有机物学案之一甲烷烷烃学案.docx

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有机物学案之一甲烷烷烃学案

《有机化学》学案第一章烃

第一课时甲烷

一、关于有机物：

1、有机物：

指含的化合物（除CO、、碳酸、、氰化物、金属碳化物等外）。

除碳元素外还通常含有、、、、、等几种元素。

2、有机物的主要特点：

大多数有机物熔沸点较，溶于水、溶于有机溶剂、导电、燃烧。

有机反应一般复杂、缓慢，一般需和使用，常伴有；所以有机反应中常用“→”不用“=”。

3、有机物种类繁多的原因：

①碳原子有个价电子，可以和其他原子形成条共价键；②碳碳之间可以形成单键、也可以形成和；③碳碳之间结合的方式可以是链状，也可以是状。

4、仅由和两种元素组成的有机化合物总称为。

是最简单的烃

二、甲烷

1、甲烷的物理性质和存在：

甲烷是、、、的主要成分。

甲烷是一种色、味、

溶于水、通常为态的有机物，密度比空气。

2、甲烷的分子组成和结构：

化学式：

最简式：

电子式：

结构式：

结构简式：

_______模型______模型

分子空间构型：

，碳原子位于正四面体的______，4个氢原子分别位于正四面体的4个_________上。

4个C-H键的长度和强度相同，夹角相等（键角：

__________）分子极性：

3、甲烷的化学性质和用途：

通常情况下，甲烷的化学性质比较稳定，不与、等强氧化剂反应，也不与、和反应，但在一定条件下也会发生某些反应，如：

氧化反应、取代反应和高温分解。

（1）、可燃性：

甲烷在空气中燃烧发出_______色火焰，同时放出大量的热。

写出化学方程式：

怎样防止气体爆炸？

点燃前必须先

怎样检查其燃烧的生成产物？

思考：

如何区别H2、CO、CH4三种气体？

（2）、取代反应：

①、甲烷的氯代反应：

（注意反应条件及书写方法）

第一步：

CH4+Cl2

 +HCl

第二步：

CH3Cl+Cl2

 +HCl

第三步：

CH2Cl2+Cl2

 +HCl

第四步：

CHCl3+Cl2

 +HCl

②、反应现象：

、

、

、

。

名称

（俗称）

一氯甲烷

二氯甲烷

三氯甲烷

（）

四氯甲烷

（）

化学式

常温下状态

_____态

_____态

_____态

_____态

溶解性

________溶于水，____________溶于有机溶剂

主要用途

重要的___________

③、取代反应：

有机物分子里的某些或被或所替代的反应。

④、甲烷与氯气在光照条件下能发生取代反应，但和氯水在光照条件下不会反应；甲烷与溴蒸气、碘蒸气也能发生类似的反应。

写出的甲烷与溴蒸气第一步化学反应方程式：

⑤甲烷分子中的一个氢原子被取代，需要____个氯分子，其中一个氯原子_______________，而另一个氯原子________________________________。

因此，1molCH4需要____molCl2才能完全转化为CCl4

（3）、受热分解：

①、分解条件：

②、反应方程式：

（4）、用途：

甲烷是一种很好的，并可用来制取等。

课外延伸——甲烷的空间构型

历史上，科学家们在测定了甲烷分子组成为CH4后，

对甲烷的分子结构曾提出了两种猜想：

正四面体型与平面

正方形，科学家如何判断出甲烷分子是哪种空间构型的？

为解决甲烷分子的空间结构问题，科学家们提出：

通过研究二氯甲烷是否存在不同结构来确定。

——若甲烷分子呈正四面体型，则其二氯代物只可能有一种：

如图5-3。

而若甲烷分子呈平面正四边形，则其二氯代物可以有两种：

如图5-4

图5-4

所以，只要看一下甲烷的二氯代物的种数，即可判断甲烷分子的空间构型。

另外，通过测量甲烷分子中四个键角相等且等于109028/也能证明甲烷为正四面体结构。

例1、在光照条件下，将等体积的甲烷和氯气混合，得到的产物中物质的量最多的是（）

ACH3ClBCH2Cl2CCCl4DHCl

例2、若要使1molCH4完全与氯气发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要氯气的物质的量为

A、2.5molB、2molC、1.25molD、0.5mol

例3：

甲烷与过量氧气混和，用电火花引爆后，气体密度为同温同压下H2密度的15倍，求原混和气体中甲烷与氧气的体积比。

1、下列物质中不属于有机物的是

A、CO（NH2）2B、NH4CNOC、CCl4D、CH3CH2OH

2、下列说法正确的是（）

A、有机物都不溶于水，易溶于有机溶剂

B、有机物只能从有机生命体中取得

C、组成中仅有C、H两种元素的有机物叫烃

D、有机物不具备无机物的性质，都是非电解质

3.下列气体的主要成分不是甲烷的是（）

A.沼气B.天然气C.水煤气D.坑道所产生的气体

4、下列反应属于取代反应的是

A、甲烷燃烧B、由甲烷制取氯仿

C、由甲烷制炭黑D、钠与水反应制得H2

5、甲烷分子是以C原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（）

A、CH3Cl只有一种结构B、CH2Cl2只有一种结构

C、CHCl3只有一种结构D、CH4中四个价键的键角和键长都相等

6、甲烷在高温条件下可发生裂解：

2CH4C2H2（g）+3H2，现使甲烷裂解得到的混合物的气体对氦的相对密度为2.5，且其中含有上面化学方程式中的物质，则甲烷的分解率是

A、30%B、40%C、50%D、60%

7、有3mL甲烷和一氧化碳的混合气体，完全燃烧恰好用去3mL氧气，则此混合气体中甲烷和一氧化碳的体积比是

A、1：

2B、1：

1C、2：

1D、任意比

8、由CH4、CO、H2中的一种、两种或三种组成的气体，完全燃烧后，生成的CO2和H2O的物质的量之比是1：

2，下列判断中不正确的是

A、原气体中一定含有CH4

B、原气体中可能不含CH4

C、原气体中若含有CO，则一定含有H2

D气体中若同时含有CH4、CO和H2，则CO与H2的物质的量之比为1：

2

9、空气中含甲烷5%～15％（体积分数）点燃就会发生爆炸，发生爆炸最强烈时，甲烷在空气中所占的体积分数是（提示：

甲烷与氧气恰好完全反应时爆炸最强烈）

A.5%B.9.5%C.10%D.15%

10、有一类组成最简单的有机硅化物叫硅烷，它的组成与烷烃相似。

下列说法错误的是（）

A、硅烷的分子通式可表示为SinH2n+2

B、甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水

C、甲硅烷（SiH4）的密度小于甲烷

D、甲硅烷的热稳定性强于甲烷

11、下列叙述正确的是

ANH3是极性分子，分子中N原子是在3个H原子所组成的三角形的中心

BCH4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心

CH2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央

DCO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央

12、用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能，

其主要成分的结构如下图，它属于（）

A、无机物B、烃C、高分子化合物D、有机物

13、已知天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。

下面是有关天然气的几种叙述：

①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。

其中正确的（）。

A.是①②③B.只有①C.是①和②D.只有③

课外延伸

甲烷的实验室制法：

（1）药品：

无水醋酸钠和碱石灰混和加热：

（2）反应原理：

脱羧反应（取代反应）

通式：

R—COONa+NaOH→R—H+Na2CO3

碱石灰中CaO的作用：

①吸收水分②使混和物疏松,利于甲烷逸出③稀释NaOH,防止高温下腐蚀玻璃。

（3）发生装置：

与制O2、NH3装置相同。

（4）收集方法：

排水法或向下排空气法。

第二课时烷烃

一、烷烃的结构和性质

1、烷烃：

烃分子中的碳原子之间只以____键结合成________，碳原子上剩余价键全部跟_______相结合，使每个碳原子的化合价都达到饱和，这样的烃叫做，也称为烷烃。

2、烷烃的结构特点：

烷烃都是立体结构，碳原子______一条直线上（除非只有两个碳原子），直链烷烃的碳原子空间构型是____________型。

常见烷烃的结构式和结构简式：

名称

分子式

结构式

结构简式

最简式

甲烷

乙烷

丙烷

丁烷

[练习]将下列结构简式恢复成结构式：

①CH3CH（CH3）CH2CH3

②（CH3）2CHCH2CH3

③C（CH3）4

3、烷烃的物理性质：

随着分子中碳原子数的增加，烷烃的沸点逐渐______，相对密度逐渐_______。

（1）常温下，碳原子数小于或等于_______时，均为气态（新戊烷常温下也为气态）。

（2）烷烃____溶于水，而_____溶于有机溶剂。

（3）当碳原子数相同时，一般支链越多，沸点越低。

如沸点：

正丁烷______异丁烷；正戊烷_____异戊烷________新戊烷。

4、烷烃的通式为。

5、烷烃的化学性质

跟相似，通常较稳定，在空气中能点燃，光照下能与氯气发生取代反应。

（1）氧化反应：

燃烧通式为：

。

烷烃都_____被酸性高锰酸钾溶液氧化。

（2）取代反应：

烷烃在光照条件下，都能与氯气发生取代反应，生成多种卤代产物。

通式为：

。

二、烃基：

烃分子失去一个所剩余的原子团叫做烃基。

一般用R—表示，若为烷烃，叫做烷烃基，如—CH3叫______、—CH2CH3叫___________。

CH3CH2CH3分子失去一个氢原子后所余的原子团的结构简式为___________、________________。

[练习]①写出甲基、乙基的电子式。

②烷基的通式为。

③烃基能否为单独存在的物质?

三、烷烃的命名

（一）习惯命名法：

（1）在分子内所含碳原子的数目后加一个“烷”字，称为“某烷”。

主链碳原子数在十以内的，依次用天干——_____、_____、_____、_____、_____、_____、_____、_____、_____、_____表示，如甲烷、丁烷等。

主链碳原子数超过十的，在十一以上的，就用数字来表示，如十三烷，十七烷等。

（2）对于碳原子数相同而结构不同的烷烃，一般在烷烃名称之前再加“正”、“异”、“新”等字加以区别。

这种命名法适于简单的烷烃。

例如：

（二）系统命名法：

命名步骤：

选主链，称某烷；编位号，定支链；取代基，写在前；标位置，短线连；不同基，简到繁；相同基，合并算。

（1）选主链：

选定分子中__________作为主链，按数目称作“_______”；若存在两个等长的碳链，应选支链数最多的一个碳链作为主链。

如

CH3

│

CH3—CH—CH2—CH—CH—CH2—CH3

││

CH3CH2

│

CH2

│

CH3

（2）编位号：

要遵循“近、简、小”的原则。

以离支链最近的主链一端为起点编号。

如

CH3

│

CH3—CH—CH2—CH2—CH—C—CH2—CH2—CH3

│││

CH3CH2CH3

│

CH3

若有两个不同支链，且分别处于距主链两端相等的位置，则应从较简单支链的那端开始编号。

如

CH3—CH2—CH—CH2—CH2—CH—CH2—CH3

││

CH2CH3

│

CH3

若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端相等的位置，但中间还有其他支链，编号时应遵循支链位号之和最小的原则。

如

CH3—CH—CH2—CH—CH—CH3

│││

CH3CH2CH3

│

CH3

（3）写名称：

按主链的碳原子数称为相应的某烷，在其前面用小写阿拉伯数字“1、2、3……”表示出支链的位置和名称。

相同取代基的数目用中文小写“二、三、四……”表示。

通常较简单的取代基写在前面，复杂的写在后面，多个阿拉伯数字之间用“，”相隔，位次号码与取代基之间、不同取代基之间用“—”分开。

如

CH3—CH—CH2—CH—CH—CH—CH3CH3—CH—CH—CH2—CH2—CH3

││││││

CH3CH3CH2CH3CH3CH3

│

CH3

[练习]命名下列烷烃

四、同系物：

相似，在分子组成上相差一个或若干个原子团的物质互称为同系物。

[思考]：

围绕同系物的概念思考下列问题

①同系物_________符合同一通式。

②同系物_________是同一类物质。

③同系物的化学式_________不同。

④同系物组成元素_________相同。

⑤同系物之间相对分子质量相差_________。

同系物随着碳原子数的增多，相对分子质量逐渐增大，熔沸点逐渐_____；因结构相似，同系物之间的化学性质一般_______。

五、同分异构现象

比较正丁烷和异丁烷。

它们的熔点>，密度>。

[小结]化合物具有相同的，但具有不同的的现象称为同分异构现象，具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

_______________现象是有机物种类繁多的重要原因。

同分异构体之间的转化是_________变化。

在烷烃同系物中，随着碳原子数目的增多，碳原子的结合方式就越趋复杂，同分异构体的数目也越多。

CH4、C2H6、C3H8______同分异构体，C4H10有______种同分异构体，C5H12有______种同分异构体，C6H14有________种同分异构体。

碳原子数

1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，11，……20

同分异构体数目

1，1，1，2，3，5，9，18，35，75，159，……366319

到现在为止，我们已学过了四个带同字的概念。

同位素、同素异形体、同系物和同分异构体，请同学比较这四个概念。

概念

内涵

比较的对象

实例

同位素

同素异形体

同系物

同分异构体

[练习]下列各组物质①O2和O3②H2、D2、T2③12C和14C④CH3CH2CH2CH3和（CH3）2CHCH3

⑤乙烷和丁烷⑥CH3CH2CH2CH（C2H5）CH3和CH3CH2CH2CH（CH3）C2H5

互为同位素的是，

互为同分异构体的是，

互为同系物的是，

互为同素异形体的是，是同一物质的是。

六、同分异构体的书写

方法：

减链法

例4以己烷（C6H14）为例，写出所有同分异构体的结构简式，并用系统命名法命名之。

步骤如下：

①先写出最长的碳链，

②主链上减少一个碳原子，减下来的这个碳原子作为支链（一个甲基）连在主链碳原子上

③依次改变支链的位置

④主链上再减少一个碳原子，减下来的2个碳原子作为支链（2个甲基或一个乙基）连在主链碳原子上

⑤依次改变支链的位置，

依此类推。

[小结]①烷烃、烃基的同分异构体主要是由侧链的组成和位置不同引起的。

书写同分异构体时要避免“重写漏写”。

②给出分子式书写可能的同分异构体时应按：

主链由长到短，支链碳原子由少到多，由中到边（不到端），取代基由整到散的方法书写。

[练习]请按正确的顺序写出C5H12的同分异构体，并比较所写同分异构体的沸点的高低。

小结：

烷烃熔沸点的比较

①组成与结构相似的物质，越大，其熔点越高，如CH4C2H6C3H8。

②分子式相同的烃，支链越多，烃沸点越。

[练习]比较下列四种物质的熔沸点：

①正戊烷②异戊烷③新戊烷④正己烷。

例5试写所有丁基的结构简式。

补充：

一卤代物的同分异构体

1方法：

找等效氢原子

（1）同碳上的H等效

（2）同C上甲基上的H等效

（3）对称的C原子上的H等效

CH3—CH—CH2—CH—CH—CH3

│││

CH3CH2CH3

│

CH3

2一卤代物的同分异构体数即等效H原子数

3一种烃如果有m个氢原子，那么它的n元取代物与（m-n）元取代物种类相等。

例6：

某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，此种烃的分子式可以是（）

A．CH4B．C3H8C．C4H10D．C5H12

例7：

2—甲基丁烷与氯气发生取代反应，可能得到的一氯代物有几种?

若某烷烃的蒸气密度是3.214g/L（标准状况）。

它进行取代反应后得到的一卤代物只有一种，试推测其结构简式。

例1：

等质量的下列烃完全燃烧，消耗氧气最多的是（）

A．CH4B．C2H6C．C3H6D．C6H6

[课后练习]：

1、判断命名的正误。

2—乙基丙烷（）2，4—二乙基戊烷（）

3—甲基丁烷（）3—甲基—5—乙基己烷（）

2—甲基丁烷（）3，5—二甲基庚烷（）

2．根据下列名称写出结构简式：

①2—甲基丙烷②2，2，3，3—四甲基戊烷③2，2—二甲基—3—乙基戊烷

3．现有一种烃可以表示为：

命名该化合物时，应认定它的主链上碳原子数目是（）

A．8B．9C．10D．11

4．下列名称中不正确的是（）

A．2—甲基丁烷B．1，2—二甲基戊烷

C．3，4—二甲基戊烷D．2—甲基—4—乙基庚烷

5．10mL某气态烷烃，在50mLO2完全燃烧，得到液态水和35mL混合气体，所有气体体积都是在同温同压下测定，该气态烃可能是（）

A．甲烷B．乙烷巳丙烷D．丁烷

6．两种气态烷烃1L，完全燃烧生成同温、同压下CO21.8L，则混合气体中一定含有（填写物质名称）。

7．在1．01×105Pa、120℃的条件下，将1L丙烷和若干升O2混合点燃，燃烧后恢复到原温度和压强时，测得混合气体的体积为mL。

将燃烧后的气体再通过碱石灰，气体剩余nL，已知m-n=a。

请填写下列空白：

若a=7，则nL气体只能是；若燃烧前后始终保持1.01×105Pa和120℃，则a的最大值为。

[课后练习]：

1、判断丙烷、丁烷的沸点高低。

前者比后者。

2、下列四组物质中，互为同位素；是同素异形体；是同分异构体；是同系物。

①O2和O3②35Cl和37Cl③CH3CH3和CH3CH2CH3

④CH3CH2C（CH3）2CH2CH3和CH3CH2CH（CH3）CH（CH3）CH3

3、烃A的相对分子质量为72。

每个A分子中有42个电子。

A的一溴代物种数是它的同分异构体中最多的。

A的名称是。

4、烃A与含氢量最高的烃B属于同系物。

在光照条件下，1体积A最多可与6体积氯气完全反应（同温、同压），烃A的结构简式是。

5、某化合物的分子式为C5H11Cl，分析数据表明，分子中有2个—CH3，2个—CH2—和1个>CH—，它的可能结构只有四种。

请写出这4种可能的结构简式。

2.结构简式是

的有机物应命名为（）

A.2—甲基—2—乙基丁烷

B.3—甲基—3—乙基己烷

C.2，2—二甲基戊烷

D.3，3—二甲基戊烷

3.下列有机物命名正确的是（）

A.1—甲基戊烷B.3，3—二甲基戊烷

C.2—乙基丁烷D.3，3—二甲基丁烷

6．1mol丙烷在光照情况下，最多可以摩尔氯气发生取代反应。

（）

A．4molB.6molC．8molD．10mol

7．下列事实可以说明甲烷分子具有正四面体结构的是（）

A．CH4没有同分异构体

B．一氯甲烷没有同分异构体

C．二氯甲烷没有同分异构体

D．四氯化碳没有同分异构体

8、乙烷在光照条件下与氯气混合,最多可产生几种物质（）

A．6种B．7种C．9种D．10种

9．某一定量碳氢化合物燃烧后生成8.8gCO2和4.5g水，已知该气体对氢气的相对密度为29。

该化合物的二氯代物有三种，试推断该烃的结构简式。

10．在常温下的一密闭容器中事先放人1.56g过氧化钠，然后再通人O2，再通人C2H6，用电火花引爆，直至反应完全为止，恢复到原温度，容器内压强近似为零。

求：

（1）通入的气体O2和C2H6的体积比（相同条件下）为。

（2）通人O2的质量不能超过多少克?

11、标准状况下，密度0.717g/L的某气态烃0.5L,在足量氧气中充分燃烧，反应后的气体先通过浓硫酸，浓硫酸增重0.9g;再通过氢氧化钠溶液，溶液增重1.1g。

通过计算判断此烃的分子式。