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

第二章 第一节 烷烃 　 第1课时 烷烃的结构和性质 教学目标 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 重难点 依据甲烷的结构和性质认识烷烃的结构和性质 情境导入 烷烃是一类最基础的有机化合物，是一种饱和链烃，属于脂肪烃，烷烃在生活中很常见。如天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等。 庚烷、辛烷 甲烷 二十七烷 丁烷 思考：烷烃的结构和性质如何呢？ 任务一 烷烃的结构与性质 1.定义： 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。 烷烃可分为链状烷烃(通式：CnH2n+2)和环状烷烃。 思考：甲烷的结构特点是？烷烃的结构呢？ 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 乙烷 CH3CH3 C2H6 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 正丁烷 CH3CH2CH2CH3 C4H10 正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3 C5H12 sp3 sp3 sp3 σ键 σ键 σ键 sp3 sp3 σ键 σ键 2. 烷烃的结构特点： ①烷烃的结构与甲烷的相似 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子或氢原子结合，形成σ键 ④烷烃分子中的共价键全部是单键 烷烃的性质与甲烷的相似 烷烃的所有原子不可能共平面 注：烷烃分子中的碳原子并非直线状排列，而是锯齿状 任务二 甲烷的性质 1.物理性质：无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小 2.化学性质： ①比较稳定：常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化；也不与强酸、强碱及溴的四氯 化碳溶液反应。 ②氧化反应（可燃性）： ③取代反应：与气态卤素单质光照下反应 CH4 + Cl2 CH3Cl (常温气态)+ HCl 注意：①取代反应特点：有上有下，是连锁反应 ②实验现象：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，有固体析出。 光 任务三. 烷烃的性质 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) 难溶于水 无色 可燃 不反应 不反应 不反应 发生取代反应 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 点燃 燃烧通式：CnH2n+2 + O2 nCO2 + (n+1)H2O 点燃 1.根据甲烷的性质推测烷烃可能具有的性质，填写下表。 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。 ＋ 光 C C H H H H H H Cl H ＋ Cl Cl Cl C C H H H H H 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。 CH3CH2Cl 一取代 CH3CHCl2 CH2ClCH2Cl 二取代 CH3CCl3 CH2ClCHCl2 三取代 CH2ClCCl3 CHCl2CHCl2 四取代 CHCl2CCl3 五取代 CCl3CCl3 六取代 取代反应 共同： HCl 换元法找同分异构体，例如：五氯乙烷(1种)与 一氯乙烷(1种)， 二氯乙烷(2种)与四氯乙烷(2种) 反思小结 烷烃的化学性质：难氧化、易取代、难分解 1.稳定性： 烷烃的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应，(因为烷烃分子中化学键全是σ键，不易断裂)。 2.氧化反应：难氧化/可燃烧 实验现象：当碳含量少时，产生淡蓝色火焰，但随着碳原子数的增多，碳的质量分数逐渐增大，有黑烟产生。 3.取代反应:易取代/特征反应 烷烃的化学性质：难氧化、易取代、难分解 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替代的反应叫取代反应。 CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl 光 注意：光照条件；分步取代，多步反应同时进行，产物多；卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)，而不是其水溶液；1mol卤素单质只能取代1molH。 4.分解反应：高温裂化或裂解 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 C2H4+C2H6 催化剂 加热、加压 C16H34 C8H18+C8H16 催化剂 加热、加压 随堂演练 问题1: 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？ 2.5 问题2: 1 mol乙烷在光照条件下最多能与多少 mol Cl2发生取代反应？ 6 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 否 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 方案一 任务四.同系物 1.定义：像甲烷、乙烷、丙烷这些结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称同系物 同系物可用通式表示，链状烷烃的通式为CnH2n+2 2. 同系物的特点 同 同一类物质，通式相同。 似 结构相似 碳骨架的链接方式相同, 均为链状或环状 官能团种类、个数相同 差 分子组成上相差一个或多个CH2原子团 相对分子质量相差14或14的整数倍 课堂训练 1.下列物质是否为同系物 ① CH3CHO 和 CH3COOH 否 ② CH2=CH2 和 H2C CH2 CH2 ③ CH4 和 CH3CH3 CH3－CH2－CH－CH3 │ CH3 ④ CH3CH2CH3 和 否 是 是 思考：观察下表，分析烷烃物理性质的递变性？ 烷烃名称 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 气体 －182 －164 0.423 乙烷 C2H6 CH3CH3 气体 －172 －89 0.545 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 气体 －187 －42 0.501 正丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 气体 －138 －0.5 0.579 正戊烷 C5H12 CH3(CH2)3CH3 液体 －129 36 0.626 正壬烷 C9H20 CH3(CH2)7CH3 液体 －54 151 0.718 十一烷 C11H24 CH3(CH2)9CH3 液体 －26 196 0.740 十六烷 C16H34 CH3(CH2)14CH3 液体 18 280 0.775 十八烷 C18H38 CH3(CH2)16CH3 固体 28 308 0.777 任务五. 烷烃物理性质的递变性 1.溶解性：都 溶于水 2.密度：比水 ；C越多，则密度越 。 3.状态（室温下）： n≤4 态； n=5~16 态(新戊烷为 体)； n＞17 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 小 大 气 液 气 固 高 多 低 【深度思考】：烷烃物理性质产生递变性的原因？ 烷烃是分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用越大，熔沸点越高，密度逐渐增大。 课堂小结 烷烃 结构 其分子中的碳原子都采取sp3杂化，碳原子与碳原子或其他原子形成σ键 化学性质 常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应 ①空气中燃烧（可燃性）氧化反应 ②能在光照下与氯气发生取代反应 物理性质 随着烷烃碳原子数的增加，熔点和沸点逐渐升高，密度逐渐增大常温下的存在状态也由气态逐渐过渡到液态、固态 √ 随堂演练 【题1】下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（ ） A．在烷烃分子中，所有的化学键都为单键 B．随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高 C．CH4、CH3Cl都是正四面体结构的烷烃，都能和氯气发生取代反应 D．CH2Cl2只有一种结构能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体 【答案】C √ 随堂演练 【题2】下列有关烃的说法正确的是（ ） A．乙烷在光照的条件下与Cl2发生取代反应，最多有9种产物 B．烷烃的沸点随碳原子数增多而升高，常温下，碳原子数为在5～16的 烷烃均为液态 C．同质量的C3H6与C4H8完全燃烧，耗氧量相同，生成的二氧化碳的物质 的量相同 D．庚烷主链上有5个碳原子的同分异构体有4种 【答案】C √ 随堂演练 【题3】下列关于烷烃性质的叙述正确的是(　　) A．烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低 B．烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化 C．在光照条件下，烷烃会发生分解 D．烷烃的取代反应很难得到纯净的产物 【答案】D √ 随堂演练 【题4】在下列5种物质沸点的排列顺序中，正确的是(　　) ①正丁烷　②2-甲基丙烷 [CH3CH(CH3)CH3] ③正戊烷　④2-甲基丁烷 [CH3CH(CH3)CH2CH3] ⑤2,2-二甲基丙烷 [C(CH3)4] A．①>②>③>④>⑤ B．⑤>④>③>②>① C．③>④>⑤>①>② D．②>①>⑤>④>③ 【答案】C 不要自卑，你不比别人笨。 不要自满，别人不比你笨。 $$