第一节甲烷烷烃导学案.docx
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第一节甲烷烷烃导学案
第一章烃
第一节甲烷烷烃
新知探究一甲烷
【学习目标】
1.了解有机物的概况；了解自然界中甲烷的存在及储量情况，了解甲烷对人类生产和生活的意义。
2.会写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷的结构特点；知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会写化学方程式；知道取代反应的概念和甲烷发生取代反应时的断键和成键情况。
3.通过对甲烷的学习，初步建立有机物“结构——性质——用途”的学习方法。
4.从生活实际入手，加深对有机物的整体认识，初步形成对于有机化学领域的学习兴趣。
【自主学习】
阅读必修2第三章前言及第一节P60-62和选修5引言、第一章前言及第二节P7-8相关内容
知识点一认识有机物
[思考]请对下列物质进行分类:
CO2、碳酸、CH3COOH、酒精、蔗糖、甲烷。
你对有机物和有机化学了解多少？
知识梳理
1、有机物：
指大部分含的化合物（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，燃烧、导电、溶于水、溶于有机溶剂。
有机反应一般，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个共价键；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烃。
是最简单的烃。
5、研究有机物的的科学叫做有机化学。
迁移应用
1.下列关于有机物的说法正确的是
A．凡是含碳元素的化合物都属于有机物B．有机物只含有碳、氢两元素
C．有机物不但存在于动植物体内，而且可以通过人工的方法合成
D．都属于非电解质，其水溶液都不导电
2.下列物质中属于有机物的是
①酒精；②一氧化碳；③KSCN；④甲烷；⑤红糖；⑥CCl4；⑦CO（NH2）2；⑧石灰石；⑨食用油；⑩醋酸
A.①②④⑤⑨B.①④⑤⑥⑦⑨⑩C.①③④⑤⑦⑧⑨⑩D.①④⑤⑥⑩
3．下列关于烃的说法正确的是
A．含有碳、氢元素的有机物B．含有碳元素的化合物
C．仅由碳、氢两种元素组成的有机物D．完全燃烧只生成二氧化碳和水的化合物
4．下列物质属于烃类的是
A．C6H6B．H2CO3C．C2H4OD．CHCl3
知识点二甲烷的组成和结构
[思考]沼气的成分是什么？
写出其化学式、结构式及成键类型，其结构有何特点？
知识梳理
1．存在和用途
（1）存在：
甲烷是________、________、油田气和煤矿坑道气的主要成分。
（2）用途：
天然气是一种______、______、________的清洁能源，还是一种重要的__________。
2．组成与结构
（1）表示方法
化学式
电子式
结构式
分子结构示意图
球棍模型
比例模型
（2）结构特点
甲烷分子是以______为中心，________为顶点的__________结构，其中C—H键的______
和______相同,属于分子。
迁移应用
1．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
2.下列关于甲烷结构的说法错误的是
A．甲烷分子中的化学键都是共价键B．甲烷分子为正四面体结构
C．甲烷分子为正四边形结构D．CCl4的结构和甲烷相同
3.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，理由是
A．CH3Cl只存在一种结构B．CH2Cl2只存在一种结构
C．CHCl3只存在一种结构D．CCl4中四个价键的键角和键长都相等
知识点三甲烷的性质
[思考]
（1）煤矿中为何会发生瓦斯爆炸？
发生什么反应？
怎样防止气体爆炸?
从中你能得到什么启示？
（2）如何验证甲烷燃烧的产物？
（3）如何区别H2、CO、CH4三种气体？
（4）CH4与Cl2在什么条件下反应?
现象是什么？
产物有几种？
哪种产物最多？
属于哪种反应类型？
知识梳理
颜色
状态
气味
密度（与空气相比）
水溶性
1.物理性质
2.化学性质
通常状况下，甲烷比较稳定，与______等强氧化剂不反应，与______、______也不反应。
但在特定的条件下，甲烷也能发生某些反应。
（1）氧化反应
纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈________，放出大量的热，反应的化学方程式
为________________________________________________________________________。
（2）取代反应
①甲烷与氯气的取代反应
实验操作
实验现象
a.气体颜色________，最后________；b.试管内壁有________出现；
c.试管内液面逐渐________；d.试管中有少量白雾。
有关化学方程式
②取代产物的性质
水溶性：
甲烷的四种氯代产物均________。
状态：
常温下除__________是气体，其余三种均为__________。
③取代反应：
有机化合物分子里的某些________________被其他________________所代替的化学反应。
取代反应和置换反应的区别:
（3）受热分解：
在隔绝空气的情况下，加热至10000C，甲烷分解生成炭黑和氢气。
氢气是
的原料；炭黑是的原料。
反应的化学方程式为
3.甲烷的用途：
。
迁移应用
1．下列叙述中错误的是
A．点燃甲烷不必事先进行验纯B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C．煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火，以防爆炸事故的发生D．点燃甲烷不一定会爆炸
2.下列叙述错误的是
A.通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应
B.甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化
C.甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应
D.甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水
3．为验证甲烷分子中含有碳氢两种元素，可将其燃烧产物通过：
a.浓硫酸b.澄清石灰水c.无水硫酸铜，正确的通过顺序是
A.abcB.bcC.bcaD.cb
4．CH4和H2混合气体10mL，完全燃烧后生成6mLCO2气体（气体的体积在相同状况下测定），则混合气体中CH4和H2的体积之比为
A．2∶3B．3∶2C．2∶1D．1∶2
5．1molCH4与Cl2发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl2为
A．0.5molB．2molC．2.5molD．4mol
6.在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，
下列叙述中不正确的是
A．容器内原子总数不变B．容器内分子总数不变
C．容器内压强不变D．发生的反应属于取代反应
7.下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是
A.氯气与氢气的反应B.氯气与甲烷的反应C.氧气与甲烷的反应D.次氯酸的分解
8.下列反应中属于置换反应的是，属于取代反应的是。
①Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑②CH4+Cl2→CH3Cl+HCl③CH4+2O2→CO2+2H2O
④CH3CH2Br+H2O→CH3CH2OH+HBr⑤PCl5+4H2O===H3PO4+5HCl⑥NaCl+AgNO3===NaNO3+AgCl↓
新知探究二烷烃
【学习目标】
1．了解烷烃概念并会对烷烃和简单的环烷烃进行命名。
2．了解烷烃的物理性质及变化规律。
3．通过烷烃分子通式的总结推导，学会用“通式思想”认识有机物的同系物的组成特征。
4．掌握同系物、同分异构体、同分异构现象等概念；能判断和书写烷烃及环烷烃的同分异构体。
5．了解从一种代表物质入手研究同系物有机物性质的方法。
【自主预习】
阅读必修2P62-P64和选修5P9，P13-14
知识点一烷烃的概念及性质
[思考]
（1）请根据乙烷、丙烷、丁烷分子模型，写出各物质的分子式、结构式及结构简式：
乙烷
丙烷
丁烷
分子式
结构式
结构简式
（2）结合甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的组成及结构特点，归纳它们的分子结构特点。
（3）既然甲烷的结构和其他的烷烃分子很相似，那么它们在性质上是否也很相似呢？
分析课本P63表中数据，总结其物理性质的递变规律。
想一想它们的化学性质有何异同？
知识梳理
1．概念：
分子中碳原子之间只以__________结合，剩余的价键全部跟__________结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃叫__________，也叫______。
2．通式：
__________________。
3．烷烃的结构特点
①烷烃分子里的碳原子间都以______相连接，每个碳原子最多能以____个共价单键与其他碳（或氢）原子相连接。
每个碳原子的化合价都得到充分的利用。
②烷烃都是______结构，非平面或直线结构，碳原子_____一条直线上，而是呈______型或______状。
碳碳单键可以旋转，因此烷烃（主链的碳原子数≥4）的碳链形状可以改变。
4．物理性质
递
变性
熔、沸点
烷烃的熔、沸点较低，且随碳原子数的增加而；
碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越。
状态
相对密度
烷烃的相对密度都较，且随碳原子数的增加而
相似性
烷烃难溶于____而易溶于________；液态烷烃的密度均小于1g·cm－3
5.化学性质
稳定性
烷烃通常较稳定，不能被__________________________氧化，也不能与______、______发生反应
氧化
反应
①在空气或氧气中点燃，完全燃烧时生成
②在相同情况下，随着烷烃分子里碳原子数的增加，往往燃烧越来越不充分，燃烧火焰明亮，甚至伴有
③烷烃的燃烧通式为__________________________________________
取代
反应
在________条件下，烷烃与________________________发生取代反应，生成种类更多的有机物和相应的卤化氢气体。
可简单表示为：
分解反应
在高温下，烷烃能分解成小分子
6.有机物组成和结构的表示方法
种类
实例
含义
应用
分子式
C2H6
用元素符号表示物质分子组成的式子，可以反映一个分子中原子的种类和数目
多用于研究物质的组成
最简式
（实验式）
表示物质组成的各元素原子最简整数比
根据最简式和相对分子质量确定分子式
电子式
用小黑点或×代表电子，表示原子最外层电子成键情况的式子
多用于表示离子化合物或共价化合物的形成
结构式
具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构；表示分子中原子的结合或排列顺序，但不能表示其空间构型
能反映有机物的结构，多用于研究有机物的性质
结构简式
结构式的简便写法，着重突出有机物的结构特点（官能团）
同结构式
球棍模型
用小球表示原子，短棍表示价键，能表示其空间构型，但不能反映各种不同原子的大小比例
用于表示有机物分子的空间构型（立体结构）
比例模型
用不同体积的小球表示不同的原子大小，能表示其空间构型，能反映各种不同原子的大小比例
用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序
迁移应用
1．2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述正确的是
A.是天然气的主要成分B.光照下能够发生取代反应
C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.分子中碳原子在一条直线上
2．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.烷烃的分子通式为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
3.下列分子式所表示的烃中，属于烷烃的是
A．C3H6B．C4H6C．C5H12D．C6H6
4.下列性质中属于烷烃特征性质的是
A．燃烧产物只有二氧化碳和水B．分子通式为CnH2n+2，与氯气发生取代反应
C．它们是非电解质D．它们几乎不溶于水
5.若1mol某气态烃CxHy完全燃烧，需用3molO2，则
A．x＝2，y＝2B．x＝2，y＝4C．x＝3，y＝6D．x＝3，y＝8
6.由沸点数据：
甲烷－146℃，乙烷－89℃，丁烷－0.5℃，戊烷+36℃，判断丙烷的沸点可能是
A.高于－0.5℃B.约是+30℃C.约是－40℃D.低于－89℃
7.某烃中碳、氢元素的质量比是24:
5，该烃在标况下的密度是2.59g/L，则该烃的最简式是，摩尔质量是，分子式为。
8．写出下列各种烷烃的化学式及结构简式：
⑴沸点最高的气态烷烃：
_________⑵相对分子质量是86的烷烃：
__________
⑶对H2的相对密度为22的烷烃：
___________
⑷分子中有76个氢原子的烷烃：
___________
知识点二烷烃的命名
[思考]随碳原子数增加，我们依次称烷烃为甲烷、乙烷、丙烷、丁烷……，那再多的碳原子应该如何命名？
知识梳理
1.习惯命名法：
（1）n≤10时，从一到十依次用________________________________________表示为“某
烷”，如C6H14命名为______；C8H18命名为______。
（2）n＞10时，用汉字数字表示，如C18H38命名为________。
（3）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“____”、“____”、
“____”等字加以区别。
如命名为____________。
2.系统命名法：
（1）烃基：
烃分子失去所剩余的部分叫烃基，用“R-”表示；烷烃失去后的原子团叫烷基。
一价烷基通式为：
CnH2n+1-
例如：
甲基：
____________乙基：
____________正丙基：
___________异丙基：
________
（2）命名步骤:
①选---；
②编---；
③写---。
（3）命名原则：
迁移应用
1.用系统命名法给下列烷烃命名
①
②CH3—CH—CH—CH3
｜｜
CH3C2H5
③
④CH3CH2CH（CH3）CH2CH3：
（CH3）3CCH2C（CH3）3：
CH3CH2CH（CH3）CH2CH（CH3）2：
2.写出下列有机物的结构简式和分子式
（1）3—甲基己烷，。
（2）2,2,3—三甲基丁烷，。
（3）新戊烷，。
（4）2，2-二甲基-3-乙基庚烷，。
3.某同学写出的下列烷烃的名称中，不正确的是
A．2，3－二甲基丁烷B．3，3－二甲基丁烷
C．3，4－二甲基己烷D．2，2，3，3－四甲基丁烷
4.下列有机物名称中，正确的是
A.3,3—二甲基戊烷B.2,3—二甲基—2—乙基丁烷
C.3—乙基戊烷D.2,5,5—三甲基己烷
5.按系统命名法,此结构的有机物正确名称是
A.3,3--二甲基异己烷B.1,1,2,2--四甲基丁烷
C.2,3,3--3甲基戊烷D.2,3,3--三甲基戊烷
知识点三同系物、同分异构现象和同分异构体
[思考]
（1）甲烷、乙烷、丙烷、丁烷分子结构和组成上有何异同，它们之间有何关系?
（2）甲烷、乙烷、丙烷的结构各只有一种，而丁烷有两种结构，那么这两种结构之间是什么关系呢？
知识梳理
1．同系物：
结构______，在分子组成上相差________________________的物质互称为同系物。
例:
甲烷、乙烷、丙烷互称为
（1）同系物概念的内涵有两个：
一是分子结构______，二是分子组成上相差一个或若干个______。
两者要联系在一起，缺一不可。
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；
（2）同系物具有相同的______，但是通式相同的有机物________互为同系物，同系物的前提是_______物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团；
（3）同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差______（n＝1,2,3，……）。
（4）同系物的判断规律：
①一差（分子组成至少相差一个____________）；
②一同（具有相同的______）；
③二相似（______相似，__________相似）。
2．同分异构现象和同分异构体
（1）同分异构现象：
化合物具有相同________，但具有不同______的现象。
（2）同分异构体：
具有的化合物互称为同分异构体。
3.烷烃同分异构体书写：
（1）烷烃存在同分异构现象的原因是
（2）烷烃同分异构体书写方法：
一般采用减链法。
即顺序是：
注意：
一是要按一定的顺序写，避免写漏；二是要判断等效碳上的等效H原子，避免重复。
例:
丁烷同分异构体的结构简式:
戊烷同分异构体的结构简式:
己烷同分异构体的结构简式:
随着碳原子数的增加，烷烃的同分异构体的数目也逐渐增加。
只有______、______、______仅有一种结构，没有同分异构体。
其他烷烃如戊烷有____种、己烷有____种、庚烷有9种，而癸烷则有75种之多。
4.同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的比较见下表：
概念
定义
分子式
结构
性质
同位素
______相同，______不同的________元素的不同原子
元素符号表示式不同，如：
H、
H、
H
________相同，__________不同
________性质不同，________性质几乎相同
同素异形体
______元素形成的________单质
________相同，________不同。
如O2和O3
单质的组成与结构________
________性质不同，________性质基本相同
同系物
____相似，分子组成相差一个或若干个________的有机物
______不同，但具有相同的____
__________性质不同，__________性质相似
同分异构体
______相同，______不同的化合物
__________性质不同，______性质不一定相同
迁移应用
1.下列说法正确的是
A．凡是分子组成相差一个或几个“CH2”原子团的物质，彼此一定是同系物
B．两种化合物的组成元素相同，各元素质量分数也相同，则两者一定是同分异构体
C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物互为同分异构体
2.下列是同系物的是
A.CH4、C10H22B.CH4、C2H5OHC.C2H6、C4H10D.CH3COOH、C3H8
3.下列各组物质中，互为同分异构体的是
A．氧气和臭氧B．氕和氘
C．丙烷和2—甲基丙烷D．2，3—二甲基丁烷和已烷
4.下列烷烃的分子式可以表示3种不同结构的是
A．C5H12B．C4H10C．C3H8D．C2H6
5.主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有
A．2种B．3种C．4种D．5种
6.化学式能代表一种纯净物的是
A．C3H7ClB．C4H10C．C5H12D．CH2Br2
7.（2009宁夏理综）3-甲基戊烷的一氯代产物有（不考虑立体异构）
A.3种B.4种C.5种D.6种
8.下列各烷烃发生光化卤化后，只能生成一种一卤代烷的是
A．2，2-二甲基丙烷B．2-甲基丙烷C．2，2-二甲基丁烷D．乙烷
9.某化合物的分子式为C5H11Cl，分析数据表明：
分子中有两个－CH3、两个－CH2－、一个
和一个－Cl，它的可能的结构有几种
A.2B.3C.4D.5
10.进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是
A.（CH3）2CHCH2CH2CH3B.（CH3CH2）2CHCH3C.（CH3）2CHCH（CH3）2D.（CH3）3CCH2CH3
11.烷烃蒸气的质量是相同状况下同体积氢气质量的36倍，该烃的化学式是________，它的三种同分异构体的结构简式为，它们沸点由低到高的顺序（填系统命名法的名称）是。
知识点四环烷烃的命名及同分异构现象
[思考]烷烃的结构有什么特点？
碳碳单键能形成链状,那么碳碳单键能否形成环状呢?
如何对其进行命名?
其通式该如何书写?
是否存在同分异构现象?
知识梳理
1.环烷烃的命名：
（1）与烷烃相似，根据成环碳原子数称为“某烷”，并在某烷前面加以“环”字，叫环某烷。
例如：
（2）若环上带有支链时，一般以环为母体，支链为取代基进行命名；若环上有多个取代基时，编号从较小的取代基开始，且使取代基的位次最小。
如：
2.单环烷烃的通式:
单环烷烃之间互称为。
例如：
环丙烷和环己烷互称为
3.单环烷烃的异构现象：
环烷烃中由于的不同，产生各种构造异构体。
最简单的环烷烃有三个碳原子，它没有异构体。
例如：
写出C4H8属于环烷烃的同分异构体：
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