化学 必修二 第三章 甲烷的性质 课件(人教版必修2)

1、第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物甲烷第1课时甲烷的性质1.1.了解有机化合物的概念。了解有机化合物的概念。2.2.掌握甲烷的分子结构掌握甲烷的分子结构, ,了解甲烷的物理性质及存在、用途。了解甲烷的物理性质及存在、用途。3.3.掌握甲烷的化学性质掌握甲烷的化学性质, ,认识取代反应的特点。认识取代反应的特点。一、有机化合物一、有机化合物碳元素碳元素氢、氧氢、氧碳和氢碳和氢 常见的有机物：常见的有机物： 燃料中的液化气、沼气、天然气、汽油、煤油、柴油等；建材中的木材、黏合剂、涂料、油漆等； 日用品中的塑料、橡胶、纤维、清洁剂等； 营养素中的糖类、油脂、蛋白质等。 有机物与无机物的比较特点

2、与性质有机物无机物种类很多(已超过3700万种)比有机物少(10多万种)溶解性多数不溶于水而易溶于有机溶剂多数可溶于水而难溶于有机溶剂耐热性多数熔点较低、不耐热，受热易分解多数熔点较高、耐热，受热难分解可燃性多数易燃烧多数难燃烧是否为电解质多数为非电解质，不电离多数是电解质，水溶液或熔化时能导电化学键多为极性键或非极性键多数为离子键或共价键化学反应复杂、缓慢、副反应多，一般用“”简单、速率快、副反应少，一般用“=”二、甲烷二、甲烷1.1.存在和用途存在和用途: :(1)(1)存在存在: :是是_、_、油田气和煤矿坑道气的主要成分。、油田气和煤矿坑道气的主要成分。(2)(2)用途用途: :是一种

3、高效、低耗、污染小的清洁能源是一种高效、低耗、污染小的清洁能源, ,还是一种重要的还是一种重要的化工原料。化工原料。天然气天然气沼气沼气2 2. .物理性质物理性质: :颜色颜色状态状态气味气味密度密度( (与空气相比与空气相比) )水溶性水溶性_ _ _无色无色气体气体无味无味比空气小比空气小极难溶于水极难溶于水3 3. .分子结构分子结构: : (1)(1)组成和结构组成和结构: :CHCH4 4(2)(2)空间结构空间结构: :甲烷分子具有甲烷分子具有_结构结构: :_为中心为中心,_,_为顶点为顶点, ,其中其中4 4个个C CH H键的长度和键的长度和强度强度_,_,夹角夹角_。正四

4、面体正四面体碳原子碳原子氢原子氢原子相同相同相等相等4.4.化学性质化学性质: : 通常状况下通常状况下, ,甲烷比较稳定甲烷比较稳定, ,与与_等强氧化剂不反应等强氧化剂不反应, ,与与强酸、强碱也不反应。强酸、强碱也不反应。(1)(1)氧化反应氧化反应( (燃烧燃烧):):现象现象: :甲烷在空气中完全燃烧甲烷在空气中完全燃烧, ,火焰呈火焰呈_。化学方程式化学方程式:_:_。应用：甲烷是一种清洁的能源。应用：甲烷是一种清洁的能源。高锰酸钾高锰酸钾点燃点燃 CHCH4 4+2O+2O2 2 CO CO2 2+2H+2H2 2O O淡蓝色淡蓝色甲烷不与高锰酸钾溶液反应甲烷不与高锰酸钾溶液反应

5、(2)(2)取代反应取代反应: :甲烷与氯气反应的实验探究甲烷与氯气反应的实验探究甲烷与氯气的取代反应甲烷与氯气的取代反应1 1甲烷与氯气的取代反应甲烷与氯气的取代反应2 2甲烷的燃烧甲烷的燃烧实实验验现现象象无光照时：无光照时：_。光照时光照时: :a.a.试管内气体颜色逐渐试管内气体颜色逐渐_;_;b.b.试管内壁有试管内壁有_出现出现; ;c.c.试管中有试管中有_;_;d.d.试管内液面试管内液面_;_;e.e.水槽中水槽中_。无光照时无光照时:_:_。变浅变浅油状液滴油状液滴少量白雾少量白雾上升上升有固体析出有固体析出无明显现象无明显现象无明显现象无明显现象甲烷与氯气的取代反应原理甲

6、烷与氯气的取代反应原理实实验验结结论论甲烷与氯气在光照时发生反应，甲烷与氯气在光照时发生反应，化学反应方程式为化学反应方程式为_(_(一氯代物一氯代物) )_(_(二氯代物二氯代物) )_(_(三氯代物三氯代物) )_(_(四氯代物四氯代物) )其中，其中，CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4都都_于水，除于水，除CHCH3 3ClCl是是_外，其余三种都是液体。外，其余三种都是液体。 三氯甲烷曾被用作三氯甲烷曾被用作_，它和，它和_还是重要的工业溶剂。还是重要的工业溶剂。光照光照 CHCH4 4+Cl+Cl2 2 HCl+CH HC

7、l+CH3 3ClCl光照光照 CHCH3 3Cl+ClCl+Cl2 2 HCl+CH HCl+CH2 2ClCl2 2光照光照 CHCH2 2ClCl2 2+Cl+Cl2 2 HCl+CHCl HCl+CHCl3 3光照光照 CHClCHCl3 3+Cl+Cl2 2 HCl+CCl HCl+CCl4 4不溶不溶气体气体麻醉剂麻醉剂 CCl4 取代反应取代反应的定义：的定义： 有机物分子里的某些有机物分子里的某些_被其他被其他_所替所替代的反应。代的反应。原子或原子团原子或原子团原子或原子团原子或原子团取代反应取代反应的特点：的特点： 取代反应是有机反应的重要反应类型，只适合有机反应。取代反应

8、是有机反应的重要反应类型，只适合有机反应。甲烷与甲烷与ClCl2 2的反应过程：的反应过程：【思考辨析】【思考辨析】1.1.判断正误判断正误: :(1)CH(1)CH4 4、CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2等都是烃。等都是烃。( )( )分析分析: :烃是由碳和氢两种元素形成的化合物烃是由碳和氢两种元素形成的化合物,CH,CH4 4是最简单的是最简单的烃烃,CH,CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2不是烃。不是烃。(2)(2)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。( )( )分析分析: :甲烷是可燃性气体甲烷是可燃性气体, ,为防止

9、爆炸为防止爆炸, ,点燃之前应检验其纯度。点燃之前应检验其纯度。 温馨提示：甲烷与氯气在室温、黑暗条件下不能发生反应，但也不能用强光直接照射甲烷与氯气的混合气体，否则会发生爆炸。甲烷与氯气在光照条件下能发生取代反应，但和氯水在光照条件下不会反应。甲烷与溴单质、碘单质也能发生类似的反应。(3)CH(3)CH4 4的结构式是的结构式是 , ,所以甲烷是平面结构。所以甲烷是平面结构。( )( )分析分析: :结构式不表示分子的空间构型结构式不表示分子的空间构型, ,实际上实际上, ,甲烷分子是正四甲烷分子是正四面体结构。面体结构。(4)(4)甲烷和氯气的反应是置换反应。甲烷和氯气的反应是置换反应。(

10、 )( )分析分析: :该反应是取代反应该反应是取代反应, ,其特点是有机物分子里的某些原子或其特点是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替代。原子团被其他原子或原子团所替代。2.2.问题思考问题思考: :(1)CO(1)CO和和H H2 2COCO3 3都是含碳化合物都是含碳化合物, ,二者都是有机物吗二者都是有机物吗? ?分析分析: :不是不是, ,含有碳元素的化合物是有机物含有碳元素的化合物是有机物, ,但但COCO、COCO2 2、H H2 2COCO3 3及及碳酸盐等碳酸盐等, ,其结构、性质与无机物相似其结构、性质与无机物相似, ,因此属于无机物。因此属于无机物。(2

11、)(2)能用甲烷与氯气反应来制取纯净的能用甲烷与氯气反应来制取纯净的CHCH3 3ClCl吗吗? ?分析分析: :不能不能, ,甲烷与氯气的取代反应是连锁反应甲烷与氯气的取代反应是连锁反应, ,反应生成的是反应生成的是多种产物的混合物多种产物的混合物, ,得不到纯净的得不到纯净的CHCH3 3ClCl。【知识链接】【知识链接】天然气作为能源的优点天然气作为能源的优点天然气是一种优良的气体燃料天然气是一种优良的气体燃料, ,通常状况下通常状况下,1 mol,1 mol甲烷在空气甲烷在空气中完全燃烧生成二氧化碳和水中完全燃烧生成二氧化碳和水, ,放出放出890 kJ890 kJ的热量的热量, ,目

12、前全世界目前全世界20%20%的能源需求由天然气提供。天然气燃烧时仅排放少量的二的能源需求由天然气提供。天然气燃烧时仅排放少量的二氧化碳和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物氧化碳和极微量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物, ,是一种是一种清洁的能源。清洁的能源。饱和食盐水的目的饱和食盐水的目的氯气在饱和食盐水中的溶解度很小氯气在饱和食盐水中的溶解度很小, ,便于收集氯气便于收集氯气; ;反应生成氯反应生成氯化氢溶于水使氯离子浓度增大化氢溶于水使氯离子浓度增大, ,故水槽中有氯化钠结晶析出。故水槽中有氯化钠结晶析出。一、有机化合物的组成和结构的表示方法一、有机化合物的组成和结构的表示方法表示方

13、法表示方法( (以甲烷为例以甲烷为例) )含义含义分子式分子式:CH:CH4 4最简式最简式( (实验式实验式):):CHCH4 4用元素符号表示物质分子组成的式子用元素符号表示物质分子组成的式子, ,可反映一个分子中原子的种类和数目可反映一个分子中原子的种类和数目。表示物质组成的各元素原子最简整数表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子比的式子。表示方法表示方法( (以甲烷为例以甲烷为例) )含义含义用小黑点等符号代替电子用小黑点等符号代替电子, ,表示原子表示原子最外层电子成键情况的式子最外层电子成键情况的式子。具有分子式所能表示的意义具有分子式所能表示的意义, ,能反能反映物质的结构映物

14、质的结构；表示分子中原子的结合或排列顺表示分子中原子的结合或排列顺序的式子序的式子, ,但不表示空间构型但不表示空间构型。表示方法表示方法( (以甲烷为例以甲烷为例) )含义含义结构简式结构简式:CH:CH4 4结构式的简便写法结构式的简便写法, ,着重突出结构特点着重突出结构特点。小球表示原子小球表示原子, ,短棍表示化学键短棍表示化学键, ,展示展示了空间构型了空间构型。表明了原子的相对大小和空间的相对表明了原子的相对大小和空间的相对位置位置。【学而后思】【学而后思】(1)CH(1)CH4 4是正四面体结构是正四面体结构,CH,CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCH

15、Cl3 3、CClCCl4 4也都是正也都是正四面体结构吗四面体结构吗? ?提示提示: :CHCH4 4是正四面体结构是正四面体结构, ,碳原子处于正四面体的中心碳原子处于正四面体的中心, ,四个氢四个氢原子处于正四面体的四个顶点上。根据甲烷是正四面体结构推原子处于正四面体的四个顶点上。根据甲烷是正四面体结构推理理, ,有机物分子中碳原子以有机物分子中碳原子以4 4个单键与其他原子或原子团相结合个单键与其他原子或原子团相结合, ,如如 , ,若若a a、b b、c c、d d相同相同, ,则构成正四面体结构则构成正四面体结构, ,如如CClCCl4 4; ;若若a a、b b、c c、d d不

16、相同不相同, ,则构成四面体则构成四面体, ,但不是正四面体但不是正四面体, ,如如CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3。(2)(2)如果甲烷是平面结构如果甲烷是平面结构, ,则则CHCH2 2ClCl2 2有几种结构有几种结构? ?实际上有几种实际上有几种结构结构? ?提示提示: :如果甲烷是平面结构如果甲烷是平面结构, ,则则CHCH2 2ClCl2 2有有2 2种结构种结构, ,分是分是 、 , ,实际为空间四面体结构实际为空间四面体结构, ,所以二氯甲烷只有一种结所以二氯甲烷只有一种结构。构。二、甲烷与氯气的取代反应二、甲烷与氯气的取代反应1.1

17、.反应物反应物: :甲烷与氯气反应甲烷与氯气反应, ,与氯水不发生反应。与氯水不发生反应。2.2.反应条件反应条件: :光照光照, ,黑暗处不发生反应。黑暗处不发生反应。3.3.生成物生成物: :甲烷与氯气生成四种有机产物甲烷与氯气生成四种有机产物:CH:CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4和无机物和无机物HCl,HCl,其中其中HClHCl的产量最多。的产量最多。4.4.反应特点反应特点: :(1)(1)连锁反应连锁反应: :甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代, ,各步反应同各步反应同时进行时进行, ,即第一步

18、反应一旦开始即第一步反应一旦开始, ,后续反应立即进行后续反应立即进行; ;(2)(2)数量关系数量关系: :每取代每取代1 mol1 mol氢原子氢原子, ,消耗消耗1 mol Cl1 mol Cl2 2, ,生成生成1 mol 1 mol HClHCl。5.5.取代反应与置换反应的比较取代反应与置换反应的比较取代反应取代反应置换反应置换反应定定义义反反应应特特点点条条件件有机物分子内的某些原子或有机物分子内的某些原子或原子团被其他原子或原子团原子团被其他原子或原子团所替代的反应所替代的反应一种单质和一种化合物反应一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化生成另一种单质和另一种化合物的

19、反应合物的反应(1)(1)反应物反应物: :有机物与单质或有机物与单质或化合物化合物(2)(2)生成物生成物: :不一定有单质不一定有单质(3)(3)很多反应进行不完全很多反应进行不完全, ,速速率慢率慢(4)(4)产物不唯一产物不唯一(1)(1)反应物反应物: :一种单质和一种一种单质和一种化合物化合物(2)(2)生成物生成物: :新的单质和新的新的单质和新的化合物化合物(3)(3)一般能进行完全一般能进行完全, ,速率快速率快(4)(4)产物唯一产物唯一反应受催化剂、温度、反应受催化剂、温度、光照的影响光照的影响水溶液中置换遵循水溶液中置换遵循“以强以强制弱制弱”的原则的原则【学而后思】【

20、学而后思】(1)(1)甲烷与溴水能发生反应吗甲烷与溴水能发生反应吗? ?与溴蒸气呢与溴蒸气呢? ?提示提示: :甲烷除了能与氯气在光照时反应外甲烷除了能与氯气在光照时反应外, ,与其他的卤素单质的与其他的卤素单质的气体也能发生反应气体也能发生反应, ,但必须是纯卤素如溴蒸气但必须是纯卤素如溴蒸气, ,与溴水不反应。与溴水不反应。(2)(2)假设假设1 mol1 mol甲烷中的氢原子完全被取代甲烷中的氢原子完全被取代, ,最多能与多少氯气最多能与多少氯气反应反应? ?提示提示: :发生取代反应时发生取代反应时1 mol1 mol氯气只能取代氯气只能取代1 mol1 mol氢原子氢原子,1 mol

21、,1 mol甲烷中的氢原子完全被取代甲烷中的氢原子完全被取代, ,最多能与最多能与4 mol4 mol氯气反应。氯气反应。类型类型 一一 甲烷的分子结构甲烷的分子结构练习：练习：1.下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。(1)对号入座对号入座(填序号填序号)：甲烷的球棍模型是甲烷的球棍模型是_，甲烷的电子式是，甲烷的电子式是_。(2)如果甲烷是平面结构，则如果甲烷是平面结构，则CH2Cl2应该有应该有_种结构，实际种结构，实际CH2Cl2有有_种结构，证明甲烷不是平面结构，而是种结构，证明甲烷不是平面结构，而是_结构，结构，上面

22、上面_更能反映其真实存在状况。更能反映其真实存在状况。CB21正四面体正四面体D【变式训练】【变式训练】下列叙述中正确的是下列叙述中正确的是( () )A.A.甲烷分子中碳、氢原子间是离子键甲烷分子中碳、氢原子间是离子键 B.B.甲烷分子的空间结构是正方体甲烷分子的空间结构是正方体C.C.甲烷的结构式为甲烷的结构式为CHCH4 4D.D.甲烷的取代产物甲烷的取代产物CClCCl4 4分子中分子中4 4个碳氯键完全相同个碳氯键完全相同D类型类型 二二 甲烷的性质甲烷的性质2.2.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( () )A.A.甲烷与氯气的物质的量之比为

23、甲烷与氯气的物质的量之比为11,11,混合发生取代反应只生成混合发生取代反应只生成CHCH3 3ClClB.B.甲烷与氯气的取代反应甲烷与氯气的取代反应, ,生成的产物中生成的产物中CHCH3 3ClCl最多最多C.C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D.1 molD.1 mol甲烷生成甲烷生成CClCCl4 4最多消耗最多消耗2 mol2 mol氯气氯气C【变式训练【变式训练1 1】将将1 mol CH4和一定物质的量的和一定物质的量的Cl2混合均匀，以漫射光照射使混合均匀，以漫射光照射使CH4与与Cl2发生取代反应。反应后发生取代反应。反应后CH

24、4与与Cl2均无剩余，且生成了等物质的量的四均无剩余，且生成了等物质的量的四种有机取代物，求参加反应的种有机取代物，求参加反应的Cl2的物质的量的物质的量()A1.5 mol B2 mol C2.5 mol D4 molC【变式训练【变式训练2】取取1 mol甲烷与甲烷与4 mol氯气放入一密闭容器中，在光照条件下发生反应，氯气放入一密闭容器中，在光照条件下发生反应，充分反应后，容器中各物质的物质的量之和一定为充分反应后，容器中各物质的物质的量之和一定为()A1 mol B4 molC5 mol D无法确定无法确定C3.(双选双选)下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A.由碳、氢、氧三元素

25、组成的化合物一定是有机物由碳、氢、氧三元素组成的化合物一定是有机物B.烃是仅含有碳元素和氢元素的化合物烃是仅含有碳元素和氢元素的化合物C.大多数有机物熔、沸点较低大多数有机物熔、沸点较低D.有机物都易燃烧有机物都易燃烧BC4.将一定量的甲烷完全燃烧将一定量的甲烷完全燃烧,使所生成的气体依次通过装有足量无水氯化使所生成的气体依次通过装有足量无水氯化钙和氢氧化钠的玻璃管钙和氢氧化钠的玻璃管,盛有氢氧化钠的玻璃管质量增加了盛有氢氧化钠的玻璃管质量增加了1.1 g,则甲烷在则甲烷在标准状况下的体积为标准状况下的体积为()A.2.24 L B.1.12 LC.0.56 L D.0.28 LC5.(1)某

26、气态烃在标准状况下的体积为某气态烃在标准状况下的体积为2.8 L,其质量为其质量为2 g,该烃中氢元素的质该烃中氢元素的质量分数为量分数为25%,则该烃的分子式为则该烃的分子式为,电子式为电子式为,结构式为结构式为,其空间构型为其空间构型为。(2)如图立方体中心的如图立方体中心的“”表示甲烷分子中的碳原子表示甲烷分子中的碳原子,请在请在立方体的顶点用立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的表示出与之紧邻的4个氢原子的位置。个氢原子的位置。CHCH4 4正四面体结构正四面体结构6已知正四面体形分子已知正四面体形分子E和直线型分子和直线型分子G反应，生成四面体形分子反应，生成四面体形分子L和和双原子分子

27、双原子分子M。(组成组成E分子的元素的原子序数都小于分子的元素的原子序数都小于10，组成，组成G分子的分子的元素为第三周期的元素。元素为第三周期的元素。)如下图，则下列判断中正确的是如下图，则下列判断中正确的是()A常温常压下，常温常压下，L是一种液态有机物是一种液态有机物 BE中化学键是极性键中化学键是极性键CG有漂白性有漂白性 D上述反应的类型是加成反应上述反应的类型是加成反应B7列物质中属于有机物的是列物质中属于有机物的是()乙醇食盐石墨甲烷蔗糖水一氧化碳碳乙醇食盐石墨甲烷蔗糖水一氧化碳碳酸钙乙酸酸钙乙酸ABC DB8把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在

28、盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是_，水槽中还观察到_，原因是(用离子方程式解释)_。若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到_，原因是:_。CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀产生有白色沉淀产生AgCl=AgCl溶液变红溶液变红因反应生成因反应生成HNO3使溶液显酸性使溶液显酸性甲烷与氯气发生取代反应的实验探究甲烷与氯气发生取代反应的实验探究三个装有三个装有CHCH4 4和和ClCl2 2混合气体的集气瓶混合气体的集气瓶, ,用玻璃片盖好瓶口后用玻璃片盖好瓶口后, ,分分别作如下处理别作如下处理: :置于黑暗中置于黑暗中; ;将

29、点燃的镁条靠近集气瓶外将点燃的镁条靠近集气瓶外壁壁; ;放在有光线的房子里。放在有光线的房子里。(1)(1)请根据有关知识判断请根据有关知识判断、中分别产生怎样的现象。中分别产生怎样的现象。提示提示: :对于有机反应对于有机反应, ,反应条件非常重要反应条件非常重要, ,通过控制反应条件通过控制反应条件, ,可可使使CHCH4 4和和ClCl2 2的取代反应发生的现象不同的取代反应发生的现象不同: :无明显现象无明显现象; ;爆炸爆炸; ;黄绿色逐渐变浅黄绿色逐渐变浅, ,有油状液滴生成。有油状液滴生成。(2)CH(2)CH4 4和和ClCl2 2发生的一系列反应属于什么反应类型发生的一系列反

30、应属于什么反应类型? ?请写出请写出CHCH4 4和和ClCl2 2反应生成一氯甲烷的化学方程式。反应生成一氯甲烷的化学方程式。提示提示: :CHCH4 4和和ClCl2 2发生取代反应发生取代反应, ,生成一氯甲烷的化学方程式是生成一氯甲烷的化学方程式是CHCH4 4+Cl+Cl2 2 CHCH3 3Cl+HClCl+HCl。光照光照 (3)(3)若要使若要使0.5 mol CH0.5 mol CH4 4完全和完全和ClCl2 2发生取代反应发生取代反应, ,并生成相同物并生成相同物质的量的质的量的4 4种取代产物种取代产物, ,请计算需要请计算需要ClCl2 2的物质的量。的物质的量。提示

31、提示: :0.5 mol CH0.5 mol CH4 4生成等物质的量的生成等物质的量的4 4种取代产物种取代产物, ,即即0.125 mol CH0.125 mol CH3 3ClCl、0.125 mol CH0.125 mol CH2 2ClCl2 2、0.125 mol CHCl0.125 mol CHCl3 3、0.125 mol CCl0.125 mol CCl4 4, ,则所需则所需n(Cln(Cl2 2)=0.125 mol)=0.125 mol1+0.125 mol 1+0.125 mol 2+0.125 mol2+0.125 mol3+0.125 mol3+0.125 mol

32、4=1.25 mol4=1.25 mol。(4)(4)若事先在集气瓶中盛有少量饱和食盐水若事先在集气瓶中盛有少量饱和食盐水, ,则则中会观察到怎中会观察到怎样的现象样的现象? ?提示提示: :因为甲烷与氯气在光照时反应会生成氯化氢因为甲烷与氯气在光照时反应会生成氯化氢, ,溶于水使溶溶于水使溶液中氯离子浓度增大液中氯离子浓度增大, ,因此会有白色晶体析出。因此会有白色晶体析出。(5)(5)若将氯气换为溴蒸气若将氯气换为溴蒸气, ,中又会观察到怎样的现象中又会观察到怎样的现象? ?提示提示: :甲烷和溴蒸气在光照时也会发生取代反应甲烷和溴蒸气在光照时也会发生取代反应, ,故瓶中红棕色故瓶中红棕色

33、逐渐变浅逐渐变浅, ,同时瓶壁上有油状液体出现。同时瓶壁上有油状液体出现。第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物甲烷第2课时烷烃1.1.了解烷烃的概念、通式及结构特点。了解烷烃的概念、通式及结构特点。2.2.了解烷烃的物理性质和化学性质。了解烷烃的物理性质和化学性质。3.3.理解同系物、同分异构体的概念理解同系物、同分异构体的概念, ,并会判断及书写简单烷烃并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。的同分异构体。一、烷烃一、烷烃1.1.分子结构特点分子结构特点: :(1)(1)单键单键: :碳原子间以碳原子间以_结合成链状结合成链状; ;(2)(2)饱和饱和: :碳原子剩余价键全部跟碳原子剩余价键

34、全部跟_结合。结合。2.2.通式通式:_:_碳碳单键碳碳单键氢原子氢原子C Cn nH H2n+22n+2(n1)(n1)为了书写方便，有机物除用结构式表示外，还可以用结构简式为了书写方便，有机物除用结构式表示外，还可以用结构简式表示，如乙烷和丙烷的结构简式分别为表示，如乙烷和丙烷的结构简式分别为CHCH3 3CHCH3 3和和CHCH3 3CHCH2 2CHCH3 3。3.3.物理性质物理性质: :(1)(1)递变规律递变规律( (随碳原子数随碳原子数n n递增递增):): 当碳原子数相同时，一般支链越多，熔点越低。如沸点：当碳原子数相同时，一般支链越多，熔点越低。如沸点：正丁烷异丁烷正丁烷

35、异丁烷，正戊烷异戊烷新戊烷。正戊烷异戊烷新戊烷。(2)(2)相似性相似性: :烷烃均烷烃均_水水, ,相对密度均小于相对密度均小于1 1。气态气态升高升高增大增大难溶于难溶于4.4.化学性质化学性质( (与与CHCH4 4相似相似):):具体体现具体体现稳定性稳定性烷烃比较稳定烷烃比较稳定, ,在通常情况下跟在通常情况下跟_、强碱、强碱、_溶液等都不反应溶液等都不反应氧化氧化反应反应烷烃燃烧通式：烷烃燃烧通式：_取代取代反应反应烷烃能与氯气等卤素单质光照时发生取代反应，烷烃能与氯气等卤素单质光照时发生取代反应，如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学反应方如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学反应方

36、程式：程式：_强酸强酸点燃点燃 C C2 2H H6 6ClCl2 2 C C2 2H H5 5ClClHClHCl酸性高锰酸钾酸性高锰酸钾n2n 22223n1C HOnCO(n1)H O2点燃点燃 5.5.习惯命名法习惯命名法: :(1)(1)表示表示: :碳原子数碳原子数(n)(n)及表示及表示n10n101 12 23 34 45 56 67 78 89 91010_ _ _ _ _ _ _ _ _ _n10n10相应汉字数字相应汉字数字甲甲乙乙丙丙丁丁戊戊己己庚庚辛辛壬壬癸癸(2)(2)碳原子数碳原子数n n相同相同, ,结构不同时结构不同时, ,用正、异、新表示。用正、异、新表示。

37、(3)(3)举例举例:C:C6 6H H1414命名为命名为_,C_,C1818H H3838命名为命名为_;C_;C4 4H H1010的两种的两种分子的命名分子的命名: :无支链时无支链时:CH:CH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3命名为命名为_;_;有支链时有支链时: : 命名为命名为_。己烷己烷十八烷十八烷正丁烷正丁烷异丁烷异丁烷二、同系物和同分异构体二、同系物和同分异构体 1同系物及同系物规律同系物及同系物规律(1)同系物：结构相似同系物：结构相似(同一类同一类)，在分子组成上相差一个或若干个，在分子组成上相差一个或若干个CH2原原子团子团(不同碳不同碳)的物质互称同

38、系物。的物质互称同系物。(2)判断方法：看是否符合判断方法：看是否符合“两同一差两同一差”，同，同同通式、同结构同通式、同结构(类别类别)，差差差差n个个CH2。对于同系物概念的理解，应注意以下几点：同系物。对于同系物概念的理解，应注意以下几点：同系物必符合同一通式；同系物必为同一类物质；同系物化学式不同；同系物必符合同一通式；同系物必为同一类物质；同系物化学式不同；同系物组成元素相同；同系物结构相似，但不一定完全相同；同系物之间相对组成元素相同；同系物结构相似，但不一定完全相同；同系物之间相对分子质量相差分子质量相差14n(n为两种同系物分子的碳原子数差值为两种同系物分子的碳原子数差值)。同

39、系物一定具。同系物一定具有不同的分子式。有不同的分子式。(3)同系物规律：同系物随着碳原子数的增多，相对分子质量逐渐增大，同系物规律：同系物随着碳原子数的增多，相对分子质量逐渐增大，熔、沸点逐渐增大；因结构相似，同系物之间的化学性质一般相似。熔、沸点逐渐增大；因结构相似，同系物之间的化学性质一般相似。2 2同分异构现象与同分异构体同分异构现象与同分异构体(1)定义：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同定义：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。分异构现象的化合物互称为同分异构体。(判断标准：一同一

40、异判断标准：一同一异) 有机物结构的多样性是有机物种类繁多的重要原因。有机物结构的多样性是有机物种类繁多的重要原因。 同分异构体之间的转化是化学变化。同分异构体之间的转化是化学变化。(2)同分异构体因结构不同，故性质也不同，是不同的物质。同分异构体因结构不同，故性质也不同，是不同的物质。(3)化合物分子组成越复杂，同分异构体越多，如化合物分子组成越复杂，同分异构体越多，如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体，无同分异构体，C4H10有有2种同分异构体，种同分异构体，C5H12有有3种同分异构体，种同分异构体，C6H14有有5种同分异构体。种同分异构体。（4）“同分同分”相同分子式相同分子式(

41、当然相对分子质量也相同，但相对分子质量相同不一定是当然相对分子质量也相同，但相对分子质量相同不一定是同分异构体同分异构体)；“异构异构”结构不同，分子中原子的排列顺序或结合方式不同。结构不同，分子中原子的排列顺序或结合方式不同。【思考辨析】【思考辨析】1.1.判断正误判断正误: :(1)(1)烷烃的分子通式是烷烃的分子通式是C Cn nH H2n+22n+2(n1),(n1),但符合通式但符合通式C Cn nH H2n+22n+2的烃不一定是烷烃。的烃不一定是烷烃。( )( )分析分析: :烷烃中每个碳原子都形成烷烃中每个碳原子都形成4 4个单键个单键, ,氢原子个数达到最大饱和氢原子个数达到

42、最大饱和, ,所以只所以只有烷烃符合通式有烷烃符合通式C Cn nH H2n+22n+2。(2)(2)烷烃的特征性质是能与卤素单质发生取代反应。烷烃的特征性质是能与卤素单质发生取代反应。( )( )分析分析: :烷烃的结构相似烷烃的结构相似, ,具有相似的化学性质具有相似的化学性质, ,如都能与卤素单质发生取代如都能与卤素单质发生取代反应反应, ,也是烷烃的特征反应。也是烷烃的特征反应。(3)正丁烷和异丁烷互为同系物且前者的沸点低。正丁烷和异丁烷互为同系物且前者的沸点低。( )分析分析: :正丁烷和异丁烷互为同分异构体正丁烷和异丁烷互为同分异构体, ,后者含有支链后者含有支链, ,沸点低。沸点

43、低。(4)(4)同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因之一。同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因之一。( )( )分析分析: :化合物具有相同的分子式不同结构的现象是同分异构现化合物具有相同的分子式不同结构的现象是同分异构现象象, ,是造成有机物种类繁多的重要原因之一。是造成有机物种类繁多的重要原因之一。2.2.问题思考问题思考: :(1)(1)多碳原子烷烃多碳原子烷烃( (如如CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3) )分子中分子中, ,碳原子是直线形吗碳原子是直线形吗? ?分析分析: :烷烃分子中的碳原子以单键与其他原子相连烷烃

44、分子中的碳原子以单键与其他原子相连, ,因此与之成键的四个因此与之成键的四个原子构成四面体结构。碳原子一定不在同一直线上原子构成四面体结构。碳原子一定不在同一直线上, ,直链烷烃中碳原子的直链烷烃中碳原子的排列呈锯齿状。排列呈锯齿状。(2)CH(2)CH2 2CHCH2 2( (乙烯乙烯) )和和 ( (环丙烷环丙烷) )符合同一通式且分子组成上相符合同一通式且分子组成上相差一个差一个CHCH2 2, ,二者互为同系物吗二者互为同系物吗? ?分析分析: :不是不是, ,互为同系物的前提是结构相似互为同系物的前提是结构相似, ,乙烯和环丙烷的结构不相似。乙烯和环丙烷的结构不相似。1.1.判断标准

45、判断标准“同类不同碳同类不同碳”: :同系物的判断方法同系物的判断方法2.2.组成特点组成特点: :(1)(1)同系物必须结构相似同系物必须结构相似, ,即组成元素相同即组成元素相同, ,官能团种类、个数与连官能团种类、个数与连接方式相同接方式相同; ;(2)(2)分子组成通式相同分子组成通式相同; ;(3)(3)同系物相对分子质量相差同系物相对分子质量相差1414或或1414的整数倍。的整数倍。3.3.判断规律判断规律: :(1)(1)一差一差: :分子组成差一个或若干个分子组成差一个或若干个CHCH2 2; ;(2)(2)二同二同: :同通式同通式, ,同结构同结构; ;(3)(3)三注意

46、三注意: :必为同一类物质必为同一类物质; ;结构相似结构相似( (有相似的原子连接方式或相同的官能团种类和数目有相似的原子连接方式或相同的官能团种类和数目););同系物的化学性质相似但不完全相同同系物的化学性质相似但不完全相同, ,如烷烃均能发生取代反应如烷烃均能发生取代反应, ,均能燃烧但燃烧的现象不完全相同。均能燃烧但燃烧的现象不完全相同。【学而后思】【学而后思】(1)CH(1)CH4 4、CHCH3 3CHCH3 3、CHCH3 3CHCH2 2CHCH3 3、CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3互为同系物吗互为同系物吗? ?它们它们在通常状况下是什么状态在通常状况

47、下是什么状态? ?提示提示: :它们是碳原子数不同的烷烃它们是碳原子数不同的烷烃, ,互为同系物互为同系物, ,在通常状况下在通常状况下均是气体。均是气体。(2)(2)互为同系物的两种化合物的最简式一定相同吗互为同系物的两种化合物的最简式一定相同吗? ?提示提示: :不一定。不一定。CHCH4 4与与CHCH3 3CHCH3 3互为同系物互为同系物, ,但但CHCH3 3CHCH3 3的最简式为的最简式为CHCH3 3。1.1.同分异构体的判断标准同分异构体的判断标准“一同一异一同一异”: :(1)(1)判断标准的判断标准的“一同一同”, ,即分子式相同。可理解如下即分子式相同。可理解如下:

48、:分子式相同一定具有相同的组成元素分子式相同一定具有相同的组成元素, ,反之反之, ,不一定成立。如不一定成立。如CHCH4 4、C C3 3H H8 8组成元素均为组成元素均为C C、H,H,显然二者不是同分异构体。显然二者不是同分异构体。分子式相同一定具有相同的相对分子质量分子式相同一定具有相同的相对分子质量, ,反之反之, ,不一定成立。如不一定成立。如C C2 2H H4 4、N N2 2的相对分子质量均为的相对分子质量均为28,28,但二者不是同分异构体。但二者不是同分异构体。分子式相同各元素的质量分数一定分别相同分子式相同各元素的质量分数一定分别相同, ,反之反之, ,不一定成立。

49、如不一定成立。如C C2 2H H4 4、C C3 3H H6 6分子中分子中C C、H H的质量分数均分别相同的质量分数均分别相同, ,但二者不是同分异构体。但二者不是同分异构体。(2)(2)判断标准的判断标准的“一异一异”, ,即结构不同。可理解如下即结构不同。可理解如下: :原子或原子团的连接顺序不同原子或原子团的连接顺序不同; ;原子的空间排列不同。原子的空间排列不同。同分异构体的判断及书写同分异构体的判断及书写2.2.烷烃同分异构体的书写烷烃同分异构体的书写减碳链法减碳链法: :(1)(1)遵循的原则遵循的原则: :主链由长到短主链由长到短, ,支链由整到散支链由整到散; ;位置由心

50、到边位置由心到边, ,排列对邻到间。排列对邻到间。(2)(2)书写的步骤书写的步骤: :先写出碳原子数最多的主链。先写出碳原子数最多的主链。写出少一个碳原子的主链写出少一个碳原子的主链, ,另一个碳原子作为甲基接在主链另一个碳原子作为甲基接在主链某碳原子上。某碳原子上。写出少两个碳原子的主链写出少两个碳原子的主链, ,另两个碳原子作为乙基或两个甲另两个碳原子作为乙基或两个甲基接在主链碳原子上基接在主链碳原子上, ,以此类推。以此类推。(3)(3)实例实例( (以以C C6 6H H1414为例为例):):将分子中全部碳原子连成直链作为母链将分子中全部碳原子连成直链作为母链 C CC CC CC

51、 CC CC C从母链一端取下一个碳原子作为支链从母链一端取下一个碳原子作为支链( (即甲基即甲基),),依次连在主依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上链中心对称线一侧的各个碳原子上, ,此时碳骨架有两种此时碳骨架有两种: :注意注意: :不能连在不能连在位和位和位上位上, ,否则会使碳链变长否则会使碳链变长, ,位和位和位位等效等效, ,只能用一个只能用一个, ,否则重复。否则重复。从母链上取下两个碳原子作为一个支链从母链上取下两个碳原子作为一个支链( (即乙基即乙基) )或两个支链或两个支链( (即即2 2个甲基个甲基) )依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上依次连在主链中心对称线

52、一侧的各个碳原子上, ,此此时碳骨架结构有两种时碳骨架结构有两种: :位或位或位上不能连乙基位上不能连乙基, ,否则会使主链上有否则会使主链上有5 5个碳原子个碳原子, ,使主使主链变长。所以链变长。所以C C6 6H H1414共有共有5 5种同分异构体。种同分异构体。【知识备选】【知识备选】烃的同分异构体数目的确定方法烃的同分异构体数目的确定方法“等效氢法等效氢法”烃的一取代物数目的确定烃的一取代物数目的确定, ,实质上是看处于不同位置的氢原子实质上是看处于不同位置的氢原子数目数目, ,可用可用“等效氢法等效氢法”判断。判断。“等效氢等效氢”的三条原则是的三条原则是: :(1)(1)分子中

53、同一个碳原子上连接的氢原子等效。如分子中同一个碳原子上连接的氢原子等效。如CHCH4 4分子中的分子中的4 4个氢原子是等效的。个氢原子是等效的。(2)(2)同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。如新戊烷同一个碳原子上所连接的甲基上的氢原子等效。如新戊烷 , ,其四个甲基等效其四个甲基等效, ,各甲基上的氢原子完全等效各甲基上的氢原子完全等效, ,也就是说新戊烷分子中的也就是说新戊烷分子中的1212个氢原子是等效的。个氢原子是等效的。(3)(3)分子中处于镜面对称位置分子中处于镜面对称位置( (相当于平面镜成像时相当于平面镜成像时, ,物与像的物与像的关系关系) )上的氢原子是等效的。如上

54、的氢原子是等效的。如 分子中的分子中的1818个个氢原子是等效的。氢原子是等效的。【学而后思】【学而后思】(1)CH(1)CH3 3CHCHCHCH2 2与与 互为同分异构体吗互为同分异构体吗? ?同分异构体的化同分异构体的化学性质一定相同吗学性质一定相同吗? ?提示提示: :二者分子式相同二者分子式相同, ,碳原子与碳原子间的连接方式不同碳原子与碳原子间的连接方式不同, ,结结构不同构不同, ,是同分异构体是同分异构体; ;同分异构体可能是不同类的物质同分异构体可能是不同类的物质, ,如题如题干所述两种物质干所述两种物质, ,它们的化学性质不同。它们的化学性质不同。(2)(2)丁烷有几种同分

55、异构体丁烷有几种同分异构体? ?其一氯代物有几种其一氯代物有几种? ?提示提示: :丁烷有两种同分异构体丁烷有两种同分异构体, ,它们分别是正丁烷和异丁烷。其它们分别是正丁烷和异丁烷。其一氯代物共有四种一氯代物共有四种, ,它们分别是它们分别是CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH2 2ClCl、CHCH3 3CHCH2 2CHClCHCHClCH3 3、(CH(CH3 3) )2 2CHCHCHCH2 2ClCl、(CH(CH3 3) )2 2CClCHCClCH3 3。 同位素、同素异形体、同分异构体、同系物、同种物质比较【归纳小结】【归纳小结】定义定义化学式化学式结构结构性质性质同位素质子数相同，中子数不同的同种元素的不同原子元素符号相同，原子符号不同，如11H、21H、31H电子层结构相同，质子数相同，中子数不同物理性质差别明显，化学性质几乎相同同素异形体同种元素组成的不同单质元素符号相同，分子式不同，如O2、O3组成分子的原子数目不同，分子结构也不同物理性质和化学性质都有不同程度的差别同分异构体分子式相同，结构不同的化合物相同不同物理性质不同，化学性质有不同程度的差别同系物结构相似，分子组成相差n(n为正整数)个CH2原子团的化合物不同相似物理性质不同，化学性质相似同种物质分子组成和分子结构都相同的物质