高中化学（2019）必修二 第七章第一节认识有机化合物第二课时学案（含答案）

第七章第一节认识有机化合物
第二课时学案
【学习目标】
1．知道有机化合物存在同系物、同分异构现象，学会判断简单烷烃的同分异构体，建立同系物、同分异构体判断及书写的思维模型。
2．熟练掌握甲烷的主要性质，了解烷烃的主要物理性质和化学性质，培养变化观念与平衡思想的素养。
3．通过探究理解并掌握甲烷的取代反应原理，取代反应的断键和成键情况，会写化学方程式。
【目标一】同系物和同分异构体
1．同系物： 相似，在分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物。
【注意】①同系物组成元素必须相同，但各元素的质量分数可能不同。
②同系物在组成上符合一个通式，链状烷烃的同系物符合通式CnH2n+2，符合该通式的一定是链状烷烃，即碳原子数不同的链状烷烃一定互为同系物。
③同系物为同一类物质，且同系物之间分子量相差 （设n为两同系物分子间碳原子数的差值），同系物分子式一定 。
④同系物之间结构相似，具有相似的化学性质。
【思考】符合同一通式的物质一定互为同系物吗？
2．同分异构体
同分异构现象：化合物具有相同的 ，但具有不同的 的现象。
同分异构体：具有 的化合物互称为同分异构体，例如： 。
【注意】a．同分异构体判断要抓住两个关键点：一是分子式相同，二是结构不同。
b．相对分子质量相同、结构不同的的物质不一定是同分异构体。
c．构成元素的质量分数相同、结构不同的物质不一定是同分异构体。
【思考讨论】比较下列几组概念：
概念 内 涵 比较的对象 实例
同位素 中子数不同的同种元素的原子
同素异形体 同种元素形成的不同单质
同系物 结构相似，分子组成上相差一个或若干个 CH2原子团的物质
同分异构体 分子式相同，结构不同的有机物
3．烷烃同分异构体的书写
⑴ 书写步骤：主链由长到短，支链由整到散；支链位置由心到边，排列由对到邻、间。
【思考】甲烷有同分异构体吗？ 乙烷、丙烷呢？
⑵ 请写出C4H10的同分异构体
【导练1】分别写出C5H12、C6H14的同分异构体，并用系统命名法命名。
【导练2】C4H10同分异构体有 种，正丁烷的一氯代物的结构简式：
异丁烷的一氯代物的结构简式： 。
【目标二】甲烷的性质
1．物理性质和存在：
物理性质： 色、 味、密度比空气 、 溶于水的气体。
在自然界里的存在：
植物残体（隔绝空气）→ 煤层气、沼气、天然气的主要成分都是 。
甲烷是有机物中相对分子质量 的，其次是乙炔，甲烷是有机物中含氢量 的。
【思考与交流】 实验室怎样收集甲烷
【思考与交流】已知：甲烷的气体密度在标准状况下为0.717 g/L，其中含碳的质量分数为75％，
含氢质量分数为25％，求甲烷的分子式。
2．化学性质：　
【探究】CH4通入酸性KMnO4溶液中，观察实验现象：
结论：在常温下，甲烷化学性质 ，跟 、 或 都不能发生反应。
⑴ 可燃性（甲烷的氧化反应）
甲烷燃烧时，火焰呈　　 ，放出 　 ，
反应的化学方程式为 　
点燃甲烷要先 ，然后点燃甲烷时，将一个干而冷的烧杯罩着甲烷燃烧的火焰上方，
观察烧杯内壁有何现象？倒转烧杯迅速倒入澄清石灰水又有何现象？
① ；②
【思考与交流】：
①怎样理解以甲烷为主要成分的天然气是一种理想的清洁能源？
②燃烧时，火焰呈淡蓝色的物质有哪些？
③“通过这个实验，说明甲烷由什么元素组成？你是如何推知的？组成里有没有氧？上述实验能肯定或否定吗？”
⑵ 取代反应：【探究】甲烷与氯气的反应
【实验7-1】将一瓶甲烷与一瓶氯气混合，倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，放在室内光亮的地方，
观察到什么现象？
实验现象：光照时，氯气的黄绿色逐渐 ，
瓶壁上有 生成，液面 ，
，水槽中有少量 。
甲烷与氯气在光照条件下发生了化学反应：
①
②
③
④
【注意】①反应条件—— （室温下在暗处不发生反应）。
②反应物质——纯卤素单质，例如甲烷与氯气、溴蒸气光照条件下发生取代反应。（与氯水、溴水不反应）。
③甲烷分子中的四个氢原子可逐一被取代，故甲烷的卤代物并非一种，而是几种卤代物的混合物。
四种氯代产物中，　 　　为气体，　　 、　 、 　 为液体，其中 、
为常用溶剂， 是一种高效灭火剂 , 俗称氯仿。四种卤代物均 溶于水。
④甲烷分子中的氢原子被氯原子取代可得到四种物质：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，这四种产物中的 结构只有一种能充分说明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构。
【思考与交流】以上四个反应均为取代反应，请根据其特点归纳出取代反应的定义：
取代反应：有机物分子里的某些 或 被其他 或 所替代的反应。
【目标三】烷烃的性质
1．烷烃的物理性质：（阅读课本64页）
⑴ 状态：一般情况下，1—4个碳原子的烷烃为________， 5—16个碳原子的烷烃为__________，16个碳原子以上的为_____________。
⑵ 溶解性：烷烃_____溶于水，_______溶(填“易”、“难”)于有机溶剂。
⑶ 熔沸点：随着碳原子数的递增，熔沸点逐渐_____________。
⑷ 密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐___________，但都比水__________
2．烷烃的化学性质（跟甲烷相似）
⑴ 稳定性：在常温下，跟 、 或 都不能发生反应， 使溴水或酸性KMnO4
溶液褪色。
⑵ 氧化反应：烷烃都具有可燃性，在空气中或氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水。
烷烃燃烧通式：
烷烃CnH2n+2，随着碳原子数的增加，烷烃的含碳量 ，燃烧越来越不充分，火焰明亮并伴有黑烟。
【导思】分子式为CxHy的烷烃燃烧通式：
当燃烧后温度高于100℃，H2O为气态。
【结论】①y＝4时，V不变。例如：
②y＜4时，V减小。例如：
③y＞4时，V增大。例如：
⑶ 取代反应：在光照条件下能跟卤素发生取代反应。
【思考讨论】乙烷和氯气发生取代反应，得到的有机产物有几种？
【注意】烷烃与氯气发生取代反应和甲烷与氯气反应相似，几个取代反应同时进行，生成产物种类更多，分离更困难，所以不用氯气和烷烃来制取氯代烃。
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