3.以伸向四面体四个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原 4.烷烃分子中的共价键全部是单键 σ键特征： “头碰头”轴对称，可旋转 CH3－CH2－CH2－CH3 以上三种结构简式都表示正丁烷 三、烷烃的分类 1.链状烷烃（甲烷、乙烷、丙烷） 通式：CnH2n+2(n≥1) (1)符合该通式的一定是链状烷烃。 (2)同碳原子数的有机物含氢的质量分数最高。 (3）链状烷烃随着n的增加，含氢的质量分数越来越小。 2.环状烷烃 环己烷等 【讲解并PPT展示】 像甲烷、乙烷、丙烷这些结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物 同系物的判断规律: 三同: 同通式, 同类别（结构相似），相同的官能团种类、数目 一差: 分子组成相差一个或若干个 CH2 原子团 三注意: (1)同系物必须为同一类物质; 同系物结构相似，但不一定完全相同 (2)同系物间物理性质递变但化学性质相似 (3)同系物间通式一定相同，但是通式相同，不一定是同系物。 例如：C3H6和C4H8 【学生】观察下表，分析烷烃的密度、熔点和沸点等物理性质变化的基本规律。 【学生】归纳总结并个人展示。 【PPT展示】五、烷烃的性质 1.物理性质： (1)烷烃同系物的某些物理性质随着相对分子质量的增大而发生规律性变化， (2)随着烷烃碳原子数的增加，烷烃的熔点和沸点逐渐升高，密度逐渐增大 (3)常温下烷烃的状态： （C1~C4气态；C5~C16液态 ；C17以上为固态） (4)所有烷烃难溶于水，密度均小于1。 【思考与讨论】 （1）根据甲烷的性质推测烷烃可能具有的性质，填写下表。 （2）根据甲烷的燃烧反应，写出汽油的成分之一辛烷（C8H18）完全燃烧的化学方程式。 （3）根据甲烷与氯气的反应，写出乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式。指出该反应的反应类型，并从化学键和官能团的角度分析反应中有机化合物。 （4）乙烷与氯气在光照下反应，可能生成哪些产物？请写出它们的结构简式。 【学生】分组讨论与交流——小组代表回答 （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) (3) (4)乙烷与氯气在光照下反应，可能的产物有： CH3CH2Cl、CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、CH3CCl3、 CH2ClCHCl2、CH2ClCCl3、CHCl2CHCl2、CHCl2CCl3 、CCl3CCl3。 【方法导引】乙烷中的六个氢原子是等效氢，所以在计算四氯代物和五氯代物时，可使用替代法。即一氯代物有1种，所以五氯代物也是一种，二氯代物有2种，四氯代物也是2种。由此，你发现替代法使用的条件了吗？你能举些替代法的例子吗？ 苯的二氯代物为3种，所以四氯代物也是3种。 【PPT展示】2.化学性质 （1）稳定性 常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂等都不发生反应，只有在特殊条件(如光照或高温)下才能发生某些反应。 (2) 特征反应——取代反应 烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。 (3)氧化反应——可燃性 烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成CO2和H2O，燃烧的通式为 (4)分解反应——高温裂化或裂解 烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如： 催化剂 C16H34 C8H16+C8H18高温 通过小组讨论得出结论，加深学生对知识的理解，培养学生总结归纳的能力。 让学生通过观察与拼插烷烃分子模型，建立从成键方式、分子构型的角度分析物质结构的思维方式。 在已经建立通过分析成断键方式理解化学反应的基础上,让学生思考、分析更复杂烷烃的化学性质及反应情况。任务难度逐渐增加,从全部化学键都断裂的完全氧化,到仅有特定化学键断裂的取代反应,再到学生较为陌生的热裂解反应。逐步完善从成断键角度理解化学反应的思想方法。 课堂 练习 1.下列有关烷烃的叙述中，正确的是（ ） ①烷烃分子中，所有的化学键都是单键；②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去；③分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃；④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应；⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色；⑥ 所有的烷烃都可以在空气中燃烧 A.① ② ③⑥ B.①④⑥ C. ②③④ D.①②③④ 【答案】B 【解析】烷烃中只含有碳碳单键(甲烷除外)、碳氢单键，①正确；烷烃均不能被酸性高锰酸钾氧化，②错误；分子通式为CnH2n+2的烃，C处于饱和状态，一定属于烷烃，③错误；烷烃的特征反应为取代反应，所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，④正确；乙烷不能与溴水发生取代反应使其褪色，但能与溴蒸气在光照下发生取代反应，⑤错误；所有烷烃都可以在空气中燃烧生成CO2和H2O，⑥正确，B正确。 2.下列烷烃在光照下与氯气反应，生成3种一氯代烃的是( ) A. CH3CH2CH2CH3 B. CH3CH（CH3）CH3 C.（CH3）3CCH2CH3 D.（CH3）2CHCH2CH3 【答案】C 【解析】烷烃在光照下与氯气反应，生成3种一氯代烃，说明烷烃分子中含有3类氢原子，据此判断。CH3CH2CH2CH3为正丁烷的结构简式，分子中有2种氢原子，其一氯代物有2种，A项错误；CH3CH（CH3）CH3分子中有2种氢原子，其一氯代物有2种，B项错误；（CH3）3CCH2CH3分子中含有3种氢原子，所以一氯代烃有3种，C项正确；（CH3）2CHCH2CH3分子中含有4种氢原子，所以一氯代烃有4种，D项错误。 3.有机物：①正戊烷 ②异戊烷 ③新戊烷 ④正丁烷 ⑤异丁烷，它们的沸点按由高到低的顺序排列正确的是( ) A. ①＞②＞③＞④＞⑤ B. ⑤＞④＞③＞②＞① C. ①＞②＞④＞③＞⑤ D. ①＞②＞③＞⑤＞④ 【答案】A 【解析】①正戊烷、②异戊烷、③新戊烷的沸点大于④正丁烷和⑤异丁烷；碳原子数相同时支链越多，沸点越小，所以：①正戊烷＞②异戊烷＞③新戊烷；④正丁烷＞⑤异丁烷，故沸点大小关系为：①＞②＞③＞④＞⑤，A项正确。 4.氟利昂－12是甲烷的氯、氟卤代物，结构式为 。下列有关叙述正确的是( ) A. 它有两种同分异构体 B. 它有4种同分异构体 C. 它只有一种结构 D. 它是平面分子 【答案】C 【解析】由甲烷的结构可知，四个氢原子的空间位置只有一种，则氟利昂-12只有一种结构，A项错误；由甲烷的结构可知，四个氢原子的空间位置只有一种，则氟利昂-12只有一种结构，B项错误；从结构式可知，该化合物是甲烷的取代产物，由于甲烷是正四面体型结构，所以该化合物也是四面体，因此结构只有一种，没有同分异构体，C项正确；甲烷是正四面体型结构，则氟利昂-12为四面体结构，D项错误。 5.将甲烷和氯气按物质的量1:4混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是（ ） A. HCl B. CH3Cl C. CH2Cl2 D. CCl4 【答案】A 【解析】甲烷在发生取代反应时，除了生成有机物之外，还有氯化氢生成，且有多少个氢原子被取代，就生成多少个氯化氢分子，所以氯化氢物质的量最多，A正确。 巩固学生对所学知识的理解和掌握，并帮助他们将所学知识熟练运用。 课堂小结 概括学习要点，检查学习效果，引导思考和问题解决，以及激发学习兴趣和动力。 板书设计 2.1.1烷烃的结构与性质 1、 烷烃概念 2、 烷烃的组成与结构特点 3、 烷烃的分类 4、 同系物 五、烷烃的性质 教学设计反思 学科网（北京）股份有限公司 CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O $$