烷烃的结构与性质 【知识精讲+高效备课】 高二化学 （人教版2019选择性必修3）

走进奇妙的化学世界2022-2023选择性必修3第二章

烃第一节

烷烃烃的分类仅含碳、氢元素的化合物碳氢芳香烃含苯环脂肪烃不含苯环饱和烃不含不饱和键不饱和烃含不饱和键

C=C、C≡C烃烷烃烷烃的存在:天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是烷烃。天然气液化石油气汽油、柴油凡士林石蜡

学习

目标第1课时烷烃的结构与性质PART01PART02通过微观的化学键视角分析几种简单烷烃分子的结构,以甲烷的结构为模型，认识烷烃的结构。能依据甲烷的性质预测烷烃可能具有的化学性质。PART03通过对典型烷烃代表物的部分物理性质的数据分析，认识烷烃同系物物理性质的递变性与其微观结构的关系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CH4CH4乙烷CH3CH3C2H6丙烷CH3CH2CH3C3H8丁烷CH3CH2CH2CH3C4H10戊烷CH3CH2CH2CH2CH3C5H12sp3sp3sp3sp3sp3σ键σ键σ键σ键σ键

根据烷烃的分子结构，写出相应的结构简式和分子式，分析他们在组成和结构上的相似点。甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷学习任务一：烷烃的结构1.烷烃的结构特点（1）碳原子都采取sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键。（2）分子中的共价键全部是单键，且碳链呈锯齿状排列。（3）链状烷烃的通式为CnH2n＋2(n≥1)，且有机化合物中分子式只要符合此通式的，一定是链状烷烃。归纳小结2．同系物（1）定义：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

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。官能团种类、个数相同相对分子质量相差14或14的整数倍

因结构相似，所以化学性质相似；它们的某些物理性质随着相对分子质量的增大而发生规律性的变化。（2）特点：①通式相同，结构相似，化学性质相似属于同一类物质；②物理性质一般随碳原子数目的增多而呈规律性变化，如随着碳原子数的增多，同系物的溶沸点逐渐升高，密度逐渐增大

；③在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团，所以同系物一定具有不同的分子式，但相对分子质量的差值一定是14的整数倍。练习：下列物质是否为同系物①CH3CHO和CH3COOH②CH2=CH2和

③CH4和CH3CH3④CH3CH2CH3和H2CCH2CH2CH3－CH2－CH－CH3│CH3否否是是CH3CH2CH2CH3CH3CH3CHCH3⑤否同系物判断的三个关键点：同两种物质属于同一类物质，官能团的种类和数目一样。似差两种物质结构相似，碳骨架的链接方式相同。两种物质分子组成上相差一个或多个CH2原子团(1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。(2)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。1.烷烃的物理性质部分烷烃的熔点、沸点和密度烷烃名称分子式结构简式常温下状态熔点/℃沸点/℃密度/(g·cm－3)甲烷CH4CH4气体－182－1640.423乙烷C2H6CH3CH3气体－172－890.545丙烷C3H8CH3CH2CH3气体－187－420.501丁烷C4H10CH3CH2CH2CH3气体－138－0.50.579戊烷C5H12CH3(CH2)3CH3气体－129360.626壬烷C9H20CH3(CH2)7CH3气体－541510.718十一烷C11H24CH3(CH2)9CH3气体－261960.740十六烷C16H34CH3(CH2)14CH3气体182800.775十八烷C18H38CH3(CH2)16CH3气体283080.777学习任务二：烷烃的性质分子中碳原子数正戊烷异戊烷新戊烷比较戊烷的沸点＞＞36.1℃27.9℃9.5℃③常温下的存在状态，由气态逐渐过渡到液态、固态。①随着分子中碳原子数的递增，烷烃熔沸点逐渐升高。②随着分子中碳原子数的递增，烷烃密度逐渐增大。常温下烷烃的状态：④所有烷烃均难溶于水，密度均小于1C17以上为固态C5~C16液态C1~C4气态烷烃同系物的物理性质的递变规律归纳小结C个数相同，支链越多，熔沸点越低颜色溶解性可燃性与酸性高锰酸钾溶液与溴的四氯化碳溶液与强酸、强碱溶液与氯气（在光照下）无色难溶于水易燃不反应不反应不反应取代反应2.烷烃的化学性质

思考与讨论1：根据甲烷的性质推测烷烃可能具有的性质，填写下表。连续反应，反应过程不会停留在某一步，所以产物较为复杂，不适合制备物质。反应生成两种气态物质，三种液态物质。最多的产物是HCl。甲烷与氯气的反应+Cl—Cl光CCHHHHHHCCClHHHHHClH+

思考与讨论2：根据甲烷与氯气的反应，写出乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式。

上述反应属于取代反应，乙烷分子中C—H键断裂，其中的氢原子被氯原子代替，生成C—Cl键。CH3ClClClClClCH3ClClClClCH3ClClClClClClClClClClClClClClClClClClClClCl一氯乙烷(1种)，二氯乙烷(2种)，三氯乙烷(2种)，四氯乙烷(2种)，五氯乙烷(1种)，六氯乙烷(1种)共9种。可能的产物：CH3CH2Cl、CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、CH3CCl3、CH2CICHC12、CH2CICC13、CHCl2CHCl2、CHCl2CCl3、CCl3CCl3

思考与讨论3：乙烷与氯气在光照下反应，可能生成哪些产物？请写出它们的结构简式。

点燃烷烃与氧气的燃烧反应方程式通式（燃烧方程式中有机物一般用分子式）

现象：烷烃燃烧火焰呈淡蓝色，无黑烟，放出大量热，且烷烃中碳的质量分数越低放出热量越多。

小规律：完全燃烧相同质量的烃时，消耗氧气的体积（物质的量）随着碳原子数的递增二减小。拓展：烃CxHy与氧气的反应的一般燃烧反应方程式（烃的燃烧通式）CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+y/2H2O

点燃烷烃在绝氧条件下高温分解一般生成另一种烷烃和烯烃(裂化或裂解)CH3CH2CH2CH3CH3CH3+CH2=CH2

高温或CH3CH2CH2CH3CH4+CH3CH=CH2

高温

(1)甲烷的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性KMnO4溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。但能在空气中发生燃烧反应和在光照下与Cl2发生取代反应。烷烃的化学性质

(2)烷烃的性质与甲烷相似①不与酸性KMnO4溶液、溴的四氯化碳溶液、强酸溶液、强碱溶液反应。归纳小结(2)烷烃的性质与甲烷相似②氧化反应——可燃性注：当碳含量少时，产生淡蓝色火焰，但随着碳原子数的增多，碳的质量分数逐渐增大，有黑烟产生乙烷的取代反应H－C－C－H＋Cl－Cl

→H－C－C－Cl＋HClH

HH

HH

HH

H光照键断裂③特征反应——取代反应烷烃可以与卤素单质(气态)在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。乙烷断裂的键为C—H键，形成键为C—Cl键和H—Cl键。特征：分步取代，产物多烷烃取代反应的特点：①在光照条件下；②与纯卤素反应；③1mol卤素单质只能取代1molH④连锁反应，有多种产物（卤代烃和卤化氢气体）④受热分解：烷烃在隔绝空气的条件下，加热或加催化剂可发生裂化或裂解通式：一分子烷烃一分子烷烃+一分子烯烃举例：课堂小结结质质烷烃分子中的共价键全部是单键化学性物理性构烷烃的结构与甲烷