第三章 第一节最简单的有机化合物烷烃 第2课时 学案.doc

第2课时烷烃1了解烷烃的概念、通式及结构特点。2了解烷烃的物理性质和化学性质。3理解同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。1烷烃又叫饱和烃，其碳原子间都以碳碳单键相连，每个碳原子形成四个共价键，其分子通式为cnh2n2。2随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大，其中碳原子数不超过4的烷烃标准状况下为气态。3. 烷烃一般比较稳定，在通常情况下与酸、碱和酸性高锰酸钾溶液等都不反应。 (1)在点燃条件下，烷烃能跟氧气反应。 (2)在光照条件下能跟卤素单质发生取代反应。 4. 烷烃的碳原子数在十以下的，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。如戊烷、辛烷等。碳原子数在十以上的，就用中文数字来表示。如十一烷、十七烷等。 5结构相似，在分子组成上相差一个或若干个 ch2原子团的物质互称为同系物。6化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。新知探究1由碳、氢两种元素组成的有机物称为烃，烃有多种，其中与甲烷结构相似的有很多，如试归纳出它们的结构特点。提示：每个碳原子形成四个共价键，且原子之间只以单键相连成链状；碳原子的剩余价键均与氢原子结合。2什么是烷烃？试推导烷烃的分子通式。提示：烃分子中碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃叫做饱和链烃，也称烷烃；分子通式为：cnh2n2(n1，且n为整数)。名师点拨烷烃的结构特点(1)烷烃分子里碳原子间都以单键相连接，每个碳原子最多能以4个共价单键与其他碳(或氢)原子相连接。(2)烷烃的空间结构中，碳原子(大于等于3时)不在一条直线上。直链烷烃空间构型是折线形或锯齿状。对点演练1下列物质中不属于烷烃的是()ach4bc3h8cc4h8dc5h12解析：选c不符合通式cnh2n2的不属于烷烃。新知探究1. 烷烃的物理性质烷烃的物理性质随着碳原子数的增多，呈规律性的变化。如常温下其状态由气态变到液态又变到固态，沸点逐渐升高，相对密度逐渐增大。2烷烃的化学性质物质的组成、结构决定物质性质，这个规律在有机物中体现得尤其明显。烷烃的化学性质与甲烷相似，请写出下列反应的化学方程式(有机物写结构简式)：(1)丙烷的燃烧 ch3ch2ch35o23co24h2o。(2)光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应(只要求写一氯取代) ch3ch3cl2ch3ch2clhcl。3烷烃(cnh2n2)的习惯命名法(1)当碳原子数n10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；若n10时，用中文数字表示。如c8h18 命名为辛烷，c18h38 命名为十八烷。(2)当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。如：ch3ch2ch2ch2ch3称为正戊烷，称为异戊烷，cch3ch3ch3ch3 称为新戊烷。名师点拨1. 烷烃的物理性质(1)烷烃难溶于水，易溶于有机溶剂。(2)常温下，碳原子数小于或等于4的烷烃为气态(新戊烷常温下也为气态)。(3)碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。2烷烃的化学性质(1)通常较稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化，也不能与强酸、强碱发生反应。(2)烷烃完全燃烧的通式为cnh2n2o2nco2(n1)h2o。(3)在光照条件下，烷烃与cl2、br2等卤素单质的气体发生取代反应，生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。cnh2n2x2cnh2n1xhx，cnh2n1x可与x2继续发生取代反应。对点演练2下列属于烷烃特有性质的是()a在空气中完全燃烧的产物为二氧化碳和水b它们几乎不溶于水c可与氯气在光照下发生取代反应d可与溴水中的溴发生取代反应；可使酸性高锰酸钾溶液褪色解析：选c烃类化合物完全燃烧的产物均为二氧化碳和水，因此a不是烷烃的特有性质；烃类化合物几乎都不溶于水，所以b也不正确；烷烃与溴水、酸性高锰酸钾均不反应，故d不正确。新知探究1观察比较甲烷、乙烷和丙烷的结构简式，你能看出它们之间在分子组成上存在什么样的关系吗？提示：相邻烷烃分子在组成上均相差一个ch2原子团。2什么是同系物？如何判断有机物之间是否互为同系物？提示：概念：结构相似、分子组成上相差一个或若干个ch2原子团的物质互为同系物。判断方法：同系物间的分子结构相似，属于同一类物质；同系物间的组成上相差一个或若干个ch2原子团。名师点拨1同系物的判断标准“同类”互为同系物的物质均属于同一类物质，即分子结构相似。“不同碳”互为同系物的物质碳原子数不同，即分子组成上相差一个或若干个ch2原子团。2正确理解(1)结构相似结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。结构相似，则组成元素必相同。结构相似，分子组成必符合同一通式。(2)组成上相差n个ch2原子团同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。对点演练3下列各组物质互为同系物的是()ao2和o3bch4和c3h8cch3ch2ch2ch3和(ch3)3chd.解析：选bo2和o3互为同素异形体；h和h互为同位素；ch3ch2ch2ch3和(ch3)3ch分子式相同，只有ch4和c3h8满足同系物的概念。新知探究1ch3ch2ch2ch3(正丁烷)与 (异丁烷)都是烷烃，它们是同系物吗？试比较其组成和结构的异同。提示：二者分子式相同，组成上并不相差ch2原子团，故它们不是同系物。二者结构相似，碳碳之间都是以单键结合成链状，但结构并不相同，正丁烷无支链，异丁烷有支链。2像ch3ch2ch2ch3和这种化合物具有相同的分子式而具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有相同的分子式而结构不同的化合物互称同分异构体。(1)判断下列有关同分异构体的叙述是否正确。同分异构体具有相同的组成元素。组成元素相同的化合物互为同分异构体。同分异构体具有相同的相对分子质量。相对分子质量相同的化合物互为同分异构体。互为同分异构体的化合物也可能互为同系物。(2)是否为同分异构体？说明理由。提示：(1)正确，不正确。(2)不是同分异构体，由于二者均为四面体结构，为同一种物质。3用结构简式写出戊烷(c5h12)的同分异构体。提示：ch3ch2ch2ch2ch3、。名师点拨1同分异构体的判断标准(1)分子式相同同分异构体一定具有相同的组成元素，反之，不一定成立。如ch4、c3h8组成元素均为c、h，但二者不是同分异构体。同分异构体一定具有相同的相对分子质量，反之，不一定成立。如c2h4、n2的相对分子质量均为28，但二者不属于同分异构体。同分异构体中各元素的质量分数一定相同，反之，不一定成立。如c2h4与c3h6分子中c、h的质量分数均相同，但二者不是同分异构体。(2)结构不同原子或原子团的连接顺序不同。原子的空间排列不同。2一卤代烃同分异构体数目的判断等效氢法要判断某烃的一氯取代物的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性。(1)连在同一碳原子上的氢原子等效，如甲烷中的4个氢原子等效。(2)同一个碳原子上所连接的甲基(ch3)上的氢原子等效。如新戊烷，其四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。(3)分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时，物与像的关系)上的氢原子是等效的。如分子中的18个氢原子是等效的。烃分子中等效氢原子有几种，则该烃一元取代物就有几种同分异构体。3烷烃同分异构体的书写减碳链法(1)遵循的原则：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对邻到间。(2)书写的步骤先写出碳原子数最多的主链。写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基接在主链某碳原子上。写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基接在主链碳原子上，以此类推。(3)实例(以c6h14为例)将分子中全部碳原子连成直链作为母链：cccccc从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种：注意甲基不能连在位和位上，否则会使碳链变长，位和位等效，只能用一个，否则重复。从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳架结构有两种：注意位或位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。所以c6h14共有5种同分异构体。对点演练4在下列结构的有机化合物中：ch3ch2ch2ch2ch3ch3ch2ch2ch2ch2ch3属于同分异构体的正确组合是()a和b和c和d和解析：选b和、和的分子式相同而结构不同，分别为同分异构体；和为同种物质。1以下结构表示的物质中是烷烃的是()a. ch3oh解析：选c烷烃是由碳和氢两种元素组成，a错；烷烃呈链状，且每个碳原子都达到饱和，连着4个原子，b、d错。2(2016山东菏泽高一检测)关于烷烃性质的叙述中，不正确的是()a烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固态b烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递变到比水重c烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应d烷烃同系物都不能使溴水、酸性kmno4溶液褪色解析：选b烷烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，但总比水轻，所以b项错。3双选下列说法正确的是()a同系物之间互为同分异构体b两个相邻同系物的相对分子质量之差为14c所有的烷烃都一定互为同系物d同系物具有相似的化学性质解析：选b、d同系物之间至少相差一个ch2原子团，因而其分子式一定不相同，不可能互为同分异构体，a项错误；两个相邻同系物之间相差一个ch2原子团，其相对分子质量相差14，b项正确；分子式相同的不同烷烃之间互为同分异构体，分子式不同的烷烃之间互为同系物，c项错误；同系物的结构相似，则其化学性质也相似，d项正确。4下列说法中不正确的是()a相对分子质量相同的有机物互为同分异构体b分子组成相同、结构不相同的有机物互为同分异构体c烷烃中每个碳原子最多能以4个共价单键与其他碳(或氢)原子相连接d分子式相同、结构相同的有机物一定是同一物质解析：选a分子组成相同(即分子式相同，相对分子质量也相同)，结构不相同的有机物是同分异构体，若分子式相同，结构也相同则必为同一物质，故a错误，b、d正确；c项是烷烃的结构特点，正确。5关于ch4和的叙述正确的是()a均能用组成通式cnh2n2来表示b与所有烷烃互为同素异形体c因为它们结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同d通常情况下它们都是气态烷烃解析：选a二者均为烷烃，互为同系物，化学性质相似，但物理性质不同，后者为液态。6下列几组物质中，互为同位素的有_，互为同素异形体的有_，互为同系物的有_，互为同分异构体的有_，属于同种物质的有_。o2和o335cl和 37clch3ch3和ch3ch2ch3ch3(ch2)2ch3和(ch3)2chch3解析：是氧元素的两种单质，互为同素异形体；是氯元素的两种不同原子，互为同位素；中乙烷与丙烷互为同系物，均为ch2cl2，为同一种物质；两者分别为正丁烷与异丁烷，互为同分异构体。答案：一、选择题1下列物质在一定条件下可与乙烷发生化学反应的是( )a氯气b溴水c氯水 d酸性高锰酸钾溶液解析：选a类比甲烷的化学性质，乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，和溴水、氯水、酸性高锰酸钾溶液均不反应。2下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是( )ch3(ch2)2ch3ch3(ch2)3ch3(ch3)3ch(ch3)2chch2ch3abc d解析：选a烷烃的物理性质随着分子中碳原子数的递增呈规律性变化，沸点逐渐升高；碳原子数相同的烃，支链越多，沸点越低。3(2016四川高一检测)下列说法中正确的是( )a所有的烷烃，彼此都是同系物b同分异构体的物理性质不同，化学性质一定相似c相对分子质量和组成元素都相同的几种化合物，一定是同分异构体d每个碳原子的化合价都已“饱和”，碳原子之间只以单键相结合的链烃一定是烷烃解析：选da项，正丁烷和异丁烷之间互称同分异构体；b项，同分异构体的分子式相同，但可能不是同一类物质，化学性质不一定相似；c项，同分异构体的相对分子质量相同，组成元素也相同，但相对分子质量相同，组成元素也相同的化合物分子式不一定相同，所以不一定是同分异构体，如甲酸(hcooh)与乙醇(ch3ch2oh)；d项符合烷烃的概念。4下列有机物中互为同分异构体的是( )ch2=chch3ch3ch2ch3ch3ch2ch2ch3a和b和c和 d和解析：选a的分子式是c3h6，的分子式是c3h6，的分子式是c3h8，的分子式是c3h4，的分子式是c4h8，的分子式是c4h10。只有和的分子式相同，结构不同，互为同分异构体。5(2016长沙高一检测)有关正己烷的结构描述正确的有( )直线形正四面体形锯齿形有支链的直线形碳碳之间有双键也有单键碳碳之间只有单键氢原子可以同时连接两个碳原子a b cd答案：c6下列化学式只表示一种纯净物的是( )ac2h6 bc4h10cc2h4cl2dc解析：选ac4h10、c2h4cl2分别存在两种同分异构体；d项既可以表示活性炭，又可以表示其他碳的单质；只有c2h6只表示一种分子。7下列物质之间的相互关系错误的是( )ach3ch2oh和ch3och3互为同分异构体b干冰和冰为同一种物质cch3ch3和ch3ch2ch3互为同系物d12c和14c互为同位素解析：选b干冰是二氧化碳晶体，冰是固态的水。8有a、b两种烃，含碳的质量分数相等。关于a和b的下列叙述正确的是( )aa和b一定是同分异构体ba和b不可能是同系物ca和b的实验式相同da和b各1 mol完全燃烧后生成co2的质量一定相等解析：选c因为a、b都是烃，碳的质量分数相同，则氢的质量分数也一定相同，则c、h的个数比相同，即实验式相同，可能是同系物，例如c2h4和c3h6，但分子式不一定相同。9(2016山东潍坊市高一检测)下列叙述中正确的是( )a甲基的电子式 b异丁烷的结构简式c正戊烷分子中5个碳原子在一条直线上d反应ch3ch=ch2cl2hcl属于取代反应解析：选dch3的电子式为 (有1个单电子)；b项中“”中心碳原子最多形成4个键，错误；c项5个碳原子为锯齿形；d项ch3上的h原子被cl取代，是取代反应。10有机物与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有( )a1种b2种c3种d4种解析：选c该分子可以看成是在第2位c原子上连接有2个甲基和1个乙基，由于第2位c原子上没有h原子可以被取代，所以只有3种不同位置的h原子，因此其一氯代物有3种。11有两种气态烷烃的混合物，在标准状况下，其密度为1.16 g/l，则关于此混合物组成的说法正确的是( )a一定有甲烷b一定有乙烷c可能是甲烷和己烷的混合物d可能是乙烷和丙烷的混合物解析：选a标准状况下该混合物的平均摩尔质量为m1.16 g/l22.4 l/mol26 g/mol，气态烷烃中只有甲烷摩尔质量小于26 g/mol，其他烷烃摩尔质量都大于26 g/mol，所以一定有甲烷，另一种可以为其他任意气态烷烃。12烷烃分子可看成由ch3、ch2、和等结合而成的。如果某烷烃分子中同时存在这4种基团，它所含碳原子数最少为( )a4个 b7个 c8个 d9个解析：选c 如果分子中的支链都是ch3，则最少含有8个碳原子，如。二、非选择题13如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合的。(1)图中属于烷烃的是_(填字母)。(2)在如图所示的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成_和_；不仅可以形成_，还可以形成碳环。(3)如图中互为同分异构体的是a与_；b与_；d与_(填字母)。(4)1 l a的同系物的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下4 l的水蒸气，该烷烃的分子式是_。解析：根据球棍模型的含义及碳原子的成键特点可知a为ch3ch2ch2ch3，b为，c为，d为，e为，f为，g为，h为。故a、c属于烷烃，这些分子中，碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可形成碳碳双键、碳碳三键，不仅可以形成碳链，还可形成碳环。再根据同分异构体概念可判断出a与c，b与e、f或h，d与g分别互为同分异构体。由1 l烷烃完全燃烧产生同条件下的4 l水蒸气可知，1 mol该烃分子中应含有8 mol氢原子，该烷烃分子式为c3h8。答案：(1)a、c(2)碳碳双键碳碳三键碳链(3)ce、f、hg(4)c3h814烷烃完全燃烧都可以生成co2和h2o，现以甲烷、乙烷、丙烷三种物质燃烧为例，进行燃烧分析。(1)取等物质的量的三种物质，在o2中完全燃烧，生成co2最多的是_，生成h2o最多的是_，消耗o2最多的是_。由此可以得出结论：等物质的量的烷烃完全燃烧，生成co2、h2o以及消耗o2的量随着_的增多而变大。(2)取等质量的三种物质，在o2中完全燃烧，生成co2最多的是_，生成h2o最多的是_，消耗o2最多的是_。由此可以得出结论：等质量的烷烃完全燃烧，生成co2的量随着_的增大而变大，生成水的量随着_的增大而变大，消耗o2的量随着_的增大而变大。答案：(1)丙烷丙烷丙烷分子中碳原子数(2)丙烷甲烷甲烷分子中碳的质量分数分子中氢的质量分数分子中氢的质量分数15(2016山东滨州高一检测)回答下列问题：(1)分子中含有14个氢原子的烷烃的最简式为_，其中含有3个ch3的同分异构体的结构简式为_。(2)相对分子质量为44的烷烃的分子式为_，1 mol 该烷烃分子中含有的共价键的数目为_。(3)碳、氢原子个数比为25的烷烃分子式为_，标准状况下，4.48 l该烷烃完全燃烧所消耗的o2的体积是_l。(4)含碳质量分数约为83.7%的烷烃分子式为_。(5)某烷烃含有200个氢原子，那么该烷烃的相对分子质量是_。解析：根据烷烃通式cnh2n2和1 mol cnh2n2中含有(3n1)mol共价键、1 mol cnh2n