2022-2023学年高一化学 人教版2019必修第二册 7-1-2 链状烷烃的结构和性质 课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
走进奇妙的化学世界
2022-2023
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 C—H 键的长度和强度相同，相互之间的夹角相等，为109°28′。
你知道为什么我们把甲烷这个化合物称为烃吗？
仅含碳氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，也称为烃。
碳 + 氢 =
烃
tàn qīng
tīng
最简单的烃——甲烷
【思考与交流】
(1) 与甲烷结构相似的有机化合物还有很多，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。
C2H6
C3H8
C4H10
学习
目标
第2课时
链状烷烃的结构与性质
PART
01
PART
02
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
学习任务一 烷烃的结构和物理性质
想一想
甲烷　CH4
乙烷　CH3CH3
丙烷　CH3CH2CH3
丁烷　CH3CH2CH2CH3
戊烷　CH3(CH2)3CH3
癸烷 CH3(CH2)8CH3
十七烷 CH3(CH2)15CH3
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？
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——饱和烃/烷烃
结构特点：
① 只含C、H
② 只是链状
③ 只有单键
四面体结构
直链烷烃为锯齿状
一、烷烃
1.概念
碳原子之间都以碳碳单键结合，剩余的价键均用于与H结合，使每个碳原子的化合价达到“饱和”的 烃称为饱和烃，也称为烷烃。
“饱和” 碳原子的四个共价键分别连接4个原子。
2.分子结构特点
①分子结构
烷烃包含链状烷烃和环状烷烃，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）。
②分子组成通式
链状烷烃的分子组成通式为CnH2n＋2。
链状烷烃分子中的共价键数为(2n＋2)＋(n－1)＝3n＋1。
（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5∶1的烷烃是________。
C8H18
C4H10
CH4
C3H8
C5H12
1、下列有机物中，属于烷烃的是________
C F
3、烷烃的命名
（1） 碳原子数(n)及表示
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
_____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____
n>10 相应汉字数字
甲　
乙　
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　
更为复杂的有机物就需要通过系统命名法进行命名了。
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n≤4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、烷烃的物理性质
熔、 沸点 烷烃的熔、沸点较低,且随碳原子数的增加而升高;
碳原子数相同的烷烃,支链越多,熔、沸点越低
状态 碳原子数≤4的烷烃在常温常压下是气体,其他烷烃
在常温常压下是液体或固体
相对 密度 烷烃的相对密度都较小,且随碳原子数的增加而增大,
液态烷烃的密度均小于1 g·cm-3
溶解性 烷烃难溶于水而易溶于有机溶剂
提炼归纳
烷烃同系物熔沸点规律——碳原子数目越多→相对分子质量越大
→分子间作用力越大→熔沸点越高
通常4个碳以内的正烷烃都是气态；含5~16个碳的为液态；17个碳以上的为固态；
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
(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。
学习任务二 链状烷烃的化学性质
(3) 分解：烷烃在较高温度下会发生分解。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！
【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。
A：试管内气体黄绿色逐渐变浅；
试管内壁有油状液体出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升；
水槽内有固体析出。
CH4 + Cl2
光照
CH4 + Cl2
避光
B：试管内无明显变化。
【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、取代反应：
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）
二氯甲烷（液态）
三氯甲烷（液态）俗称：氯仿
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
【小结】甲烷与氯气的取代反应
1.三个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶,用玻璃片盖好瓶口后,分别作如下处理,各有怎样的现象发生
(1)①置于黑暗中: 。
②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁: 。
③放在有光线的房子里: 。
(2)CH4和Cl2发生的一系列反应都是________(填反应类型)反应,请写出CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式: 。
(3)若要使1 mol CH4完全和Cl2发生取代反应,生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4,则需要Cl2的物质的量为________。
A.2 mol　　　B.2.5 mol　　　C.3 mol　　　D.4 mol
【解析】对于有机反应,反应条件非常重要,通过控制反应条件,可使CH4和Cl2的取代反应发生的现象不同。1 mol CH4生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4,即0.1 mol CH3Cl、0.2 mol CH2Cl2、0.3 mol CHCl3、0.4 mol CCl4,则所需n(Cl2)=0.1 mol×1 +0.2mol×2+0.3mol×3+0.4 mol×4=3 mol,故选C项。
无明显现象
爆炸
黄绿色逐渐变浅,有油状液滴生成
取代
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
C
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。光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　　)
【解析】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,试管中颜色变浅,氯化氢极易溶于水,所以液面会上升。但氯代烃是不溶于水的气体或油状液体,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(体积比为4∶1)的试管上(如下图所示)。下列现象正确的是 (　　)
①试管内黄绿色逐渐变浅　②试管内黄绿色逐渐加深　
③无任何现象　④试管内液面上升　⑤试管内壁上有油状生成
A．① B．①④⑤ C．①⑤ D．②⑤
D
B
液面未升高
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