课件65张PPT。第一节 最简单的有机化合物——甲烷
第2课时 烷 烃有机化合物第2课时 烷 烃洋白菜叶子及苹果皮上,为防止水分蒸发,附着的蜡状物是廿七烷与廿九烷。此外,某些昆虫体内也存在烷烃,例如:十一烷、十三烷是蚂蚁传递信息素。
什么是烷烃?烷烃有什么结构特点和性质?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1.结构特点单键氢饱和单饱和中心锯齿CnH2n+22.物理性质(随分子中碳原子数增加)易气液固升高增大小不3.化学性质
(1)稳定性:通常状态下烷烃性质稳定,与强酸、强碱、强氧化剂不反应。
(2)可燃性:烷烃都能燃烧,燃烧通式为___________________________________________________。
(3)取代反应:烷烃都能与卤素单质发生取代反应。写出C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式:___________________________________________________。4.习惯命名法
(1)当碳原子数N≤10时,用_______________________________________表示;若N>10,用数字表示。如:C8H18命名为______,C18H38命名为______。
(2)当碳原子数N相同时,用______________来区别。甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸辛烷十八烷正、异、新 异戊烷 新戊烷正戊烷应用思考:1.多碳原子烷烃(如CH3—CH2—CH2—CH3)分子中,碳链是直线状吗?提示:不是,CH3CH2CH2CH3分子中,C原子与其相连的4个原子在空间形成四面体结构,因此多碳原子烷烃分子中的碳链应为锯齿状。同系物、同分异构体1.同系物
(1)概念:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个________的物质。
(2)实例:CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
2.同分异构体
(1)同分异构现象:化合物具有相同的______,但具有不同______的现象。
(2)同分异构体:具有_____________的化合物。CH2分子式结构同分异构现象应用思考:2.互为同系物的物质,其物理性质和化学性质相同吗?提示:互为同系物的物质,结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,属于同一类物质,其化学性质相似,但物理性质不同。 3.同分异构体的相对分子质量相同,那么相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗? 提示:不一定。同分异构体的前提是分子式相同。而相对分子质量相同的物质,分子式不一定相同,如CO、N2、C2H4相对分子质量相同,但组成不同,分子式不同,不属于同分异构体。再如CH3CH2OH和HCOOH相对分子质量相同,分子式不同,也不是同分异构体。综合拓展一、对烷烃的理解应注意以下几点
1.烷烃为开链式结构,可以是直链也可以带支链。
2.对于烷烃中的任意一个碳原子来说,都可以看作以它为中心的四面体。当它连接的四个原子(或原子团)相同时即为正四面体,否则就不是正四面体。含多个碳原子的烷烃分子中的碳链呈锯齿状,不呈直线型。
3.烷烃分子的“饱和”性,使其性质较稳定。4.烷烃的通式为CnH2n+2(n≥1,正整数)。相邻烷烃在分子组成上相差一个“CH2”原子团。
5.烷烃高温分解
CH4隔绝空气加热至1 000 ℃时,可分解为炭黑和氢气。二、烷烃分子式的确定
1.直接法:直接求算出1 mol烷烃中各元素原子的物质的量即可推出烷烃的分子式,如给出一定条件下的密度(或相对密度)以及各元素的质量比求算分子式的途径为:
密度(相对密度)→摩尔质量→1 mol烷烃中C、H原子的物质的量→分子式。
2.最简式法:根据分子式为最简式的整数倍,因此利用相对分子质量和最简式量可确定其分子式。4.利用燃烧反应化学方程式,抓住以下关键:
(1)气体体积变化。
(2)气体压强变化。
(3)气体密度变化。三、对同系物概念的理解
1.同系物概念的内涵有两个,一是分子结构相似,二是分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,两者要联系在一起,缺一不可。
2.同系物的外延是有机物,也就是说,不仅在烷烃类物质内存在同系物关系,在其他类有机物中也存在同系物关系。3.同系物分子组成可用同一通式来表示,但通式相同的有机物,不一定互为同系物。如:CH3—CH2—CH2—CH3(正丁烷)与 (异丁烷)不属于同系物,因为它们的分子组成相同。4.同系物组成元素相同。
5.同系物之间相对分子质量相差14n。
6.“结构相似”对于烷烃的具体含义是:碳原子之间均以单键连接成链状,其余的价键全部跟氢结合。四、对同分异构体的理解
1.同分:即分子式相同——相对分子质量相同(但相对分子质量相同的物质不一定是同分异构体,如CO和C2H4、C2H6和CH2O),最简式相同——各组成元素及其含量相同(但各组成元素及其含量相同的物质不一定是同分异构体)。
2.异构:即结构不同,物理性质不同,化学性质不同或相似。3.同分异构体概念的外延是化合物,包括有机化合物和无机化合物。也就是说,不仅在有机化合物中存在同分异构现象,在无机化合物中也存在同分异构现象,在有机化合物与无机化合物之间也存在同分异构现象。
4.同分异构现象广泛存在于有机化合物中,不仅存在于同类物质中,也存在于不同类物质之间,如CH3CH2OH和CH3—O—CH3(二甲醚)等。
5.烷烃分子中碳原子数越多,其连接方式就越多,同分异构体也就越多。例如:戊烷有3种、己烷有5种、庚烷有9种,而癸烷则有75种之多。 五、同位素、同素异形体、同系物、同分异构体、同种物质的辨析比较(续上表)尝试应用1.下列物质中属于烷烃的是( )
A.C8H16 B.CH3CH2CH2OHC2.下列有关简单的烷烃的叙述中正确的是( )
①都是易燃物 ②特征反应是取代反应
③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基
A.①和③ B.②和③
C.只有① D.①和②解析:烷烃属于碳氢化合物,容易燃烧生成CO2和H2O;其特征反应是取代反应,可在光照条件下与Cl2等发生取代反应;相邻的两个烷烃分子在组成上相差一个CH2原子团,而不是甲基。因此,本题答案为D项。
答案:D3.(双选题)下列物质中互为同分异构体的是( )
A.CH3CH2CH2CH3
B.CH3CH2CH(CH3)2
C.CH3CH2CH2CH2CH3
D.CH3CH2CH(CH3)CH2CH3BC一、烷烃的结构及性质 下列有关烷烃的叙述中,不正确的是( )
A.在烷烃分子中,所有的化学键都为单键
B.所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应
C.烷烃分子的通式为CnH2n+2,符合该通式的烃不一定是烷烃
D.随着碳原子数的增加,烷烃的熔沸点逐渐升高解析:本题考查烷烃的结构特点、通式及性质。烷烃中有碳碳键、碳氢键,且均为单键;烷烃在光照条件下均能与Cl2发生取代反应,这是烷烃的主要性质之一;随着碳原子数的增加,烷烃的分子间作用力增大,使其熔沸点逐渐升高;因分子通式中CnH2n+2中的氢原子已达饱和,故符合CnH2n+2的有机物只可能是烷烃。
答案:C
名师点睛:烷烃的化学性质与CH4相似,光照条件下只能与气态卤素单质发生取代反应,与卤素单质的水溶液不发生反应,液态烷烃(如己烷)只能萃取溴水中的Br2。变式应用1.(双选题)下列关于乙烷的说法错误的是( )
A.乙烷分子的空间结构是两个像CH4那样的正四面体连接而成?
B.乙烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色?
C.乙烷有时存在于石油裂化气中?
D.乙烷固体的熔点比丙烷高?解析:乙烷分子中以每个碳原子为中心的空间结构接近正四面体,而非像CH?4那样的两个正四面体连接而成,故A项错误。烷烃的熔、沸点随碳原子数增加而升高,故D项错误。?
答案:AD二、同分异构体、同系物的判断有下列各组物质:(1)互为同素异形体的是__________________。?
(2)属于同系物的是__________________ 。?
(3)互为同分异构体的是__________________ 。?
(4)属于同一种物质的是__________________ 。?解析:同系物定义: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。
答案: (1)C (2)F (3)D (4)A、B
名师点睛:(1)同系物的判断技巧。
判断两种化合物互为同系物的要领是看是否符合“同、似、差”。同时满足上述三个条件的化合物才是同系物关系。 (2)同分异构体的判断步骤:①由结构简式写出分子式;②判断分子式是否相同;③判断结构是否相同。同分异构体的分子式相同,但结构不同,即分子中原子之间的连接方式不同。变式应用2.下列几组物质中,互为同位素的有____________,互为同素异形体的有____________,互为同系物的有____________,互为同分异构体的有____________,属于同一中物质的有____________。
①O2和O3 ②35Cl和37Cl
③CH3CH3和CH3CH2CH3
④CH3CH2CH(CH3)CH2CH3②①③④ ⑦⑥⑧和CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)CH3
⑤H2、D2和T2⑦CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3
⑧CH3CH(CH3)CH3和CH(CH3)3 三、烷烃取代产物的判断 进行一氯取代后,只生成三种沸点不同的产物的烷烃是( )
A.(CH3)2CHCH2CH2CH3
B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2
D.(CH3)3CCH2CH3 解析:进行一氯取代后,只生成三种沸点不同的产物,说明该烃的一氯代物有三种,即烃分子中有三种等效氢。易错选A、B项,是将所有—CH3上的H原子、所有—CH2—上的H原子误认为是等效的。将四个选项中的物质的结构简式分别做以下改写:由于分子中处于对称轴位置上的氢原子是等效的,因此可以看出A、B、C、D四种物质的一氯取代物分别有5种、4种、2种、3种,所以应选D项。
答案:D 名师点睛:烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所代替形成的产物称为取代产物。如烃分子中的一个氢原子被取代后的产物叫一元取代产物,两个氢原子被取代的产物叫二元取代产物,以此类推。有机物中位置等同的氢原子叫等效氢原子,烃分子中等效氢原子的种类有多少,则一元取代产物的种类就有多少。解这类题的关键是判断等效氢原子。等效氢原子的判断通常有如下三个原则:①同一碳原子所连的氢原子是等效的;②同一碳原子所连的甲基上的氢原子是等效的;③同一分子中处于轴对称或镜面对称位置上的氢原子是等效的。多元取代产物的判断方法,可找出一元取代产物后,继续用等效氢法类推,但要特别注意“同种物质”的判断。3.CH3CH2CH(CH2CH3) 2的一氯取代物有(不考虑立体异构) ( )?
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种变式应用AA水平测试1.下列物质不属于烷烃的是( )
A.CH4 B.C3H8 C.C4H8 D.C5H12C2.(双选题)下列各组物质中的两种物质互为同分异构体的是( )
A.NH4CNO和CO(NH2)2
B.正丁烷和异丁烷
C.CH3CH3和CH3CH2CH3
D.CH2Cl2和C2H4Cl2解析:具备同分异构体的两个条件:①分子式相同;②结构不同。C、D选项属于同系物关系,A、B选项符合。
答案:AB3.下列物质中属于同系物的是( )
①CH3CH2Cl ②CH2===CHCl ③CH3CH2CH2Cl
④CH2ClCH2Cl ⑤CH3CH2CH2CH3 ⑥CH3CH(CH3)2
A.①③ B.①④ C.①② D.⑤⑥解析:同系物官能团的种类和数目必须相同,且组成上相差一个或若干个CH2原子团。①③都含有一个Cl原子且组成上相差一个CH2原子团,所以是同系物。②中含CC结构,④中有2个Cl原子,所以①④与①②不可能是同系物。⑤⑥是同分异构体。
答案:A4.下列叙述中,正确的是( )
A.分子式相同,各元素质量分数也相同的物质是同种物质
B.通式相同的不同物质一定属于同系物
C.结构不同,分子式相同的物质一定是同分异构体
D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体C5.互为同系物的有机物,一定具有( )
A.相同的分子式 B.相同的分子质量
C.相似的结构 D.相同的性质解析:同系物必须是结构相似且组成上相差至少一个CH2原子团。
答案:C 6.烷烃的通式是____________,甲烷的电子式是
____________,乙烷的电子式是____________,分子式为CmH20的烷烃中的m为____________,分子式为C8Hn的烷烃中n为____________,与二氧化碳密度相同(同温同压)的烷烃的分子式为____________。CnH2n+2C3H8918能力提升7.下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代烃的是( )解析:本题主要考查烷烃的取代反应和同分异构体的有关知识,由题意分析,若只产生一种一氯代烃,则该烃中只有一类氢原子,A、B两项中有两类氢原子,故有两种一氯代烃,C项中四个—CH3对称,12个氢原子的位置完全相同,故只生成一种一氯代烃,而D项中有四类氢原子,可生成四种一氯代烃。
答案:C8.有A、B两种烃,含碳的质量分数相同,关于A和B的叙述中正确的是 ( )
A.A和B的最简式相同
B.A和B一定是同分异构体
C.A和B不可能是同系物
D.A和B各1 mol完全燃烧后生成二氧化碳的质量一定相等A9.写出下列横线处各烷烃的分子式。
(1)烷烃________在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍。
(2)烷烃________的分子中含有200个氢原子。
(3)1 L烷烃________的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下15 L的水蒸气。
(4)1 g烷烃________完全燃烧时,消耗标准状况下的O2 2.464 L。
(5)分子中含有22个共价键的烷烃为________。解析:(5)设烷烃为CnH2n+2,则共价键数为(2n+2)+(n-1)=22,解之,n=7。
答案:(1)C5H12 (2)C99H200 (3)C14H30 (4)C7H16
(5)C7H16 10.利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下图所示。根据要求填空:
(1)B装置有三种作用:①____________;②__________________________________________________;
③____________。(3)D装置中的石棉上均匀附着KI粉末,其作用是___________________________________________________。
(4)E装置的作用是 ____________。
A.收集气体 B.吸收氯气
C.防止倒吸 D.吸收氯化氢
(5)装置中除了有盐酸生成外,还含有有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法为___________________。该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气的主要成分______。
A.CH4 B.CH3Cl C.CH2Cl2 D.CHCl3 E.CCl4解析:本题是以CH4和Cl2的取代反应为基点,考查了实验的基本操作。若想制得较多的HCl,应使CH4和Cl2的取代反应进行彻底,所以V(Cl2)∶V(CH4)≥4;石棉上的KI用来吸收过量的Cl2;E装置用来吸收HCl气体,并防止倒吸;E中还含有CH2Cl2、CHCl3、CCl4等难溶于水的油状液体,分离时应采取分液的方法。
答案:(1)①控制气流速度 ②让气体混合均匀 ③干燥混合气体 (2)x≥4 (3)吸收过量的Cl2 (4)CD (5)分液 AB感谢您的使用,退出请按ESC键本小节结束