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课时2 烷烃的结构和性质 同系物
第七章 有机化合物
第一节 认识有机化合物
学习目标
1.以烷烃的代表物——甲烷的结构和性质为模型，认识烷烃的结构和性质。从微观的化学键视角探析有机化合物的分子结构，发展“微观探析”的学科核心素养。。
2.掌握取代反应的概念及特点，认识甲烷与氯气发生取代反应的反应原理，并从微观角度进行探析。
3、掌握同系物概念，初步了解有机物组成和结构的表示方法
新课导入
煤层气
含碳原子
个数较多的烷烃
凡士林
天然气
沼气
蜡烛
蜡笔
主要成分甲烷
请结合生活和初中化学的有关知识，想一想烷烃可能具有哪些性质？
在生活中我们接触过哪些烷烃？
探究课堂
从石油炼制的产品中可以获得一系列和甲烷结构相似的化合物，如
乙烷
丙烷
丁烷
任务一：认识烷烃
探究课堂
试写出乙烷、丙烷、丁烷的结构式和分子式。然后分析这些烷烃的结构特点和分子式的书写规律是什么？
有机化合物 乙烷 丙烷 丁烷
碳原子数 2 3 4
结构式
分子式
①元素组成上只含碳、氢两种元素；
②分子中的碳原子之间都以碳碳单键结合；
③碳原子的剩余价键均与H结合，化合价达到饱和。
C2H6
C3H8
C4H10
结构特点：
分子式的特点：
CnH2n+2 (n≥1)
探究课堂
2、烷烃
（1）定义：烃分子中碳原子之间都以单键相结合，剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃叫做饱和烃，也称为烷烃。
C的4根键连接4个原子
通过乙烷、丙烷、丁烷的球棍模型分析烷烃还有哪些结构特点？
④ 碳碳单键可旋转；
⑤ 碳原子数大于2的直链烷烃呈锯齿状；
⑥碳原子都形成4个共价键，形成四面体结构；
探究课堂
【例】按要求填空。
(1)下列属于链状烷烃的是________(填字母)。
A．C2H4 B．C3H4
C．C4H8 D．C5H12
E．C7H14 F．C9H20
(2)分子中含18个氢原子的链状烷烃分子式为____________。
(3)相对分子质量为58的链状烷烃分子式为__________。
(4)某链状烷烃分子中含6个碳原子，则该链状烷烃的相对分子质量为________。
D F
C8H18
C4H10
86
探究课堂
任务二：烷烃的物理性质
请阅读下表，寻找烷烃物理性质的规律
逐
渐
升
高
逐
渐
升
高
1-4：气态 5-16：液态 17以上：固态
C原子数
气 液 固
2.熔沸点、密度随C原子序数递增而递增。
3.均不溶于水，且密度比水小。
易溶于有机溶剂。
1.常温下状态：
探究课堂
名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷
结构简式 CH3(CH2)3CH3 CH3CH(CH2) CH2CH3 C(CH3)4
熔点/℃ -129.7 -159.6 -20
沸点/℃ 36.07 27.9 9.5
对于同种烃，若碳原子数相同时，支链越多，熔沸点越低。
探究课堂
1.下列五种烷烃：① CH3(CH2)4CH3 ②CH3CH2CH(CH3)2
③ CH3CH2CH3 ④ CH3CH3 ⑤ CH3(CH2)3CH3，其沸点按由高到低的顺序排列正确的是（ ）
A．①⑤②③④ B．②③④⑤①
C．⑤②①③④ D．④①②⑤③
A
探究课堂
相似性 递变性(随分子中碳原子数增加)
熔、沸点 较低 逐渐_____
密度 比水___ 逐渐_____
状态 常温下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态，5≤n≤16为液态，n>16为固态
溶解性 难溶于 ，易溶于汽油等________
升高
增大
小
水
有机溶剂
归纳总结：烷烃的物理性质
探究课堂
任务三：烷烃的化学性质
通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。
浓硫酸
氢氧化钠
高锰酸钾
×
×
×
1、稳定性
探究课堂
与甲烷相似，烷烃可以在空气中完全燃烧，发生氧化反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热。
燃料
甲烷
丙烷
石蜡
煤油
丁烷
故烷烃都是很好的燃料
烷烃燃烧通式：
CnH2n+2 + O2 CO2 + H2O
点燃
3n+1
2
n
(n+1)
2、氧化反应——可燃性
探究课堂
在光照条件下，烷烃可与卤素单质发生取代反应：
CnH2n+2 + X2
CnH2n+1X + HX
光
3、取代反应
CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl
光照
【例】 1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔Cl2发生取代？（　 ）
A、4mol B、8mol C、2mol D、6mol
D
探究课堂
烷烃在较高温度下会发生分解，常应用于石油化工和天然气化工生产中。
石油裂解即石油分馏产物的深度裂化
4、分解反应
需要隔绝空气
CH4 C + 2H2
高温
C4H10 CH2= CH2（乙烯）+ CH3CH3
高温
探究课堂
CH3(CH2)9CH3
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
乙烷
丙烷
十一烷
丁烷
观察以上几种烷烃的结构简式，这些烷烃分子有什么特点，在组成上有什么差异呢？
任务四：同系物
探究课堂
CH3(CH2)9CH3
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
乙烷
丙烷
十一烷
丁烷
结构上：同类物质结构相似
分子组成：相差一个或若干个CH2原子团
同系物
(相对分子质量相差14n)
同系物所含元素种类一定相同，除C、H外其他种类元素原子数必须相同
探究课堂
同系物的特点：
同、似、差
属于同一类物质
有相同的通式
结构相似
化学性质相似
分子式不同
组成相差若干个CH2
探究课堂
【例】下列物质是否为同系物？
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
探究课堂
【例】下列物质中属于同系物的是_________.
①CH2=CH－CH3 ②CH4 ③H2
④CH3(CH2)5CH(CH3)CH3 ⑤
CH2—CH2
CH2—CH2
②③
同系物判断的几个“一定”和“不一定”
① 同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团；
但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。
② 同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机物不一定是同系物。
③ 同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。
④ 同系物的相对分子质量一定不相同。
探究课堂
结构简式
省略C H键，把同一碳原子上的H合并，省略横线上C C键
【注意】省略单键，但双键、三键不能省略
省略横线上
C—C键
CH3-CH3
CH3CH3
结构式
结构简式
结构简式
把同一C上的H合并
省略C—H键
任务五：有机物组成和结构的表示方法
探究课堂
【例】写出下列有机物的结构简式：
CH3CH2CH2CH3
CH3CH2CH3
CH3
CH3-CH-CH3或CH3CH(CH3 )CH3
探究课堂
表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子。
分子式
最简式(实验式)
如 C4H10 的最简式为
C2H5
结构式
用短线来表示原子间的共用电子对
电子式
用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目
用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子
探究课堂
键线式
省略碳、氢元素符号，只写碳碳键；通常相邻碳碳键之间的夹角画成120°，每个端点和转折点都表示碳原子，除C、H以外原子都保留下来。
CH3CH2CH3 键线式可表示为__________________
键线式可表示为__________________
CH3CH=CHCH3 键线式可表示为__________________
探究课堂
分子模型
空间填充模型
球棍模型
最能反映真实结构
结
质
质
烷烃分子中的共价键全部是单键
化
学
性
物
理
性
构
烷烃的结构与甲烷的相似
烷烃的结构与性质
能在光照下与氯气发生取代反应
常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应
能在空气中燃烧(可燃性)
随着烷烃碳原子数的增加，烷烃的熔点和沸点逐渐升高
随着烷烃碳原子数的增加，烷烃的密度逐渐增大
随着烷烃碳原子数的增加，常温下的存在状态也由气态逐渐过渡到液态、固态。
课堂小结
1、标准状况下，0.1 mol某烷烃完全燃烧生成11.2 L CO2。
(1)写出该烷烃的分子式：_________。
(2)写出该烷烃燃烧的化学方程式：______________________________。
(3)该烷烃的同分异构体有多种，写出分子中含有4个甲基(-CH3)的结构
简式：___________。
课堂达标
C5H12
C5H12＋8O2 5CO2＋6H2O
点燃
2．某有机化合物的结构简式为
下列说法中不正确的是(　　)
A．该有机化合物属于烷烃
B．1 mol该烃最多能与14 mol氯气发生取代反应
C．该烃的密度大于CH3—CH3，但小于水的密度
D．该烃的最简单同系物的二氯取代物有两种
D
课堂达标
3．丁烷有两种不同结构，分别为正丁烷和异丁烷，均可用作制冷剂，下列关于丁烷的说法正确的是(　　)
A．异丁烷的沸点高于正丁烷的沸点
B．正丁烷和异丁烷中碳原子均不可能共平面
C．可以通过酸性KMnO4溶液鉴别正丁烷和异丁烷
D．丁烷的一氯取代物共有4种结构(不包含立体异构)
D
课堂达标

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