高中化学甲烷烷烃课堂用文档格式.docx

高中化学甲烷烷烃课堂用文档格式.docx

《高中化学甲烷烷烃课堂用文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学甲烷烷烃课堂用文档格式.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

多数是电解质，如盐酸、氢氧化钠、氯化镁的水溶液是强电解质。

化学反应

一般复杂，副反应多，较慢，如生成乙酸乙酯的酯化反应在常温下要16年才达到平衡。

石油的形成更久

一般简单，副反应少，反应快，如氯化钠和硝酸银反应瞬间完成。

3.有机物的组成

C、H、O、N、S、P、卤素等元素。

构成有机物的元素只有少数几种，但有机物的种类确达三千多种？

几种元素能构几千万种有机物质？

（学生自学后概括）

有机物种类之所以繁多主要有以下几个原因：

①碳原子最外电子层上有4个电子，可形成4个共价键；

②有机化合物中，碳原子不仅可以与其他原子成键，而且碳碳原子之间也可以成键；

③碳与碳原子之间结合方式多种多样，可形成单键、双键或叁键，可以形成链状化合物，也可形成环状化合物；

（结构图5—1）

④相同组成的分子，结构可能多种多样。

（举几个同分异构体）

在有机物中，有一类只含C、H两种元素的有机物。

4.烃：

仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又叫烃

在烃中最简单的是甲烷，所以我们就先从甲烷开始学起。

甲烷

一、甲烷的物理性质

（学生回答）无色、无味，难溶于水的，比空气轻的，能燃烧的气体，天然气、坑气、沼气等的主要成分均为甲烷。

收集甲烷时可以用什么方法？

（1.向下排空气法，2.排水法）

二、甲烷的分子结构

已知甲烷的气体密度在标准状况下为0.717g/L，其中含碳的质量分数为75％，含氢质量分数为25％。

甲烷的分子式：

CH4电子式：

结构式：

用短线表示一对共用电子对的图式叫结构式。

［模型展示］甲烷分子的球棍模型和比例模型。

得出结论：

以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体结构。

甲烷是非极性分子（判断极性分子和非极性分子的最本质方法是:

极性分

子一个分子内正负电荷中心不重合而非极性分子内正负电荷中心是重合

的），所以甲烷极难溶于水，这体现了相似相溶原理。

CH4：

正四面体NH3：

三角锥形

三、甲烷的化学性质

1.甲烷的氧化反应

CH4+2O2

CO2+2H2O

a.方程式的中间用的是“”（箭头）而不是“====”（等号），

主要是因为有机物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生。

b.火焰呈淡蓝色：

CH4、H2、CO、H2S

c、甲烷气体不能被酸性KMnO4溶液氧化。

在通常条件下，甲烷不仅与高锰酸钾等强氧化剂不反应，而且与强酸、强碱也不反应，所以可以说甲烷的化学性质是比较稳定的。

但稳定是相对的，在一定条件下也可以与一些物质如Cl2发生某些反应。

2.甲烷的取代反应

现象：

①量筒内Cl2的黄绿色逐渐变浅，最后消失。

②量筒内壁出现了油状液滴。

③量筒内水面上升。

④量筒内产生白雾

［说明］在反应中CH4分子里的1个H原子被Cl2分子里的1个Cl原子所代替，但是反应并没有停止，生成的一氯甲烷仍继续跟氯气作用，依次生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，反应如下：

a、注意CH4和Cl2的反应不能用日光或其他强光直射，否则会因为发生如下剧烈的反应：

CH4+2Cl2

C+4HCl而爆炸。

b、在常温下，一氯甲烷为气体，其他三种都是液体，三氯甲烷（氯仿）和四氯甲烷（四氯

化碳）是工业重要的溶剂，四氯化碳还是实验室里常用的溶剂、灭火剂，氯仿与四氯化

碳常温常压下的密度均大于1g·

cm－3，即比水重。

c、.分析甲烷的四种氯代物的分子极性。

但它们均不溶于水。

取代反应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代替的反应

3.甲烷的受热分解

CH4

C+2H2

这么高的温度才分解，说明甲烷的热稳定性很强。

小结：

本节课我们开始了对有机物的系统学习，介绍了有机物、烃的概念，解释了有机物种类繁多的主要原因；

认识到甲烷的正四面体立体结构和它的几个重要化学性质：

氧化反应、取代反应、受热分解反应，学习中重点应对甲烷和Cl2的取代反应加以理解，当然也要树立结构和性质紧密相关的观点。

二、烷烃的结构和性质

1.烷烃的概念

a.分子里碳原子都以单键结合成链状；

b.碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合.

2.烷烃的结构式和结构简式

甲烷乙烷丙烷丁烷

结构简式：

CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3/CH3（CH2）2CH3

这种式子，书写起来是比较方便的，我们称之为有机物的结构简式。

当然，在书写有机物分子的结构简式时，若遇到像丁烷分子中有两个（或多个）相同的成分时，还可以写成CH3（CH2）2CH3。

3.烷烃的物理性质

（a）随着分子里含碳原子数的增加，熔点、沸点逐渐升高（由于随着相对分子质量的

增大，分子之间的范德华力逐渐增大，从而导致烷烃分子的熔沸点逐渐升高），相

对密度逐渐增大；

（b）分子里碳原子数等于或小于4的烷烃。

在常温常压下都是气体，其他烷烃在常温

常压下都是液体或固体；

（c）烷烃的相对密度小于水的密度。

（1）表中所列烷烃均为无支链的烷烃，常温常压下是气体的烷烃除了上述碳原子数小

于或等于4的几种分子之外，还有一种碳原子数为5的分子，但分子中含有支链

的戊烷，

（2）烷烃分子均为非极性分子，故一般不溶于水，而易溶于有机溶剂，液态烷烃本身就是良好的有机溶剂。

甲烷与其他烷烃结构的相似不仅表现在物理性质上的规律性变化，而且化学性质上也具有极大的相似性。

4.烷烃的化学性质

（1）通常状况下，它们很稳定，跟酸、碱及氧化物都不发生反应，也难与其他物质化合；

（2）在空气中都能点燃；

（3）它们都能与氯气发生取代反应。

（4）烷烃与氯气也可以是溴在光照条件下发生的取代反应，由于碳原子数的增多而使

生成的取代产物的种类将更多；

例如：

甲烷的氯代物有：

一氯甲烷、二氯甲烷、

三氯甲烷、四氯甲烷共四种氯代物。

（5）在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，相同状况下随着烷烃

分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越不充分，使燃烧火焰明亮，甚至伴有黑烟；

（6）烷烃分子也可以分解，但产物不一定为炭黑和氢气，这在以后的石油裂化—裂解

的学习中就将学到。

5.烷烃的通式：

CnH2n+2

CH4C2H6C3H8C4H10C5H12……

若烷烃分子的碳原子数为n，那么氢原子的数目就可表示为2n+2，这样烷烃的分子式

就可以表示为CnH2n+2。

6.同系物概念

分子结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物。

［练习］下列各组内的物质不属于同系物的是（）

（强调）：

在判断同系物的时候要严格把握同系物概念涵义的两个方面：

一是分子结构相似，二是分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，二者要联系在一起应用，缺一不可。

当然，还应注意，同系物的关系不光是只有烷烃分子之间存在，在其他的有机物内也存在着同系物关系。

7．知识点总结

一、烷烃

1、烷烃的概念：

碳原子跟碳原子都以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原

子相结合。

这样的结合使得每个碳原子的化合价都已充分利用，都已达到“饱和”，这种结合的链烃叫做饱和链烃，或称烷烃。

2、烷烃的通式：

CnH2n+2（n≥1）

3、烷烃物理性质：

（1）状态：

一般情况下，1—4个碳原子烷烃为气态，5—16个碳原子为液态，16个

碳原子以上为固态。

（2）溶解性：

烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。

（3）熔沸点：

随着碳原子数的递增，熔沸点逐渐升高。

（4）密度：

随着碳原子数的递增，密度逐渐增加。

4、烷烃的化学性质

（1）一般比较稳定，在通常情况下跟酸、碱和高锰酸钾等都不起反应。

（2）取代反应：

在光照条件下能跟卤素发生取代反应。

（3）氧化反应：

在点燃条件下，烷烃能燃烧，

CnH2n+2+

（4）分解反应：

在高温下，烷烃能分解成小分子。

二、同系物

1、同系物的概念：

结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质相互称为同系物。

2、掌握概念的三个关键：

（1）通式相同；

（2）结构相似；

（3）组成上相差n个（n≥1）

CH2原子团。

例1、下列化合物互为同系物的是：

AO2和O3B、C2H6和C4H10

HBrCH3

C、Br—C—Br和Br—C—HD、CH3CH2CH3和CH3—CH—CH3

HH

三、同分异构现象和同分异构物体

1、同分异构现象：

化合物具有相同的化学式，但具有不同结构的现象。

2、同分异构体：

化合物具有相同的化学式，不同结构的物质互称为同分异构体。

3、同分异构体的特点：

分子式相同，结构不同，性质也不相同。

例2、有一种AB2C2型分子，在该分子中以A为中心原子，下列关于它的分子构型和

有关同分异构体的各种说法正确的是（）

A、假如为平面四边形，则有两种同分异构体；

B、假如为四面体，则有二种同分异构体；

C、假如为平面四边形，则无同分异构体；

D、假如为四面体，则无同分异构体。

例3、进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同产物的烷烃是（）

A、（CH3）2CHCH2CH2CH3B、（CH3）3CCH2CH3

C、（CH3）2CHCH（CH3）2D、（CH3）2CHCH3

四、烷烃的系统命名法

1、选主链——碳原子最多的碳链为主链；

2、编号位——定支链，要求取代基所在的碳原子的编号代数和为最小；

3、写名称——支链名称在前，母体名称在后；

先写简单取代基，后写复杂取代基；

相

同的取代基合并起来，用二、三等数字表示。

例4、下列烷烃的命名是否正确？

若有错误加以改正，把正确的名称填在横线上：

（1）CH3—CH—CH2—CH32—乙基丁烷

CH2

CH3

（2）CH3—CH—CH—CH33，4—二甲基戊烷

CH3CH2

CH3

CH3—CH2—CH2CH2—CH3

（3）CH3—CH2—C—CH—CH—CH35—甲基—4，6三乙基庚烷

CH2CH3

分析：

（1）命名错误，选错了主链，正确的是：

3—甲基戊烷。

（2）命名错误，编号错

误，不符合之和最小原则，正确的是：

2，3—甲基戊烷。

（3）命名错误，不仅选错了主链，编号也是错误的。

正确的是3，4—二甲基—5，5—二乙基辛烷。

五、同系物、同位素、同分异构体、同素异形体的比较：

同系物

同位素

同分异构体

同素异形体

研究对象

有机化合物之间

元素、原子之间

化合物之间

单质之间

相似点

结构相似通式相同

质子数相同

分子式相同

同种元素

不同点

相差n个CH2原子团（n≥1）

中子数不同

原子排列不同

组成或结构不同

例5、有下列各组微粒或物质：

A、O2和O3B、

C和

CC、CH3CH2CH2CH3和CH3CH2CHCH3

HClCH3

D、Cl—C—Cl和Cl—C—HE、CH3CH2CH2CH3和CH3—CH—CH3

（1）组两种微粒互为同位素；

（2）组两种物质互为同素异形体；

（3）组两种物质属于同系物；

（4）组两物质互为同分异构体；

（5）组两物质是同一物质。

例6、甲烷和氯气以物质的量1∶1混合，在光照条件下，得到的产物是（ 

）

　　①CH3Cl 

②CH2Cl2 

③CHCl3 

④CCl4

　　A．只有① 

　　B．①和②的混合物 

　　C．只有②　D．①②③④的混合物

4．课后习题

一、选择题

1.已知天然气的主要成分CH4是一种能产生温室效应的气体。

等物质的量的CH4和CO2产

生的温室效应，前者大。

下面是有关天然气的几种叙述：

①天然气与煤、煤油相比是比较

清洁的能源；

②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；

③燃烧天然气也是酸雨

的成因之一。

其中正确的是

A.是①②③B.只有①

C.是①和②D.只有③

2.在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气混合，得到产物的物质的量最多的是

A．CH3ClB．CHCl3

C．CCl4Ｄ．HCl

3.若要使0．5　mol甲烷完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则

需要Cl2的物质的量为

A．2．5　molB．2　mol

C．1．25　molＤ．0．5　mol

4.用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能，其主要成分的结构如图，它属于

A.无机物B.烃

C.高分子化合物D.有机物

5.甲烷分子的空间构型是正四面体，下列事实可以证明这一观点的是

A.CH3Cl没有同分异构体

B.CH2Cl2没有同分异构体

C.甲烷分子中C—H键键角均相等

D.甲烷分子可以发生取代反应

6.进行一氯取代反应后，只能生成3种沸点不同的产物的烷烃是

A.（CH3）2CHCH2CH2CH3

B．（CH3CH2）2CHCH3

C．（CH3）2CHCH（CH3）2

Ｄ．（CH3）3CCH2CH3

7.1，2，3—三苯基环丙烷的3个苯基可以分布在环丙烷平面的上下，因此有如下2个异构

体。

（

是苯基，环用键线表示，C、H原子都未画出）

据此，可判断1，2，3，4，5—五氯环戊烷（假定五个碳原子也处于同一平面上）的异构

体数是

A．4B．5C．6Ｄ．7

8.某植物中（C6H10O5）n的含量为10%，若在一定条件下，微生物将（C6H10O5）n转化成CH4：

（C6H10O5）n＋nH2O

3nCH4↑＋3nCO2↑

某沼气池，当加入该植物162　ｋｇ，可得CH4在标况下的体积为

A.6．72　ｍ3B.6．72　L

C.2．24　ｍ3Ｄ.4．48　ｍ3

9.已知化合物B3N3H6（硼氮苯）与C6H6（苯）的分子结构相似，如下图：

则硼氮苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分异构体的数目为

A.2B.3C.4D.6

二、非选择题（共55分）

10.按系统命名法填写下列有机物的名称及有关内容：

名称是，它的一卤代物有种同分异构体；

（2）名称是，1　mol该烃完全燃烧需消耗O2mol。

11..下图是德国化学家李比希1831年测定烃类化合物（只含C、H两元素）组成的装置。

瓷舟

内的烃样品经加热分解或气化后用纯O2流驱赶经过红热的CｕO，这里烃类化合物反

应变成CO2和H2O，再经吸收管吸收。

已知下表数据。

吸收管Ⅰ

吸收管Ⅱ

小舟

样品＋小舟

吸收前

吸收后

Aｍｇ

Bｍｇ

Cｍｇ

Dｍｇ

Eｍｇ

Fｍｇ

（1）烃样品在反应过程中所用的氧化剂是。

（2）吸收管Ⅰ应装的吸收剂是，Ⅱ应装的吸收剂是。

（3）样品中碳的质量分数的数学表达式是。

12.（在1．01×

105Ｐa、120℃时，1LA、B两种烷烃组成的混合气体，在足量O2中充分燃烧后，得到同温同压下2．5　L　CO2和3．5　L水蒸气，且A分子中比B少2个碳原子，试确定A和B的分子式及体积比。

13.化学上常用燃烧法确定有机物的组成。

这种方法是在电炉上加热纯O2氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。

下图所列装置是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置。

回答下列问题：

（1）若产生的O2按从左到右的流向，则所选装置各导管的连接顺序是。

（2）装置C中浓H2SO4的作用是。

（3）装置D中MnO2的作用是。

（4）燃烧管中CuO的作用是。

（5）若准确称取0.90g样品（只含C、H、O三种元素中的两种或三种），经充分燃烧后，A管质量增加1.32g，B管质量增加0.54g，则该有机物的最简式是。

（6）若要确定该有机物的分子式，则还需要。

14.（10分）（2003年春季高考题）取标准状况下CH4和过量O2的混合气体840mL，点燃，将燃烧后的气体用过量碱石灰吸收，碱石灰增重0.600g，计算：

（1）碱石灰吸收后所剩气体的体积（标准状况）。

（2）原混合气体中CH4和O2的体积比。