【高中化学】烷烃的结构和性质 2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修3）

第二章 烃第一课时第一课时 烷烃的结构和性质烷烃的结构和性质第一节 烷 烃【新课导入】视频中主角就视频中主角就是我们今天要是我们今天要讲的烷烃的代讲的烷烃的代表物表物甲烷甲烷，从，从属类上他属于属类上他属于脂肪烃脂肪烃，那脂，那脂肪烃除了烷烃肪烃除了烷烃还有哪些呢？还有哪些呢？烷烃在烷烃在结构结构上和烯烃、炔烃的区别是什么？上和烯烃、炔烃的区别是什么？【烃的分类】【烃的分类】【思考】仔细仔细观察下列两组烃，找出它们的不同观察下列两组烃，找出它们的不同:(1)CH4(2)CH2=CH2(5)CHCCH3(3)CH2=CHCH3；CH=CH2(3)(4)CH3CHCH3CH3第一组第一组:第二组第二组:CH3(2)(1)(4)芳香烃芳香烃脂肪烃脂肪烃烃烃的分类的分类仅含碳、氢元素的化合物仅含碳、氢元素的化合物碳氢芳香烃芳香烃 含苯环含苯环脂肪烃脂肪烃不不含苯环含苯环饱和烃饱和烃:不不含含不饱和键不饱和键不饱和烃不饱和烃:含含不饱和键不饱和键 C=C、CC烃烃生活中常见的烃生活中常见的烃石蜡石蜡C C1818CC3030的长的长链饱和链饱和烃烃C C1515C C1818的的烷烃烷烃柴油柴油丙烷丙烷和和丁烷丁烷液化石油气液化石油气天然气天然气甲甲烷烷C C1717CC2121的烷烃的烷烃凡士林凡士林它们的主要成分都是烷烃。烷烃是一类最基础的有机物。它们的主要成分都是烷烃。烷烃是一类最基础的有机物。【思考与讨论】请根据图2-1所示烷烃的分子结构，写出相应的结构简式和分子式，并分析它们在组成和结构上的相似点。完成完成教材教材P P2626表格。表格。正正正正 CH4 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12 sp3 sp3 sp3 sp3 sp3 键键 键键 键键 键键 键键一、烷烃的结构 全是键(单键)【归纳小结】【归纳小结】烷烷烃烃的的结结构构与与甲甲烷烷的的相相似似，其其分分子子中中的的碳碳原原子子都都采采取取spsp3 3杂杂化化，以以伸伸向向四四面面体体四四个个顶顶点点方方向向的的spsp3 3杂杂化化轨轨道道与与其其他他碳碳原原子子或或氢氢原原子子结结合合，形形成成键键。烷烃烷烃分子中的共价键全部分子中的共价键全部是是单键单键烷烃中烷烃中碳原子均是饱和碳原子均是饱和的的1 1链状链状烷烃的定义烷烃的定义烃分子中的碳原子之间只以单键结合成链状,碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，使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，又叫链状烷烃。一、链状烷烃的结构碳碳碳碳单单键键链链状状以以“H”饱和饱和关键词：关键词：空间空间“锯齿形锯齿形”2.通式：通式：C Cn nH H2n+22n+2(n1)(n1)C Cn nH H2n+22n+2(n1)(n1)只只表示表示链状链状烷烃烷烃含碳量最低的含碳量最低的 .共价键总数共价键总数 .CHCH4 43n+13n+1分子分子中的碳原子中的碳原子并非直线并非直线状排列，而是状排列，而是锯齿状锯齿状同系物：分子结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。思考与思考与讨论：讨论：分子组成分子组成相差相差CHCH2 2的有机化合物，一定是同系物吗的有机化合物，一定是同系物吗？知识回顾不是。比如：乙烯与环丙烷不是。比如：乙烯与环丙烷决定结构结构性质性质1.烷烃的物理性质表2-1 几种烷烃的熔点、沸点和密度烷烃名称烷烃名称分子式分子式结构简式结构简式常温下状态常温下状态熔点熔点/沸点沸点/密度密度/(/(g/cmg/cm3 3)甲烷甲烷CHCH4 4CHCH4 4气气1821821641640.4230.423乙烷乙烷C C2 2H H6 6CHCH3 3CHCH3 3气气17217289890.5450.545丙烷丙烷C C3 3H H8 8CHCH3 3CHCH2 2CHCH3 3气气18718742420.5010.501正丁烷正丁烷C C4 4H H1010CHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2CHCH3 3气气1381380.50.50.5790.579正戊正戊烷烷C C5 5H H1212CHCH3 3(CHCH2 2)3 3CHCH3 3液液12912936360.6260.626正壬正壬烷烷C C9 9H H2020CHCH3 3(CHCH2 2)7 7CHCH3 3液液54541511510.7180.718十一烷十一烷C C1111H H2424CHCH3 3(CHCH2 2)9 9CHCH3 3液液26261961960.7400.740十六烷十六烷C C1616H H3434CHCH3 3(CHCH2 2)1414CHCH3 3液液18182802800.7750.775十八烷十八烷C C1818H H3838CHCH3 3(CHCH2 2)1616CHCH3 3固固28283083080.7770.777二、链状烷烃的性质P28观察上表观察上表，分析烷烃的密度、熔点和沸点等物理性质变化的基本规律。，分析烷烃的密度、熔点和沸点等物理性质变化的基本规律。1.烷烃的物理性质二、链状烷烃的性质随着分子中随着分子中碳原子数的递增碳原子数的递增,呈现规律性的变化呈现规律性的变化.1)1)烷烃沸点较低烷烃沸点较低随随碳原子数的递增，碳原子数的递增，烷烃熔沸点逐渐升高碳原子数相同碳原子数相同时，时，支链支链越多越多，对称性，对称性越好越好，熔沸点熔沸点越低越低。Why?一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。分子间作用力越大，物质的熔点、沸点也越高。1.烷烃的物理性质二、链状烷烃的性质随着分子中随着分子中碳原子数的递增碳原子数的递增,呈现规律性的变化呈现规律性的变化.1)1)烷烃沸点较低烷烃沸点较低2)随随碳原子数的递增，碳原子数的递增，烷烃烷烃相对密度相对密度逐渐逐渐增大。增大。随随碳原子数的递增，碳原子数的递增，烷烃熔沸点逐渐升高碳原子数相同碳原子数相同时，时，支链支链越多越多，对称性，对称性越好越好，熔沸点熔沸点越低越低。Why?常温下常温下:C1-C4：气态；气态；C5-C16：液态；液态；C17以上：以上：固态固态特殊地，特殊地，新戊烷新戊烷常温常压下成常温常压下成气态气态。记住：所有记住：所有的的烃烃均均难溶于水难溶于水，密度均小于密度均小于1 1但但恒小于水恒小于水的密度。的密度。3)3)烃烃不溶不溶于水于水，易溶易溶于有机溶剂。于有机溶剂。液态烷烃液态烷烃本身就是良好的有机溶剂本身就是良好的有机溶剂(如己烷如己烷)思考：怎样分离液态烷烃与水的混合物？思考：怎样分离液态烷烃与水的混合物？分液分液迁移练习：迁移练习：下列下列烷烃的沸点是：甲烷烷烃的沸点是：甲烷162162，乙烷：，乙烷：8989，丁烷，丁烷1 1，戊戊烷：烷：+36+36。根据以上数据，推断丙烷的沸点可能是。根据以上数据，推断丙烷的沸点可能是A A4242B B185185 C C128128 D D+78+78A天然气的开采天然气的开采天然气的运输天然气的运输天然气多组分天然气多组分造成造成管道冻堵管道冻堵拓展提升拓展提升1 1天然气天然气凝液凝液天天然然气气深深冷冷分分离离净化净化天然气天然气100 C2H6、C3H8、C4H10、C5H12CH4拓展提升拓展提升1 1北京奥运会北京奥运会火炬选择了火炬选择了丙烷丙烷作为燃料，作为燃料，为什么选择丙烷而不是为什么选择丙烷而不是其他烷烃其他烷烃呢呢？拓展提升拓展提升2 2丙烷能适应比较宽的温度范围，在零下丙烷能适应比较宽的温度范围，在零下 40 40时仍能产时仍能产生生 1 1 个以上饱和蒸气压，高于外界大气压，形成燃烧。个以上饱和蒸气压，高于外界大气压，形成燃烧。丙烷含碳量高，燃烧的火焰呈丙烷含碳量高，燃烧的火焰呈明亮的黄色明亮的黄色，有良好的可，有良好的可视性，便于识别和电视转播、新闻摄影的需要。视性，便于识别和电视转播、新闻摄影的需要。问：下列问：下列物质在一定条件下，可与物质在一定条件下，可与CH4发生化学反应的是发生化学反应的是()A.氯水氯水 B.液溴液溴 C.O2 D.酸性酸性KMnO4溶液溶液 E.浓浓H2SO4 F.NaOH(aq)BC2.烷烃的化学性质二、链状烷烃的性质.通常情况下通常情况下,CH4性质很稳定性质很稳定,不不与与强酸、强碱、强氧化剂强酸、强碱、强氧化剂等反应等反应.在特定条件在特定条件下可与下可与O O2 2、卤素单质等发生化学反应、卤素单质等发生化学反应结论：结论：1)1)甲烷的氧化反应甲烷的氧化反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l)点燃点燃现象现象:淡蓝色火焰，放出大量的热。淡蓝色火焰，放出大量的热。A.甲烷的燃烧甲烷的燃烧 甲烷是一种高效、污染小的能源知识回顾知识回顾 CH4的化学性质的化学性质CH4的燃烧热为的燃烧热为890kJ/mol890kJ/mol，写出，写出CH4燃烧热的热化学方程式燃烧热的热化学方程式H=890kJ/mol问题：如何检验反应产物？问题：如何检验反应产物？火焰上方倒扣一个干燥的冷烧杯，内壁有水珠，迅速倒转加入澄清石灰水后变浑浊。不能不能使使酸性酸性KMnOKMnO4 4溶液溶液和和溴水溴水褪色褪色B.甲烷甲烷对强氧化剂对强氧化剂的稳定性的稳定性2 2）甲烷的特征反应）甲烷的特征反应取代反应取代反应取代反应：取代反应：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。知识回顾知识回顾 CH4的化学性质的化学性质2 2）甲烷的特征反应）甲烷的特征反应取代反应取代反应取代反应：取代反应：试管内水面上升试管内水面上升 试管试管内黄绿色气体内黄绿色气体颜色逐渐变浅颜色逐渐变浅 试管内壁出现油状液滴试管内壁出现油状液滴CH4与氯气取代与氯气取代现象现象现象现象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。知识回顾知识回顾 CH4的化学性质的化学性质(4)试管试管中有少量白雾中有少量白雾.CH4 Cl2 HCl CH3Cl光照光照CH3Cl Cl2 HCl CH2Cl2光照光照CH2Cl2 Cl2 HCl CHCl3 光照光照CHCl3 Cl2 HCl CCl4光照光照无色气体无色气体油状液体油状液体二氯甲烷二氯甲烷四氯甲烷四氯甲烷三氯甲烷三氯甲烷一氯甲烷一氯甲烷俗称俗称四氯化碳四氯化碳俗称俗称氯仿氯仿（有机溶剂、有机溶剂、灭火剂灭火剂）（有机溶剂有机溶剂）（局部麻醉局部麻醉剂剂）第一步：第一步：第二步：第二步：第三步：第三步：第四步：第四步：（难溶于水的无色液体）甲烷甲烷还能与还能与其它的卤素单质其它的卤素单质发生取代反应发生取代反应2 2）甲烷的取代反应）甲烷的取代反应小结：甲烷的取代反应小结：甲烷的取代反应1.反应物：反应物：CH4+卤素单质卤素单质(X2)3.反应分步进行，但不会停留在某一步，因此取代的结果是得到反应分步进行，但不会停留在某一步，因此取代的结果是得到4种有机物种有机物和和一种无机物一种无机物4.CH4 4中每中每1mol“H”被取代时，用去被取代时，用去1molCl2 2，同时生成，同时生成1molHClCH4+氯水、溴水、碘水等氯水、溴水、碘水等CH4不能使溴水褪色不能使溴水褪色 CHCH3 3ClCl、CHCH2 2ClCl2 2、CHClCHCl3 3、CClCCl4 4(HCl)问问2.若要使若要使1molCH4和和Cl2发生取代反应发生取代反应,且生成的且生成的四种氯代物四种氯代物的的物质的量物质的量相同相同,试求所需试求所需Cl2的物质的量。的物质的量。n(Cl2)=n(被取代的氢原子被取代的氢原子)=2.5 mol产生产生HCl的物质的量是的物质的量是?2.5 mol问问1.1molCH4在光照下最多与几在光照下最多与几molmolCl2发生取代反