(共34张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中化学》
必修2
3.1.2《烷烃》
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
教学目标
知识与技能:
1、使学生认识烷烃同系物在组成、结构式、化学性质上的共同点以及物理性质随着分子里碳原子数目的递增而变化的规律性。
2、使学生掌握饱和链烃、烃基的概念和烷烃的同分异构体的写法及其命名法。
3、通过同系物、同分异构现象的教学,使学生进一步了解有机物的性质和结构间的关系。
4、通过烷烃分子通式的总结推导过程,学会用“通式思想”认识同系物的有机物的组成特征。
过程与方法:
1、基本学会烷烃同分异构体的解析方法,能够书写5个碳原子以下烷烃的同分异构体结构简式。
2、从甲烷性质推导到烷烃的性质的过程中,学会从一种代表物质入手掌握同系列有机物性质的方法。
情感态度与价值观:
使学生初步掌握研究物质的方法——结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论,再辩证地解析结论的适用范围。
教学重点:
烷烃的性质,同分异构体概念的学习及同分异构体的写法
教学难点:
同分异构体概念的学习及同分异构体的写法
教具准备:
多媒体、结构模型
二、烷烃
(一)烷烃结构和组成特征
[复习] 甲烷分子中碳原子成键特征。
1. 键角109028/,4个H原子构成正四面体,C在中心。
2. C原子的价键已达到饱和。
甲烷球
棍模型
甲烷比
例模型
和甲烷结构相似的有机物还有很多。例如:
乙烷
丙烷
丁烷
异丁烷
H—C—C—H
H
H
H
H
H—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
H—C—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
H
H
H—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
C
H— —H
乙烷(C2H6)
丙烷(C3H8)
正丁烷(C4H10)
异丁烷(C4H10)
它们对应的结构式
结构简式:
H—C—C—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H— —H
C
H
例如:
省略C—H键
把同一C上的H合并
CH3—CH—CH2—CH2—CH3
CH3
省略横线上C—C键
CH3CHCH2CH2CH3
CH3
或者: CH3CH(CH3)CH2CH2CH3
为了书写的方便,有机物还常用结构简式表示。
H—C—C—H
H
H
H
H
H—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
H—C—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
H
H
H—C—C—C—H
H
H
H
H
H
H
C
H— —H
乙烷、丙烷、正丁烷、异丁烷对应的结构简式
CH3CH3
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
CH3CH(CH3)CH3
或 CH3(CH2)2CH3
(一)烷烃结构和组成特征
2. C原子都形成4个共价键;形成四面体结构。
3.碳链可以转动(呈锯齿形)(利用分子球棍模型演示说明)
[思考] 烷烃分子中的所有原子能否共平面?
1.以上各烃分子中,原子间均以共价单键结合,每个碳原子的化合价都已充分利用,都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃,又叫烷烃。
☆★烷烃中的所有原子不可能共平面.
甲烷 CH4 CH4
乙烷 C2H6 CH3CH3
丙烷 C3H8 CH3CH2CH3
丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3
戊烷 C5H12 CH3(CH2)3CH3
癸烷 C10H22 CH3(CH2)8CH3
十七烷 C17H36 CH3(CH2)15CH3
[思考与交流] 分析这些式子,可以发现什么?
4、烷烃的通式:
CnH2n+2 ( n≥1 )
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个-CH2-原子团
甲烷是含氢量最高的烃
[思考]某烷烃的相对分子质量是156,试写出该烷烃的分子式.
(二)同系物:
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
[练习1]下列物质中属于同系物的是_________.
①CH2=CH-CH3 ②CH4 ③H2
④CH3(CH2)5CH(CH3)CH3 ⑤
CH2—CH2
CH2—CH2
②和④
(1)碳、碳单键
(2)链状(可带支链)
(3)—CH2—为系差
烷烃的结构
相似是指:
(三)烃基
——烃分子失去一个H原子后剩余的原子团叫做烃基。用R—表示。
烷烃
烷基
例如:甲基
CH3- 或- CH3
·
·
·
·
·
·
·
C
H
H
H
电子式:
[练习2] 写出乙基的结构简式和电子式:
CH3CH2-
或-CH2CH3
或C2H5-
或-C2H5
-CH3CH2
·
·
·
·
·
·
·
C
H
H
H
·
·
·
·
C
·
·
H
H
(二)烷烃的物理性质:
名称 结构简式 常温时的状态 熔点/℃ 沸点/ ℃ 相对
密度 水溶性
甲烷 CH4 气 -182 -164 0.466 不溶
乙烷 CH3CH3 气 -183.3 -88.6 0.572 不溶
丙烷 CH3CH2CH3 气 -189.7 -42.1 0.585 不溶
丁烷 CH3(CH2)2CH3 气 -138.4 -0.5 0.5788 不溶
戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 -130 36.1 0.6262 不溶
十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780 不溶
规律:CnH2n+2(n≥1)状态:气(n≤4)→液→固;C原子数↑,熔沸点↑,相对密度(小于1) ↑,均不溶于水。
结构相似的分子随相对分子质量的逐渐增大范德华力逐渐增大。
(三)烷烃的化学性质----与甲烷性质相似
(1)氧化反应(能燃烧)
2CnH2n+2 + (3n+1)O2 2nCO2 + 2(n+1) H2O
点燃
☆☆结构稳定,均不能使KMnO4褪色,不与强酸,强碱反应。
(2)取代反应 (在光照条件下进行,产物更复杂)
例如:
CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl
光照
[练习3] 某气态烷烃20mL完全燃烧时,正好消耗同温同压下的氧气100mL,则该烷烃的化学式是( )
A、 C2H6 B、C3H8 C、C4H10 D、C5H12
B
[练习4] 1mol乙烷在光照条件下,最多可以与多少摩尔Cl2发生取代?( )
A、4mol B、8mol C、2mol D、6mol
D
(四)烷烃的命名(了解)
1、习惯命名法
(1)1-10个C原子的直链烷烃:
称为 甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸 烷
(2)11个C原子以上的直链烷烃:如:C11H24 称为十一烷
(3)带支链的烷烃:用正、异、新表示
戊烷
C5H12
C8H18
辛烷
正戊烷
无支链
异戊烷
带一支链
新戊烷
带两支链
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3
CH3
CH3
CH3CCH3
CH3
2、系统命名法(将在选修五中系统学习)
(1)选主链,称某烷(最长碳链)
(2)编号码,定支链(支链最近原则)
(3)取代基,写在前,注位置,连短线
(4)不同基,简在前,相同基,要合并
CH3CHCH2CH3
CH3
CH3
CH3CCH3
CH3
2-甲基丁烷
2,2—二甲基丙烷
1 2 3 4
1 2 3 4 5
CH3 CH CH CH2 CH3
CH3
CH3
3
1
2
2,3—二甲基戊烷
2、系统命名法(将在选修五中系统学习)
(1)选主链,称某烷(最长碳链)
(2)编号码,定支链(支链最近原则)
(3)取代基,写在前,注位置,连短线
(4)不同基,简在前,相同基,要合并
CH3
CH3
C2H5
CH3 —C—CH—CH2—CH3
2,2–二甲基-3-乙基戊烷
1 2 3 4 5
2、系统命名法(将在选修五中系统学习)
(1)选主链,称某烷(最长碳链)
(2)编号码,定支链(支链最近原则)
(3)取代基,写在前,注位置,连短线
(4)不同基,简在前,相同基,要合并
(5)同位置,简在前。
3–甲基-5-乙基庚烷
1 2 3 4 5 6 7
C2H5
CH3 —CH2—CH—CH2—CH—CH2—CH3
CH3
(6)支链序号的合数要最小
2、系统命名法(将在选修五中系统学习)
(1)选主链,称某烷(最长碳链)
(2)编号码,定支链(支链最近原则)
(3)取代基,写在前,注位置,连短线
(4)不同基,简在前,相同基,要合并
(5)同位置,简在前。
CH3 —CH2—CH—CH2—CH—CH3
CH3
CH2—CH2
CH2—CH3
1 2 3 4 5
6 7
8 9
3,5—二甲基壬烷
(6)支链序号的合数要最小
[练习]写出下列烷烃的名称
C2H5
CH3 —C—CH2—CH2—CH—CH3
CH3
CH3
CH3 —CH—CH—CH3
CH3
CH3
CH3 —CH2—CH—CH—CH2—CH3
CH3
CH3
2,3—二甲基丁烷
3,4—二甲基己烷
2,2,5—三甲基庚烷
正戊烷
无支链
异戊烷
带一支链
新戊烷
带两支链
CH3CH2CH2CH2CH3
CH3CHCH2CH3
CH3
CH3
CH3CCH3
CH3
[思考与交流] 正戊烷、异戊烷、新戊烷的分子式是否相同?他们分子结构是否相同?它们是否为同一种物质?
[结论]它们的分子式相同(C5H12),但分子结构不同,属于不同的分子。
(五)同分异构现象、同分异构体
1、同分异构体现象
(1)同分异构体现象:
化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构现象,叫做同分异构体现象。
(2)同分异构体:
具有同分异构体现象的化合物互称为同分异构体。
如:正戊烷、异戊烷、新戊烷互称为同分异构体
理解
三个相同
分子组成相同、分子量相同、分子式相同
二个不同
结构不同、性质不同
名称 熔点/0C 沸点/0C 相对密度
正丁烷 -138.4 -0.5 0.5788
异丁烷 -159.6 -11.7 0.557
正丁烷和异丁烷的某些物理性质
同分异构体性质:
物理性质:
支链越多,熔沸点 密度
化学性质:
不一定相同(因为他们可以是不同种类的物质)
27.9℃
9.5℃
36.07℃
沸点
[练习5] ①丁烷 ②异丁烷 ③戊烷 ④异戊烷 ⑤新戊烷 ⑥丙烷,物质的沸点由高到低的排列顺序是_______________________.
③> ④> ⑤ >① >②> ⑥
C原子数不同:C原子数越多,沸点越高
C原子数相同:支链越多,沸点越低
[练习6] 下列哪些物质是属于同一物质?
C
C
C
C
-
-
-
A、
∣
C
C
C
C
-
∣
H、
∣
C
C
C
C
-
-
G、
∣
C
C
C
C
-
-
F、
∣
C
C
C
C
-
∣
E、
∣
C
C
C
C
-
-
D、
C
∣
C
C
C
-
∣
C、
∣
C
C
C
C
-
-
B、
A和D、E、G、H
B和C、F
以庚烷为例
① C-C-C-C-C-C-C
② C-C-C-C-C-C
C
③ C-C-C-C-C-C
C
④ C-C-C-C-C
C2H5
⑤ C-C-C-C-C
C
C
⑦ C-C-C-C-C
C
C
C
⑨ C-C-C-C
C
C
C
⑥ C-C-C-C-C
C
⑧ C-C-C-C-C
C
C
2、找同分异构体的方法-碳链缩短法
一注意:
找出中心对称线
①主链由长到短
②支链由整到散
③位置由心到边
④排布邻到间
四句话:
支链不接两端
附表:烷烃的碳原子数与其对应的同分异构体数
碳原子数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
同分异体数 1 1 1 2 3 5 9 18 35 75
★☆同分异构现象是有机物种类繁多的重要原因之一。
☆★另外,碳原子之间可以以单键、双键和三键相结合,又可以连接成链状和环状,这是有机物种类繁多的另外一个原因(见P58 图3-5)
[练习8] 写出己烷的5种同分异构体的结构简式.
CH3(CH2)4CH3
CH3CH2CHCH2CH3
CH3
CH3CHCH2CH2CH3
CH3
CH3
CH3-CH-CH CH3
CH3
CH3
CH3CCH2CH3
CH3
[练习9]下列化学式能代表一种纯净物的是( )
A. C3H8 B. C4H10 C. C5H12 D.C2H4Br2
A
[练习10] 乙烷在光照条件下与Cl2发生取代,最多可生成几种有机产物( )
A、4种 B、5种 C、8种 D、9种
D
考虑同分异构体,实质是看“等效氢”。
H
C
H
H
H
C
C
H
3
C
H
3
C
H
3
H
3
C
H
C
C
H
H
H
H
H
C
C
H
3
C
H
3
H
3
C
C
C
H
3
C
H
3
C
H
3
[延伸拓展]一卤代物只有一种的烷烃必须符合什么规律?写出碳原子数小于10的这些烷烃的结构简式.
必须具有对称结构
[思考] 试比较同系物、同分异构体、同素异形体、同位素四个名词的含义
同系物 同分异构体 同素异形体 同位素
组成
结构
类别
分子相差一个或几个CH2原子团
分子组成相同
分子组成不同
质子数相同,中子数不同
结构相似
结构不同
结构不同
——
化合物
单质
化合物
同一元素的不同种原子
[练习11] 下列各组物质 ① O2和O3 ② H2、D2、T2
③ 12C和14C ④乙烷和丁烷
⑤CH3CH2CH2CH3 和 (CH3)2CHCH3
⑥ CH3CH2CH2CH(C2H5)CH3 和 CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5
⑦
互为同系物的是__________, 互为同分异构体的是_____________互为同位素的是______,
互为同素异形体的是__________,是同一物质的是______。
①
③
④
⑤
⑥⑦
[小结]这节课我们学习了烷烃的结构、性质以及同系物、同分异构体等内容。同分异构体的判断和书写是我们这节课的教学难点,要注意学习掌握。