人教版选修五第二章第一节第一课时导学案 甲烷和烷烃

人教版选修五第二章第一节第一课时导学案 甲烷 烷烃

【学习目标】

1、掌握有机物的概念

2、掌握甲烷及烷烃的性质

3、掌握同系物和同分异构体的概念

【主干知识梳理】

一、有机物的概念级元素组成

1、有机物的定义：含碳的化合物叫做有机化合物，简称有机物

(除CO、CO2、碳酸盐、碳酸氢盐、碳化物、硫氰化物、氰化物等外)，它们虽然含碳，但性质和组成与无机物很相近，所以把

它们看作为无机物。也就是说，有机物一定含碳元素，但含碳元素的物质不一定是有机物，而且有机物都是化合物，没有单质

2、有机物的元素组成：C、H、O、N、S、P、卤素等元素

3、有机物种类繁多的原因：(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)

(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

(4)相同组成的分子，结构可能多种多样(存在同分异构现象)

4、有机物的特点

(1)含有共价键，大多数为共价化合物，且大多数为非电解质 (2)大多数难溶于水，易溶于汽油、酒精、CCl4等有机溶剂

(3)大多数有机物易燃烧，不导电，熔点低 (4)有机物所起的反应复杂、缓慢，且伴有副反应，书写时用“”

5、有机物与无机物的主要区别

性质和反应

有机物 无机物

溶解性 多数不溶于水，易溶于有机溶剂

如：油脂溶于汽油，煤油溶于苯 多数溶于水，而不溶于有机溶剂

如：食盐、明矾溶于水

耐热性 多数不耐热

如：淀粉、蔗糖、蛋白质、脂肪受热分解 多数耐热难熔化

如：食盐、明矾、氧化铜加热难熔

熔沸点 熔点较低(400°C以下)

如：C20H42熔点36.4°C，尿素熔点132°C 熔点一般很高

如：NaCl熔点801°C

可燃性 多数可以燃烧

如：棉花、汽油、天然气都可以燃烧 多数不可以燃烧

如：CaCO3、MnCl2不可以燃烧

电离性 多数是非电解质

如：酒精、乙醚、苯都是非电解质、溶液不电离、不导电 多数是电解质

如：氢氧化钠、氯化镁是强电解质

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

二、烃

1、烃的定义：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又称为烃

2、烃的分类：烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃 (在烃中最简单的是甲烷)

三、甲烷及其性质

1、甲烷的物理性质：无色、无味的气体，难溶于水，密度比空气小

2、存在：天然气、坑气、沼气、瓦斯气的主要成分均为甲烷

3、甲烷分子组成与结构

(1)四式：分子式： ；电子式： ；结构式： ；结构简式：

球棍模型 比例模型

(2)甲烷的空间结构特点：甲烷是空间正四面体结构，碳原子位于体心，顶点都是氢原子，4个C—H键的键长、键角、键能完全相

同，键角为109°28 ，分子为非极性分子

4、甲烷的化学性质：(一般情况下，化学性质很稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不反应)

(1)甲烷的氧化反应：甲烷是一种优良的气体燃料，通常状况下，1mol甲烷完全燃烧，生成CO2和H2O，放出890kJ热量

CH4+2O2点燃CO2+2H2O

(2)甲烷的取代反应：

①实验过程：取两支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯

气，分别用铁架台固定好。其中一支试管A用黑色纸套套上，另一支试管B放在光亮处(不要

放在日光直射的地方，以免引起爆炸)。片刻后，去掉试管A上的黑纸套，观察比较两支试管

中的现象

②实验现象： 用黑纸包裹的A试管内的黄绿色气体无明显现象；未用黑纸包裹的试管B内黄绿色气体颜色变浅，最后消失；试

管壁出现油状液滴；试管中有少量白雾产生，试管内液面逐渐上升，水槽中可能有晶体析出(生成HCl，可能有NaCl晶体析出)

③实验结论：甲烷与氯气的混合气体无光照时，不发生反应；在光照条件下，甲烷与氯气发生了化学反应，生成了卤代烃

④反应的机理：

⑤反应方程式：

⑥取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫做取代反应

⑦CH4取代反应的注意问题：

a、反应条件：光照，在室温暗处不发生反应，但不能用日光或其他强光直射，否则会因为发生如CH4+2Cl2强光C+4HCl

而爆炸

b、对反应物状态的要求：CH4和氯气，同理甲烷和溴蒸气、碘蒸气在光照下也能发生取代反应，CH4与氯水、溴水则不反应

c、甲烷取代反应产物复杂，五种产物都有，不是分步反应，是连锁反应。甲烷四种取代产物性质见下表： 漫射日光

Cl2和CH4

饱和食盐水

(3)甲烷的受热分解：CH4高温C+2H2 (分解温度通常在1000°C以上，说明甲烷的热稳定性很强)

四、烷烃的结构和性质

1、几种烷烃的球棍模型

2、几种烷烃的结构式

CHHHCHHHCHHHCCHHHHHCHHHCCHHHHCHHH

乙烷 丙烷 丁烷

3、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

4、烷烃的分子结构特点

①碳碳单键(C—C)：碳原子之间的化学键都是单键

②呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成链状，而不是封闭式环状结构

③“饱和”：碳原子剩余价键全部跟氢原子结合

5、烷烃的通式：CnH 2n+2 (n≥1) CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12……

6、烷烃物理性质：

几种常见烷烃的物理性质

名称 常温时的状态 熔点/0C 沸点/0C 相对密度

名称 常温时的状态 熔点/0C 沸点/0C 相对密度

甲烷 气 －182 -164 0.466 戊烷 液 －130 36.1

0.6262

乙烷 气 －183.3 -88.6 0.572 癸烷 液 －29.7 174.1 0.7300

丙烷 气 －189.7 -42.1 0.5853 十七烷 固 22 301.8 0.7780

丁烷 气 －138.4 -0.5 0.5788 二十四烷 固 54 391.3 0.7991

正丁烷和异丁烷物理性质的比较

名称 分子式 熔点/0C 沸点/0C 相对密度

正丁烷 C4H10 －138.4 －0.5 0.5788

异丁烷 C4H10 －159.6 －11.7 0.557

(1)状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(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：随着碳原子数增多，熔、沸点增高；分子式相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低

【原因】烷烃都属于分子晶体，随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增大，烷烃分子的熔、沸点逐渐升高

如：戊烷的3种同分异构体的沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷 C原子5个以上的烷烃唯独新戊烷为气态 (4)密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增加；烷烃的密度都小于水的密度

6、烷烃的化学性质

(1)烷烃化学性质比较稳定，常温下不和强酸、强碱、强氧化剂等反应，不能使KMnO4酸性溶液和溴水褪色

(2)烷烃的可燃性：CnH2n+2＋21n3O2点燃nCO2＋(n+1) H2O

(3)光照下和卤素单质的气体发生取代反应

【注意】①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。乙烷的氯代物产物将会更多？

②在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，相但在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

③烷烃分子也可以分解，但产物不一定为炭黑和氢气

五、有机物组成与结构的表示方法

种类 实例 含义 应用范围

分子式 C2H6 用元素符号表示物质组成的式子，可以反映出一个分子中原子的种类和数目 多用于研究分子晶体

最简式(实验式) CH3 表示组成物质的各元素原子最简整数比的式子；由最简式可求最简式量 有共同组成的物质

电子式

用小黑点“·”或“×”代表电子，表示原子最外层电子成键情况的式子 多用于表示离子型、共价型的物质

结构式

用一根短线表示一对共用电子对的式子。具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不能表示空间构型 多用于研究有机物的性质；由于能反映有机物的结构，有机物常用结构式表示

结构简式 省去结构式中代表碳氢单键、碳碳单键的短线即得到结构简式。结构简式的简便写法，着重突出结构的特点

键线式

将结构式中的碳、氢元素符号省去，每个拐点、终点均表示一个碳原子 用于表示分子中的键的连接情况

碳架式 省去结构式中所以氢原子，只写出碳原子和共价键

球棍模型

小球表示原子，短线表示共价键 用于表示分子的空间结构(立体结构)

比例模型

用不同体积的小球表示不同大小的原子 用于表示分子中各原子的相对大小和综合顺序

六、同系物

1、定义：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

2、特点：

(1)同系物属于同一类物质，且有相同的通式，具有相同通式的有机物除烷烃外，不能以通式相同作为确定是不是同系物的充分条件

(2)相对分子质量相差一定是14的倍数

(3)结构相似指具有相似的原子连接方式，相同的官能团类别和官能团数目

(4)同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化

3、判断方法：①一差：分子组成至少相差一个“CH2”原子团 ②一同：具有相同的通式 ③二相似：结构相似，化学性质相似

【课后作业】

1、下列说法中正确的是( )

A．由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物 B．烃是含有碳元素和氢元素的化合物

C．大多数有机物熔、沸点较低 D．有机物都难溶于水