2.1.1 烷烃的结构和性质 教学课件 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

第二章 烃 容山中学 化学科组 第一节 烷烃 第1课时 烷烃的结构和性质 主讲人：郭静 目 录 CONTENTS 1 2 烷烃的组成和结构 烷烃的性质 3 同系物 学习目标 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。 能依据甲烷的性质预测烷烃可能具有的化学性质。 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。 任务一 离子键 温故知新 烃:仅含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物。 烃 根据结构的不同 烷烃 烯烃 炔烃 芳香烃 ...... 甲烷 乙烯 乙炔 苯 其结构和性质 认识 各类烃的结构和性质 碳原子的饱和程度和化学键的类型 烃分子可能的断键部位与相应反应类型的主要依据 预测 甲烷 丙烷和丁烷 丁烷 思考：烷烃的结构和性质？ 烷烃是一种饱和链烃，属于脂肪烃。 烷烃被广泛应用于生产生活的各个领域： 天然气 C8～C11的烷烃 C18～C30的烷烃 石蜡 C17～C21的烷烃 新课导入 任务一 烷烃的组成和结构 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 图2-1几种简单烷烃的分子结构模型 【思考与讨论】根据烷烃的分子结构，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。 任务一 烷烃的组成和结构 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 乙烷 丙烷 正丁烷 正戊烷 CH4 CH4 sp3 C—H σ键 CH3CH3 C2H6 sp3 C—H σ键、C—C σ键 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 C—H σ键、C—C σ键 CH3CH2CH2CH3 C4H10 sp3 C—H σ键、C—C σ键 CH3CH2CH2CH2CH3 C5H12 sp3 C—H σ键、C—C σ键 任务一 烷烃的组成和结构 一、烷烃的概念 碳原子之间都以碳碳单键结合，剩余的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。——饱和链状烃 二、烷烃结构、组成特征 链状烷烃的通式为CnH2n＋2(n≥1)。 1 2 3 4 烷烃的结构与甲烷的相似 其分子中的碳原子都采取sp3杂化，除乙烷外，碳链均为非直线型，呈锯齿状；所有原子不可能共平面； 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，烷烃分子中的共价键全部是单键，单键可以转动； 任务二 烷烃的性质 甲烷 结构角度 预测性质 烷 烃 成键方式相似，性质相似 甲烷的 主要性质 物理性质 化学性质 无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气的小 02 易取代 在光照条件下与氯气发生取代反应。 03 难氧化 能燃烧、不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。 04 难分解 高温条件下能分解生成炭黑和氢气。 01 较稳定 不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。 任务二 烷烃的性质 类比所学甲烷，深度阅读教材以及表2-1总结烷烃的物理性质： 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 气态 －182 －164 0.423 乙烷 C2H6 CH3CH3 气态 －172 －89 0.545 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 气态 －187 －42 0.501 丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 气态 －138 －0.5 0.579 戊烷 C5H12 CH3(CH2)3CH3 液态 －129 36 0.626 壬烷 C9H20 CH3(CH2)7CH3 液态 －54 151 0.718 十一烷 C11H24 CH3(CH2)9CH3 液态 －26 196 0.740 十六烷 C16H34 CH3(CH2)14CH3 液态 18 280 0.775 十八烷 C18H38 CH3(CH2)16CH3 固态 28 308 0.777 气 液 固 熔沸点逐渐升高 密度逐渐增大 三、烷烃的物理性质 ② 均难溶于水，密度均小于1，C越多，密度越大 ① 碳原子数的递增，沸点逐渐升高 C17以上为固态 C5~C16液态 C1~C4气态 任务二 烷烃的性质 四、烷烃的化学性质 【思考与讨论】教材P29 1. 根据甲烷的性质推测烷烃可能具有的性质，填写下表。 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) 2. 根据甲烷的燃烧反应，写出辛烷（C8H18）完全燃烧的方程式。 无色 难溶于水 可燃 不反应 不反应 不反应 取代反应 2C8H18＋25O2 16CO2＋18H2O 点燃 任务二 烷烃的性质 四、烷烃的化学性质 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。 取代反应 + Cl—Cl 光照 C C H H H H H H C C Cl H H H H H Cl H + 特征：一上一下，取而代之 分步取代，产物多 与纯卤素反应 条件 1mol卤素单质只能取代1molH 任务二 烷烃的性质 CH3 Cl Cl Cl Cl Cl CH3 Cl Cl Cl Cl CH3 Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl 一氯乙烷(1种)，二氯乙烷(2种)，三氯乙烷(2种)，四氯乙烷(2种)，五氯乙烷(1种)，六氯乙烷(1种) 共9种。 可能的产物：CH3CH2Cl、CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、CH3CCl3、CH2CICHCl2、CH2CICCl3、CHCl2CHCl2、CHCl2CCl3、CCl3CCl3 四、烷烃的化学性质 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。 任务二 烷烃的性质 四、烷烃的化学性质 不与酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液、强酸溶液、强碱溶液反应。 1、稳定性： 2、氧化反应——可燃性 CnH2n+2＋ O2 nCO2＋ (n+1)H2O 点燃 注意：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。 完全燃烧相同质量的烃时，消耗氧气的体积（物质的量）随着碳原子数的递增而减小。 反应条件：光照 + 卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)，； 分步取代，多步反应同时进行，产物多，不适合物质制备； 1mol卤素单质只能取代1molH。 注意 任务二 烷烃的性质 3、特征反应——取代反应 烷烃可以与卤素单质(气态)在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。 四、烷烃的化学性质 CnH2n+2 ＋X2 CnH2n+1X＋HX 一定条件 (X=F\Cl\Br\I) 高温裂化或裂解 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。 C16H34 C8H18+C8H16 催化剂 加热、加压 C4H10 C2H4+C2H6 催化剂 加热、加压 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？ 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？ 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 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 否 2.5 √ 探究课堂 16 (2)写出A可能存在的结构简式： _______________________________________________________________ (3)若A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种。 ①B与Cl2发生反应生成一氯代物的化学方程式为 _______________________________________________________________ ②B燃烧的化学方程式为 ____________________________________________________ 【例1】已知烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。 (1)烷烃A的分子式为________。 C5H12 CH3CH2CH2CH2CH3、 CH3CH(CH3)CH2CH3、 C(CH3)3CH2Cl＋HCl C(CH3)4＋Cl2 光照 C5H12＋8O2 点燃 5CO2＋6H2O C(CH3)4 典例精讲 任务三 同系物 五、同系物 概念：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。 实例：CH4、C2H6、C3H8、C17H36互为同系物。 同系物判断的三个关键点： 同 差 同类物质，相同通式，同官能团 组成上相差n个CH2原子团 ①碳原子数不同 ②分子式不同 ③相对分子质量相差14n 似 结构相似（化学键类型相似） 结构特点 化学性质 物理性质 链状、碳碳单键、碳氢键 难氧化、易取代、难分解 熔沸点随碳原子数的增加而增大 同系物 结构特点相同、碳原子数不同 NO.1 烷烃 NO.2同系物 课堂小结 (1)分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是链状烷烃(　　) (2)所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应(　　) (3)丙烷分子中所有碳原子在一条直线上(　　) (4)光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色( ) (5)标况下，11.2 L己烷所含共价键的数目为9.5NA(　　) (6)相同质量的烷烃完全燃烧，耗氧量最大的是CH4(　　) (7)任意两个烷烃分子一定互为同系物(　　) (8)1mol丙烷在光照情况下，最多消耗8 mol Cl2(　　) × √ × × × √ × 1、正误判断 √ 学习评价 $