2024春新教材高中化学第2章烃第1节烷烃一烷烃的结构和性质学案新人教版选择性必修3

第二章烃情景切入1．烷烃有机化合物结构复杂，种类繁多，普遍存在着同分异构现象。为了使每一种有机化合物对应一个名称，按照一定的原则和方法，对每一种有机化合物进行命名是最有效的科学方法。烷烃的主要性质？烷烃的命名方法？答案：烷烃可在空气中燃烧生成CO2和H2O；烷烃在光照条件下与卤素单质发生取代反应；烷烃在高温、催化剂作用下发生分解反应。烷烃的命名方法主要有习惯命名法和系统命名法。2．烯烃、炔烃烷烃广泛存在于自然界中：苹果表面的蜡状物质是二十七烷(C27H56)，圆白菜叶子上覆盖着二十九烷(C29H60)，蚂蚁分泌的传递信息素的主要化学成分是十一烷(C11H24)和十三烷(C13H28)，蜡和凡士林都是分子中有20个以上碳原子的烷烃。自然界中的简单烯烃并不多见，但含有碳碳双键结构单元的化合物却很多。例如，胡萝卜含有β-胡萝卜素的分子中有多个碳碳双键，食用花生油中的油酸和亚油酸分子中也有碳碳双键。所有烯烃都存在顺反异构吗？烷烃存在顺反异构吗？如何鉴别烷烃和烯烃？答案：若烯烃分子中双键一端碳原子连接的其他原子或原子团相同，则不存在顺反异构；烷烃分子中不含碳碳双键，故不存在顺反异构；可用溴的四氯化碳溶液(或溴水)或酸性高锰酸钾溶液进行鉴别，能使二者褪色的为烯烃，不能使二者褪色的是烷烃。3．芳香烃19世纪，欧洲许多国家都使用煤气照明，煤气通常是压缩在桶里贮运的，人们发现这种桶里总有一种油状液体，但长时间无人问津。1825年英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚兴趣，他花了整整五年时间提取这种液体，从中得到了一种无色油状液体。日拉尔等化学家测定该烃的分子式为C6H6，这种烃就是苯。1865年凯库勒根据“梦境”创立了苯环学说……如何证明苯的分子结构不是单、双键交替？己烯和苯都能使溴水褪色，二者褪色原理相同吗？答案：苯分子不是单、双键交替结构，可从以下几个方面来证实。(1)苯分子是一个平面正六边形的结构，所以所有的碳碳键的键长都是相等的；(2)将苯放入溴水中不会因发生反应而褪色；(3)将苯加入酸性高锰酸钾溶液中，溶液不褪色；(4)如果苯分子为单、双键交替排列的结构，邻二氯取代物有2种：和而事实上苯的邻二氯取代物只有1种，说明苯分子中的碳碳键是完全相同的。己烯和苯使溴水褪色的原理不相同。己烯与溴水发生加成反应，苯萃取溴水中的溴单质。第一节烷烃学习目标1．认识烷烃的组成、结构特点及性质。2．了解烷烃在日常生活、有机合成和化工生产中的重要作用。3．通过练习掌握烷烃的系统命名法，培养有序的思维能力。核心素养1．宏观辨识与微观探析：从化学键的饱和性等微观角度理解烷烃的结构特点，能辨析物质类别与反应类型之间的关系。2．证据推理与模型认知：能通过模型假设、证据推理认识常见有机物分子的空间构型，会判断复杂有机物分子中原子间的位置关系。一、烷烃的结构和性质1．烃仅含_碳__、_氢__两种元素的有机化合物。根据结构的不同，烃可分为_烷烃__、_烯烃__、_炔烃__和_芳香烃__等。2．烷烃的结构(1)烷烃的结构请根据图中所示烷烃的分子结构，写出相应的结构简式和分子式，并分析它们在组成和结构上的相似点。名称结构简式分子式碳原子的杂化方式分子中共价键的类型甲烷_CH4___CH4___sp3___σ键__乙烷_CH3CH3___C2H6___sp3___σ键__丙烷_CH3CH2CH3___C3H8___sp3___σ键__正丁烷_CH3(CH2)2CH3___C4H10___sp3___σ键__正戊烷_CH3(CH2)3CH3___C5H12___sp3___σ键__(2)烷烃的结构特点①杂化方式：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取_sp3__杂化，以伸向四面体4个顶点方向的_sp3__杂化轨道与其他_碳原子__或_氢原子__结合，形成_σ__键。②空间结构：以_碳__原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈_锯齿状__排列。③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是_单__键(C—C、C—H)。(3)链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1)。3．烷烃的性质(1)同系物①概念：_结构__相似、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性质：同系物因组成和结构相似，_化学__性质相似，而_物理__性质一般呈规律性变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。(2)物理性质物理性质变化规律状态随着碳原子数的增加，常温下的存在状态由_气__态逐渐过渡到_液__态、_固__态。当碳原子数小于或等于_4__时，烷烃在常温下呈气态溶解性都难溶于_水__，易溶于_有机溶剂__熔、沸点随着碳原子数的增加，熔、沸点逐渐_升高__，同种烷烃的_不同异构体__中，支链越多，其熔、沸点越_低__密度随着碳原子数的增加，密度逐渐_增大__，但比水的_小__(3)化学性质烷烃的化学性质比较稳定，常温下不能被_酸性高锰酸钾溶液__氧化，也不与_强酸__、_强碱__及_溴的四氯化碳__溶液反应。①氧化反应(可燃性)如辛烷燃烧的化学方程式为2C8H18＋25O2eq\o(→,\s\up7(点燃))16CO2＋18H2O。链状烷烃燃烧的通式为CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(点燃))nCO2＋(n＋1)H2O。②取代反应烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷，化学方程式为CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HCl。正误判断在括号内打“√”或“×”。(1)分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是链状烷烃。(×)(2)在光照下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色。(×)(3)丙烷分子中所有碳原子在一条直线上。(×)(4)光照条件下，1molCl2与2molCH4充分反应后可得到1molCH3Cl。(×)(5)标准状况下，11.2L己烷所含共价键的数目为9.5NA。(×)应用体验1．将1mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量相等，则生成的HCl的物质的量为(B)A．1.5mol B．2.5molC．3mol D．4mol解析：甲烷与Cl2发生取代反应时，一半的氯原子进入HCl中，一半的氯原子在有机物中，据充分反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量相等，都为0.25mol，则消耗Cl2的物质的量为0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol，生成HCl的物质的量为2.5mol。2．1mol丙烷与氯气发生取代反应，最多能消耗Cl2的物质的量为(B)A．4mol B．8molC．10mol D．2mol解析：1mol丙烷在光照条件下与Cl2发生完全取代反应生成C3Cl8时，消耗氯气最多，即丙烷与氯气按物质的量之比1∶8反应，故最多消耗Cl2的物质的量是8mol。3．C5H12有3种不同的结构，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4。下列有关叙述正确的是(C)A．甲、乙、丙互为同系物，均可与氯气、溴蒸气发生取代反应B．C5H12能使酸性KMnO4溶液褪色C．甲、乙、丙中，丙的沸点最低D．丙在常温常压下为液态解析：甲、乙、丙互为同分异构体，A错误；甲、乙、丙都不能使酸性KMnO4溶液褪色，B错误；同分异构体