甲烷 烷烴教案.doc

本資料來源于七彩教育網(wǎng)甲烷 烷烴一有機物的1.有機物定義：含碳化合物叫做有機化合物，簡稱有機物。(除CO、CO2、碳酸鹽、碳化物、硫氰化物、氰化物等外)它們雖然含碳，但性質(zhì)和組成與無機物很相近，所以把它們看作為無機物。也就是說，有機物一定含碳元素，但含碳元素的物質(zhì)不一定是有機物。而且有機物都是化合物，沒有單質(zhì)。2有機物與無機物的主要區(qū)別性質(zhì)和反應(yīng)有機物無機物溶解性多數(shù)不溶于水，易溶于有機溶劑，如油脂溶于汽油，煤油溶于苯。多數(shù)溶于水，而不溶于有機溶劑，如食鹽、明礬溶于水。耐熱性多數(shù)不耐熱；熔點較低，（400C以下）。如淀粉、蔗糖、蛋白質(zhì)、脂肪受熱分解；C20H42熔點36.4C,尿素132C。多數(shù)耐熱難熔化；熔點一般很高。如食鹽、明礬、氧化銅加熱難熔，NaCl熔點801C。可燃性多數(shù)可以燃燒，如棉花、汽油、天然氣都可以燃燒。多數(shù)不可以燃燒，如CaCO3、MnCl2不可以燃燒。電離性多數(shù)是非電解質(zhì)，如酒精、乙醚、苯都是非電解質(zhì)、溶液不電離、不導(dǎo)電。多數(shù)是電解質(zhì)，如鹽酸、氫氧化鈉、氯化鎂的水溶液是強電解質(zhì)?；瘜W(xué)反應(yīng)一般復(fù)雜，副反應(yīng)多，較慢，如生成乙酸乙酯的酯化反應(yīng)在常溫下要16年才達到平衡。石油的形成更久一般簡單，副反應(yīng)少，反應(yīng)快，如氯化鈉和硝酸銀反應(yīng)瞬間完成。3.有機物的組成C、H、O、N、S、P、鹵素等元素。構(gòu)成有機物的元素只有少數(shù)幾種，但有機物的種類確達三千多種 why？有機物種類之所以繁多主要有以下幾個原因：碳原子最外電子層上有4個電子，可形成4個共價鍵；有機化合物中，碳原子不僅可以與其他原子成鍵，而且碳碳原子之間也可以成鍵；碳與碳原子之間結(jié)合方式多種多樣，可形成單鍵、雙鍵或叁鍵，可以形成鏈狀化合物，也可形成環(huán)狀化合物；相同組成的分子，結(jié)構(gòu)可能多種多樣。4有機物的分類（標(biāo)準(zhǔn)不一樣，所得結(jié)果不同）5有機物的表示方法（ ）6有機物的密度（1）小于水的密度，且與水（溶液）分層的有：各類烴、一氯代烴、氟代烴、酯（包括油脂）（2）大于水的密度，且與水（溶液）分層的有：多氯代烴、溴代烴（溴苯等）、碘代烴、硝基苯二、甲烷1.烴：僅含碳和氫兩種元素的有機物稱為碳?xì)浠衔?，又叫烴在烴中最簡單的是甲烷，所以我們就先從甲烷開始學(xué)起。2甲烷的物理性質(zhì)無色、無味，難溶于水的，比空氣輕的，能燃燒的氣體，天然氣、坑氣、沼氣等的主要成分均為甲烷。 收集甲烷時可以用方法(1.向下排空氣法，2.排水法)3、甲烷的分子結(jié)構(gòu)甲烷的分子式：CH4 電子式： 結(jié)構(gòu)式：用短線表示一對共用電子對的圖式叫結(jié)構(gòu)式。得出結(jié)論：以碳原子為中心，四個氫原子為頂點的正四面體結(jié)構(gòu)。甲烷是非極性分子，所以甲烷極難溶于水，這體現(xiàn)了相似相溶原理。CH4：正四面體 NH3：三角錐形4 、甲烷的化學(xué)性質(zhì)（1）.甲烷的氧化反應(yīng) CH4+2O2CO2+2H2Oa.方程式的中間用的是“ ”（箭頭）而不是“=”（等號），主要是因為有機物參加的反應(yīng)往往比較復(fù)雜，常有副反應(yīng)發(fā)生。b.火焰呈淡藍(lán)色：CH4、H2、CO、H2Sc 甲烷氣體不能被酸性KMnO4溶液氧化。在通常條件下，甲烷不僅與高錳酸鉀等強氧化劑不反應(yīng)，而且與強酸、強堿也不反應(yīng)，所以可以說甲烷的化學(xué)性質(zhì)是比較穩(wěn)定的。但穩(wěn)定是相對的，在一定條件下也可以與一些物質(zhì)如Cl2發(fā)生某些反應(yīng)。（2）.甲烷的取代反應(yīng)現(xiàn)象：量筒內(nèi)Cl2的黃綠色逐漸變淺，最后消失。量筒內(nèi)壁出現(xiàn)了油狀液滴。量筒內(nèi)水面上升。量筒內(nèi)產(chǎn)生白霧a.注意CH4和Cl2的反應(yīng)不能用日光或其他強光直射，否則會因為發(fā)生如CH4+2Cl2C+4HCl而爆炸。b.在常溫下，一氯甲烷為氣體，其他三種都是液體，三氯甲烷（氯仿）和四氯甲烷（四氯化碳）是工業(yè)重要的溶劑，四氯化碳還是實驗室里常用的溶劑、滅火劑，氯仿與四氯化碳常溫常壓下的密度均大于1 gcm3，即比水重。c取代反應(yīng) 有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應(yīng)（3）.甲烷的受熱分解 CH4C+2H2 (這么高的溫度才分解，說明甲烷的熱穩(wěn)定性很強)三、烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1、 烷烴的概念：碳原子跟碳原子都以單鍵結(jié)合成鏈狀，碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子相結(jié)合。這樣的結(jié)合使得每個碳原子的化合價都已充分利用，都已達到“飽和”，這種結(jié)合的鏈烴叫做飽和鏈烴，或稱烷烴。2、 烷烴的通式：CnH 2n+2 (n1)3、 烷烴物理性質(zhì)：（1） 狀態(tài)：一般情況下，14個碳原子烷烴為氣態(tài)，516個碳原子為液態(tài)，16個碳原子以上為固態(tài)。（2） 溶解性：烷烴不溶于水，易溶于有機溶劑。（3）熔沸點：分子結(jié)構(gòu)相似（同系列中的同系物）隨分子量的增大（或C原子數(shù)增多）；分子間作用力增大，熔沸點增高。分子式相同的烴，支鏈越多，熔沸點越低（如戊烷的3種同分異構(gòu)體的沸點：正戊烷異戊烷新戊烷）C原子5個以上的烷烴唯獨新戊烷為氣態(tài)。(4 )密度：隨著碳原子數(shù)的遞增，密度逐漸增加。注意 ：（1）烷烴均為無支鏈的烷烴，常溫常壓下是氣體的烷烴除了上述碳原子數(shù)小于或等于4的幾種分子之外，還有一種碳原子數(shù)為5的分子，但分子中含有支鏈的戊烷 （2）烷烴分子均為非極性分子，故一般不溶于水，而易溶于有機溶劑，液態(tài)烷烴本身就是良好的有機溶劑烷原因 ：由于隨著相對分子質(zhì)量的增大，分子之間的范德華力逐漸增大，從而導(dǎo)致烷烴分子的熔沸點逐漸升高。練習(xí) ： 丁烷2一甲基丙烷戊烷 一甲基丁烷，2一二甲基丙烷等物質(zhì)的沸點由高到低排列順序正確的是（ ）（A） （B）（C) （D）4.烷烴的化學(xué)性質(zhì)（1）通常狀況下，它們很穩(wěn)定，跟酸、堿及氧化物都不發(fā)生反應(yīng)，也難與其他物質(zhì)化合；（2）在空氣中都能點燃； （3）它們都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)。注意（1）烷烴與氯氣也可以是溴在光照條件下發(fā)生的取代反應(yīng)，由于碳原子數(shù)的增多而使生成的取代產(chǎn)物的種類將更多；例如：甲烷的氯代物有：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷共四種氯代物。同學(xué)們算乙烷的氯代物有幾種？（ 2）在空氣或氧氣中點燃烷烴，完全燃燒的產(chǎn)物為CO2和H2O，相同狀況下隨著烷烴分子里碳原子數(shù)的增加往往會燃燒越來越不充分，使燃燒火焰明亮，甚至伴有黑煙；（3）烷烴分子也可以分解，但產(chǎn)物不一定為炭黑和氫氣，5.烷烴的通式：CnH2n+2CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12若烷烴分子的碳原子數(shù)為n，那么氫原子的數(shù)目就可表示為2n+2，這樣烷烴的分子式就可以表示為CnH2n+2。6.同系物概念分子結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質(zhì)，互稱為同系物。1下列化合物互為同系物的是：A O2和O3 B、C2H6和C4H10 H Br CH3C、BrCBr和BrCH D、CH3CH2CH3和CH3CHCH3 H H7同分異構(gòu)現(xiàn)象和同分異構(gòu)物體1、 同分異構(gòu)現(xiàn)象：化合物具有相同的化學(xué)式，但具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象。2、 同分異構(gòu)體：化合物具有相同的化學(xué)式，不同結(jié)構(gòu)的物質(zhì)互稱為同分異構(gòu)體。3、 同分異構(gòu)體的特點：分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，性質(zhì)也不相同。例3、進行一氯取代后，只能生成三種沸點不同產(chǎn)物的烷烴是（ ）A、(CH3)2CHCH2CH2CH3 B、(CH3)3CCH2CH3C、(CH3)2CHCH(CH3)2 D、(CH3)2CHCH38、同系物、同位素、同分異構(gòu)體、同素異形體的比較：同系物同位素同分異構(gòu)體同素異形體研究對象有機化合物之間元素、原子之間化合物之間單質(zhì)之間相似點結(jié)構(gòu)相似通式相同質(zhì)子數(shù)相同分子式相同同種元素不同點相差n個CH2原子團（n1）中子數(shù)不同原子排列不同組成或結(jié)構(gòu)不同例1、 有下列各組微?；蛭镔|(zhì)： A、O2和O3 B、C和C C、CH3CH2CH2CH3和CH3CH2CHCH3 H Cl CH3D、ClCCl和ClCH E、CH3CH2CH2CH3和CH3CHCH3 H H（1） 組兩種微?；橥凰兀唬?） 組兩種物質(zhì)互為同素異形體；（3） 組兩種物質(zhì)屬于同系物；（4） 組兩物質(zhì)互為同分異構(gòu)體；（5） 組兩物質(zhì)是同一物質(zhì)。9烷烴的系統(tǒng)命名法 定主鏈：就長不就短。選擇分子中最長碳鏈作主鏈（烷烴的名稱由主鏈的碳原子數(shù)決定） 找支鏈：就近不就遠(yuǎn)。從離取代基最近的一端編號。 命名： 就多不就少。若有兩條碳鏈等長，以含取代基多的為主鏈。 就簡不就繁。若在離兩端等距離的位置同時出現(xiàn)不同的取代基時，簡單的取代基優(yōu)先編號（若為相同的取代基，則從哪端編號能使取代基位置編號之和最小，就從哪一端編起）。 先寫取代基名稱，后寫烷烴的名稱；取代基的排列順序從簡單到復(fù)雜；相同的取代基合并以漢字?jǐn)?shù)字標(biāo)明數(shù)目；取代基的位置以主鏈碳原子的阿拉伯?dāng)?shù)字編號標(biāo)明寫在表示取代基數(shù)目的漢字之前，位置編號之間以“，”相隔，阿拉伯?dāng)?shù)字與漢字之間以“”相連。取代基的編號取代基取代基的編號取代基某烷烴簡單的取代基復(fù)雜的取代基主鏈碳數(shù)命名 烷烴命名書寫的格式：來源：高考%資源網(wǎng) KS%5U （5）下列烷烴的命名是否正確？若有錯誤加以改正，把正確的名稱填在橫線上：（1）CH3CHCH2CH3 2乙基丁烷 CH2 CH3（2）CH3CHCHCH3 3，4二甲基戊烷 CH3 CH2 CH3四、一鹵代烴同分異構(gòu)體種類的規(guī)律（1） 一個特定結(jié)構(gòu)的烴分子中有多少中結(jié)構(gòu)不同的氫原子，一般來說，其一鹵代烴就有多少種同分異構(gòu)體。等效氫法：正確而迅速地判斷出某有機物的一元取代物同分異構(gòu)體數(shù)目，關(guān)鍵在于找出分子中有多少種“等效氫原子” “等效氫原子”可按下述原則進行判斷。a . 同一碳原子上的氫原子是等效的b . 同一碳原子所連甲基上的氫是的效的（如新戊烷分子中的12個氫原子是等效的）c. 處于鏡面對稱位置上的氫原子是等效的（相當(dāng)于平面鏡成像時，物與像的關(guān)系）。（2）烴的分子結(jié)構(gòu)越不對稱（指支鏈的排列），則其一鹵代物的種類（同分構(gòu)體）就越多，如果烴的分子結(jié)構(gòu)很對稱，則一鹵代物種數(shù)最少。如分子式為C5H12的烴，一氯代物最多的為異戊烷一氯代物有四種，一氯代物最少的為 新戊烷 一氯代物只有一種（3）多鹵代物符合互補規(guī)律：若某有機物分子中總共含a個氫原子，則m元取代物和n元取代物的種類當(dāng)m+n=a時相等。練習(xí)：1進行一氯取代反應(yīng)后，只能生成3種沸點不同的產(chǎn)物的烷烴是（ ）（A）（CH3）2CHCH2CH3 （B）（CH3CH2）2CHCH3（C）（CH3）2CHCH（CH3） （D）（CH3）3CCH2CH32已知分子式為C12H12的物質(zhì)A的結(jié)構(gòu)簡式為 的苯環(huán)上二溴代物的異構(gòu)體數(shù)目為九種，由此推斷A苯環(huán)上四溴代物異構(gòu)體數(shù)目為（A）9種 （B）10種 （C）11種 （D）12種3、二氯丙烷（C3H6C12）有四種同分異構(gòu)體，推測六氯丙烷（C3H2Cl6）的同分異構(gòu)體數(shù)為（ ）（A）2種 （B）3種 （C）4種 （D）6種五、烴類物燃燒規(guī)律1、烴或烴的衍生物的燃燒通式：2、有機物完全燃燒時，C、H的耗氧關(guān)系為CO2CO2，4HO22H2O3、燃燒反應(yīng)的有關(guān)問題，可抓住以下規(guī)律（1）同溫同壓下烴完全燃燒前后氣體體積變化規(guī)律a、若燃燒后生成液態(tài)水： 根據(jù)：可得：規(guī)律之一，燃燒前后氣體體積一定減小，且減小值只與烴分子中的氫原子數(shù)有關(guān)，與碳原子數(shù)無關(guān)。b、若燃燒后生成氣態(tài)水：則烴分子中氫原子數(shù)得：規(guī)律之二，燃燒后生成氣態(tài)水時，總體積只與氫原子數(shù)有關(guān)，可能增大，不變或減小。（2）耗氧量規(guī)律 C O2 CO2 4H O2 2H2O質(zhì)量 12g 32g 44g 4g 32g 36g物質(zhì)的量1mol 1mol 1mol 4mol 1mol 2mol可得： 規(guī)律一，等物質(zhì)的量的各有機物烴類物質(zhì)（CxHy）完全燃燒時，耗氧量與的值與（X+Y/4）成正比；相同質(zhì)量的有機物中，烷烴中CH4耗氧量最大；炔烴中，以C2H2耗氧量最少；苯及其同系物中以C6H6的耗氧量最少；具有相同最簡式的不同有機物完全燃燒時，耗氧量相等。規(guī)律二，等物質(zhì)的量的各種有機物（只含C、H、O）完全燃燒時，分子式中相差若干個“CO2”部分或“H2O”部分，其耗氧量相等。規(guī)律三，烴或烴的含氧衍生物：最簡式相同的兩種有機物，總質(zhì)量一定，完全燃燒，耗氧量一定，生成的CO2量一定，生成的水的量也一定； 含碳量相同的兩種有機物，總質(zhì)量一定，則生成的CO2的量也一定； 含氫量相同的兩種有機物，總質(zhì)量一定，則生成的水的量也一定； 兩種分子式等效的有機物，總物質(zhì)的量一定，完全燃燒，耗氧量一定； 兩種有機物碳原子數(shù)相同，則總物質(zhì)的量一定，生成的CO2的量也一定； 兩種有機物氫原子數(shù)相同，則總物質(zhì)的量一定，生成的水的量也一定練習(xí)：1、有CH4、C2H6、C2H4、C3H8、五種氣態(tài)烴（1）若取相同質(zhì)量的上述各烴完全燃燒，消耗氧氣最多的是 生成CO2體積（相同狀況）最大的是 ；（2）若取相同體積的上述各烴完全燃燒，消耗O2最多的是 生成H2O最少的是 3、由兩種有機物組成的混合物，在一定的溫度和壓強下完全汽化為氣體。在相同的溫度和壓強下，只要混合氣體體積一定，那么無論混合物以何種比例混合，它在完全燃燒時所消耗的氧氣體積也是一定的。符合這種情況的可能是（ ）（A）乙醇（C2H6O）和乙酸（C2 H4 O2）（B)乙醛（C2H4O）和甲醇（CH4O)（C）丙醛（C3H6O）和甘油（C3H8O3）（D）丙酮（C3H6O）和丙二醇（C3 H8 O2）六實戰(zhàn)演練（一）、選擇題（每小題5分，共45分）2.在光照條件下，將等物質(zhì)的量的甲烷和氯氣混合，得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量最多的是ACH3ClBCHCl3CCCl4HCl3.若要使05mol甲烷完全和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，并生成相同物質(zhì)的量的四種取代物，則需要Cl2的物質(zhì)的量為A25molB2molC125mol05mol4.用于制造隱形飛機的某種物質(zhì)具有吸收微波的功能，其主要成分的結(jié)構(gòu)如圖，它屬于A.無機物B.烴C.高分子化合物D.有機物5.甲烷分子的空間構(gòu)型是正四面體，下列事實可以證明這一觀點的是A.CH3Cl沒有同分異構(gòu)體B.CH2Cl2沒有同分異構(gòu)體C.甲烷分子中CH鍵鍵角均相等D.甲烷分子可以發(fā)生取代反應(yīng)7.1，2，3三苯基環(huán)丙烷的3個苯基可以分布在環(huán)丙烷平面的上下，因此有如下2個異構(gòu)體。 (是苯基，環(huán)用鍵線表示，C、H原子都未畫出)據(jù)此，可判斷1，2，3，4，5五氯環(huán)戊烷(假定五個碳原子也處于同一平面上)的異構(gòu)體數(shù)是A4 B5 C678.某植物中（C6H10O5）n的含量為10%，若在一定條件下，微生物將（C6H10O5)n轉(zhuǎn)化成CH4：（C6H10O5）nnH2O3nCH43nCO2某沼氣池，當(dāng)加入該植物162，可得CH4在標(biāo)況下的體積為A.6723B.672LC.2243.44839.已知化合物B3N3H6（硼氮苯）與C6H6（苯）的分子結(jié)構(gòu)相似，如下圖：則硼氮苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分異構(gòu)體的數(shù)目為A.2B.3 C.4D.6（二）、非選擇題（共55分）10.(10分)按系統(tǒng)命名法填寫下列有機物的名稱及有關(guān)內(nèi)容：名稱是 ，它的一鹵代物有 種同分異構(gòu)體；(2) 名稱是 ，1mol該烴完全燃燒需消耗O2 mol。12.(10分)在101105a、120時，1 L A、B兩種烷烴組成的混合氣體，在足量O2中充分燃燒后，得到同溫同壓下25LCO2和35L水蒸氣，且A分子中比B少2個碳原子，試確定A和B的分子式及體積比。13.(15分）化學(xué)上常用燃燒法確定有機物的組成。這種方法是在電爐上加熱純O2氧化管內(nèi)樣品，根據(jù)產(chǎn)物的質(zhì)量確定有機物的組成。下圖所列裝置是用燃燒法確定有機物分子式的常用裝置。回答下