2.1.1 烷烃的结构与性质 课件-2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

第1课时（烷烃的结构和性质） 第一节 烷烃 第二章　烃 1 通常我们把链状的烃称为脂肪烃，烷烃是一类饱和的脂肪烃。生活中的一些常见物质，例如天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是烷烃。 甲烷 丙烷和丁烷 丁烷 C17～C21的烷烃 C18～C30的烷烃 C5～C11的烷烃 课前引入 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 H H H C H sp3 sp3 sp3 sp3 同学们，最简单的烷烃是谁呢？ 单键、σ键、sp3杂化、正四面体结构 CH4 电子式： CH4 C • • • • H H H H •• •• 分子式： 结构式： 结构简式： 球棍模型 空间填充模型 思考与讨论 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 图2-1几种简单烷烃的分子结构模型 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 正戊烷 思考与讨论 请根据图2-1 所示烷烃的分子结构，写出相应的结构简式和分子式，并分析它们在组成和结构上的相似点。 知识导航 思考与讨论 请根据图2-1 所示烷烃的分子结构，写出相应的结构简式和分子式，并分析它们在组成和结构上的相似点。 名称 结构简式 分子式 碳原子 杂化方式 分子中共价键 的类型 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 正戊烷 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 sp3 sp3 sp3 sp3 sp3 σ键、单键 σ键、单键 σ键、单键 σ键、单键 σ键、单键 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 一、烷烃 1、概念： 3、链状烷烃的通式： CnH2n+2 （n≥1） 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。 2、结构特点(链状)： ①C原子杂化类型：均为sp3杂化， ②共价键类型 ：只有C-H（sp3-s σ键），C一C（sp3-sp3 σ键） ③空间构型：碳链呈锯齿状， 以碳原子为中心形成一个或若干个四面体空间结构， 所有原子不可能共平面 每个碳原子都是四个单键的烃 单环烷烃的通式：CnH2n (n≥3) 共价键数与碳原子数的关系： C-C键：n-1 C-H键：2n+2 共价键数：3n＋1 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 （1）概念：结构相似、分子组成上相差1个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物 官能团种类和数目相同，通式相同，属于同类物质 （2）性质：化学性质相似；物理性质随着相对分子质量的增大而呈规律性的变化。 4.同系物 注意：通式相同的物质不一定是同系物，如环丙烷和丙烯 A 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 名称 分子式 结构简式 常温下 状态 熔点/℃ 沸点/℃ 密度 */ (g·cm-3) 甲烷 CH4 CH4 气 -182 -164 0.423 乙烷 C2H6 CH3CH3 气 -172 -89 0.545 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 气 -187 -42 0.501 正丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 气 -138 -0.5 0.579 正戊烷 C5H12 CH3(CH2)3CH3 液 -129 36 0.626 正壬烷 C9H20 CH3(CH2)7CH3 液 -54 151 0.718 十一烷 C11H24 CH3(CH2)9CH3 液 -26 196 0.740 十六烷 C16H34 CH3(CH2)14CH3 液 18 280 0.775 十八烷 C18H38 CH3(CH2)16CH3 固 28 308 0.777 表2-1 几种烷烃的熔点、沸点和密度 *甲烷和乙烷分别是-162 ℃和-89 ℃时的数据，其他物质的密度是20 ℃时的数据。 思考与讨论 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 二、烷烃的物理性质 ①溶解性：都 溶于水，易溶于_____________ ②密度：比水 ；C越多，则密度越 。 ③状态（室温下）： C1～C4： 态； C5～C16： 态(新戊烷为 体)； C17以上： 态 ④熔沸点： C原子数越多，熔沸点越 ，同碳原子数的烃，支链越 熔沸点越 。 难 气 液 气 固 高 多 低 大 小 请同学们说明烷烃物理性质产生递变性的原因。 有机溶剂 影响因素----范德华力 烷基是疏水基 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 下列五种烃：①异戊烷；②新戊烷；③正戊烷；④丙烷；⑤丁烷，按沸点由高到低的顺序排列正确的是(　 　) A．①>②>③>④>⑤ B．②>③>⑤>④>① C．③>①>②>⑤>④ D．④>⑤>②>①>③ C 随堂演练 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 1. 稳定性： 常温下，烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂（如酸性高锰酸钾溶液、溴的四氯化碳溶液等都不发生反应。 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 三、烷烃的化学性质 (因为烷烃分子中化学键全是σ键，不易断裂) 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 思考与讨论 2.根据甲烷的燃烧反应，写出辛烷（C8H18）完全燃烧的方程式。 2C8H18＋25O2 16CO2＋18H2O 火焰明亮，伴有黑烟 点燃 2.可燃性---氧化反应 实验现象：当碳含量少时，产生淡蓝色火焰，如烷烃中甲烷的含碳量最少。 但随着碳原子数的增多，碳的含量逐渐增大，火焰明亮，伴有黑烟产生。 nCO2＋(n+1)H2O 点燃 CnH2n+2＋ O2 3n+1 2 烷烃燃烧的通式： xCO2＋ H2O 点燃 CXHy＋ ( x+ ）O2 y 4 y 2 三、烷烃的化学性质 CH4＋2O2 CO2＋2H2O 淡蓝色火焰 点燃 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 一氯甲烷(气态，难溶于水) 二氯甲烷(油状液体，难溶于水，密度大于水) 三氯甲烷或氯仿(油状液体，难溶于水，密度大于水) CH4 + Cl2 HCl + CH3Cl 光照 CH3Cl + Cl2 HCl + CH2Cl2 光照 CH2Cl2 + Cl2 HCl + CHCl3 光照 CHCl3 + Cl2 HCl + CCl4 光照 四氯甲烷或四氯化碳(油状液体，难溶于水，密度大于水) 灭火剂 特点：分步取代，多步反应同时进行，连锁反应。 产物：五种产物，四种有机物，一种无机物；其中HCl的量最多。 产物为混合物，不适宜制备卤代烃。 条件：光照；纯卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2) 。 麻醉剂 制冷剂 3.取代反应—— 特征反应 取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。 “一上一下，有进有出” 定量关系：1mol卤素单质只能取代1mol H, 生成1mol HX 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 烷烃取代反应需注意的5个方面 (5)定量关系: n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋…＝n(HX) 1mol卤素单质只能取代1mol H (4)反应产物——连锁反应，混合物(多种卤代烃)，不适宜制备卤代烃。 (3)反应的特点——分步取代，多步反应同时进行，产物多 (2)反应物状态——纯卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)，而不是其水溶液。 (1)反应的条件——光照 /加热。 一上一下：下一个H，上一个X原子（F、Cl、Br） 思考与讨论 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的变化。 CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl 光照 + 光照 C C H H H H H H Cl H + Cl Cl Cl C C H H H H H 取代反应 乙烷分子中C-H键有极性，可断裂，其中的H被Cl代替，生成C-Cl键 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 一氯乙烷 二氯乙烷 三氯乙烷 四氯乙烷 五氯乙烷 六氯乙烷 思考与讨论 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。 可能的产物有：HCl + 9种有机产物=10种 CH3CH2Cl CH3CHCl2 CH2ClCH2Cl CH3CCl3 CH2ClCHCl2 CH2ClCCl3 CHCl2CHCl2 CHCl2CCl3 CCl3CCl3 1种 2种 2种 2种 1种 1种 知识精讲 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 4.分解反应： 在催化剂、加热条件下分解生成短链烷烃和烯烃，还可能生成碳单质和氢气。 C4H10 C2H6 + C2H4 均裂 CH4+C3H6 异裂 催化剂 加热、加压 三、化学性质 CH4 C + 2H2 高温 条件：隔绝空气，高温 应用：石油的裂化和裂解。 C8H18 C4H10+C4H8 烷烃的裂化 催化剂 加热、加压 烷烃的裂解（深度裂化） 17 问题1: 1 mol乙烷在光照条件下最多能与多少 mol Cl2发生取代反应？ 问题2: 1 mol CH4与Cl2反应,生成等量的4种有机物,则消耗的Cl2的物质的量为多少？ 问题3: 【判断正误】乙烷在光照的条件下能与溴水发生取代反应？ 乙烷在光照的条件下能与溴的CCl4溶液发生取代反应？ 问题4: 若要制备一氯乙烷用哪种方法好？ 方法一：CH2=CH2+HCl →CH3CH2Cl 方法二：CH3CH3+Cl2 → CH3CH2Cl+HCl 6 × 2.5 方案一 定量关系：n(X2)消耗＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋…＝n(HX)。 原因：原子利用率高，产物纯净。 定量关系：1mol卤素单质只能取代1mol H, 生成1mol HX × 随堂演练 18 问题5: 1 molCH4与1 molC2H6完全燃烧时，分别需要消耗多少mol氧气？ 哪种烷烃的耗氧量更大？ 问题6: 等质量的CH4与C2H6完全燃烧时，哪种烷烃的耗氧量更大？ 2 3.5 C2H6 CH4 燃烧规律：相同质量的烷烃，含氢量越大（碳原子数越少)，耗氧量越大。 燃烧规律：相同物质的量的烷烃，碳原子数越多，耗氧量越大。 随堂演练 19 1) 环烷烃的结构：存在碳环，碳原子发生sp3杂化 2) 单环烷烃的通式： 3) 环烷烃的性质： CnH2n (n≥3) 物理性质、化学性质均与链状烷烃相似 Ω=1 常温下有稳定性，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色，具有可燃性；能在光照下发生取代反应。 + Cl2 光照 + HCl Cl 【拓展】环烷烃 环丙烷C3H6 环戊烷C5H10 知识导航 1、下列有关烷烃的叙述中，正确的是： ①在烷烃分子中，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相同物质的量的甲烷和乙烷完全燃烧，耗氧量最大的是乙烷。 ⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色。 ⑥相同质量的甲烷和乙烷完全燃烧，耗氧量最大的是CH4。 ⑦M为44的烃与氯气发生一氯取代，所得的化合物有2种。 ⑧任意两个烷烃分子一定互为同系物。 √ √ √ ①④⑥ 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 2、下列物质中，在常温和光照的条件下可以与乙烷发生化学反应的是（ ） A、稀硫酸 B、NaOH溶液 C、Cl2 D、酸性KMnO4 溶液 3、下列说法不正确的是（ ） A、所有碳氢化合物中，甲烷中碳的质量分数最低 B、所有烷烃中，甲烷的沸点最低 C、甲烷分子中最多有4个原子共平面 D、甲烷、乙烷和丙烷都能在光照下与氯气发生取代反应 C C 对点训练 小杨老师 15521324728 版权归属于微信公众号：杨sir化学 侵权必究 $$