【 精品导学案】高中化学 3.1.2烷烃学案 新人教版必修二

第2课时烷烃

1.了解烷烃的概念、通式及结构特点。

2.了解烷烃的物理性质和化学性质。

3.理解同系物、同分异构体的概念,并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。

烷烃的结构与甲烷类似,但也有不同,教学中可从甲烷的模型出发,重点研究丙烷、丁烷中碳的连接情况,引导学生思考烷烃的结构。对于同分异构现象只要求识别、判断和书写简单烷烃的同分异构体。

一、烷烃

1.分子结构特点及命名

(1)碳原子间只以①单键结合,剩余价键均与②氢原子结合,使每个碳原子的化合价都达到“饱和”,这样的烃叫作饱和烃,也称为③烷烃。烷烃的通式为④C n H2n+2,丙烷的分子式为⑤C3H8,其结构简式为⑥CH3CH2CH3。

(2)烷烃可以根据碳原子数的多少进行命名,当碳原子数在十以内时,常以甲、乙、丙、丁、

⑦戊、⑧己、⑨庚、⑩辛、壬、癸依次代表碳原子数,其后加烷字,如五个碳原子的烷烃称为

戊烷。当碳原子数在十以上时,以汉字数字代表,如十二个碳原子的烷烃分子式为C12H26,可命名为十二烷。

2.烷烃的性质

(1)物理性质

随着碳原子数的递增,烷烃的熔沸点依次升高,相对密度逐渐增大,但其密度均比水小,状态依次由气态、液态到固态。一般来说,碳原子数在4及以内的烷烃常温下为气态。随着碳原子数的增多,烷烃的含碳量逐渐增大。

(2)化学性质

烷烃的化学性质与甲烷相似,常温下,不能与强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液、溴水等物质反应,在光照条件下可与氯气发生取代反应,如1 mol丙烷最多可与8 mol氯气发生取代反应。烷烃均能在空气中燃烧,用烷烃的通式表示烷烃燃烧的化学方程式为

C n H2n+2+O2n CO2+(n+1)H2O。

二、同系物及同分异构体

1.同系物的定义:结构相似,分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质,如甲烷、乙烷、丙烷等互为同系物。

2.同分异构体

(1)互为同分异构体的物质具有相同的分子式,不同的结构。

(2)丁烷有两种同分异构体,其结构简式分别为正丁烷、异丁烷

。戊烷有三种同分异构体,其结构简式分别为、、。

1.有同学认为正丁烷的碳链上无支链,所以是直线形的分子,你同意该观点吗?谈谈你的看法。

【答案】不同意,正丁烷的碳链是锯齿形的,不是直线形的。

2.相对分子质量相同的不同物质一定互为同分异构体吗?请举例说明。

【答案】不一定,如CO与N2相对分子质量相同,但不互为同分异构体。

探究1:同系物及同分异构体概念的辨析

有下列各组微粒或物质:

A.O2和O3BC和C C.CH3CH2CH2CH3和 D.和

E.CH3CH2CH2CH3和

(1) 组两种微粒互为同位素;

(2) 组两种物质互为同素异形体;

(3) 组两种物质属于同系物;

(4) 组两物质互为同分异构体;

(5) 组两物质是同一物质。

【答案】(1)B

(2)A

(3)C

(4)E

(5)D

甲烷的一氯代物、二氯代物、三氯代物、四氯代物均不存在同分异构体,若甲烷是平面正四边形结构,甲烷的四种取代物中,哪种会存在同分异构体?

【答案】甲烷如果是平面正四边形结构,其二氯代物存在如下两种结构:和

,即二氯甲烷会存在同分异构体。

探究2:同分异构体的判断

分子式为C4H9Cl的同分异构体有( )。

A.1种

B.2种

C.3种

D.4种

【解析】本题主要考查同分异构体的写法。C4H9Cl由—C4H9和—Cl组成,而丁基有四种同分异构体,故C4H9Cl有4种同分异构体。

【答案】D

1.乙烷、丙烷、正丁烷的一氯取代物分别有几种?

【答案】1种、2种、2种。

2.C6H14的同分异构体有几种?如何分析其结构?

【答案】5种;①将分子中全部碳原子连成直链作为母链:C—C—C—C—C—C。

②从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基),依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳架有两种:

注意:不能连在Ⅰ位和Ⅴ位上,否则会使碳链变长,Ⅱ位和Ⅳ位等效,只能用一个,否则重复。

③从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基),依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳架结构有两种:

Ⅱ位或Ⅲ位上不能连乙基,否则会使主链上有5个碳原子,使主链变长。

1.烷烃同分异构体的写法

书写规律可概括为主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边。

①先写出碳原子数最多的主链。

②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某碳原子上。

③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基接在主链碳原子上,以此类推。

2.“三同”的比较

(1)同位素

①适用对象:原子。

②判断依据:质子数相同,中子数不同。

③性质:化学性质几乎一样,物理性质有差异。

④实例:H、D、T;16O与18O。

(2)同系物

①适用对象:有机物。

②判断依据:a.结构相似的同一类物质;b.符合同一通式;c.相对分子质量不同(相差14n)。

③性质:化学性质相似,熔沸点、密度呈规律性变化。

④实例:甲烷与丁烷。

(3)同分异构体

①适用对象:有机物、无机物。

②判断依据:a.分子式相同;b.结构不同;c.不一定是同一类物质。

③性质:化学性质可能相似也可能不同,物理性质不同。

④实例:正戊烷、异戊烷、新戊烷。

1.下列关于同系物的说法中错误

．．的是( )。

A.同系物具有相同的通式

B.同系物的化学性质基本相似

C.同系物的组成一定相差n个CH2原子团(n>0)

D.正丁烷和异丁烷互为同系物

【答案】D

2.下列化合物互为同系物的是( )。

A.一氯甲烷和二氯甲烷

B.C2H6和C4H8

C.C2H4和C2H6

D.CH3CH2CH3和

【答案】D

3.下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是( )。

A.CH3CH2CH2CH3

B.

C. D.

【解析】判断一氯代物有几种,主要是分析该有机物中含有几种不同环境的氢原子。可以通过对称法则分析碳原子,即对称的碳原子上含有的氢原子是同种原子。A项,CH3CH2CH2CH3从中间对称,有2种氢原子,其一氯代物有2种;B项中连在同一个碳原子上的—CH3是相同的,所以共有2种不同的氢原子,其一氯代物有2种;C项中连在同一个碳原子上—CH3是相同的,中间的C原子上没有氢原子,所以只有一种氢原子,其一氯代物只有一种;同理可推知D项中有4种不同环境的氢原子,其一氯代物有4种。

【答案】C