最简单的有机化合物——甲烷学案

第一节最简单的有机化合物——甲烷学习目标1．了解烷烃的概念、结构特点和通式。2．了解烷烃的化学性质和烷烃物理性质的递变规律。3．知道同系物、同分异构现象和同分异构体的概念；能判断两种或多种物质是不是同系物，是不是同分异构体；能写出C5以内的烷烃分子的所有同分异构体。4．了解有机物种类繁多的原因重点烷烃的化学性质和烷烃物理性质的递变规律难点同系物和同分异构体的概念教学过程一、读教材，试着弄清以下问题1．烷烃的概念是什么？掌握烷烃的概念应注意哪些问题？烷烃的通式是什么？2．烷烃物理性质有何递变规律？常温常压下，哪些烷烃是气体，哪些烷烃是液体，哪些烷烃是固体？3．烷烃的化学性质与甲烷的化学性质有何关系？烷烃的特征反应是什么？烷烃能使溴水和酸性KMnO4（aq）溶液褪色吗？4．同系物的概念是什么？掌握同系物的概念应理解哪些问题？如何理解有机物的结构相似？符合烷烃通式CnH2n＋2的有机物，结构一定相似吗?5．什么是同分异构现象?什么样的物质互称为同分异构体?同素异形体、同位素、同系物、同分异构体的区别与联系分别是什么？二、烷烃烃分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子的其余价键全部跟氢原子结合，这样的烃叫做饱和烃，又叫烷烃。（1）烷烃首先是烃，分子中只含C、H两种原子。（2）烷烃分子中只有两种键，碳碳单键（这是烷烃的重要结构特点）和碳氢键。（3）烷烃是饱和烃。C原子数一定的烷烃分子中，H原子数已达到最多，其他同碳数的烃分子中的H原子数都不会比烷烃多。烷烃的分子式可用通式CnH2n＋2（n∈N）表示，具有这一通式的物质一定是烷烃。（4）烷烃分子成链状，可以是所谓的“直链”，如：也可以含有支链，如：但结合为环状的不是烷烃，如：它们属于环烷烃，通式为CnH2n，化学性质与烷烃相似。碳原子间结合成链状是烷烃的另一个重要结构特点。所有烷烃分子都具有相似的结构特点：链状和碳碳单键。（5）下列烷烃是同一种物质前3种分别是结构简式，难以反映立体形象。其实每2个—CH3都在以某个C原子为中心的四面体顶点上如图5－10所示，第4种是前3种的一种简写。图5－10三、烷烃物理性质的递变规律烷烃的物理性质随着分子是C原子数的递增，呈现如下变化规律：1．沸点逐渐升高。因为结构和组成相似的物质，分子越大，分子间作用力越大，故沸点越高。符合此变化规律的常见物质组是：常温下，随烷烃分子中C原子数的递增，它们的状态由气态变到液态又变到固态；C1～C4的烷烃是气体，C5～C16的烷烃是液体，C17以上的烷烃是固体。（2）相对密度（或密度）逐渐增大。四、烷烃的化学性质烷烃的化学性质以甲烷为代表，特征反应是取代反应。1．燃烧生成CO2和H2O2．光照条件下，与卤素单质的气体（如Cl2）发生取代反应。3．不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色，与强酸、强碱也不反应。五、同系物结构相似，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。把握其概念应注意以下几点：（1）结构相似：结构相似是不同物质间互称同系物的根本原因，在概念中起决定作用。所谓“结构相似”其实质是：化学键类型相同、官能团相同，如烷烃同系物的结构特点是：链状结构（可以是“直链”，也可以带支链），碳碳原子间以C—C单键连接。（2）相差一定数目的CH2原子团：这是同系物分子间的一种组成差别，是结构相似的一种表现形式，由此可以推出，互称同系物的物质应该具有相同的通式，如烷烃同系物的通式是：CnH2n＋2（n∈N），但具有相同通式或者说相差一定数目CH2原子团的物质不一定互称为同系物；但符合通式CnH2n＋2且分子内C原子数不同的有机物一定是烷烃同系物。六、同分异构（1）同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象。（2）同分异构体：概念1：分子式相同，结构式不同的化合物互称为同分异构体。概念2：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。（3）同系物、同分异构体、同位素和同素异形体的比较定义化学式结构性质同位素质子数相同、中子数不同的原子原子符号表示不同，如：11H、21H、31H电子排布相同，原子核结构不同物理性质不同，化学性质相同同素异形体同一种元素形成的不同单质元素符号表示相同，分子式不同，如石墨和金刚石、O2和O3单质的组成或结构不同物理性质不同，化学性质相似同系物结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物不同相似物理性质不同，化学性质相似同分异构体分子式相同，结构式不同的化合物相同不同物理性质不同，化学性质不一定相同（4）戊烷的同分异构体①C5H12有3种同分异构体：②3种同分异构体的沸点，按正、异、新戊烷顺序而递减。因为同分异构体所带支链越多，分子结构越趋于球形，分子间接触面越小，分子间作用力就越小，故其沸点越低。如图5－11，表示了3个戊烷同分异构体分子间的结合：图5－11键线式中，键的端点和拐点处有1个C原子，C原子的其他键用H补足，从左向右显然是结合力越来越小，其沸点越来越低。注意，新戊烷在常温下已是气体。（5）己烷的同分异构体有5种布置作业：将本节内容进行整理，提出自己的疑问。