《金新学案》高三化学一轮 第12章第一节 甲烷、烷烃课件 大纲人教

第十二章烃第一节甲烷、烷烃1．了解有机化合物数目众多和异构现象普遍存在的本质原因。2．了解烷烃的命名原则。3．掌握甲烷及烷烃的组成、结构和性质。4．理解基团、官能团、同分异构体、同系物等概念，能够辨认同系物和列举同分异构体。能够识别结构式(结构简式)中各种原子的连接次序和方式、基团和官能团。一、有机物的组成和结构1．有机化合物的组成有机物中一定含有碳元素，通常还有氢、氧、氮、硫、卤素等。一般认为含碳元素的化合物称为有机物，但有些含碳的物质如：CO、CO2、H2CO3、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、金属氰化物都是无机物。2．有机物的结构特点(1)溶解性：大多数有机物

溶于水，

溶于有机溶剂。(2)耐热性：多数有机物不耐热，熔点

。(3)可燃性：绝大多数有机物

燃烧。(4)晶体类型：绝大多数有机物晶体为

，不易导电。(5)反应缓慢：有机物参加的反应复杂，一般较缓慢且常伴有副反应发生，化学方程式中一般用“―→”代替“===”。低不易易分子晶体【自我检测】将CO2转化成有机物可有效实现碳循环。CO2转化成有机物的例子很多，如：

以上反应中，最节能的是________，原子利用率最高的是________。(填字母)答案：

a

二、甲烷1．结构：甲烷的分子式：

，结构式：

，电子式

，空间构型为

。CH4正四面体2．物理性质：无色无味、比空气

、

溶于水的气体。轻难3．化学性质(1)取代反应：以CH4与Cl2的取代反应为例：①反应条件：光照。②反应原理：(用化学方程式表示)

③反应特点CH4分子中的氢原子逐步被氯原子替代。每从CH4分子中取下1molH原子，消耗

分子。④产物特点：各种有机取代产物共存，且物质的量的总和等于

的物质的量。1mol

Cl2甲烷(2)氧化反应①CH4通常不与

、

、

(如KMnO4)反应。②甲烷在空气中燃烧，产生

色的火焰，并放出大量的热。反应的化学方程式为：③高温分解化学方程式为：酸碱氧化剂淡蓝【自我检测】分析右图中实实验装置，预预测可能观察察到的实验现象：(1)试管中：①___；②_____；③______。(2)水槽中：______________________。答案：(1)①气体颜色逐渐渐褪去②水面上升③试管内壁上有有黄色油状液液滴出现(2)有白色胶状沉沉淀生成三、烷烃1．烷烃通式：：。2．物理性质(1)常温下随着碳碳原子数的增增加，烷烃的的熔、沸点逐逐渐，密度逐渐。常温下为为气态的烷烷烃共种。(2)同分异构体体之间支链链越多，熔熔、沸点越越，密度越。CnH2n＋2(n≥1)升高增大6低小3.化学性质(1)取代反应：：烷烃在条件下可以以与Cl2、Br2发生取代反反应。(2)氧化反应：：烷烃在O2中的燃烧通通式为(3)分解反应：：在一定条条件下，烷烷烃可以分分解。光照4．命名(1)习惯命名法法(2)系统命名法法①选主链：选选的链为主链链；②编号：从离的一端开始始编号；③书写名称：：支链名在在前主链名名在后，支支链不同，，简单的在在前，同基基合并。最长离支链最近近5．同系物的的概念结构，在分子组组成上相差差一个或若若干个原子团的物物质互称为为同系物。。同系物的特特点：(1)结构相似，有相同的的。(2)分子组成相相差或。(3)有相似。6．同分异构构体：化合合物具有分子式，但但具有分子结构的的现象叫做做同分异构构现象。具具有现象的化合合物互称为为同分异构构体。其特特点：分子子式、结构。“CH2”通式“CH2”“CH2”的整数倍不同同分异构相同不同相似化学性质相同【自我检测】在烷烃分子子中的基团团：中的碳原子子分别称为为伯、仲、、叔、季碳碳原子；数数目分别用用n1、n2、n3、n4表示。如：：分子中n1＝6，n2＝1，n3＝2，n4＝1。试根据不不同烷烃的的组成和结结构，分析析出烷烃(除甲烷外)中各原子数数的关系。。(1)若烷烃分子子中氢原子子数为A，A与n1、n2、n3、n4的关系是：：A＝______________或A＝____________。(2)若某分子中中n2＝n3＝n4＝1，则该分子子的结构简简式可能是是：___。(3)四种种碳碳原原子子数数之之间间的的关关系系是是n1＝_______________。答案案：：(1)(n1＋n2＋n3＋n4)×2＋23n1＋2n2＋n3(3)2＋n3＋2n4(1)概念念反反应应。。有机机物物分分子子里里的的某某些些原原子子或或原原子子团团被被其其他他原原子子或或原原子子团团所所代代替替的的(2)烷烃烃的的取取代代反反应应烷烃烃发发生生取取代代反反应应时时，，碳碳链链结结构构没没有有变变化化，，一一氯氯代代物物的的种种数数取取决决于于分分子子中中有有几几种种性性质质不不同同的的氢氢原原子子，，因因此此，，只只要要判判断断出出烷烷烃烃分分子子中中有有几几种种氢氢原原子子就就可可知知其其一一氯氯代代物物有有几几种种。。同同一一个个碳碳原原子子上上的的氢氢原原子子性性质质相相同同，，同同一一个个碳碳原原子子上上连连接接的的所所有有甲甲基基氢氢原原子子性性质质相相同同，，位位置置相相同同的的碳碳原原子子上上氢氢原原子子性性质质相相同同。。(3)常见取代代反应的的类型①卤代反应应②酯化反应应③水解反应应(酯的水解解、卤代代烃水解解、糖类类、油脂脂、蛋白白质水解解等)④硝化反应应⑤磺化反应应判断一个个有机反反应是否否属于取取代反应应时，要要紧紧抓抓住一个个“换”字，即用用一个原原子(或原子团团)换去另一一个原子子(或原子团团)，即取代代反应发发生后一一定有副副产物生生成。(2008·海南高考考)下列有机机反应中中，不属属于取代代反应的的是()解析：答案：BABCD反应类型取代反应氧化反应取代反应(卤代烃水解)取代反应(苯的硝化)[变式训练练]1.为了探究究甲烷与与氯气的的取代反反应，某某同学设设计了下下列实验验方法：：如下图图所示，，甲烷和和氯气体体积比为为1∶4，将该装装置放在在有光亮亮的地方方(假设氯气气在水中中溶解度度可以忽忽略；假假设U形管的容容积远小小于集气气瓶的容容积)，经过足足够的一一段时间间后，U形管水柱柱变化为为()A．左高右右低B．左低右右高C．U形管中水水的高度度左右相相同D．U形管中没没有水解析：甲烷取代代反应的的化学方方程式为为CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl，此反应应中气体体的物质质的量减减少，且且生成的的HCl能够溶解解于水，，所以左左侧压强强减小至至零，故故U形管中的的水完全全被吸入入集气瓶瓶。答案：D(2)同分异构构体的书书写方法法①由通式，，判类别别根据有机机物的分分子组成成判断其其可能的的类别异异构(一般用通通式判断断)。②减碳法，，写碳链链主链由长长到短，，支链由由整到散散，位置置由心到到边，分分布由近近及远。。③移官位，，氢充填填a．先写出出不带官官能团的的烃的同同分异构构体，然然后在各各条碳链链上依次次移动官官能团的的位置。。b．按“碳四键”的原则，，碳原子子剩余的的价键用用氢原子子去饱和和，就可可得所有有同分异异构体的的结构简简式。(3)取代反应应产物同同分异构构体的判判断——等效氢法法①有机物中中位置等等同的氢氢原子叫叫等效氢氢原子，，烃的分分子中等等效氢原原子的种种类有多多少，则则其一元元取代物物种类就就有多少少。②“等效氢原原子”种类的判判断通常常有如下下三个原原则：a．同一碳碳原子所所连的氢氢原子是是等效的的；b．同一碳碳原子所所连的甲甲基上的的氢原子子是等效效的；c．同一分分子中处处于轴对对称或镜镜面对称称(相当于平平面镜成成像时，，物与像像的关系系)，对称位位置上的的氢原子子是等效效的。③常见的几几种烃基基的异构构体数目目a．—C3H7：2种，结结构简简式分分别为为：(1)同分异异构体体的分分子式式相同同，故故相对对分子子质量量相同同。但但相对对分子子质量量相同同的化化合物物不一一定是是同分分异构构体，，如C2H6与HCHO，C2H5OH与HCOOH不是同同分异异构体体。(2)同分异异构体体的最最简式式相同同。但但最简简式相相同的的化合合物不不一定定是同同分异异构体体，如如C2H2与C6H6，HCHO与CH3COOH不是同同分异异构体体。(3)书写同同分异异构体体时要要按一一定的的思维维顺序序，避避免遗遗漏和和重复复。同同时要要注意意总结结规律律，如如一种种烃如如果有有m个氢原原子可可被取取代，，那么么它的的n元取代代物与与(m－n)元取代代物种种类相相等。。(2009·辽宁、、宁夏夏理综综)3－甲基基戊烷烷的一一氯代代产物物(不考虑虑立体体异构构)有A．3种B．4种C．5种D．6种解析：：该题考考查了了有机机化合合物的的同分分异构构现象象。对对3－甲基基戊烷烷的碳骨骨架分分析可可知，，1号碳原原子和和5号碳原原子，，2号碳原原子和和4号碳原原子上上的氢氢原子子是对对称的的，另另外还还有3号碳原子上上的氢原子子，及连接接3号碳原子的的甲基上的的氢原子，，共有4种不同环境境的氢原子子，所以3－甲基戊烷烷的一氯代代产物的同同分异构体体共有4种。答案：B[变式训练]2.(2010·课标全国)分子式为C3H6Cl2的同分异构构体共有(不考虑立体体异构)()A．3种B．4种C．5种D．6种解析：分子式为C3H6Cl2的同分异构构体共有答案：B烷烃是有机机化学的基基础，本节节取代反应应、同分异异构体书写写等是历年年高考重点点考查的内内容之一。。主要题型型有：①选择题。该该类型题的的特点是一一题考查多多个知识点点，题少但但覆盖面广广。此类型型题主要考考查学生的的观察能力力和自学能能力。②填空题。该该类型题的的特点是将将计算、推推断等的解解题过程在在试卷外完完成，卷面面上只体现现结论或结结果。此类类型题主要要考查学生生的思维能能力和综合合处理问题题的能力。。单独与本节节内容相关关的试题并并不很多，，但烷烃是是有机化学学的基础，，是进一步步学习烃及及烃的衍生生物知识的的基础。高高考命题将将牢牢把握握这一特点点，将把甲甲烷分子空空间结构(饱和碳原子子的结构)、取代反应应等内容同同烃的衍生生物知识综综合在一起起进行考查查。另外，，同分异构构体的书写写将继续是是高考考查查热点。1．(2009·重庆理综)下列对有机机物结构或或性质的描描述，错误误的是()A．一定条件件下，Cl2可在甲苯的的苯环或侧侧链上发生生取代反应应B．苯酚钠溶溶液中通入入CO2生成苯酚，，则碳酸的的酸性比苯苯酚弱C．乙烷和丙烯烯的物质的量量共1mol，完全燃烧生生成3molH2OD．光照下2,2－二甲基丙烷烷与Br2反应，其一溴溴取代物只有有一种解析：本题考查有机机基础知识。。选项A，在光照条件件下Cl原子取代苯环环侧链上的H，在催化剂条条件下Cl原子取代苯环环上的H。选项B，H2CO3的酸性比苯酚酚强。选项C，C2H6、C3H6分子中含有的的H原子数相同，，1mol混合物无论怎怎样分配，含含H量不变，完全全燃烧生成的的H2O始终为3mol。选项D,2,2－二甲基丙烷烷中，4个—CH3完全等效，其其一溴代物只只有一种。答案：B2．(2008·全国卷Ⅰ)下列各组物质质不属于同分分异构体的是是()A．2,2－二甲基丙醇醇和2－甲基丁醇B．邻氯甲苯和和对氯甲苯C．2－甲基丁烷和和戊烷D．甲基丙烯酸酸和甲酸丙酯酯解析：具有相同分子子式、不同结结构的化合物物互称为同分分异构体。A、B、C选项中两种物物质的分子式式均相同，互互为同分异构构体。分子式不同，，不互为同分分异构体。答答案为D。答案：D3．环丙烷可作作为全身麻醉醉剂，环己烷烷是重要的有有机溶剂。下下面是部分环环烷烃及烷烃烃衍生物的结结构简式、键键线式和某些些有机化合物物的反应式(其中Pt、Ni是催化剂)。回答下列问题题：(1)环烷烃与____________________是同分异构体体。(2)从反应①～③可以看出，最最容易发生开开环加成反应应的环烷烃是是________(填名称)。判断依据为为__________________。(3)环烷烃还可与与卤素单质、、卤化氢发生生类似的开环环加成反应，，如环丁烷与与HBr在一定条件下下反应，其化化学方程式为为____________________________________(不需注明反应应条件)。(4)写出鉴别环丙丙烷和丙烯的的一种方法，，试剂______________________；现象与结论论_________。解析：(1)由表中结构简简式可知环烷烷烃的通式为为CnH2n，显然与碳原原子个数相等等的烯烃互为为同分异构体体。(2)比较①～③的的反应条件(温度)知，①反应温温度最低，故故环丙烷最易易发生开环加加成反应。(3)根据加成反应应的实质，不不难写出所求求反应的方程程式。(4)由反应④知环环烷烃不与KMnO4(H＋)反应，而碳碳碳双键易被氧氧化，故用KMnO4可鉴别环丙烷烷和丙烯。答案：(1)相同碳原子数数的烯烃(2)环丙烷反应应所需的温度度最低(3)(4)酸性KMnO4溶液使酸性性KMnO4溶液褪色的是是丙烯1．据估计，地地球上的绿色色植物通过光光合作用每年年能结合来自自CO2中的碳1500亿吨和来自水水中的氢250亿吨，并释放放4000亿吨氧气。光光合作用的过过程一般可用用下式表示：：CO2＋H2O＋微量元素(P、N等)(蛋白质、碳水水化合物、脂脂肪等)＋O2下列说法不正正确的是()A．有些无机物物通过光合作作用可转化为为有机物B．碳水化合物物就是碳和水水组成的化合合物C．叶绿素是光光合作用的催催化剂D．增加植被，，保护环境是是人类生存的的需要解析：A项正确；糖的的概念→B项不正确；→C项正确；环保保思想→D项正确。答案：B2．(2007·北京理综)如右图所示，，集气瓶内充满满某混合气体体，置于光亮亮处，将滴管管内的水挤入集气气瓶后，烧杯杯中的水会进进入集气瓶，，集气瓶内气体是是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①②B．②④C．③④D．②③解析：②中Cl2与CH4反应生成HCl及CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等，但总物质质的量不变，，后3种物质常温下下为液态，且且滴入水后，，HCl溶于水使集气气瓶内产生负负压，烧杯中中的水在大气气压作用下会会进入集气瓶瓶。③中由于于4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，也会产生题题述现象。答案：D3．2008年北京奥运会会“祥云”火炬所用环保保型燃料丙烷烷(C3H8)，悉尼奥运会会火炬所用燃燃料为65%丁烷(C4H10)和35%丙烷的混合物物，已知丙烷烷的标准燃烧烧热为2221.5kJ·mol－1；正丁烷的标标准燃烧热为为2878kJ·mol－1；异丁烷的标标准燃烧热为为2869.6kJ·mol－1，下列有关说说法正确的是是()A．正丁烷和异异丁烷互为同同系物B．相同质量的的正丁烷和丙丙烷分别完全全燃烧，前者者需要的氧气气多，产生的的热量也多C．相同条件下下，正丁烷的的熔沸点比异异丁烷高D．丙烷燃烧的的热化学方程程式可表示为为：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)；ΔH＝－2221.5kJ·mol－1解析：正丁烷与异丁丁烷互为同分分异构体，不不是同系物，，A错；根据丙烷烷和正丁烷的的燃烧热得出出相同质量时时，丙烷完全全燃烧放出的的热量大于正正丁烷，需要要氧气也多，，B错；正丁烷与与异丁烷相比比，异丁烷有有支链，故熔熔沸点低，C正确；D选项中生成物物水应为液态态，D错。答案：C4．(2009·上海单科)有机物的种类类繁多，但其其命名是有规规则的。下列列有机物命名名正确的是()解析：