烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 【知識精講+高效備課】 高二化學 （人教版2019選擇性必修3）

走進奇妙的化學世界2022-2023選擇性必修3第二章

烴第一節(jié)

烷烴烴的分類僅含碳、氫元素的化合物碳氫芳香烴含苯環(huán)脂肪烴不含苯環(huán)飽和烴不含不飽和鍵不飽和烴含不飽和鍵

C=C、C≡C烴烷烴烷烴的存在:天然氣、液化石油氣、汽油、柴油、凡士林、石蠟等，它們的主要成分都是烷烴。天然氣液化石油氣汽油、柴油凡士林石蠟

學習

目標第1課時烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)PART01PART02通過微觀的化學鍵視角分析幾種簡單烷烴分子的結(jié)構(gòu),以甲烷的結(jié)構(gòu)為模型，認識烷烴的結(jié)構(gòu)。能依據(jù)甲烷的性質(zhì)預測烷烴可能具有的化學性質(zhì)。PART03通過對典型烷烴代表物的部分物理性質(zhì)的數(shù)據(jù)分析，認識烷烴同系物物理性質(zhì)的遞變性與其微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系名稱結(jié)構(gòu)簡式分子式碳原子的雜化方式分子中共價鍵的類型甲烷CH4CH4乙烷CH3CH3C2H6丙烷CH3CH2CH3C3H8丁烷CH3CH2CH2CH3C4H10戊烷CH3CH2CH2CH2CH3C5H12sp3sp3sp3sp3sp3σ鍵σ鍵σ鍵σ鍵σ鍵

根據(jù)烷烴的分子結(jié)構(gòu)，寫出相應(yīng)的結(jié)構(gòu)簡式和分子式，分析他們在組成和結(jié)構(gòu)上的相似點。甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷學習任務(wù)一：烷烴的結(jié)構(gòu)1.烷烴的結(jié)構(gòu)特點（1）碳原子都采取sp3雜化，以伸向四面體4個頂點方向的sp3雜化軌道與其他碳原子或氫原子結(jié)合，形成σ鍵。（2）分子中的共價鍵全部是單鍵，且碳鏈呈鋸齒狀排列。（3）鏈狀烷烴的通式為CnH2n＋2(n≥1)，且有機化合物中分子式只要符合此通式的，一定是鏈狀烷烴。歸納小結(jié)2．同系物（1）定義：像甲烷、乙烷、丙烷這些結(jié)構(gòu)相似、分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的化合物互稱為同系物

結(jié)構(gòu)相似、分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的化合物互稱為同系物。官能團種類、個數(shù)相同相對分子質(zhì)量相差14或14的整數(shù)倍

因結(jié)構(gòu)相似，所以化學性質(zhì)相似；它們的某些物理性質(zhì)隨著相對分子質(zhì)量的增大而發(fā)生規(guī)律性的變化。（2）特點：①通式相同，結(jié)構(gòu)相似，化學性質(zhì)相似屬于同一類物質(zhì)；②物理性質(zhì)一般隨碳原子數(shù)目的增多而呈規(guī)律性變化，如隨著碳原子數(shù)的增多，同系物的溶沸點逐漸升高，密度逐漸增大

；③在分子組成上相差一個或若干個“CH2”原子團，所以同系物一定具有不同的分子式，但相對分子質(zhì)量的差值一定是14的整數(shù)倍。練習：下列物質(zhì)是否為同系物①CH3CHO和CH3COOH②CH2=CH2和

③CH4和CH3CH3④CH3CH2CH3和H2CCH2CH2CH3－CH2－CH－CH3│CH3否否是是CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3⑤否同系物判斷的三個關(guān)鍵點：同兩種物質(zhì)屬于同一類物質(zhì)，官能團的種類和數(shù)目一樣。似差兩種物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，碳骨架的鏈接方式相同。兩種物質(zhì)分子組成上相差一個或多個CH2原子團(1)同系物一定具有不同的碳原子數(shù)(或分子式)。(2)同系物一定具有不同的相對分子質(zhì)量(相差14n)。1.烷烴的物理性質(zhì)部分烷烴的熔點、沸點和密度烷烴名稱分子式結(jié)構(gòu)簡式常溫下狀態(tài)熔點/℃沸點/℃密度/(g·cm－3)甲烷CH4CH4氣體－182－1640.423乙烷C2H6CH3CH3氣體－172－890.545丙烷C3H8CH3CH2CH3氣體－187－420.501丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3氣體－138－0.50.579戊烷C5H12CH3(CH2)3CH3氣體－129360.626壬烷C9H20CH3(CH2)7CH3氣體－541510.718十一烷C11H24CH3(CH2)9CH3氣體－261960.740十六烷C16H34CH3(CH2)14CH3氣體182800.775十八烷C18H38CH3(CH2)16CH3氣體283080.777學習任務(wù)二：烷烴的性質(zhì)分子中碳原子數(shù)正戊烷異戊烷新戊烷比較戊烷的沸點＞＞36.1℃27.9℃9.5℃③常溫下的存在狀態(tài)，由氣態(tài)逐漸過渡到液態(tài)、固態(tài)。①隨著分子中碳原子數(shù)的遞增，烷烴熔沸點逐漸升高。②隨著分子中碳原子數(shù)的遞增，烷烴密度逐漸增大。常溫下烷烴的狀態(tài)：④所有烷烴均難溶于水，密度均小于1C17以上為固態(tài)C5~C16液態(tài)C1~C4氣態(tài)烷烴同系物的物理性質(zhì)的遞變規(guī)律歸納小結(jié)C個數(shù)相同，支鏈越多，熔沸點越低顏色溶解性可燃性與酸性高錳酸鉀溶液與溴的四氯化碳溶液與強酸、強堿溶液與氯氣（在光照下）無色難溶于水易燃不反應(yīng)不反應(yīng)不反應(yīng)取代反應(yīng)2.烷烴的化學性質(zhì)

思考與討論1：根據(jù)甲烷的性質(zhì)推測烷烴可能具有的性質(zhì)，填寫下表。連續(xù)反應(yīng)，反應(yīng)過程不會停留在某一步，所以產(chǎn)物較為復雜，不適合制備物質(zhì)。反應(yīng)生成兩種氣態(tài)物質(zhì)，三種液態(tài)物質(zhì)。最多的產(chǎn)物是HCl。甲烷與氯氣的反應(yīng)+Cl—Cl光CCHHHHHHCCClHHHHHClH+

思考與討論2：根據(jù)甲烷與氯氣的反應(yīng)，寫出乙烷與氯氣反應(yīng)生成一氯乙烷的化學方程式。

上述反應(yīng)屬于取代反應(yīng)，乙烷分子中C—H鍵斷裂，其中的氫原子被氯原子代替，生成C—Cl鍵。CH3ClClClClClCH3ClClClClCH3ClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClCl一氯乙烷(1種)，二氯乙烷(2種)，三氯乙烷(2種)，四氯乙烷(2種)，五氯乙烷(1種)，六氯乙烷(1種)共9種。可能的產(chǎn)物：CH3CH2Cl、CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、CH3CCl3、CH2CICHC12、CH2CICC13、CHCl2CHCl2、CHCl2CCl3、CCl3CCl3

思考與討論3：乙烷與氯氣在光照下反應(yīng)，可能生成哪些產(chǎn)物？請寫出它們的結(jié)構(gòu)簡式。

點燃烷烴與氧氣的燃燒反應(yīng)方程式通式（燃燒方程式中有機物一般用分子式）

現(xiàn)象：烷烴燃燒火焰呈淡藍色，無黑煙，放出大量熱，且烷烴中碳的質(zhì)量分數(shù)越低放出熱量越多。

小規(guī)律：完全燃燒相同質(zhì)量的烴時，消耗氧氣的體積（物質(zhì)的量）隨著碳原子數(shù)的遞增二減小。拓展：烴CxHy與氧氣的反應(yīng)的一般燃燒反應(yīng)方程式（烴的燃燒通式）CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+y/2H2O

點燃烷烴在絕氧條件下高溫分解一般生成另一種烷烴和烯烴(裂化或裂解)CH3CH2CH2CH3CH3CH3+CH2=CH2

高溫或CH3CH2CH2CH3CH4+CH3CH=CH2

高溫

(1)甲烷的化學性質(zhì)比較穩(wěn)定，常溫下不能被酸性KMnO4溶液氧化，也不與強酸、強堿及溴的四氯化碳溶液反應(yīng)。但能在空氣中發(fā)生燃燒反應(yīng)和在光照下與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)。烷烴的化學性質(zhì)

(2)烷烴的性質(zhì)與甲烷相似①不與酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液、強酸溶液、強堿溶液反應(yīng)。歸納小結(jié)(2)烷烴的性質(zhì)與甲烷相似②氧化反應(yīng)——可燃性注：當碳含量少時，產(chǎn)生淡藍色火焰，但隨著碳原子數(shù)的增多，碳的質(zhì)量分數(shù)逐漸增大，有黑煙產(chǎn)生乙烷的取代反應(yīng)H－C－C－H＋Cl－Cl

→H－C－C－Cl＋HClH

HH

HH

HH

H光照鍵斷裂③特征反應(yīng)——取代反應(yīng)烷烴可以與鹵素單質(zhì)(氣態(tài))在光照下發(fā)生取代反應(yīng)生成鹵代烴和鹵化氫。乙烷斷裂的鍵為C—H鍵，形成鍵為C—Cl鍵和H—Cl鍵。特征：分步取代，產(chǎn)物多烷烴取代反應(yīng)的特點：①在光照條件下；②與純鹵素反應(yīng)；③1mol鹵素單質(zhì)只能取代1molH④連鎖反應(yīng)，有多種產(chǎn)物（鹵代烴和鹵化氫氣體）④受熱分解：烷烴在隔絕空氣的條件下，加熱或加催化劑可發(fā)生裂化或裂解通式：一分子烷烴一分子烷烴+一分子烯烴舉例：課堂小結(jié)結(jié)質(zhì)質(zhì)烷烴分子中的共價鍵全部是單鍵化學性物理性構(gòu)烷烴的結(jié)構(gòu)與甲烷