《烷烃的结构和性质》课件

《烷烃的结构和性质》生活中常见的烷烃甲烷丙烷丁烷庚烷辛烷二十二烷碳原子的饱和程度和化学键的类型烃分子可能的断键部位与相应反应类型的主要依据预测任务一：分析烷烃在组成和结构上的相似点

CH4

CH3CH3

CH3CH2CH3

CH3CH2CH2CH3

CH3(CH2)3CH3

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12

sp3

sp3

sp3

sp3

sp3

σ键

σ键

σ键

σ键

σ键同系物：像甲烷、乙烷、丙烷这些结构相似、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。烷烃同系物的通式：CnH2n+2（n≥1）【讨论】烷烃的结构决定了其性质与甲烷的相似。我们学过甲烷

具有哪些性质？甲烷物理性质：化学性质无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气小可燃性：取代反应：CH4+2O2CO2+2H2O点燃（氧化反应）CH4+Cl2CH3Cl+HCl光任务二：分析烷烃的化学性质【思考与讨论】（1）根据甲烷的性质推测烷烃可能具有的性质，填写下表。颜色溶解性可燃性与酸性高锰酸钾溶液与溴的四氯化碳溶液与强酸、强碱溶液与氯气（在光照下）无色难溶于水空气中可燃不反应取代反应不反应不反应任务二：分析烷烃的化学性质（2）根据甲烷的燃烧反应，写出汽油的成分之一辛烷（C8H18）完全

燃烧的化学方程式。2C8H18＋25O2

16CO2＋18H2O点燃庚烷辛烷任务二：分析烷烃的化学性质（3）根据甲烷与氯气的反应，写出乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式。指出该反应的反应类型，并从化学键和官能团的角度分析反应中有机化合物的变化。+Cl—Cl光CCHHHHHHCCClHHHHHClH+C—H键断裂，其中的氢原子被氯原子代替，生成C—Cl键。取代反应任务二：分析烷烃的化学性质（4）乙烷与氯气在光照下反应，可能生成哪些产物？请写出它们的

结构简式。取代程度取代产物结构简式一取代二取代三取代四取代五取代六取代CH3CH2Cl

CH3CHCl2CH2ClCH2ClCH3CCl3

CH2ClCHCl2CH2ClCCl3

CHCl2CHCl2

CHCl2CCl3CCl3CCl3北京奥运会火炬选择了丙烷作为燃料，为什么选择丙烷而不是其他的烷烃呢？任务三：比较烷烃的物理性质名称熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm－3)甲烷－182－1640.423【思考与讨论】已知甲烷的密度、熔点、沸点如下表，预测乙烷、丙烷等烷烃的密度、熔点、沸点与甲烷的差异，并说明预测依据。一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。部分烷烃的熔点、沸点和密度烷烃名称分子式结构简式常温下状态熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm－3)甲烷CH4CH4气体－182－1640.423乙烷C2H6CH3CH3气体－172－890.545丙烷C3H8CH3CH2CH3气体－187－420.501丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3气体－138－0.50.579戊烷C5H12CH3(CH2)3CH3液体－129360.626壬烷C9H20CH3(CH2)7CH3液体－541510.718十一烷C11H24CH3(CH2)9CH3液体－261960.740十六烷C16H34CH3(CH2)14CH3液体182800.775十八烷C18H38CH3(CH2)16CH3固体283080.777物理性质变化规律状态

溶解性

熔、沸点

密度

C1~C4气态；C5~C16液态；C17以上为固态都不溶于水，易溶于有机溶剂随碳原子数的增加，沸点逐渐升高。随碳原子数的增加，相对密度逐渐增大。密度小于水的密度奥运火炬选择丙烷作为燃料的原因丙烷能适应比较宽的温度范围，在零下40℃时仍能产生1个以上饱和蒸气压，高于外界大气压，形成燃烧。丙烷含碳量高，燃烧的火焰呈明亮的黄色，有良好的可视性，便于识别和电视转播、新闻摄影的需要。天然气多组分造成管道冻堵天然气的运输天然气的开采甲烷乙烷丙烷正丁烷正戊烷正己烷熔点/℃-182-172-187-138-129-94沸点/℃-164-89-42-0.53669-100℃的状态气液液液液固几种烷烃的熔点、沸点天然气凝液天然气深冷分离净化天然气－100℃C2H6、C3H8、C4H10、C5H12…CH4天然气净化深度冷却天然气的运输天然气的开采课堂小结烷烃化学性质：氧化与取代物理性质：熔、沸点与密度结构特点：sp3杂化、σ键、单键组成：CnH2n+2（n≥1）1．下列说法不正确的是（）A．所有烷烃中，甲烷中碳的质量分数最低

B．所有烷烃中，甲烷的沸点最低C．甲烷分子中最多有4个原子共平面D．甲烷、乙烷和丙烷都能在光照下与氯气发生取代反应04课堂练习2．下列有关烷烃的叙述中，正确的是（

）①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色⑥所有的烷烃都可以在空气中燃烧A．①②③⑥B．①④⑥ C．②③④ D．①②③④3．下列关于有机化合物M(如图)的说法中，不正确的是（

）A．与甲烷互为同系物B．M有同分异构体C．不能使酸性高锰酸钾溶液褪色D．光照时，能与Cl2发生取代反应4．丁烷广泛应用于家用液化石油气，也可用于打火机中作燃料，下列叙述不正确的是（）A．CH3CH2CH2CH3分子中四个碳原子不在同一条直线上

B．C4H10与C(CH3)4互为同系物C．丁烷在常温下是气体

D．C4H10进行一氯取代后可生成两种沸点不同的有机产物5．下列分子式只表示一种物质的是（）A．C4H10B．C5H12C．C3H7ClD．CH2Cl2课堂练习参考答案1.C2.B3.B4.D5.D探究一烷烃的取代反应【问题探究】为了探究甲烷与氯气的反应,某同学设计了如图所示装置,在U形管的左端被饱和食盐水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体,假定氯气在饱和食盐水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。随着反应的进行,饱和食盐水中会有NaCl晶体析出

请思考并回答下列问题:1.反应结束后能否只得到一种有机取代产物?提示

不能。因为甲烷与氯气的取代反应不能只停留在某一步,最终得到四种有机取代产物的混合物。2.假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机化合物,则应为哪种有机化合物?试写出反应的化学方程式。3.经过几个小时的反应后,U形管左端的气柱体积怎样变化?提示

体积减小。由于反应产物中的氯化氢易溶于水,CH2Cl2、CHCl3、CCl4是液体,气体体积是减小的。4.若饱和食盐水中含有Na2SiO3,在U形管的左端会观察到什么现象?提示

有白色沉淀生成,由于甲烷与Cl2反应生成了HCl,故能与Na2SiO3发生反应:Na2SiO3+2HCl===2NaCl+H2SiO3↓,生成白色沉淀H2SiO3。【微点拨】H2SiO3是一种不溶于水的弱酸,酸性比H2CO3弱。【深化拓展】1.烷烃取代反应需注意的5个方面(1)反应的条件——光照。(2)反应物状态——纯净的卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2),而不是其水溶液。(3)反应的特点——氢原子被卤素原子逐步取代,多步反应同时进行。(4)反应产物——混合物(多种卤代烃),不适宜制备卤代烃。(5)定量关系——n(X2)=n(一卤代物)+2n(二卤代物)+3n(三卤代物)+…=n(HX)。2.烃的二取代产物数目判断方法:定一动一法(1)确定等效氢种类:首先确定有机化合物中可被取代的氢原子有几种,据此确定第一个取代基可连接的位置。(2)确定一取代产物等效氢种类:判断有机化合物连接第一个取代基后有几类氢原子,确定第二个取代基可连接的位置。注意如果两个取代基相同,还应注意不要出现重复。【素能应用】典例1(2021福建泉州高二检测)丙烷(C3H8)常作为一种环保燃料。下列有关说法正确的是(

)A.丙烷既能发生取代反应,又能发生加成反应B.丙烷完全燃烧,其产物对空气没有污染C.丙烷燃料电池中,丙烷在正极发生反应D.丙烷的一氯代物有三种同分异构体答案

B解析

烷烃能发生取代反应,但不能发生加成反应,A错误;丙烷完全燃烧生成CO2和H2O,不会对空气造成污染,B正确;丙烷燃料电池中,丙烷发生氧化反应,应在负极上发生反应,C错误;丙烷中存在对称碳原子,只有两种等效氢原子,故其一氯代物只有两种,D错误。典例2(2021四川雅安高二检测)分子式为C4H8Cl2的有机化合物(不考虑立体异构)有(

)A.7种

B.8种

C.9种

D.10种答案

C解析

C4H8Cl2可以看作为C4H10中2个H原子被2个Cl原子取代,C4H10有CH3CH2CH2CH3、CH3C(CH3)2两种,这两种同分异构体中均含有2种等效氢原子。因此第一个氯原子连接的位置有4种,如图:第二个氯原子连接位置如上图标号所示,其中

连接第二个氯原子均会出现重复,因此同分异构体共有9种。【变式设问】(1)分子式为C4H8Cl2的有机物中两个氯原子连接在同一碳原子上的异构体有几种?试写出它们的结构简式。(2)分子式为C4H8Br2且分子中仅含有两个甲基的有机化合物有几种?提示

4种。分子式为C4H8Cl2的同分异构体可看作C4H10的二氯代物,共有9种结构,其中仅含有两个甲基的有机化合物有4种。(3)分子式为C4H8BrCl的有机化合物有几种?易错提醒(1)烷烃在光照条件下可与卤素单质发生取代反应,但烷烃不能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色。(2)判断烃的二取代产物时,如果两个取代基相同,一定要注意不能出现重复。变式训练1(2021辽宁营口高二检测)分子式为C3H6Cl2的同分异构体共有(不考虑立体异构)(

)A.3种

B.4种

C.5种

D.6种答案

B解析

分子式为C3H6Cl2的有机化合物可以看作C3H8中的两个氢原子被两个氯原子取代。第一个氯原子的连接位置有2种:第二个氯原子连接位置如上图中标号所示,因此共有四种。探究二烷烃的系统命名【问题探究】1.有同学认为下列有机化合物分子的主链碳原子数是8,该说法正确吗?提示

不正确。选主链时注意将—C2H5展开为—CH2CH3,这样就不难看出,该分子的主链有9个碳原子。3.辛烷值是表示汽化器式发动机燃料的抗爆性能好坏的一项重要指标,列于车用汽油规格的首项。汽油的辛烷值越高,抗爆性就越好,发动机就可以用更高的压缩比。不同化学结构的烃类,具有不同的抗爆震能力。异辛烷的抗爆性较好,辛烷值给定为100。异辛烷的球棍模型如上图2所示,用系统命名法如何对该物质进行命名?提示

2,2,4-三甲基戊烷。【深化拓展】1.烷烃系统命名法的五原则2.烷烃系统命名法的三步曲(1)第一步——定主链:遵循“长”“多”原则。①“长”,即主链必须是最长的;②“多”,即同“长”时,选取含支链最多(支链即取代基)的。如主链最长(7个碳原子)时,选主链有a、b、c三种方式,其中,a有3个支链、b有2个支链、c有2个支链,所以方式a正确。(2)第二步——编位号:遵循“近”“简”“小”原则。①优先考虑“近”:即从离支链最近的一端开始编号,定为1号位。如②同“近”考虑“简”:若有两个取代基不同,且各自离两端碳原子等距离,从简单支链的一端开始编号(即:基异、等距选简单)。如③同“近”同“简”考虑“小”:就是使支链位置序列最“小”。若有两个取代基相同(等“简”),且各自离两端碳原子的距离相等(等“近”)时,才考虑“小”。如两序列中两甲基位次均为2号位,—C2H5的位置为3号或4号位,则取—C2H5为3号位的编号序列为正确编号。(3)第三步——写名称。要按照格式:位号-支链名-