内容正文:
第七章 有机化合物
第一节 认识有机化合物
第3课时 烷烃的性质
学习目标
课程标准
情境导入
教学进程
知识建构
检测反馈
掌握烷烃的物理性质递变规律,熟悉状态、熔沸点、密度、溶解性变化特点。
理解烷烃化学性质稳定,重点掌握烷烃的取代反应,明确反应条件与断键方式。
了解烷烃的氧化反应(燃烧),知道烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
结合同系物规律,理解烷烃结构相似、性质相似且递变的规律,完善有机物认知体系。
学习目标
课程标准
情境导入
教学进程
知识建构
检测反馈
结合代表物甲烷,归纳烷烃通性与物理性质递变规律。
掌握烷烃取代反应本质,建立结构决定性质的思维模型,发展微观探析素养。
以烷烃为基础,搭建烃类知识框架,为烯烃、炔烃学习做好铺垫。
学习目标
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知识建构
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在生活中我们接触过哪些烷烃?
天然气、沼气、煤层气 → 甲烷
学习目标
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蜡烛、蜡笔、凡士林 → 含碳原子数较多的烷烃
学习目标
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烷烃的性质
环节一:材料分析,认识甲烷
【任务一】情境探究:阅读以下材料,从中可得知甲烷的哪些性质,甲烷的哪些性质与它用作燃料有关?
甲烷在自然界的分布很广,是天然气、沼气、油田气的主要成分。常温常压下的甲烷是一种无色、无味、难溶于水的气体,家用天然气的特殊味道,是为了安全而添加的人工气味。甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息。
由于甲烷中碳原子与氢原子间的化学键为较稳定,化学性质比较稳定,因此甲烷能参与的反应较其他有机物少。然而,其具有高度的易燃性,和空气混合时也可能造成爆炸。在隔绝空气的条件下加热到将近1000℃,甲烷开始分解得炭黑,可用作颜料、油墨、油漆等。
学习目标
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知识建构
检测反馈
烷烃的性质
1. 物理性质
……常温常压下的甲烷是一种无色、无味、难溶于水的气体,家用天然气的特殊味道,是为了安全而添加的人工气味。甲烷对人基本无毒,但浓度过高时,使空气中氧含量明显降低,使人窒息。……
环节一:材料分析,认识甲烷
学习目标
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知识建构
检测反馈
烷烃的性质
1. 物理性质
思考2:实验室通常用向下排空气法和排水法
收集甲烷,为什么?
密度比空气小
难溶于水
思考1:为什么家用天然气要加入人工气味?
甲烷是一种无色、无味的气体
环节一:材料分析,认识甲烷
学习目标
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检测反馈
烷烃的性质
环节一:材料分析,认识甲烷
2. 甲烷的分子构成
球棍模型
空间充填模型
分子式 结构式 结构简式 电子式
CH4
CH4
学习目标
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知识建构
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烷烃的性质
环节二:材料分析,认识烷烃的物理性质
升高
随着碳原子数的增加
增大
随着碳原子数的增加
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烷烃的性质
环节二:材料分析,认识烷烃的物理性质
1.烷烃均为难溶于水的无色物质,可溶于有机溶剂(汽油、乙醇、苯等)。如甲烷是一种难溶于水的无色气体。。
2.烷烃的熔点、沸点、密度随着分子中碳原子数的增加(同时相
对分子质量也在增大)而升高,在常温下的状态由气态变为液
态,再到固态。
室温时C1~C4气态,C5~C17液态,C18以上固态。
新戊烷为气态
密度都比水小
学习目标
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烷烃的性质
环节二:材料分析,认识烷烃的物理性质
名称 熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度g/cm-3
正丁烷 -138.4 -0.5 0.5788
异丁烷 -159.6 -11.6 0.557
名称 熔点/℃ 沸点/℃ 相对密度g/cm-3
正戊烷 -129.8 36.1 0.63
异戊烷 -159.9 27.8 0.62
新戊烷 -19.5 9.5 0.60
资料1
资料2
熔沸点:
支链越多,熔沸点越低
密 度:
支链越多,密度越大
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
1.稳定性:
一般情况下,与强酸、强碱、强氧化剂不反应。
学习目标
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
2.氧化反应→可燃性:
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
CH4 + O2 CO2 + H2O
点燃
烷烃都能燃烧,燃烧通式:
CnH2n+2 + O2 nCO2 + (n+1)H2O
点燃
现象:放出大量的热,产生淡蓝色火焰
煤矿中的瓦斯爆炸,瓦斯的主要成分是甲烷。所以煤矿里必须保持通风、严禁烟火。
资料卡
注意:用“→”不用“==”
2.氧化反应→可燃性:
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等量的不同烃(CxHy)完全燃烧时的耗氧量与产物的量的关系
等质量 等物质的量
耗氧量 y/x越大,耗氧量越多 (x+y/4)越大,耗氧量越多
通式:CxHy + O2 x CO2 + H2O
点燃
y
4
( x+ )
y
2
—
y/x越大,则烃中含氢元素的质量分数会越大,碳元素的质量分数会越小
等质量的烃,氢元素质量分数越大,耗氧量就越多。
12g H消耗 3molO2
12g C消耗 1molO2
烷烃中甲烷的含氢量最大,随着碳原子数增多,含氢量逐渐减小
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
3.分解
烷烃在较高温度下会发生分解。
需要隔绝空气
CH4 C + 2H2
高温
C4H10 CH2=CH2(乙烯)+ CH3CH3
高温
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
C16H34 C8H18 + C8H16
催化剂
加热、加压
(石油的裂化)
炭黑:橡胶工业的原料
可以用于制造颜料、油墨、油漆等
合成氨
CH4 C + 2H2
隔绝空气
1000~1200℃
生成化工原料和燃料
3.分解
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
【实验7-1】甲烷与氯气的反应
如何收集甲烷?如何收集氯气?
甲烷:排水法集气
氯气:排饱和NaCl溶液集气
静置一段时间,观察两支试管内的现象
套上铝箔
饱和
NaCl溶液
光亮处
饱和
NaCl溶液
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
实验现象 原因分析
无光照
光照
无明显变化
无光照该反应不能发生
试管内气体颜色变浅
氯气逐渐消耗
试管壁上有油状液滴
生成不溶于水的液体
试管中液面上升
生成的气体溶于水中使试管内压强减小
水槽中有固体析出
Cl-饱和
可能观察到白雾
生成了易溶于水的HCl气体
学习目标
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
甲烷和氯气的取代反应:
光照
CH4
Cl2
CH3Cl
C
H
Cl
HCl
CH4 + Cl2 CH3Cl + HCl
光照
学习目标
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
4. 取代反应
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
4. 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替代的反应。
如:
H
C
H
H
Cl
H Cl
光
H
C
H
H
H
Cl Cl
+
+
一氯甲烷(气态)
其实,一氯甲烷还可以继续跟Cl2发生取代反应
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
H
C
H
Cl
Cl
H Cl
光
H
C
H
H
Cl
Cl Cl
+
+
H
C
Cl
Cl
Cl
H Cl
光
H
C
H
Cl
Cl
Cl Cl
+
+
二氯甲烷
三氯甲烷
俗称:氯仿
液态
4. 取代反应
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
Cl
C
Cl
Cl
Cl
H Cl
光
H
C
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
+
+
四氯化碳(有机溶剂,灭火剂)
四氯甲烷
液态
4. 取代反应
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
4. 取代反应
逐步取代、同时发生。
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
4. 取代反应
逐步取代、同时发生。
有机物分子里某些原子或原子团被其他原子或原子团所取代的反应。
A-B + C-D → A-D + C-B
一上一下、取而代之
在光照条件下,烷烃可与卤素单质发生取代反应:
CnH2n+2 + X2
CnH2n+1X + HX
光
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烷烃的性质
环节三:实验探究,认识烷烃的化学性质
① 反应物类型:反应物至少有一种是有机物;
② 反应形式:“上一下一,取而代之” ;
③ 断键特点:反应中旧化学键不一定全断开,可能部分断开;
④ 反应条件:一般都需要加热、光照或催化剂等
取代反应的计算方法:
① 定量关系:每有 1mol H 原子被取代,则消耗 1mol Cl2,
同时生成 1mol HCl;
② 守恒关系:“原子守恒”,反应前后 C、H、Cl 数目不变 ;
取代反应的特点:
4. 取代反应
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反应物
反应条件
生成物
反应特点
甲烷与卤素的气态单质(如氯气、溴蒸气,不能用氯水、溴水)
漫散光照(不用太阳光直射,以防爆炸)
甲烷与氯气反应生成四种有机产物:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl,其中HCl的产量最多(产物复杂)
连锁反应
甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代,各步反应同时进行,即第一步反应一旦开始,后续反应立即进行
数量关系
每取代1 mol氢原子,消耗1 mol Cl2,生成1 mol HCl
学习目标
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烷烃
概念
分子中碳原子之间都以单键结合,碳原子剩余价键均与氢原子结合,使碳原子的化合价都达到饱和的有机物
通式
CnH2n+2
结构特点
a.单键:碳原子间都以单键结合
b.饱和:碳原子剩余价键全部与氢原子结合
c.结构:每个碳原子都与其他原子形成四面体结构
同系物
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质
代表物:甲烷
燃烧反应
取代反应
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1.下列有关说法不正确的是( )
A.天然气的主要成分为CH4
B.1 mol Cl2与1 mol CH4在光照条件下恰好完全反应,则产物
只有CH3Cl和HCl
C.反应CH3CH3 + Br2 CH3CH2Br + HBr,属于取代反应
D.CH4的二氯代物只有一种,此事实可说明CH4为正四面体结构
光
B
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2.关于烷烃的叙述不正确的是( )
A.分子式符合CnH2n+2的烃一定是烷烃
B.烷烃均能与氯水发生取代反应
C.正戊烷的熔点、沸点比异戊烷的高
D.烷烃不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化
B
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3.常温下,1 mol某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应,若在适当的条件下,完全取代需要消耗6 mol Cl2,则下列判断正确的是( )
A.该烷烃的分子式为C5H12
B.反应所生成的有机产物能直接使AgNO3溶液褪色
C.该烷烃的四氯代物有2种
D.反应容器中,一氯代物所占的物质的量分数最大
C
学习目标
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4.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( )
A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1,混合发生取代反应只生成CH3Cl
B.甲烷与氯气的取代反应,生成的产物中CH3Cl最多
C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气
C
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5.在常温常压下,取下列等质量4种气态烃分别在足量的氧气中燃烧其中消耗氧气最多的是( )
A. CH4 B. C2H6 C. C3H8 D. C4H10
A
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6.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。
光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是( )
D
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7.下列反应属于取代反应的是 (填序号)。
①CH4 C+2H2
②CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
③CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl
④2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2
⑤CH3OH+HCl CH3Cl+H2O
⑥CH3CH2Br+H2O CH3CH2OH+HBr
⑦CH4+2O2 CO2+2H2O
③⑤⑥
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