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(共48张PPT)
第一节　认识有机化合物
第2课时　烷烃的性质
第七章　有机化合物
课程标准 核心素养目标
1.能辨识烷烃分子中的碳骨架，知道烷烃的氧化、取代等有机反应类型。
2．描述甲烷的主要化学性质及相应性质实验的现象，能书写相关的反应式。 1.证据推理与模型认知：以烷烃的代表物——甲烷的结构和性质为模型，认知烷烃的结构与性质，建立“结构决定性质”的思维模型。
2．科学探究与创新意识：通过实验探究甲烷与氯气发生取代反应，从微观角度探析取代反应的原理。
一、烷烃的性质
1．物理性质
2．化学性质
(1)稳定性：通常情况下，烷烃比较稳定，与 、 或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。
(2)氧化反应(可燃性)
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。CH4、C3H8完全燃烧的化学方程式分别为
、 。
强酸
强碱
(3)取代反应(实验71)
以甲烷为例探究烷烃的取代反应
实验
装置
实验
现象 装置A：试管内气体颜色逐渐 ；试管内壁有 出现，试管中有少量白雾，且试管内液面 ，水槽内有固体析出
装置B：
变浅
油状液体
上升
无明显现象
实验
结论 CH4与Cl2需在光照条件下才能发生化学反应。有关反应的化学方
程式： 、
、 、
CH2Cl2＋HC
产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均 溶于水。
状态：常温下除 是气体外，其余三种均为液体
取代反
应概念 有机物分子里的某些原子或原子团被其他 所替代的反应
难
CH3Cl
原子或原子团
[微点拨]　①取代反应的特点可概括为“上一下一，有进有出”，类似于无机反应中的复分解反应。在书写化学方程式时，应注意避免漏写产物中的小分子。
②烷烃在光照条件下与溴水不反应，但溴易溶于有机溶剂而被从水层中萃取出来，使水层颜色变浅。
(4)热分解反应
烷烃在较高温度下会发生分解。这一性质常用于石油化工和天然气化工生产。
二、有机化合物的通性
1．物理性质
与无机物相比，大多数有机物的熔点比较 ，且 溶于水， 溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
2．化学性质
(1)大多数有机物容易 ，受热会发生分解。
(2)有机物的化学反应比较复杂，常伴有 发生，很多反应需要在加热、 或使用催化剂的条件下进行。
低
难
易
燃烧
副反应
光照
◆名师点拨
烷烃的物理性质
(1)烷烃难溶于水，但大多易溶于有机溶剂。
(2)常温常压下，碳原子数小于或等于4的烷烃及新戊烷都是气体。
(3)对于互为同分异构体的烷烃，支链越多，沸点越低。例如，沸点顺序为：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
◆概念辨析
取代反应的特点
(1)从反应物类型看，取代反应中至少有一种反应物是有机化合物。
(2)从反应形式看，取代反应是某一原子或原子团被其他原子或原子团替代的过程，可概括为“上一下一，有进有出”。
(3)从甲烷的取代反应可以看出，反应过程中并非反应物中所有化学键都发生断裂，通常只有部分化学键发生断裂。
◆名师点拨
有机化合物与无机化合物的比较
物质 有机化合物 无机化合物
类型 多数为共价化合物 既有离子化合物，也有共价化合物
化学键类型 多数只含有共价键 可能含有离子键，也可能含有共价键
溶解性 多数难溶于水，易溶于汽油、乙醇等有机溶剂 多数能溶于水而难溶于有机溶剂
物质 有机化合物 无机化合物
熔点 一般较低 有高有低
可燃性 多数易燃(CCl4等除外) 多数不易燃烧
热稳定性 多数热稳定性差，少数具有较强的热稳定性 —
化学反
应特点 反应较复杂，常伴有副反应；反应速率小；化学方程式中通常用“―→”连接反应物与生成物 反应通常简单、迅速，副反应少；化学方程式中常用“===”或“ ”连接反应物与生成物
◆微辨析(对的画“√”，错的画“×”)
(1)C3H8的熔、沸点和密度均比C6H14的低(　　)
(2)烷烃在光照下均能与氯水发生取代反应(　　)
(3)CH4、C2H6均能使酸性KMnO4溶液褪色(　　)
(4)烷烃很稳定，不能发生分解反应(　　)
√
×
×
×
探究一 实验探究甲烷与氯气的取代反应
目前，利用甲烷与氯气发生取代反应以制取副产品盐酸的设想，已在工业上实现。某化学兴趣小组的同学在实验室中模拟了这过程，他们所采用的装置如下图所示。
[问题设计]
(1)写出甲烷与氯气反应的化学方程式，并判断反应的类型。
(2)CH4与Cl2的反应有什么特点？它属于四大基本反应类型吗？请你归纳什么叫取代反应。
提示：在CH4与Cl2的反应中，CH4中的氢原子逐步被氯原子所代替。这类反应属于取代反应，不属于四大基本反应类型。取代反应是有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
(3)CH4和 Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl2在物质的量上有什么关系？
提示：在CH4和Cl2的取代反应中，每一步都有HCl生成，因此产物中物质的量最多的是HCl。根据各步化学方程式可知，每生成1 mol HCl均消耗1 mol Cl2，故反应生成的HCl与消耗的Cl2的物质的量相等。
(1)烷烃(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律
①反应条件：光照(漫射光)，强光直射易发生爆炸。
②反应物：为卤素单质，甲烷与氯水、溴水不反应，但可与氯气、溴蒸气发生取代反应。
③反应产物：尽管反应物比例、反应时间等因素会影响各产物的具体含量，但甲烷与氯气发生取代反应的产物均为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种氯化烃与HCl形成的混合物。产物中HCl的物质的量最大。
ⅱ.数量关系。
CH4与Cl2发生取代反应时，每取代1 mol H，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl，即n(Cl2)＝n(被取代的H)＝n(HCl)。1 mol CH4最多消耗4 mol Cl2；1 mol CnH2n＋2最多消耗(2n＋2) mol Cl2。
(2)取代反应和置换反应的比较
[例1] 某实验小组的同学探究甲烷与氯气的取代反应，实验装置及现象如下：
实验装置 现象
ⅰ.光照后，产生白雾，混合气体颜色变浅
ⅱ.试管内液面上升
ⅲ.试管壁出现油状液滴
下列说法不正确的是 (　　)
A．饱和NaCl溶液可以减少氯气的溶解
B．出现油状液滴，说明CH4全部转化为CCl4
C．产生白雾以及试管内液面上升与HCl的生成有关
D．若用铝箔套住装满CH4和Cl2的试管，一段时间后没有明显变化
B
1．下图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲注射器中充有10 mL CH4，在同温同压下，乙注射器中充有50 mL Cl2，将乙注射器中的气体推入甲注射器，这两种气体在甲注射器中混合反应，并将该装置放在光亮处一段时间。
B
下列说法不正确的是 (　　)
A．甲注射器中发生的化学反应类型为取代反应
B．实验过程中，甲注射器活塞向内移动，内壁有油珠，气体最终变为无色
C．反应后，甲注射器中主要剩余气体可被NaOH溶液吸收
D．将甲注射器中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中，液体分为两层，产生白色沉淀
在光照下，甲烷与氯气发生取代反应；理论上，当甲烷与氯气按体积比1∶4时可恰好完全反应生成CCl4，而本实验中氯气与甲烷的体积比为5∶1，大于4∶1，说明氯气过量，气体最终不会变成无色；甲注射器中剩余的主要气体是Cl2，可被NaOH溶液吸收；反应生成的HCl溶于水后可与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时，因CH2Cl2、CHCl3和CCl4难溶于水，液体将分为两层。
探究二 烷烃的结构特点与性质
液化石油气主要来源于原油炼制过程，或是在石油及天然气开采时挥发出的气体。其主要成分为丙烷、丙烯、丁烷和丁烯等。作为一种高效燃料，液化石油气已广泛应用于日常生活领域。
[问题设计]
(1)分别写出丙烷(C3H8)、丁烷(C4H10)完全燃烧的化学方程式。
(2)结合甲烷与Cl2的取代反应机理，推测丙烷、异丁烷与Cl2发生反应生成一氯代物的种类，并写出其结构简式。
提示：丙烷与Cl2反应生成的一氯代物有2种，分别为CH3CH2CH2Cl、CH3CHClCH3；异丁烷与Cl2反应生成的一氯代物有2种，分别为(CH3)2CHCH2Cl、(CH3)2CClCH3。
(1)全面理解烷烃的化学性质
(2)利用“等效氢法”判断烷烃的一氯代物的种类
A
[例2] 下列关于烷烃性质的叙述正确的是 (　　)
A．烷烃同系物的熔、沸点一般随分子内碳原子数的增多逐渐升高
B．烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递增到比水重
C．CH4与氯气反应可得四种有机化合物，故C2H6与氯气反应可得六种有机化合物
D．烷烃不能使酸性KMnO4溶液褪色，因此烷烃不能发生氧化反应
烷烃同系物都是由分子构成，随着碳原子数的增加，分子间作用力逐渐增强，其熔点和沸点逐渐升高；烷烃同系物的密度随相对分子质量的增大而增大，但所有烷烃都比水轻；CH4与氯气反应可生成四种有机化合物，而C2H6与氯气反应时可生成1种一氯乙烷，2种二氯乙烷，2种三氯乙烷，2种四氯乙烷，1种五氯乙烷，1种六氯乙烷，共9种有机化合物；烷烃不能使酸性KMnO4溶液褪色，但能在氧气中燃烧发生氧化反应。
D
由异丁烷的球棍模型推知，其分子式为C4H10；与丙烷的结构相似，在分子组成上相差1个CH2原子团，互为同系物；互为同分异构体的烷烃，所含支链越多，沸点越低；因其分子中有2种不同化学环境的氢原子，故其一氯代物有2种。
D
D
2．甲烷分子的球棍模型如图所示。下列关于甲烷分子的说法不正确的是 (　　)
A．属于烷烃
B．能发生氧化反应
C．能与Cl2发生反应
D．是平面结构
甲烷属于烷烃，是正四面体结构；甲烷在光照下与Cl2发生取代反应，点燃时完全燃烧生成CO2和H2O(属于氧化反应)。
D
3．实验小组的同学用下图所示装置探究甲烷与氯气的取代反应，下列说法正确的是 (　　)
A．饱和NaCl溶液是为了减少HCl的溶解
B．若用铝箔套住试管，则现象相同
C.生成的二氯代物有2种结构：
D．试管内壁出现油状液滴，说明反应生成了难溶于水的液体
HCl极易溶于水，采用饱和NaCl溶液是为了减少Cl2的溶解。甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成HCl和4种卤代烃，可观察到白雾产生，气体颜色变浅，试管壁出现油状液滴，且试管内水面上升；若用铝箔套住试管，则一段时间后进行观察，会发现没有明显变化，故两种条件下的反应现象不同。CH4为正四面体结构，4个H的位置相同，故其中的2个H被Cl取代生成的CH2Cl2只有1种结构，没有同分异构体。试管内壁出现油状液滴，说明反应生成了难溶于水的CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
B
4．对于丙烷和丁烷，下列说法正确的是 (　　)
A．丙烷和丁烷互为同分异构体
B．符合通式CnH2n＋2(n≥1)的物质均属于烷烃
C．丁烷的一氯代物有5种
D．等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时，后者的耗氧量大
5．甲烷的综合利用是各国科学家研究的重要课题。请回答下列问题：
(1)天然气的主要成分是甲烷，甲烷的结构式为________，甲烷的空间结构为________。
(2)验证甲烷和氯气发生取代反应的条件，实验装置如下图所示。
①装置A、B中的实验现象分别为____________________________、__________________________________________________________。
②写出甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式：_______________
_______________。

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