2027届高考化学一轮复习 有机化学 饱和脂肪烃 课件

SATURATED ALIPHATIC HYDROCARBONS 饱和脂肪烃 甲烷 · 烷烃 · 环烷烃 这一节课，带走四样东西 目标 01 结构与组成 认识甲烷分子的正四面体结构 了解烷烃的组成通式和结构特点，会用通式表示同系物 关键词：sp³ 杂化 · 键角 109°28′ 目标 02 物理性质 说出烷烃同系物的物性递变规律 能由沸点、密度、状态的变化解释石油分馏的先后顺序 关键词：碳原子数 · 分子间作用力 目标 03 核心 · 必考 掌握甲烷的物理性质与三大反应 取代、氧化、热分解——方程式会写、条件会标、类型会判 易错：取代产物是混合物，条件写"光照" 目标 04 来源与转化 知道饱和脂肪烃从哪里来 石油的分馏、减压分馏，以及裂化、裂解得到不饱和烃 关键词：物理变化 vs 化学变化 EXAM FOCUS 高考怎么考这块内容 01 选择题偏爱"证据判断事实 02 方程式必考书写：条件、配平、反应类型三件套 03 取代产物种数、一氯代物数目：等效氢的入门题 04 表格与图像题：沸点、燃烧热随碳原子数的变化 它们都指向同一件事： 你能不能从"结构"推出"性质"。 03 / 22 01 ACTIVITY ONE 一个结构问题 · 一组性质推断 一个必考实验 对应学案 · 活动一 甲烷的组成、 结构与性质 1 五个化学事实，哪些真能证明正四面体 2 由用途和收集方法，反推物理性质与化学性质 3 氯代实验：五个现象，每一个都要能解释 04 / 22 五个化学事实，谁能证明CH4的正四面体的结构？ 判断的关键只有一句：换成分空间构型之后，这个事实还成立吗？ ① 核磁共振氢谱发现 4 个 H 原子完全相同 ② 甲烷的三氯代物(CHCl3)只代表一种物质 ③ 甲烷的二氯代物(CH2Cl2)有固定的熔、沸点 ④ 键角 109°28′，且四条键长相等 ⑤ 能发生取代反应，不能发生加成反应 能证明的只有 ③ ④ 05 / 22 甲烷：从两条事实，反推两条物理性质 事实 ① 实验室可用排水法或向下排空气法收集甲烷 所以 难溶于水，且密度比空气小 事实 ② 天然气泄漏后不容易被人察觉 所以 无色、无味的气体 哪里能找到甲烷 主要成分均为 CH₄，属于混合物 天然气 CH₄体积分数通常在 80% 以上，是最主要的来源 沼气 有机质在缺氧条件下经微生物发酵产生 油田气 与石油共存于油田，常伴随开采被采出 煤矿坑道气 俗称瓦斯，是矿井安全监测的重点对象 分子中只有 C—H 单键，碳的四价已用满 → 只能发生取代反应，不能发生加成反应 06 / 22 同一个甲烷，三个反应，三种类型 ①燃烧 氧化反应 CH₄+ 2O₂ CO₂+ 2H2O 火焰呈淡蓝色，放出大量热 用途：理想燃料，也是天然气的主要用途 ② 热分解 分解反应 CH₄ C + 2H₂ 产物：炭黑 + 氢气，两种重要工业原料 07 / 22 注意：隔绝空气加强热，不是燃烧 a.写出相应的化学方程式，其中生成物最多的是 ③ 取代反应（甲烷的重要实验） 反应特点 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 （1）每取代1 mol氢原子，消耗______ Cl2，生成________ HCl （2）1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗________Cl2。 甲烷与氯气的取代实验：五个现象，五个解释 CH₄ + Cl₂ 现象 → 解释 1 黄绿色逐渐变浅，最后褪去 2 试管内壁出现油状液滴 3 管内出现白雾 4 液面沿试管上升 5 水槽底部有少量白色晶体 为什么用饱和食盐水收集，不用水？ 抑制 Cl₂的溶解（同离子效应），让管内 Cl₂浓度更高、褪色更明显；同时便于观察晶体析出。 08 / 22 02 ACTIVITY TWO 对应学案 · 活动二 烷烃的组成、 结构与性质 1 两个通式：烷烃、含一个环的环烷烃差在哪里 2 用一张表把熔沸点、密度的递变规律说清楚 3 取代反应里的"数" 09 / 22 烷烃与环烷烃：差两个氢，共性一大堆 先比通式，再比结构，最后你会发现"性质"几乎不用重新学。 ALKANES · 饱和链烃 烷烃通式 CnH2n+2 n ≥ 1，碳原子连成一条链（可以有支链） C—C 之间全部是单键，链状； 每个碳原子的剩余价键全部与 H 相连； 碳原子均为 sp³ 杂化，键角约 109°28′ 不饱和度= CYCLOALKANES · 含一个碳环 环烷烃通式 CnH2n n ≥ 3，碳原子首尾相连成环 环上碳原子之间仍是单键； 每个碳与 2 个碳、2 个氢相连，仍为 sp³； 比同碳数的烷烃少 2 个 H 不饱和度= 共同点 都是饱和烃：碳碳之间只有单键、碳的四价全部用满 → 能取代、能燃烧，不能加成，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 提醒：CnH2n一定是环烷烃吗？ 10 / 22 一张表，读出三条规律 表给的是数据，题要的是判断——"升高"和"成正比"是两回事。 烷烃 碳原子数 沸点 / ℃ 燃烧热 / (kJ·mol⁻¹) 乙烷 2 −88.6 1560.7 丙烷 3 −42.1 2219.2 丁烷 4 −0.5 2877.6 戊烷 5 36.1 3535.6 规律 1 · 熔沸点 属于分子晶体，碳原子数越多，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高 规律 2 · 状态与溶解性 C1—C4为气体， C5—C16为液体， C17以上为固体； 均难溶于水 规律 3 · 密度 随碳原子数增加而增大， 但液态烷烃的密度都小于水 11 / 22 烷烃的化学性质：稳定，但不"迟钝" 常温下几乎不反应，一遇到光或高温就变——"条件"决定它反不反应、怎么反应。 常温下的"三不" ✕ 不与强酸、强碱溶液反应 ✕ 不能使酸性 KMnO₄ 溶液褪色 ✕ 不能使溴水（溴的CCl4）褪色 为什么稳定 C—C 键与 C—H 键键能较大 ① 燃烧（氧化反应） CnH2n+2 + (3n+1)/2 O₂ n CO₂ + (n+1) H2O 系数关系：耗氧量随碳原子数增加而增大 ② 取代反应 1、光照条件 2、卤素单质（纯净物） 产物一定是多种氯代物的混合物， ③ 热分解 长链烷烃在高温下断链，生成短链烷烃和不饱和烃——工业上叫裂化、裂解。 这是"化学变化"，与分馏（物理变化）本质不同。 烷烃的"稳定"是有条件的稳定：没有光照和高温就不反应，一旦给出条件，反应往往"不止一步"。 12 / 22 取代反应里的"数" 同一个反应换三种问法，考的其实是同一件事——等效氢和取代的定量关系。 问法 ① 乙烷与 Cl2 发生取代，有机产物一共有多少种？ 问法 ② 丙烷的一氯取代物有几种？ 问法 ③ 1 mol 丙烷完全取代，需多少 Cl₂？ 方法 —— 等效氢 同一碳上的 H 等效；同一碳上甲基的 H 等效；处于对称位置的 H 等效。 等效氢有几种，一氯代物就有几种。 立方烷：把"数同分异构体"变成"看图形" 看清它的对称性，比背结论有用得多——这是取代物计数的"空间版"。 分子式 C₈H₈ 8 个 C 各连 1 个 H 高度对称，碳原子全部等效 一氯代物 1 8 个 H 完全等效，取代任何一个位置， 得到的都是同一种物质 二氯代物 3 两个 Cl 的相对位置只有三种： 同一条棱 · 面对角线 · 体对角线 三氯代物 3 三个 Cl 的分布只有三种： 共顶点（同一面）· 共棱 · 各占一条棱 方法：定一移一 先固定一个取代基，再让第二个取代基沿"棱 → 面对角线 → 体对角线"走一遍，走完就是全部种类。 环烷烃与烷烃化学性质相似：立方烷同样只能发生取代，不能加成，也不能使酸性 KMnO₄ 溶液褪色。 立方烷只是"形状特殊"的环烷烃，判断性质时仍按饱和烃处理。 14 / 22 石油：先按沸点分开，再按需要"切小" 分馏靠的是沸点差异——物理变化；裂化、裂解靠的是断键——化学变化。 为什么必须"减压"分馏 重油的沸点太高，常压下要加热到很高温度才能馏出，此时长链烃会断裂、碳化。 降低压强 → 液体沸点降低 → 在较低温度下就能把重油分开，避免碳化。 工业上称为减压分馏（真空蒸馏）。 不饱和烃从哪来 石油中几乎不含烯烃，分馏只能"分离"、不能"制造"。 裂化：长链断成短链，提高汽油产量； 裂解：更深地断裂，得到乙烯、丙烯等化工原料。 分馏 = 按沸点"分开"，物理变化；裂化、裂解 = 把分子"切断"，化学变化。 16 / 22 $