1、2022-2023必修第二册必修第二册第七章 有机化合物第一节 认识有机化合物甲烷的结构分子式电子式结构式空间构型球棍模型空间充填模型CH4空间充填模型能表示CH4分子的真实结构甲烷分子中 5 个原子不在同一平面上，而是形成了正四面体的空间结构。4 个 CH 键的长度和强度相同，相互之间的夹角相等，为10928。你知道为什么我们你知道为什么我们把甲烷这个把甲烷这个化合物称为烃吗？化合物称为烃吗？仅含仅含碳氢碳氢两种元素的有机化合物称为两种元素的有机化合物称为碳氢化合物碳氢化合物，也称为，也称为烃烃。碳+氢=烃tn qng tng最简单的烃最简单的烃甲烷甲烷【思考与交流】(1)与甲烷结构相似的有
2、机化合物还有很多，随着分子中碳原子数的增加，还有乙烷、丙烷、丁烷等一系列有机化合物。请根据碳原子的成键规律和下表提供的信息，写出丁烷的结构式和乙烷、丙烷、丁烷的分子式，并由此归纳这类有机化合物分子式的通式。C2H6C3H8C4H10 学习 目标PART01PART02微观探析：从不同角度认识烷烃的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念。理解同系物的概念，建立同系物判断的思维模型学习学习任务一任务一 烷烃的结构和物理性质想一想想一想甲烷甲烷CH4乙烷乙烷CH3CH3丙烷丙烷CH3CH2CH3丁烷丁烷CH3CH2CH2CH3戊烷戊烷CH3(CH2)3CH3癸烷癸烷 CH3(CH2)8CH3十
3、七烷十七烷 CH3(CH2)15CH3分析分析上述式子，我们可以发现它们在结构和组成上有什么相同点和不同点？上述式子，我们可以发现它们在结构和组成上有什么相同点和不同点？碳原子之间以单键结合成链状，碳剩余的价键全部跟氢原子相结合的烃 只含C、H 只是链状 只有单键四面体结构直链烷烃为锯齿状一一、烷烃烷烃1.1.概念概念碳原子之间都以碳原子之间都以碳碳单键碳碳单键结合，结合，剩余的价键剩余的价键均用于与均用于与H H结合，使每结合，使每个碳原子的化合价达到个碳原子的化合价达到“饱和饱和”的的 烃称为烃称为饱和烃饱和烃，也称为，也称为烷烃烷烃。“饱和饱和”碳原子的四个共价键分别连接碳原子的四个共价
4、键分别连接4 4个原子。个原子。2.分分子结构子结构特点特点分子结构分子结构烷烃包含烷烃包含链状链状烷烃和烷烃和环状环状烷烃，高中阶段一般不探讨环烷烃的有关结构和性质，烷烃，高中阶段一般不探讨环烷烃的有关结构和性质，没特别注明我们讲的烷烃都是特指链状烷烃（但可以有支链）。没特别注明我们讲的烷烃都是特指链状烷烃（但可以有支链）。分子组成通式分子组成通式链状烷烃链状烷烃的分子组成通式为的分子组成通式为CnH2n2。链状烷烃分子中的共价键数为链状烷烃分子中的共价键数为(2n2)(n1)3n1。（2）烷烃中碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链，如图所示。思考2：烷烃中碳碳
5、结合成链状，链状是不是“直线状”？为什么？思考1：不同烷烃的含氢量是否相同？谁的含氢量最大？（1）烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，链状烷烃的含氢量最大。注意2.写出满足下列条件的烷烃的分子式(1)分子中含18个氢原子的链状烷烃分子式为_。相对分子质量为58的链状烷烃分子式为_。(2)含碳质量分数最低的烷烃是_；和CO2密度相同的烷烃是_；碳、氢质量比为51的烷烃是_。C8H18C4H10CH4C3H8C5H121、下列有机物中，属于烷烃的是_C F3、烷烃烷烃的命名的命名 （1）碳原子数(n)及表示n1012345678910_ _ _ _ _ _ _ _ _n10相应汉字数字甲乙
6、丙 丁 戊 己 庚 辛 壬 癸举例：C6H14命名为_，C18H38命名为_；己烷十八烷(2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。C4H10的两种分子的命名：无支链时：CH3CH2CH2CH3命名为_；有支链时：正丁烷异丁烷更为复杂的有更为复杂的有机物就需要通机物就需要通过过系统命名法系统命名法进行命名了。进行命名了。相似性递变性(随分子中碳原子数增加)熔、沸点密度状态溶解性较低逐渐升高比水小逐渐增大气态液态固态，常温常压下分子中碳原子数n4的烷烃为气态(常温常压下，新戊烷为气态)难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂2 2、烷烃的物理性质烷烃的物理性质 熔、熔、沸点沸点烷烃的熔、沸点较低烷
7、烃的熔、沸点较低,且随碳原子数的增加而且随碳原子数的增加而升高;碳原子数相同的烷烃碳原子数相同的烷烃,支链越多支链越多,熔、沸点越低熔、沸点越低状态状态碳原子数碳原子数44的烷烃在常温常压下是的烷烃在常温常压下是气体,其他烷烃其他烷烃在常温常压下是在常温常压下是液体或固体相对相对密度密度烷烃的相对密度都较小烷烃的相对密度都较小,且随碳原子数的增加而且随碳原子数的增加而增大,液态烷烃的密度均小于液态烷烃的密度均小于1 gcm1 gcm-3-3溶解性溶解性烷烃难溶于烷烃难溶于水而易溶于而易溶于有机溶剂提炼归纳提炼归纳烷烃同系物熔沸点规律烷烃同系物熔沸点规律碳原子数目越多碳原子数目越多相对分子质量越
8、大相对分子质量越大 分子间作用力越大分子间作用力越大熔沸点越高熔沸点越高通常通常4个碳以内的正烷烃都是气态；含个碳以内的正烷烃都是气态；含516个碳的为液态个碳的为液态；17个碳以上的为固态；个碳以上的为固态；当含碳数目相同时，支链越多，沸点越低。当含碳数目相同时，支链越多，沸点越低。如新戊烷常温为气态如新戊烷常温为气态(1)稳定性：通常条件下与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。(2)可燃性：烷烃都能燃烧。烷烃燃烧通式：_ 煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施。点燃之前要验纯。学习学习任务二任务二 链状烷烃的化学性质(3)分解：烷烃在较高温度
9、下会发生分解。这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中，从烷烃可得到一系列重要的化工基本原料和燃料。C18H38 C10H22 +C8H16十八烷癸烷催化剂加热、加压C8H18 C4H10 +C4H8辛烷丁烷催化剂加热、加压注意：有机反应式通常用箭头！注意：有机反应式通常用箭头！【实验【实验7-1】取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法收集半试管甲烷和取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法收集半试管甲烷和半试管氯气，分别用铁架台固定。将其中一支试管套上铝箔，另一支试半试管氯气，分别用铁架台固定。将其中一支试管套上铝箔，另一支试管放在光亮处（不要直射）。静置，比较二者现象。管放在光亮处（不要直射
10、）。静置，比较二者现象。A：试管：试管内气体黄绿色逐渐变浅内气体黄绿色逐渐变浅；试管内壁有油状液体出现，试试管内壁有油状液体出现，试管中有少量白雾，且试管内液管中有少量白雾，且试管内液面上升；面上升；水槽水槽内有固体析出。内有固体析出。CH4+Cl2 光照光照CH4+Cl2 避光避光B：试管：试管内无明显变化。内无明显变化。【实验7-1】注意：暗处不反应 强光会爆炸现象：试管内黄绿色逐渐变浅试管内液面上升试管壁出现油状液滴有少量白雾Cl2发生反应气体体积减小生成难溶于水的物质气体体积减小4 4、取代反应：、取代反应：烷烃的特征反应烷烃的特征反应甲烷与氯气反应的历程有机物分子里的某些原子或原子团
11、被其他原子或原子团所代替的反应叫做取代反应。一上一下，取而代之键断裂键形成甲烷的取代反应的历程一氯甲烷（气体）一氯甲烷（气体）二氯甲烷（液态）二氯甲烷（液态）三氯甲烷（液态）俗称：氯仿三氯甲烷（液态）俗称：氯仿四氯甲烷（液态）四氯化碳四氯甲烷（液态）四氯化碳甲烷的取代反应的化学方程式CH4 Cl2 CH3Cl HCl光照CH3Cl Cl2 CH2Cl2 HCl光照CH2Cl2 Cl2 CHCl3 HCl光照CHCl3 Cl2 CCl4 HCl光照【思考】乙烷与氯气发生取代反应后产物可能有几种？哪种产物最多？7种 HCl一定是最多的 1.计算1mol甲烷与4mol氯气在光照条件下反应足够长时间后
12、得到的产物的物质的量。最终得到 1mol CCl4 和 4mol HCl 2.试写出乙烷和氯气反应生成一氯代物的方程式。反应物反应条件生成物反应特点甲烷与氯气(不能用氯水，需纯卤素单质)漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸)甲烷与氯气反应生成四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多（产物复杂）连锁反应甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行数量关系每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl甲烷与氯气的取代反应1.1.三三个装有个装有CHCH4 4和和ClCl2 2
13、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,分别作如下处理分别作如下处理,各有各有怎样的现象发生怎样的现象发生?(1)(1)置于黑暗中置于黑暗中:。将点燃的镁条靠近集气瓶外壁将点燃的镁条靠近集气瓶外壁:。放在有光线的房子里放在有光线的房子里:。(2)CH(2)CH4 4和和ClCl2 2发生的一系列反应都是发生的一系列反应都是_(_(填反应类型填反应类型)反应反应,请写出请写出CHCH4 4和和ClCl2 2反应反应生成一氯甲烷的化学方程式生成一氯甲烷的化学方程式:。(3)(3)若要使若要使1 mol CH1 mol CH4 4完全和完全和ClCl2 2发生取代反应
14、发生取代反应,生成的生成的CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4的的物质的量之比为物质的量之比为1234,1234,则需要则需要ClCl2 2的物质的量为的物质的量为_。A.2 molA.2 molB.2.5 molB.2.5 molC.3 molC.3 molD.4 molD.4 mol【解析解析】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,可使可使CHCH4 4和和ClCl2 2的取代反的取代反应发生的现象不同。应发生的现象不同。1 mol CH1 mol CH4 4生成的生成的CH
15、CH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4的物质的量之比为的物质的量之比为1234,1234,即即0.1 mol CH0.1 mol CH3 3ClCl、0.2 mol CH0.2 mol CH2 2ClCl2 2、0.3 0.3 mol CHClmol CHCl3 3、0.4 mol CCl0.4 mol CCl4 4,则所则所需需n(Cln(Cl2 2)=0.1 mol)=0.1 mol1+1+0.2mol0.2mol2+0.3mol2+0.3mol3+0.4 3+0.4 molmol4=3 mol,4=3 mol,故选故选C C项项。无明
16、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取代取代CHCH4 4+Cl+Cl2 2 CH CH3 3Cl+HClCl+HClC C2 2.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照。光照下反应一段下反应一段时间后时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的下列装置示意图中能正确反映实验现象的是是()【解析解析】在在光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代烃光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代烃,试管中颜试管中颜色变浅色变浅,氯化氢极易溶于水氯化氢极易溶
17、于水,所以液面会上升。但氯代烃是不溶于水的气体或油状液所以液面会上升。但氯代烃是不溶于水的气体或油状液体体,所以最终水不会充满试管。所以最终水不会充满试管。3将漫射光照射到装有氯气和甲烷混合气体将漫射光照射到装有氯气和甲烷混合气体(体积比为体积比为41)的试的试管上管上(如下图所示如下图所示)。下列现象正确的是。下列现象正确的是()试管内黄绿色逐渐变浅试管内黄绿色逐渐变浅试管内黄绿色逐渐加深试管内黄绿色逐渐加深无任何现象无任何现象试管内液面上升试管内液面上升试管内壁上有油试管内壁上有油状生成状生成 A B C DD DB液面未液面未升高升高烷烃物理性质化学性质难溶于水熔点、沸点和密度随分子中碳原子数的增加而升高气态液态固态可燃性热分解取代反应小结稳定性
