2019-2020年高中化学 第1章 第3节 第1课时 烃的概述 烷烃的化学性质教案 鲁科版选修5

第1课时烃的概述烷烃的化学性质目标与素养：1.了解烃的分类。(宏观辨识)2.了解烷烃、烯烃、炔烃、苯及其同系物的物理性质。(变化观念)3.掌握烯烃、炔烃的命名规则(含一个双键或叁键)。(模型认知)4.掌握烷烃的结构和化学性质。(证据推理)一、烃的概述1．烃烃是只由碳、氢两种元素组成的化合物。2．烃的分类符合通式CnH2n＋2(n≥1)的烃都是烷烃吗？符合通式CnH2n(n≥2)的烃都是烯烃吗？提示：符合通式CnH2n＋2的烃一定是烷烃，但符合通式CnH2n的烃不一定是烯烃，也可能为环烷烃。3．链烃(1)分类①饱和烃：碳原子之间的共价键全部为碳碳单键的烃叫做饱和烃，如烷烃。②不饱和烃：分子中含有不饱和碳原子的烃叫做不饱和烃，如烯烃，炔烃。(2)物理性质①相似性烷烃、烯烃、炔烃在物理性质上具有某些相似性，如它们均为无色物质，都不溶于水而易溶于有机溶剂，密度比水小等。②递变性链烃的物理性质随着原子序数的递增呈现出一定的递变性，如随分子中碳原子数目的增加，状态由气态到液态到固态；而熔点和沸点逐渐升高，密度逐渐增大(但小于1g·cm－3)。4．苯及其同系物(1)芳香烃的来源：最初来源于煤焦油，现在主要来源于石油化学工业。(2)苯：是组成最简单的芳香烃。它是无色液体，有毒，沸点为80℃，熔点为5.5℃；不溶于水，能溶解许多物质，是良好的有机溶剂。(3)乙苯的结构简式为，对二甲苯的结构简式为。芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物有什么关系？提示：二、烷烃的化学性质1．稳定性常温下，与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂不反应。2．氧化反应——与氧气的反应3．取代反应(光照)(只写生成一氯代物)微点拨：烷烃只能与卤素单质在光照条件下发生取代反应，不能与其水溶液发生取代反应。取代反应得到的不只是一氯代物，烷烃分子中的所有氢原子都可被氯原子取代。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)烷烃属于饱和烃，也属于链烃。()(2)不饱和烃分子中一定含有碳碳双键或碳碳叁键。()(3)属于苯的同系物。()(4)烷烃能使酸性KMnO4溶液退色。()(5)烷烃在一定条件下与卤素单质反应生成卤代烃。()[提示](1)√(2)×(3)×(4)×(5)√2．已知①丁烷；②2­甲基丙烷；③正戊烷；④2­甲基丁烷；⑤2,2­二甲基丙烷，下列关于它们的沸点的排列顺序正确的是()A．①②③④⑤B．⑤④③②①C．③④⑤①②D．②①⑤④③C[对于烷烃，相对分子质量大的，分子间作用力大，沸点较高；对于相对分子质量相同的烷烃，支链越多，沸点越低，故沸点：③④⑤①②。]3．按照要求对下列物质进行分类(将序号填在横线上)。(1)属于链烃的为________。(2)属于环烃的为________。(3)属于脂环烃的为________。(4)属于芳香烃的为________。[解析]不含环的烃称为链烃，有①、⑥、⑧；含有环状结构的烃为环烃，有②、③、④、⑤；不含苯环的环烃为脂环烃，有②；含有苯环的烃为芳香烃，有③、④、⑤。[答案](1)①⑥⑧(2)②③④⑤(3)②(4)③④⑤不饱和烃的命名1.烯烃、炔烃的命名烯烃和炔烃的命名跟烷烃类似，所不同的是应先考虑主链中含有碳碳双键()、碳碳叁键(—C≡C—)。具体步骤为：2．苯的同系物的系统命名法苯的同系物以苯为母体命名，苯的同系物及苯的取代物命名时苯环上的编号既可顺时针编，亦可逆时针编，但是要从环上最简单的取代基或侧链编起，且使各取代基或侧链的位次之和最小(也可以用习惯命名法)。如：1,2­二甲苯(邻二甲苯)；：1,3­二甲苯(间二甲苯)。【典例1】(1)用系统命名法命名下列物质：(2)据下列名称写出各物质的结构简式：①1­戊烯：_________________________________________。②2­丁炔：_________________________________________。③对氯甲苯：__________________________________________________________________________________________。[解析](1)主链上四个碳原子，母体为丁烯，双键位置在1号碳原子上。②主链上五个碳原子，母体为戊炔，支链(乙基)在3号碳原子上，叁键在1号碳原子上。③主链上有四个碳原子，有两个双键，母体为丁二烯，双键位置分别在1号、3号碳原子上。(2)据名称先找出母体的结构简式，再在母体上添加取代基。[答案](1)①1­丁烯②3­乙基­1­戊炔③1,3­丁二烯(1)标明碳碳双键或叁键位置时只需注明碳碳双键或叁键所连碳原子编号较小的数字。(2)烯、炔烃名称的大体顺序是：取代基位置→取代基名称→双(叁)键位置→主链名称。下列有机物命名正确的是()B[A项中主链选择错误，应为3­甲基戊烷；C项中两个甲基处于对位，应为对二甲苯；D项中双键的位置表示错误，应为2­甲基­1­丙烯。]烷烃与卤素单质(X2)的取代反应反应条件光照(放在光亮处，日光直射会发生爆炸)反应物纯净的卤素单质(烷烃与卤素单质的水溶液不反应)化学键变化断键：C—H键和X—X键成键：C—X键和H—X键取代特点烷烃分子中的氢原子被卤素原子逐步取代，且往往是各步反应同时发生产物特点种类多种卤代烷烃的混合物，HX的物质的量最多产物的量①根据碳元素守恒，烷烃的物质的量等于所有卤代烷烃的物质的量之和②根据取代的特点，有机物中氯元素的物质的量等于HX的物质的量等于氯气的物质的量，即n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋……＝n(HX)【典例2】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物中CH3Cl最多C．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物为混合物D．1molCH4完全生成CCl4，最多消耗2molCl2C[甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产物中HCl最多，B错误；1molCH4完全生成CCl4，最多消耗4molCl2，D错误。]在光照条件下，等物质的量的CH3CH3与Cl2充分反应后，得到产物中物质的量最多的是()A．CH3CH2ClB．CH2ClCH2ClC．CCl3CH3D．HClD[由于乙烷分子中氢原子的性质完全相同，所以取代反应不只发生一元取代，而发生一系列的反应：CH3CH3＋Cl2―→hνCH3CH2Cl＋HClCH3CH2Cl＋Cl2―→hνCH3CHCl2＋HCl……CHCl2CCl3＋Cl2―→hνCCl3CCl3＋HCl每消耗1molCl2就生成1molHCl，故生成的产物中HCl的物质的量最多。]烃的燃烧规律及应用1.烃的燃烧规律(1)烃的燃烧通式CxHy＋x＋y4O2――→点燃xCO2＋y2H2O。(2)烃燃烧的三个规律①等质量的烃完全燃烧②等物质的量的烃完全燃烧a．烃分子中x＋y4的数值越大，则耗氧量越大。b．烃分子中x的数值越大，完全燃烧生成的CO2越多。c．烃分子中y的数值越大，完全燃烧生成的H2O的物质的量越多。③最简式相同的烃燃烧a．最简式相同的烃，C、H的质量分数相同。b．等质量的最简式相同的烃完全燃烧时，耗氧量相同、产生的CO2、H2O的质量、物质的量均相同。2．燃烧规律的应用(1)若反应前后温度保持在100℃以上，则烃完全燃烧前后的体积变化为CxHy＋x＋y4O2――→点燃xCO2＋y2H2OΔV1x＋y4xy2y4－1故反应前后气体体积的变化ΔV仅与氢原子数y有关。(2)若反应前后温度低于100℃，此时气体体积一定是减少的，减少的气体体积为ΔV＝1＋y4，也与氢原子数有关。【典例3】现有CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8五种有机物，等质量的以上物质中，在相同状况下体积最大的是________；等质量的以上物质完全燃烧时，消耗O2的量最多的是________；同状况、等体积、等物质的量的以上物质完全燃烧时，消耗O2的量最多的是________；等质量的以上物质完全燃烧时，生成的CO2最多的是____________，生成水最多的是________。在120℃，1.01×105Pa时，以上气态烃和足量的O2完全燃烧，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化的是____________。[解析]V＝Vm·mM，同质量时，气体体积与气体的摩尔质量成反比，所以同质量的五种气体，在相同状况下，CH4的体积最大。对于同质量的烃CxHy，完全燃烧时耗氧量的多少取决于yx的大小，yx越大，耗氧量越多，生成的H2O物质的量越大，CO2的物质的量越少。同状况、等体积、等物质的量的烃CxHy完全燃烧，耗氧量取决于(x＋y4)的相对大小。当水为气态时，y＝4，燃烧前后体积不变。[答案]CH4CH4C3H8C2H4、C3H6CH4CH4、C2H4在1.01×105Pa、120℃时，1体积某烃和4体积氧气混合，完全燃烧后恢复到原来温度和压强，体积不变，该烃分子式中碳原子数不可能是()A．1B．2C．3D．4D[假设该烃的分子式为CxHy，根据其完全燃烧的化学方程式：CxHy＋x＋y4O2――→点燃xCO2＋y2H2O(g)，因为反应前后体积不变，则有x＋y2＝1＋x＋y4，得y＝4，所以该烃分子中有4个氢原子；又因为该烃完全燃烧，所以有x＋y4≤4，将y＝4代入得x≤3。]1．下列各烃属于苯的同系物的是()B[只含一个苯环且苯环上只连烷烃基的有机物属于苯的同系物，通式为CnH2n－6(n≥6)。]2．下列四种命名正确的是()A．2­甲基­2­丁炔B．2­乙基丙烷C．3­甲基­2­丁烯D．2­甲基­2­丁烯D[根据名称写出相应的有机物的结构简式：A为，第二个碳原子形成5个共价键，错误；B为，主链选择错误，其正确命名为2­甲基丁烷；C为，其正确的命名为2­甲基­2­丁烯；D正确。]3．等物质的量的下列有机物完全燃烧，消耗O2最多的是()A．C2H2B．C2H4C．C2H6D．C6H6D[据烃的燃烧通式或据C～O2、4H～O2分析：等物质的量的烃分子中含碳、氢原子数目越多，耗氧量越多。]4．下列关于烷烃性质的叙述正确的是()A．烷烃分子结构稳定，不发生任何化学反应B．烷烃分子中碳元素表现负价，易被酸性KMnO4溶液氧化C．在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应D．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物D[烷烃的分子结构较稳定，难发生化学反应，但并不是说就不能发生化学反应，A选项错误。虽然在烷烃中碳元素表现负价，但由于碳碳单键、碳氢单键的键能大，难断裂，不能被酸性KMnO4溶液氧化，B选项错误。烷烃与卤素单质可发生卤代反应，且往往得到多种卤代产物的混合物，但与其水溶液很难反应，C选项错误，D选项正确。]5．丁烷的分子结构可简写成键线式结构，有机物A的键线式结构为，则：(1)有机物A的分子式为____________。(2)用系统命名法命名有机物A，其名称为_____________。(3)有机物A完全燃烧的化学方程式为_________________。(4)有机物A与Cl2发生反应生成的一氯代物的可能结构简式为____________，写出A与Cl2反应生成任意一种一氯代物的反应方程式______________________________________________。[答案](1)C8H18(2)2,2,3­三甲基戊烷(3)2C8H18＋25O2――→点燃16CO2＋18H2O(4)CH2ClC(CH3)2CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)3CCl(CH3)CH2CH3、C(CH3)3CH(CH2Cl)CH2CH3、C(CH3)3CH(CH3)CHClCH3、C(CH3)3CH(CH3)CH2CH2ClC(CH3)3CH(CH3)CH2