第1课时 烷烃的结构和性质第二章第一节2022\n内容索引0102自主预习新知导学合作探究释疑解惑\n课标定位素养阐释1.认识烷烃的组成和结构特点。2.了解烷烃在日常生活、有机合成和化工生产中的重要作用。3.从微观层面认识同系物的结构特点,从结构角度解释同系物物理性质的变化规律和化学性质的相似性。\n自主预习新知导学\n烷烃的结构与性质1.仅含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物,又称烃。根据结构的不同,烃可分为烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等。其代表物甲烷、乙烯、乙炔和苯的具体结构和性质是认识各类烃结构和性质的基础。烃中碳原子的饱和程度和化学键的类型,是预测化学反应中烃分子可能的断键部位与相应反应类型的主要依据。通常我们把链状的烃称为脂肪烃,烷烃是一类饱和的脂肪烃。\n2.烷烃的结构。根据图中所示烷烃的分子结构,写出相应的结构简式和分子式,并分析它们组成和结构上的相似点。\n名称结构简式分子式碳原子的杂化方式分子中共价键的类型甲烷CH4CH4sp3单键乙烷CH3CH3C2H6sp3单键丙烷CH3CH2CH3C3H8sp3单键丁烷CH3CH2CH2CH3C4H10sp3单键戊烷CH3CH2CH2CH2CH3C5H12sp3单键\n3.烷烃的性质。(1)甲烷的物理性质:纯净的甲烷是无色、无味的气体,难溶于水,密度比空气的密度小。(2)随着烷烃分子中碳原子数的增加,烷烃的熔点和沸点逐渐升高,密度逐渐增大,常温下存在状态也由气态逐渐过渡到液态、固态。\n(3)甲烷的化学性质(写出相应的化学方程式)。①在空气中燃烧:CH4+2O2CO2+2H2O。②在光照下与氯气反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl。\n4.同系物:像甲烷、乙烷、丙烷这些结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。同系物可用通式表示,如链状烷烃的通式为CnH2n+2。\n【自主思考】1.烷烃分子中都含有非极性共价键吗?提示:含有两个及以上碳原子的烷烃分子中都含有碳碳键和碳氢键,但甲烷分子中只有极性共价键,没有非极性共价键。2.烷烃的沸点一般较低,分子中碳原子数越少的烷烃沸点越低,试从物质结构的角度分析原因。提示:烷烃属于分子晶体,构成烷烃的分子之间的作用力是分子间作用力,比化学键的键能小得多,因此沸点较低。分子中碳原子数越少的烷烃相对分子质量越小,沸点越低。\n3.烷烃难溶于水,直馏汽油(主要成分是烷烃)可作有机溶剂从溴水中萃取溴单质,试分析原因。提示:烷烃分子对称性高,极性弱,根据“相似相溶”原理可知,直馏汽油与极性溶剂水互不相溶。溴单质也是非极性分子,易溶于直馏汽油,因此直馏汽油可作萃取剂,将溴从水溶液中萃取出来。\n【效果自测】1.科学家研究发现月球形成时可能存在稀薄的原始大气层,主要由氖、氢、氦、氩等气体组成,不含甲烷等碳氢化合物。下列关于碳氢化合物的叙述正确的是( )。A.碳氢化合物的通式为CnH2n+2(n≥1)B.燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物C.碳原子间以单键相连的烃是烷烃D.碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数\n答案:D解析:链状烷烃的通式为CnH2n+2,碳氢化合物的通式是CmHn,A错误;燃烧产物为二氧化碳和水的化合物可能是含有氧元素的有机化合物,如乙醇,B错误;碳原子间全部以单键相连的链烃是烷烃,C错误;烃分子中氢原子个数一定是偶数,碳的相对原子质量为12,因此碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数,D正确。\n2.(双选)下列有关烷烃的叙述不正确的是( )。A.烷烃分子中的键不一定都是单键B.烷烃都能发生取代反应C.符合通式CnH2n+2的烃类一定是烷烃D.随着分子中碳原子数的增加,烷烃熔点、沸点逐渐降低答案:AD解析:烷烃分子中的化学键只有碳碳单键和碳氢键(甲烷只有碳氢键),因此A错误;随着分子中碳原子数的增加,烷烃熔点、沸点逐渐升高,D错误。\n3.下列各组物质互为同系物的是( )。A.O2和O3B.CH4和C3H8C.CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH答案:B解析:A选项中两物质互为同素异形体;C选项中两物质互为同分异构体;D选项中互为同位素。\n合作探究释疑解惑\n探究任务1烷烃的性质问题引领1.生活中哪些常见物质的主要成分是烷烃?2.烷烃在分子结构上有何相同点?分子空间构型有何特点?3.预测烷烃的化学性质是否有相似性,为什么?提示:1.生活中的一些常见物质,如天然气、液态石油气、汽油、柴油、煤油、凡士林、石蜡、沥青,它们的主要成分都是烷烃。2.烷烃分子中的碳原子都是采取sp3杂化,以伸向四面体四个顶点方向的sp3杂化轨道与其他的碳原子或氢原子结合,形成四个σ键。烷烃中所有的共价键全部是单键,而且键的极性不强。3.烷烃的化学性质相似,因为烷烃彼此间结构相似,因此化学性质也相似。\n归纳提升烷烃的化学性质。注意:烷烃与氯气在光照条件下的反应会生成多种产物,乙烷与氯气反应生成的产物也有多取代产物。(3)烷烃化学性质稳定,在通常情况下,不能与强酸、强碱、强氧化剂、强还原剂发生反应,如不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。\n【例题1】下列有关烷烃的说法中不正确的是()。A.烷烃分子中既有σ键也有π键B.完全燃烧产物只有CO2和H2OC.与卤素单质发生取代反应D.通常不与强酸、强碱、强氧化剂反应答案:A解析:烷烃分子中只含有共价单键,只有σ键没有π键;烷烃由C和H两种元素组成,完全燃烧只生成二氧化碳和水;烷烃能与卤素单质发生取代反应;烷烃性质较稳定,通常不与强酸、强碱和强氧化剂反应。典型例题\n1.乙烷分子中,碳碳键是非极性键,碳氢键是极性键,因此与氯气在光照条件下反应时,碳氢键断裂,发生取代反应。2.在高温条件下,烷烃分子中的碳碳键也可以断裂发生烷烃的分解反应。石油的裂化和裂解涉及的就是烷烃的分解反应,生成碳链更短、相对分子质量更小的烃。3.烷烃的熔、沸点:随着碳原子数的增多,烷烃的熔、沸点逐渐升高。碳原子数相同的烷烃,支链越多熔、沸点越低。\n【变式训练1】下列有关丙烷的叙述不正确的是( )。A.分子中碳原子不在一条直线上B.光照下能够发生氯代反应C.比丁烷更易液化D.是石油分馏的一种产品答案:C解析:丙烷的沸点比丁烷更低,更难液化,C选项错误。\n探究任务2同系物的概念和辨析问题引领下列关于同系物的说法是否正确?为什么?1.同系物的组成元素相同,必为同一类物质。2.同系物分子式可能相同。3.同系物一定符合同一通式;符合同一通式的一定是同系物。4.同系物的物理性质和化学性质都基本相似。\n提示:1.正确。互为同系物的物质结构相似,在组成上相差一个或若干个CH2原子团。所以同系物有相同数目和种类的官能团,同系物的组成元素相同,必为同一类物质。2.不正确,同系物之间必须相差一个或若干个CH2原子团,因此分子式一定不相同。3.不正确,同系物一定符合同一通式;但是符合同一通式的结构不一定相似,不一定是同系物。4.不正确,同系物结构相似,化学性质基本相似,但是物理性质随碳原子数的增加而发生规律性的变化。\n归纳提升化学概念的学习一定要注意重点。同系物的定义中有两个重点:一是结构相似,如果含有官能团,要求官能团的种类和数目都相同才算结构相似;二是分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,那么如果分子式相同,则不属于同系物,而是同分异构体。掌握了重点,就能很容易判断同系物与同分异构体。同系物的通式一定是相同的,但是通式相同的也可能不是同系物,例如烯烃和环烷烃。\n典型例题【例题2】下列叙述正确的是( )。A.分子式相同,各元素质量分数也相同的物质是同种物质B.通式相同的不同物质一定属于同系物C.分子式相同的不同物质一定是同分异构体D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体\n答案:C解析:分子式相同、各元素质量分数也相同的物质可能是同种物质,也可能是同分异构体,A项错误;通式相同的物质不一定是同系物,B项错误;分子式相同的不同物质一定是同分异构体,C项正确;相对分子质量相同的不同物质不一定有相同的分子式,因此不一定是同分异构体,D项错误。\n【变式训练2】下列各组物质中,一定互为同系物的是( )。A.O2和O3B.CH3CH2CH3和CH3CH3C.C2H6O和C3H8OD.CH3CH2CH2CH3和\n答案:B解析:A项中两种物质是同素异形体,错误;B项中两种物质分别是丙烷和乙烷,互为同系物,正确;C项中两种物质可能是醇,也可能是醚,不一定是同系物,错误;D项中两种物质分别是正丁烷和异丁烷,互为同分异构体,错误。\n1.同系物:结构相似,组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。2.同系物的判断要点:(1)一差(分子组成至少相差一个CH2原子团)。(2)二相似(结构相似,化学性质基本相似)。(3)三相同(即组成元素相同,官能团种类、个数相同,分子组成通式相同)如:CH3OH与HOCH2CH2OH(乙二醇)、与都不互为同系物。\n注意事项:①同系物通式一定相同,但通式相同的物质不一定是同系物;②同系物必须是同类有机化合物;③同系物是结构相似,不是相同;④同分异构体之间不是同系物关系。\n课堂小结烷烃的结构和性质同系物
