第二章《烴》第一課時

烷烴的結構和性質第一節

烷烴【新課導入】視頻中主角就是我們今天要講的烷烴的代表物甲烷，從屬類上他屬于脂肪烴，那脂肪烴除了烷烴還有哪些呢？烷烴在結構上和烯烴、炔烴的區別是什么？【烴的分類】【思考】仔細觀察下列兩組烴，找出它們的不同:(1)CH4(2)CH2=CH2(5)CH≡C—CH3(3)CH2=CHCH3；CH=CH2(3)(4)CH3CHCH3CH3第一組:第二組:CH3(2)(1)(4)芳香烴脂肪烴烴的分類僅含碳、氫元素的化合物碳氫芳香烴含苯環脂肪烴不含苯環飽和烴:不含不飽和鍵不飽和烴:含不飽和鍵

C=C、C≡C烴生活中常見的烴石蠟C18~C30的長鏈飽和烴C15～C18的烷烴柴油丙烷和丁烷液化石油氣天然氣甲烷C17~C21的烷烴凡士林它們的主要成分都是烷烴。烷烴是一類最基礎的有機物。【思考與討論】請根據圖2-1所示烷烴的分子結構，寫出相應的結構簡式和分子式，并分析它們在組成和結構上的相似點。

完成教材P26表格。正正

CH4

CH3CH3

CH3CH2CH3

CH3CH2CH2CH3

CH3CH2CH2CH2CH3

CH4

C2H6

C3H8

C4H10

C5H12

sp3

sp3

sp3

sp3

sp3

σ鍵

σ鍵

σ鍵

σ鍵

σ鍵一、烷烴的結構

全是σ鍵(單鍵)【歸納小結】烷烴的結構與甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取sp3雜化，以伸向四面體四個頂點方向的sp3雜化軌道與其他碳原子或氫原子結合，形成σ鍵。烷烴分子中的共價鍵全部是單鍵烷烴中碳原子均是飽和的1．鏈狀烷烴的定義烴分子中的碳原子之間只以單鍵結合成鏈狀,碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子相結合，使每個碳原子的化合價都已充分利用，都達到“飽和”。這樣的烴叫做飽和烴，又叫鏈狀烷烴。一、鏈狀烷烴的結構①碳碳單鍵②鏈狀③以“H”飽和關鍵詞：空間“鋸齒形”2.通式：CnH2n+2(n≥1)CnH2n+2(n≥1)①只表示鏈狀烷烴③含碳量最低的

.

④共價鍵總數

.

CH43n+1②分子中的碳原子并非直線狀排列，而是鋸齒狀同系物：分子結構相似，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。

思考與討論：分子組成相差CH2的有機化合物，一定是同系物嗎？知識回顧不是。比如：乙烯與環丙烷決定結構性質1.烷烴的物理性質表2-1幾種烷烴的熔點、沸點和密度烷烴名稱分子式結構簡式常溫下狀態熔點/℃沸點/℃密度/(g/cm3)甲烷CH4CH4氣－182－1640.423乙烷C2H6CH3CH3氣－172－890.545丙烷C3H8CH3CH2CH3氣－187－420.501正丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3氣－138－0.50.579正戊烷C5H12CH3(CH2)3CH3液－129360.626正壬烷C9H20CH3(CH2)7CH3液－541510.718十一烷C11H24CH3(CH2)9CH3液－261960.740十六烷C16H34CH3(CH2)14CH3液182800.775十八烷C18H38CH3(CH2)16CH3固283080.777二、鏈狀烷烴的性質P28→觀察上表，分析烷烴的密度、熔點和沸點等物理性質變化的基本規律。1.烷烴的物理性質二、鏈狀烷烴的性質隨著分子中碳原子數的遞增,呈現規律性的變化.1)烷烴沸點較低①隨碳原子數的遞增，烷烴熔沸點逐漸升高②碳原子數相同時，支鏈越多，對稱性越好，熔沸點越低。Why?一般來說，組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，分子間作用力越大，物質的熔點、沸點也越高。1.烷烴的物理性質二、鏈狀烷烴的性質隨著分子中碳原子數的遞增,呈現規律性的變化.1)烷烴沸點較低2)隨碳原子數的遞增，烷烴相對密度逐漸增大。①隨碳原子數的遞增，烷烴熔沸點逐漸升高②碳原子數相同時，支鏈越多，對稱性越好，熔沸點越低。Why?常溫下:C1-C4：氣態；C5-C16：液態；C17以上：固態特殊地，新戊烷常溫常壓下成氣態。記住：所有的烴均難溶于水，密度均小于1但恒小于水的密度。3)烴不溶于水，易溶于有機溶劑。液態烷烴本身就是良好的有機溶劑(如己烷)思考：怎樣分離液態烷烴與水的混合物？分液遷移練習：下列烷烴的沸點是：甲烷—162℃，乙烷：—89℃，丁烷—1℃，戊烷：+36℃。根據以上數據，推斷丙烷的沸點可能是A．—42℃ B．—185℃

C．—128℃

D．+78℃A天然氣的開采天然氣的運輸天然氣多組分造成管道凍堵拓展提升1天然氣凝液天然氣深冷分離凈化天然氣﹣100℃C2H6、C3H8、C4H10、C5H12…CH4拓展提升1北京奧運會火炬選擇了丙烷作為燃料，為什么選擇丙烷而不是其他烷烴呢？拓展提升2丙烷能適應比較寬的溫度范圍，在零下40℃時仍能產生1個以上飽和蒸氣壓，高于外界大氣壓，形成燃燒。丙烷含碳量高，燃燒的火焰呈明亮的黃色，有良好的可視性，便于識別和電視轉播、新聞攝影的需要。問：下列物質在一定條件下，可與CH4發生化學反應的是(

)A.氯水B.液溴C.O2D.酸性KMnO4溶液E.濃H2SO4F.NaOH(aq)√×××√BC×2.烷烴的化學性質二、鏈狀烷烴的性質Ⅰ.通常情況下,CH4性質很穩定,不與強酸、強堿、強氧化劑等反應Ⅱ.在特定條件下可與O2、鹵素單質等發生化學反應結論：1)甲烷的氧化反應CH4(g)+2O2(g)

CO2(g)+2H2O(l)點燃現象:淡藍色火焰，放出大量的熱。A.甲烷的燃燒甲烷是一種高效、污染小的能源[知識回顧]CH4的化學性質CH4的燃燒熱為890kJ/mol，寫出CH4燃燒熱的熱化學方程式?H=—890kJ/mol問題：如何檢驗反應產物？火焰上方倒扣一個干燥的冷燒杯，內壁有水珠，迅速倒轉加入澄清石灰水后變渾濁?！荒苁顾嵝訩MnO4溶液和溴水褪色B.甲烷對強氧化劑的穩定性2）甲烷的特征反應——取代反應取代反應：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。[知識回顧]CH4的化學性質2）甲烷的特征反應——取代反應取代反應：⑴試管內水面上升⑵試管內黃綠色氣體顏色逐漸變淺⑶試管內壁出現油狀液滴CH4與氯氣取代現象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。[知識回顧]CH4的化學性質(4)試管中有少量白霧.CH4

＋Cl2

HCl＋CH3Cl光照CH3Cl

＋Cl2HCl＋CH2Cl2光照CH2Cl2

＋Cl2HCl＋CHCl3

光照CHCl3

＋Cl2HCl＋CCl4光照無色氣體油狀液體二氯甲烷四氯甲烷三氯甲烷一氯甲烷俗稱四氯化碳俗稱氯仿（有機溶劑、滅火劑）（有機溶劑）（局部麻醉劑）第一步：第二步：第三步：第四步：（難溶于水的無色液體）甲烷還能與其它的鹵素單質發生取代反應2）甲烷的取代反應小結：甲烷的取代反應1.反應物：CH4+鹵素單質(X2)3.反應分步進行，但不會停留在某一步，因此取代的結果是得到4種有機物和一種無機物4.CH4中每1mol“H”被取代時，用去1molCl2，同時生成1molHClCH4+氯水、溴水、碘水等CH4不能使溴水褪色

CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4(HCl)問2.若要使1molCH4和Cl2發生取代反應,且生成的四種氯代物的物質的量相同,試求所需Cl2的物質的量。n(Cl2)=n(被取代的氫原子)=2.5mol產生HCl的物質的量是

?

2.5mol問1.1molCH4在光照下最多與幾molCl2發生取代反應？4mol純的2.反應條件：光照→若把1體積CH4和4體積Cl2組成的混合氣體充入大試管中,將此試管倒立在盛有飽和食鹽水的水槽里,放在光亮處,試推測可觀察到的現象是

。①黃綠色逐漸消失②試管壁上有黃色油珠出現

③水位在試管內上升到一定高度④水槽內有少量晶體析出⑤液面上有白霧A.①③

B.①②③

C.①②③④⑤

D.①②④⑤C課堂檢測

在隔絕空氣并加熱至1000℃的高溫下，甲烷分解CH4

C+2H2高溫炭黑，做還原劑、制橡膠和染料的工業原料做燃料、還原劑，合成氨和合成汽油等化工原料3)甲烷的受熱分解總結：甲烷的性質甲烷的氧化反應(可燃性)與鹵素(純凈)的取代反應甲烷的受熱分解烷烴的性質與甲烷相似:燃燒、取代、熱分解[知識回顧]CH4的化學性質以甲烷的化學性質為依據，結合烷烴的結構特征，研討烷烴的化學性質烷烴的結構特征烷烴的化學性質碳原子之間都以單鍵結合成碳鏈碳原子的剩余價鍵均與氫原子結合通常條件下穩定在光照條件下和氯氣發生取代反應在空氣中能燃燒預測含有極性較強的碳氫鍵，是反應的活性部位，可發生取代反應都是飽和碳原子，所以烷烴不能發生加成反應（與甲烷相似）：

2)氧化反應1)通常狀況下很穩定，跟酸、堿及氧化物都不反應。隨著碳原子數的增加，火焰明亮，并伴有黑煙。

烷烴不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。(請寫出烷烴的燃燒通式)現象：2.烷烴的化學性質二、鏈狀烷烴的性質

點燃+Cl—Cl光CCHHHHHHCCClHHHHHClH+（3）取代反應（與甲烷相似）：

2.烷烴的化學性質二、鏈狀烷烴的性質P27思考與討論:(3)寫出乙烷與氯氣反應生成一氯乙烷的化學方程式。CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HClP27思考與討論:(4)乙烷與氯氣在光照下反應，可能生成哪些產物？請寫出它們的結構簡式。CH3CH2ClCH3CHCl2、CH2ClCH2ClCH3CCl3、CH2ClCHCl2CH2ClCCl3、CHCl2CHCl2CHCl2CCl3CCl3CCl3。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。烷烴取代反應需注意的5個方面思路點撥(5)定量關系:n(X2)＝n(一鹵代物)＋2n(二鹵代物)＋3n(三鹵代物)＋…＝n(HX)。(4)反應產物——混合物(多種鹵代烴)，不適宜制備鹵代烴。(3)反應的特點——氫原子被鹵素原子逐步取代，多步反應同時進行。(2)反應物狀態——鹵素單質(F2、Cl2、Br2、I2)，而不是其水溶液。(1)反應的條件——光照。1mol鹵素單質只能取代1molH烷烴在絕氧條件下高溫分解一般生成另一種烷烴和烯烴（4）

受熱分解：（與甲烷相似）：

2.烷烴的化學性質二、鏈狀烷烴的性質(裂化或裂解)結質質烷烴分子中的共價鍵全部是單鍵化學性物理性構烷烴的結構與甲烷的相似其分子中的碳原子都采取sp3雜化，碳原子與碳原子或其他原子形成σ鍵烷烴的結構與性質能在光照下與氯氣發生取代反應常溫下不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，不與強酸、強堿及溴的四氯化碳溶液反應能在空氣中燃燒(可燃性)隨著烷烴碳原子數的增加，烷烴的熔點和沸點逐漸升高隨著烷烴碳原子數的增加，烷烴的密度逐漸增大隨著烷烴碳原子數的增加，常溫下的存在狀態也由氣態逐漸過渡到液態、固態。課堂小結高溫裂化或裂解1.（雙選）下列有關烷烴的敘述中，正確的是A．烷烴分子中所有的化學鍵都是單鍵B．除甲烷外，很多烷烴都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去C．分子通式為CnH2n+2的烴不一定是烷烴D．所有的烷烴中碳原子均采取sp3雜化課堂檢測AD2.下列說法正確的是A．隨著碳原子數的增加，烷烴的沸點逐漸降低B．隨著碳原子數的增加，烷烴的同分異構體數目也增加C．所有的鏈狀烷烴一定互為同系物D．乙烷與氯氣在光照下反應生成的有機物只有CH3CH2Cl一種B課堂檢測3.下列敘述正確的是A．甲烷分子的空間構型是正四面體，所以CH2Cl2有兩種不同構型；B．甲烷可以與氯氣發生取代反應，因此可以使氯水褪色；C．正丁烷屬于直鏈烷烴，分子中所有的碳原子均可在同一條直線上；D．烷烴隨著分子組成中碳原子數的增多，含碳量逐漸升高。D課堂檢測4.2017年諾貝爾化學獎被授予研發出冷凍電鏡的科學家。使用冷凍電鏡時，需將樣品放入液態乙烷中進行冷凍。下列有關說法錯誤的是A．乙烷不易溶于水B．常溫下乙烷為氣體C．乙烷屬于不飽和烴D．乙烷不與樣品發生反應C課堂檢測5.1mol丙烷與氯氣發生取代反應,最多能消耗Cl2的物質的量為(

)A.4mol

B.8mol

C.10mol

D.2mol課堂檢測【解析】選B。1mol丙烷在光照條件下與Cl2發生完全取代反應生成C3Cl8,消耗氯氣最多,即丙烷與氯氣按物質的量之比1∶8反應,故最多消耗Cl2的物質的量是8mol。B6.下列各組化合物中，不論兩者以什么比例混合，只要總質量一定，則完全燃燒時消耗O2的質量、生成水的質量或CO2的質量不變的是A．CH4

C2H6

B．C2H6

C3H6C．C2H4

C3H6

D．C2H4

C3H4C課堂檢測→最簡式相同的烴不論以什么比例混合，只要總質量一定，碳的質量不變，氫的質量也不變，即消耗O2的量、生成水的量及生成CO2的量均不變。7.下列說法不正確的是A．CH4的一氯代物和三氯代物只有1種B．1molCH4與Cl2反應若生成等物質的量4種有機物，

需要Cl2的物質的量為2.5molC．CH4的二氯代物有2種D．1molCH4完全氯代需要4molCl2課堂檢測C8.有一類組成最簡單的有機硅化合物叫硅烷，其分子組成和結構與烷烴相似，下列說法中錯誤的是(

)A．硅烷的分子通式可表示為SinH2n+2B．甲硅烷燃燒生成二氧化硅和水C．甲硅烷的密度大于甲烷D．甲硅烷的熱穩定性高于甲烷課堂檢測D9.環之間共用一個碳原子的化合物稱為螺環化合物，螺[2，2]戊烷課堂檢測是最簡單的一種。下列關于該化合物的說法錯誤的是()A．與環戊烯互為同分異構體B．二氯代物超過兩種C．所有碳原子均處同一平面D．生成1molC5H12至少需要2molH2C課堂檢測10.標準狀況下，0.1mol某烷烴完全燃燒生成11.2LCO2。(1)寫出該烷烴的分子式：_________。(2)寫出該烷烴燃燒的化學方程式：___________。(3)該烷烴的同分異構體有多種，寫出分子中含有4個甲基(-CH3)的結構簡式：___________。C5H12C5H12＋8O2

5CO2＋6H2O

點燃11.利用甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業上已成為現實。某化學興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：(1)B裝置有三種功能：①

；②

；③

?？刂茪饬魉俣染鶆蚧旌蠚怏w干燥混合氣體(2)設V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，

則x值的取值范圍為

。x≥411.利用甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業上已成為現實。某化學興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：(3)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是

。(4)E裝置的作用是

和

(填編號)。A．收集氣體B．吸收氯氣C．防止倒吸D．吸收氯化氫吸收過量的氯氣CD11.利用甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業上已成為現實。某化學興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：(5)在C裝置中，經過一段時間的強光照射，發現硬質玻璃管內壁有黑色小顆粒產生，置換出黑色小顆粒的化學方程式為__________，可見有機反應有很多副反應。CH4＋2Cl2C＋4HCl11.利用甲烷與氯氣發生取代反應制取副產品鹽酸的設想在工業上已成為現實。某化學興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程，其設計的模擬裝置如下：(6)E裝置除生成鹽酸外，還含有機物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為

(填編號)。A．萃取法

B．蒸餾法

C．過濾法D．分液法該裝置還有缺陷，原因是沒有進行尾氣處理，其尾氣的主要成分是

和

(填編號)。A．CH4

B．CH3Cl

C．CH2Cl2

D．CHCl3

E．CCl4DA

B2、原理：1、藥品：無水醋酸鈉晶體堿石灰3、反應裝置：CaO?CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4甲烷的實驗室制法：[知識拓展]CaO:并不參與反應，也不是催化劑由于該反應只有在無水條件下進行才能成功，所以CaO的作用主要是除去混合物中的水分、同時減少苛性鈉對玻璃的腐蝕作用，另外也