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

第一节 烷烃 第二章 烃 1 天然气是我们生活中必不可少的燃料，天然气天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。天然气的主要成分就是各种烷烃气体的混合物，其中绝大部分为甲烷。 名称 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 共价键类型 甲烷 乙烷 丙烷 正丁烷 正戊烷 教材 第28页 一、烷烃的结构与组成 名称 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 共价键类型 甲烷 CH4 CH4 sp3 全是σ键(单键) 乙烷 CH3CH3 C2H6 sp3 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 正丁烷 CH3CH2CH2CH3 C4H10 sp3 正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3 C5H12 sp3 教材 第28页 一、烷烃的结构与组成 结构：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。共价键全部是单键。 组成： 链状烷烃的通式为CnH2n＋2(n≥1) 环状烷烃的通式为CnH2n(n≥3) 一、烷烃的结构与组成 同系物：有机化学中将分子结构相似，分子组成上相差一个或若干个（不含零个）CH2原子团的化合物互称为同系物。 思考 相差CH2的有机化合物，一定是同系物吗？ 不一定。丙烯和环丁烷的分子式，相差一个CH2，但是其分子结构不同，不是同系物。 同系物 “四同”的比较与烷烃同分异构体的书写 同位素 同素异形体 同分异构体 同系物 概 念 质子数相同、中子数不同的同一元素的不同原子 同一种元素形成的不同单质 分子式相同、结构式不同的化合物 结构相似，组成相差一个或若干个“CH2”原子团的化合物 对 象 原子 单质 化合物 化合物 结 构 电子排布相同，原子核结构不同 单质的组成或结构不同 不同 同一类物质，结构相似 理 化 性 质 化学性质几乎一样，物理性质有差异 化学性质相似，物理性质差别较大 化学性质可能相似也可能不同，物理性质不同 化学性质相 似，熔沸点、密度呈规律性变化 分析数据，寻找烷烃（熔点）、沸点、密度变化规律，并解释原因。 二、烷烃的性质 二、烷烃的性质 溶解性：烷烃都难溶于水，易溶于有机溶剂。 状态：烷烃常温下存在的状态由气态逐渐过渡到液态、固态。当碳原子数小于或等于4时，烷烃在常温下呈气态。 熔、沸点：随碳原子数的增加，范德华力增大，熔、沸点逐渐升高；烷烃的不同异构体中，支链越多，沸点越低。 密度：随碳原子数的增加，密度逐渐增大，但比水的小。 烷烃的物理性质 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，易溶于有机溶剂 可燃 不反应 不反应 不反应 发生取代反应 学习方法：代表物的性质迁移至同系物的性质。 烷烃中碳原子杂化方式和分子中共价键类型相同，所以化学性质相同。 根据甲烷的性质推测烷烃可能具有的性质，填写下表 二、烷烃的性质 在光照的条件下，烷烃可以与卤素单质发生取代反应，生成卤代烃和卤化氢。 CH4+Cl2 CH3Cl+HCl 光 CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl 光 CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl 光 CH3Cl+Cl2 CCl4+HCl 光 2. 烷烃的化学性质 烷烃常温很不活泼，通常不与强酸、强碱、强氧化剂反应。 官能团变化： 形成碳氯键 断开碳氢键，形成碳氯键 (1) 取代反应 思考 不能，因为反应产物不唯一，难以控制。 能利用该反应来制取卤代烃吗？ 化学键变化： 烷烃与卤素单质发生取代反应的机理 整理归纳 产物为各种取代产物的混合物： ①烷烃发生取代反应时，分子中的氢原子能逐个被取代，得到不同氯代物的混合物。 ②分子中碳链较长的烷烃与氯气反应时，不同的碳氢键均可断裂，得到不同的取代产物。 烷烃的特征反应是取代反应，主要是卤代反应。 反应的条件： ①光照或高温。②发生反应的是纯净的卤素单质。 烷烃可以在空气或者氧气中完全燃烧，生成CO2和H2O。 链状烷烃完全燃烧的通式： 烷烃燃烧的重要应用 甲烷作为天然气、沼气的主要成分，丙烷、丁烷作为液化气的主要成分，主要用作家庭或工业燃料；汽油、煤油、柴油的主要成分之一也是不同碳原子的烷烃，用作汽车、飞机、轮船等的燃料。 （2）氧化反应 烃的燃烧规律 ②燃烧后温度低于100 ℃，水为液态，体积总是减小。 （3）分解反应 石油化工：裂化、裂解。 烷烃受热分解生成含碳原子较少的烷烃和烯烃。 C16H34 C8H16+C8H18 高温 C8H18 C4H10+C4H8 高温 C8H16 C5H10+C3H6 高温 三、烷烃的命名 如甲基（-Me）: —CH3，乙基（ - Et）: —CH2CH3 或—C2H5 思考 丙烷失去一个氢原子后的烃基有几种? 1.烃基：烃分子中去掉一个氢原子后所剩余的基团称为烃基。 甲烷 甲基 亚甲基 次甲基 2种 4种 丁基呢？ —CH2CH2CH3 正丙基 异丙基 －CH－ —CH3 ① 烃基中短线表示未成键的单电子。 ② 烷基组成通式为-CnH2n+1，烃基是电中性的，不能独立 稳定存在。 烃基的特点： 甲基（-CH3）都有哪些特点呢？根据甲基、乙基的结构式，总结烷基的通式。 2.烷烃的习惯命名 正戊烷 异戊烷 新戊烷 ①碳原子数在十以内的，从一到十依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。 ②碳原子数在十以上的用汉字数字表示 ③当碳原子数相同时，在某烷(碳原子数)前面加“正、异、新”来区别。 所以为了更准确，更方便地给有机化合物命名，中国化学会根据国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）规定，结合汉字特点，制定了中文系统命名法。 思考 习惯命名都有哪些优缺点？ 优点：简单、方便、便于掌握； 缺点：对于复杂的有机化合物命名困难，存在很大局限性。 3. 烷烃系统命名 CH3—CH—CH2—CH2—CH—CH3 CH2—CH3 CH3 思考 下列哪种主链的选取方式正确? 长、多：最长，同长选取代基多的主链。 √ CH3—CH2—CH2—CH—CH2—CH3 CH CH3 √ （1）主链选择 长：选定分子中最长碳链为主链，按主链中碳原子数目称作“某烷”。 多：出现两条或多条等长的碳链时，要选择连有取代基数目最多的碳链为主链。 CH3 3. 烷烃系统命名 CH3—CH—CH2—CH2—CH—CH3 CH2—CH3 CH3 C—C—C—C—C—C—C C C C C C 1 2 3 4 6 5 7 （2）编号 近：离取代基最近的一端为起点；用阿拉伯数字给主链上的碳编号定位。 1 2 3 4 5 7 8 6 1 2 3 4 5 7 8 6 C—C—C—C—C—C—C C C C 1 2 3 4 5 6 7 小：取代基编号依次最小。 3. 烷烃系统命名 （3）将取代基的名称写在主链名称的前面，在取代基的名称前面用阿拉伯数 字注明位置，数字与名称之间用短线隔开。 2-甲基戊烷 CH3—CH—CH2—CH—CH3 CH3 CH3—CH2—CH2—CH—CH2—CH3 CH CH3 CH3 2-甲基-3-乙基己烷 24 （4）如果主链上有相同的取代基，可以将取代基合并，用“二”或“三”等汉字数 字表示取代基的个数（只有一个取代基时将取代基的个数省略）。表示位置的 阿拉伯数字之间需用逗号隔开。 2,5-二甲基庚烷 3. 烷烃系统命名 CH3—CH—CH2—CH2—CH—CH3 CH2—CH3 CH3 CH3—CH—CH2—CH2—CH—CH2—CH3 CH2 CH3 CH3 CH CH3 2,7-二甲基-4-乙基辛烷 25 主链名称 CH3—CH—CH2—CH— CH2—CH3 CH3—CH2 CH3—CH—CH3 5 4 3 2 1 7 6 阿拉伯数字间用“，”；阿拉伯数字与汉字间用“-”； 汉字之间、最后一个取代基与主链名称之间无符号。 CH3—CH—CH2—CH— CH2—CH3 CH3—CH2 CH(CH3)2 取代基位置 取代基个数 取代基名称 3. 烷烃系统命名 2,5-二甲基-3-乙基庚烷 （1）3,3 – 二甲基丁烷 （2）2,3 – 二甲基 – 2 – 乙基己烷 （3）2,3 – 二甲基 – 4 – 乙基己烷 （4）2,3,5 – 三甲基己烷 √ × √ × 应用体验 判断下列命名是否正确 烷烃 烷烃的结构与组成 结构、组成 同系物 烷烃的性质 物理性质 化学性质 取代反应 氧化反应 分解反应 烷烃的命名 烃基 烷烃的习惯命名 和系统命名 课堂小结 x264 0.128.2216+688+32 a17ff54 tMod [8-bit@4:2:0 X86] ①燃烧后温度高于100 ℃时,水为气态:ΔV=V后-V前=-1, y=4时,ΔV=0,体积不变; y>4时,ΔV>0,体积增大。 (1)气态烃(CxHy)完全燃烧规律 通式:CxHy+(x+)O2xCO2+H2O。 (2)烃(CxHy)完全燃烧耗氧量的计算 ②等质量的CxHy完全燃烧,越大,耗氧量越大。 ①根据完全燃烧的通式可计算1 mol CxHy燃烧消耗O2为(x+)mol。 $$