7.1 第1课时 烷烃的结构课件 2023-2024学年高一化学人教版2

第7章有机化学

第一节认识有机化合物第1课时烷烃的结构二、烷烃的概念及结构甲烷的分子结构。实验数据表明,甲烷分子中的5个原子不在同一平面上,而是形成了正四面体的空间结构。碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于4个顶点。分子中的4个C—H的长度和强度相同,相互之间的夹角相等。二、烷烃的概念及结构1.与甲烷结构相似的有机化合物还有很多,随着分子中碳原子数的增加,还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物。请根据碳原子的成键规律和下表提供的信息,写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式,并由此归纳这类有机化合物分子式的通式。二、烷烃的概念及结构2.比较大家写出的丁烷的结构式是否相同,思考产生这种现象的可能原因。3.结合下图中的分子结构模型,总结这类有机化合物的组成和分子结构特点。二、烷烃的概念及结构1.烷烃:有机化合物只含碳和氢两种元素,分子中的碳原子之间都以单键结合,碳原子的剩余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。2.链状烷烃的通式:CnH2n+2(n≥1,且n为整数)。3.链状烷烃的结构特点:(1)单键:碳原子之间以碳碳单键相结合。(2)饱和:碳原子剩余价键全部与氢原子相结合。烷烃是饱和烃,相同碳原子数的有机物分子里,链状烷烃的含氢量最大。三、同系物[问题思考]根据烷烃的通式,相邻烷烃分子的组成上有什么相同点和不同点呢?它们之间有何特殊称谓?1.同系物:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。2.同系物的特点:通式相同、结构相似、化学性质相似,分子式不同、组成上相差一个或若干个CH2原子团。三、同系物②③④小试牛刀下列物质中属于同系物的是___________(填序号)。①CH2

CH—CH3

②CH4

③CH3CH2CH3

④CH3(CH2)5CH(CH3)CH3

三、同系物【拓展延伸】同系物的判断标准:1.同系物所含元素种类一定相同,除C、H外其他种类元素原子数必须相同。2.同系物一定具有不同的碳、氢原子数和分子式。3.同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。四、烷烃的命名———习惯命名法1.1~10个碳原子的直链烷烃:称为甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸烷。2.11个碳原子以上的直链烷烃:以汉字数字代表,如C11H24称为十一烷。四、烷烃的命名———习惯命名法3.带支链的烷烃:用正、异、新表示。五、同分异构现象和同分异构体[问题思考]正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子式、分子结构是否相同呢?它们是否为同一种物质?正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子式相同(C5H12),但分子结构不同,属于不同的物质。五、同分异构现象和同分异构体同分异构现象和同分异构体。1.同分异构现象: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。2.同分异构体:具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。如:正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体。五、同分异构现象和同分异构体同分异构现象和同分异构体。3.同分异构体的性质:(1)物理性质:支链越多,熔、沸点越低,密度越小。(2)化学性质:不一定相同。五、同分异构现象和同分异构体【拓展延伸】1.同分异构体两不同:结构不同、性质不同同分异构体三同:分子式相同、分子组成相同、分子量相同五、同分异构现象和同分异构体2.四同概念的比较概念同位素同素异形体同系物同分异构体对象原子单质有机物有机物、无机物判断依据原子数相同、中子数不同的原子之间互称为同位素同一种元素组成的不同单质之间互称为同素异形体结构相似、在分子组成上相差一个或若干个CH2

原子团的化合物互称为同系物分子式相同,结构不同,不一定是同一类物质性质化学性质几乎完全相同,物理性质有差异化学性质相似,物理性质差别较大化学性质相似,熔、沸点和相对密度呈规律性变化化学性质可能相似也可能不同,物理性质不同实例氕、氘、氚红磷与白磷甲烷与乙烷正丁烷与异丁烷总结一、有机化合物中碳原子的成键特点总结二、烷烃的结构1.甲烷的分子结构分子结构示意图球棍模型空间填充模型总结二、烷烃的结构2.烷烃的组成、结构特点组成结构特点烷烃的通式CnH2n+2(n≥1,且n为整数)分子中的碳原子之间都以单键结合,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,使碳原子的化合价都达到“饱和”链状只含有C、H两种元素总结二、烷烃的结构3.烷烃的习惯命名法(1)表示总结二、烷烃的结构3.烷烃的习惯命名法(2)碳原子数n相同,结构不同时,用正、异、新表示。如C4H10的两种分子的命名:无支链时,CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷;有支链时,CH3CH(CH3)CH3命名为异丁烷。4.同系物结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物,如CH4和CH3CH3互为同系物。

总结二、烷烃的结构5.同分异构体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。如CH3CH2CH2CH2CH3(正戊烷)、(异戊烷)、(新戊烷)互为同分异构体。课堂练习1.目前人类已发现的有机化合物大约有三千万种,下列有关其种类繁多的原因的说法错误的是()A.碳原子间能以单键、双键或三键等多种方式结合B.多个碳原子可以形成长短不一的碳链,碳链也可以含有支链C.每个碳原子都能与氢原子形成四个共价键D.多个碳原子间可以形成碳链、碳环,碳链或碳环也能相互结合C课堂练习D2.下列有关链状烷烃的叙述错误的是()A.原子间所成的键都是单键B.碳原子最外层均满足8e−稳定结构C.分子组成上满足通式CnH2n+2(n≥1)D.相邻两个链状烷烃分子组成上相差一个甲基课堂练习B3.下列说法不正确的是()A.烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键B.正丁烷的四个碳原子可以在同一条直线上C.甲烷、乙烷、丙烷的结构都只有一种D.任何烷烃分子不可能为平面结构课堂练习D4.正丁烷和异丁烷互为同分异构体的依据是()A.具有相似的化学性质B.具有相同的物理性质C.分子具有相同的空间结构D.分子式相同,但分子内碳原子的连接方式不同一、烷烃的性质烷烃的物理性质和化学性质。1.烷烃的物理性质一、烷烃的性质烷烃的物理性质和化学性质。2.烷烃的化学性质(1)稳定性:在通常情况下,烷烃比较稳定,与强酸、强碱或酸性高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。一、烷烃的性质烷烃的物理性质和化学性质。2.烷烃的化学性质(2)可燃性:烷烃可以在空气中完全燃烧,发生氧化反应,生成二氧化碳和水,并放出大量的热。链状烷烃燃烧的通式为现象:随着烷烃分子中碳原子数的增加,燃烧越来越不充分,火焰越来越明亮,有些伴有黑烟。一、烷烃的性质烷烃的物理性质和化学性质。2.烷烃的化学性质(3)高温分解:烷烃在较高温度下会发生分解。如:二、甲烷的性质1.甲烷的物理性质:甲烷是无色无味的气体,密度比空气小,极难溶于水。2.甲烷的化学性质:(1)通常情况下,甲烷的性质比较稳定,与强酸、强碱或高锰酸钾、溴水等强氧化剂都不发生反应。现象:安静地燃烧,火焰呈淡蓝色,放出大量的热。(2)氧化反应(可燃性):CH4+2O2

CO2+2H2O。二、甲烷的性质2.甲烷的化学性质:(3)高温分解:在隔绝空气并加热至1000℃的高温下,甲烷发生分解反应,化学方程式CH4

C+2H2。(4)注意:点燃甲烷前必须验纯,否则易发生爆炸。二、甲烷的性质【拓展延伸】CH4爆炸极限:指甲烷与空气混合后遇火引起爆炸的浓度范围值,甲烷爆炸极限的实验值为5%~15.4%,因此在煤矿矿井里要采取通风、严禁烟火等安全措施。二、甲烷的性质[演示实验]甲烷的取代反应(特征反应)。实验装置实验步骤实验现象取两支试管,均通过排饱和NaCl溶液的方法收集半试管CH4和半试管Cl2,分别用铁架台固定好,将其中一支试管用铝箔套上,另一支试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置,比较两支试管内的现象套有铝箔的试管内无明显现象;未套铝箔的试管,光照时,试管内气体颜色变浅,试管壁出现油状液滴,试管内液面上升二、甲烷的性质[演示实验]甲烷的取代反应(特征反应)。实验结论实验原理实验说明甲烷和氯气在光照的条件下发生反应,生成难溶于水的有机物①CH4

与纯卤素单质发生取代反应,与氯水、溴水不反应;②CH4

与Cl2

在光照的条件下发生取代反应,该反应是一个连锁反应,各取代产物都有,有机产物在通常下的状态是“一气三液”CH4+Cl2

CH3Cl(气体)+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2(液体)+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3(液体)+HCl、CHCl3+Cl2

CCl4(液体)+HCl二、甲烷的性质甲烷的取代反应。1.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叫做取代反应。2.甲烷的取代反应的断键位置二、甲烷的性质甲烷的取代反应。3.甲烷的取代反应的数量关系:每取代1mol氢原子,消耗1molCl2,生成1molHCl。二、甲烷的性质甲烷的取代反应。4.甲烷与氯气反应共得到5种产物,其中一氯甲烷和氯化氢是气态,二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷为液态。而氯化氢易溶于水,其余难溶于水。(1)CHCl3:三氯甲烷(氯仿),无色透明易挥发液体,稍有甜味。氯仿是工业上重要的有机溶剂,在医药上用作麻醉剂、防腐剂。(2)CCl4:四氯化碳,无色透明液体,具有氯仿的微甜气味,有毒。可用作溶剂、有机物的氯化剂、香料的浸出剂、纤维的脱脂剂、灭火剂、分析试剂,并用于制氯仿和药物等。二、甲烷的性质烷烃(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律。1.反应条件:反应条件为光照,其光照为漫射光,强光直射易发生爆炸。2.反应物:反应物为卤素单质,如甲烷与氯水、溴水不反应,但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。3.反应产物:虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同,但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多。二、甲烷的性质烷烃(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律。4.反应特点:连锁反应。甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代,第一步反应一旦开始,后续反应立即进行,且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)=1∶1时,并不只发生反应CH4+Cl2CH3Cl+HCl,其他反应也在进行。二、甲烷的性质【归纳总结】取代反应与置换反应的区别类别取代反应置换反应反应物一种化合物和另一种化合物或单质一种单质和一种化合物生成物一般生成两种化合物另一种化合物和另一种单质反应中电子得失不一定发生电子转移,不一定是氧化还原反应一定发生电子转移,一定是氧化还原反应反应类型适用于有机反应适用于无机反应反应是否可逆部分是可逆反应一般是不可逆反应反应条件大多需加热、光照、催化剂等一般只需常温或加热二、甲烷的性质小试牛刀下列反应属于取代反应的是_________(填序号)。①CH4C+2H2

②CuSO4+FeFeSO4+Cu③CH3Cl+Cl2

CH2Cl2+HCl④2NaBr+Cl2

2NaCl+Br2

⑤CH3OH+HClCH3Cl+H2O⑥CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBr③⑤⑥二、甲烷的性质【拓展延伸】甲烷的用途:1.高效、较清洁燃料。2.化工原料———甲烷在高温条件下分解可得到炭黑,炭黑可用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等;甲烷可以制氯仿和CCl4等重要的溶剂;甲烷也可以氧化制甲醇、制氟里昂制冷剂等。三、有机物和无机物的对比无机物和有机物的区别。有机物无机物种类很多(3000万种以上)比有机物少(10万种左右)溶解性多数难溶于水,易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂多数难溶于有机溶剂,易溶于水耐热性不耐热,熔点较低,且受热会发生分解多数耐热,难熔化,熔点较高可燃性多数容易燃烧多数不能燃烧电离性多数为非电解质多数是电解质化学反应一般比较复杂,常伴有副反应的发生,很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行,