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課時(shí)2 烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 同系物
第七章 有機(jī)化合物
第一節(jié) 認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.以烷烴的代表物——甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)為模型，認(rèn)識(shí)烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。從微觀的化學(xué)鍵視角探析有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)，發(fā)展“微觀探析”的學(xué)科核心素養(yǎng)。。
2.掌握取代反應(yīng)的概念及特點(diǎn)，認(rèn)識(shí)甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的反應(yīng)原理，并從微觀角度進(jìn)行探析。
3、掌握同系物概念，初步了解有機(jī)物組成和結(jié)構(gòu)的表示方法
新課導(dǎo)入
煤層氣
含碳原子
個(gè)數(shù)較多的烷烴
凡士林
天然氣
沼氣
蠟燭
蠟筆
主要成分甲烷
請(qǐng)結(jié)合生活和初中化學(xué)的有關(guān)知識(shí)，想一想烷烴可能具有哪些性質(zhì)？
在生活中我們接觸過(guò)哪些烷烴？
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從石油煉制的產(chǎn)品中可以獲得一系列和甲烷結(jié)構(gòu)相似的化合物，如
乙烷
丙烷
丁烷
任務(wù)一：認(rèn)識(shí)烷烴
探究課堂
試寫(xiě)出乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式和分子式。然后分析這些烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和分子式的書(shū)寫(xiě)規(guī)律是什么？
有機(jī)化合物 乙烷 丙烷 丁烷
碳原子數(shù) 2 3 4
結(jié)構(gòu)式
分子式
①元素組成上只含碳、氫兩種元素；
②分子中的碳原子之間都以碳碳單鍵結(jié)合；
③碳原子的剩余價(jià)鍵均與H結(jié)合，化合價(jià)達(dá)到飽和。
C2H6
C3H8
C4H10
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
分子式的特點(diǎn)：
CnH2n+2 (n≥1)
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2、烷烴
（1）定義：烴分子中碳原子之間都以單鍵相結(jié)合，剩余價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合，使每個(gè)碳原子的化合價(jià)都達(dá)到“飽和”，這樣的烴叫做飽和烴，也稱為烷烴。
C的4根鍵連接4個(gè)原子
通過(guò)乙烷、丙烷、丁烷的球棍模型分析烷烴還有哪些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？
④ 碳碳單鍵可旋轉(zhuǎn)；
⑤ 碳原子數(shù)大于2的直鏈烷烴呈鋸齒狀；
⑥碳原子都形成4個(gè)共價(jià)鍵，形成四面體結(jié)構(gòu)；
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【例】按要求填空。
(1)下列屬于鏈狀烷烴的是________(填字母)。
A．C2H4 B．C3H4
C．C4H8 D．C5H12
E．C7H14 F．C9H20
(2)分子中含18個(gè)氫原子的鏈狀烷烴分子式為_(kāi)___________。
(3)相對(duì)分子質(zhì)量為58的鏈狀烷烴分子式為_(kāi)_________。
(4)某鏈狀烷烴分子中含6個(gè)碳原子，則該鏈狀烷烴的相對(duì)分子質(zhì)量為_(kāi)_______。
D F
C8H18
C4H10
86
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任務(wù)二：烷烴的物理性質(zhì)
請(qǐng)閱讀下表，尋找烷烴物理性質(zhì)的規(guī)律
逐
漸
升
高
逐
漸
升
高
1-4：氣態(tài) 5-16：液態(tài) 17以上：固態(tài)
C原子數(shù)
氣 液 固
2.熔沸點(diǎn)、密度隨C原子序數(shù)遞增而遞增。
3.均不溶于水，且密度比水小。
易溶于有機(jī)溶劑。
1.常溫下?tīng)顟B(tài)：
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名稱 正戊烷 異戊烷 新戊烷
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 CH3(CH2)3CH3 CH3CH(CH2) CH2CH3 C(CH3)4
熔點(diǎn)/℃ -129.7 -159.6 -20
沸點(diǎn)/℃ 36.07 27.9 9.5
對(duì)于同種烴，若碳原子數(shù)相同時(shí)，支鏈越多，熔沸點(diǎn)越低。
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1.下列五種烷烴：① CH3(CH2)4CH3 ②CH3CH2CH(CH3)2
③ CH3CH2CH3 ④ CH3CH3 ⑤ CH3(CH2)3CH3，其沸點(diǎn)按由高到低的順序排列正確的是（ ）
A．①⑤②③④ B．②③④⑤①
C．⑤②①③④ D．④①②⑤③
A
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相似性 遞變性(隨分子中碳原子數(shù)增加)
熔、沸點(diǎn) 較低 逐漸_____
密度 比水___ 逐漸_____
狀態(tài) 常溫下分子中碳原子數(shù)n≤4的烷烴為氣態(tài)，5≤n≤16為液態(tài)，n>16為固態(tài)
溶解性 難溶于 ，易溶于汽油等________
升高
增大
小
水
有機(jī)溶劑
歸納總結(jié)：烷烴的物理性質(zhì)
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任務(wù)三：烷烴的化學(xué)性質(zhì)
通常情況下，烷烴比較穩(wěn)定，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑不發(fā)生反應(yīng)。
濃硫酸
氫氧化鈉
高錳酸鉀
×
×
×
1、穩(wěn)定性
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與甲烷相似，烷烴可以在空氣中完全燃燒，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成二氧化碳和水，并放出大量的熱。
燃料
甲烷
丙烷
石蠟
煤油
丁烷
故烷烴都是很好的燃料
烷烴燃燒通式：
CnH2n+2 + O2 CO2 + H2O
點(diǎn)燃
3n+1
2
n
(n+1)
2、氧化反應(yīng)——可燃性
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在光照條件下，烷烴可與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)：
CnH2n+2 + X2
CnH2n+1X + HX
光
3、取代反應(yīng)
CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl
光照
【例】 1mol乙烷在光照條件下，最多可以與多少摩爾Cl2發(fā)生取代？（　 ）
A、4mol B、8mol C、2mol D、6mol
D
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烷烴在較高溫度下會(huì)發(fā)生分解，常應(yīng)用于石油化工和天然氣化工生產(chǎn)中。
石油裂解即石油分餾產(chǎn)物的深度裂化
4、分解反應(yīng)
需要隔絕空氣
CH4 C + 2H2
高溫
C4H10 CH2= CH2（乙烯）+ CH3CH3
高溫
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CH3(CH2)9CH3
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
乙烷
丙烷
十一烷
丁烷
觀察以上幾種烷烴的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，這些烷烴分子有什么特點(diǎn)，在組成上有什么差異呢？
任務(wù)四：同系物
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CH3(CH2)9CH3
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
乙烷
丙烷
十一烷
丁烷
結(jié)構(gòu)上：同類物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似
分子組成：相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)
同系物
(相對(duì)分子質(zhì)量相差14n)
同系物所含元素種類一定相同，除C、H外其他種類元素原子數(shù)必須相同
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同系物的特點(diǎn)：
同、似、差
屬于同一類物質(zhì)
有相同的通式
結(jié)構(gòu)相似
化學(xué)性質(zhì)相似
分子式不同
組成相差若干個(gè)CH2
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【例】下列物質(zhì)是否為同系物？
① CH3CH3 和 CH3COOH
② CH3-CH3 和
③ CH4 和 CH3CH3
④ CH3CH2CH3 和
CH3－CH2－CH－CH3
│
CH3
否
否
是
是
CH3
CH2
CH2
CH3
CH3
CH3
CH
CH3
⑤
否
H2C
CH2
CH2
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【例】下列物質(zhì)中屬于同系物的是_________.
①CH2=CH－CH3 ②CH4 ③H2
④CH3(CH2)5CH(CH3)CH3 ⑤
CH2—CH2
CH2—CH2
②③
同系物判斷的幾個(gè)“一定”和“不一定”
① 同系物在分子組成上一定相差一個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)；
但在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的有機(jī)物不一定是同系物。
② 同系物具有同一通式，但具有同一通式的有機(jī)物不一定是同系物。
③ 同系物的化學(xué)性質(zhì)一定相似，但化學(xué)性質(zhì)相似的物質(zhì)不一定是同系物。
④ 同系物的相對(duì)分子質(zhì)量一定不相同。
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結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
省略C H鍵，把同一碳原子上的H合并，省略橫線上C C鍵
【注意】省略單鍵，但雙鍵、三鍵不能省略
省略橫線上
C—C鍵
CH3-CH3
CH3CH3
結(jié)構(gòu)式
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式
把同一C上的H合并
省略C—H鍵
任務(wù)五：有機(jī)物組成和結(jié)構(gòu)的表示方法
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【例】寫(xiě)出下列有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH3
CH3
CH3-CH-CH3或CH3CH(CH3 )CH3
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表示物質(zhì)組成的各元素原子最簡(jiǎn)整數(shù)比的式子。
分子式
最簡(jiǎn)式(實(shí)驗(yàn)式)
如 C4H10 的最簡(jiǎn)式為
C2H5
結(jié)構(gòu)式
用短線來(lái)表示原子間的共用電子對(duì)
電子式
用元素符號(hào)表示物質(zhì)分子組成的式子，可反映一個(gè)分子中原子的種類和數(shù)目
用小黑點(diǎn)等符號(hào)代替電子，表示原子最外層電子成鍵情況的式子
探究課堂
鍵線式
省略碳、氫元素符號(hào)，只寫(xiě)碳碳鍵；通常相鄰碳碳鍵之間的夾角畫(huà)成120°，每個(gè)端點(diǎn)和轉(zhuǎn)折點(diǎn)都表示碳原子，除C、H以外原子都保留下來(lái)。
CH3CH2CH3 鍵線式可表示為_(kāi)_________________
鍵線式可表示為_(kāi)_________________
CH3CH=CHCH3 鍵線式可表示為_(kāi)_________________
探究課堂
分子模型
空間填充模型
球棍模型
最能反映真實(shí)結(jié)構(gòu)
結(jié)
質(zhì)
質(zhì)
烷烴分子中的共價(jià)鍵全部是單鍵
化
學(xué)
性
物
理
性
構(gòu)
烷烴的結(jié)構(gòu)與甲烷的相似
烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
能在光照下與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)
常溫下不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及溴的四氯化碳溶液反應(yīng)
能在空氣中燃燒(可燃性)
隨著烷烴碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)逐漸升高
隨著烷烴碳原子數(shù)的增加，烷烴的密度逐漸增大
隨著烷烴碳原子數(shù)的增加，常溫下的存在狀態(tài)也由氣態(tài)逐漸過(guò)渡到液態(tài)、固態(tài)。
課堂小結(jié)
1、標(biāo)準(zhǔn)狀況下，0.1 mol某烷烴完全燃燒生成11.2 L CO2。
(1)寫(xiě)出該烷烴的分子式：_________。
(2)寫(xiě)出該烷烴燃燒的化學(xué)方程式：______________________________。
(3)該烷烴的同分異構(gòu)體有多種，寫(xiě)出分子中含有4個(gè)甲基(-CH3)的結(jié)構(gòu)
簡(jiǎn)式：___________。
課堂達(dá)標(biāo)
C5H12
C5H12＋8O2 5CO2＋6H2O
點(diǎn)燃
2．某有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
下列說(shuō)法中不正確的是(　　)
A．該有機(jī)化合物屬于烷烴
B．1 mol該烴最多能與14 mol氯氣發(fā)生取代反應(yīng)
C．該烴的密度大于CH3—CH3，但小于水的密度
D．該烴的最簡(jiǎn)單同系物的二氯取代物有兩種
D
課堂達(dá)標(biāo)
3．丁烷有兩種不同結(jié)構(gòu)，分別為正丁烷和異丁烷，均可用作制冷劑，下列關(guān)于丁烷的說(shuō)法正確的是(　　)
A．異丁烷的沸點(diǎn)高于正丁烷的沸點(diǎn)
B．正丁烷和異丁烷中碳原子均不可能共平面
C．可以通過(guò)酸性KMnO4溶液鑒別正丁烷和異丁烷
D．丁烷的一氯取代物共有4種結(jié)構(gòu)(不包含立體異構(gòu))
D
課堂達(dá)標(biāo)

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