1、第2课时 烷 烃 必备知识自主学习 一、烷烃 1.分子结构特点 2.物理性质 相似性和递变性 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_ 状态 碳原子数_的烷烃在常温常压下是_,其他烷烃在常温 常压下是_ 相对 密度 烷烃的相对密度都较小,且随碳原子数的增加而_,液态 烷烃的密度均小于1 gcm-3 溶解性 烷烃难溶于_而易溶于_ 升高 越低 4 气体 液体或固体 增大 水 有机溶剂 3.化学性质(与甲烷相似)具体体现 稳定性 烷烃比较稳定,在通常情况下跟强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等都不发生反应 氧化反应 烷烃燃烧通式:_ 取代反应 烷烃
2、能与氯气等卤素单质光照时发生取代反应,如乙烷与氯气光照时 生成一氯乙烷的化学反应方程式为 _ 3n12CnH2n+2+O2 nCO2+(n+1)H2O 点燃 光 C2H6+Cl2 C2H5Cl+HCl 4.烷烃的习惯命名(1)碳原子数不同。碳原子数 命名方法 举例 n10 _ _ C3H8:_ C8H18:_ n10 用_表示 C18H38:_ 用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示 丙烷 辛烷 汉字数字 十八烷(2)碳原子数n相同,结构不同时,用正、异、新表示。如CH3CH2CH2CH3命名为_;CH3CH(CH3)CH3命名为_。注意:烷烃碳原子数相同时,一般支链越多,熔、沸点越低,
3、如沸点:正丁烷异丁 烷。正丁烷 异丁烷【自主探索】(1)(知识关联)光照条件下,乙烷通入溴水中,溴水是否褪色?提示:不褪色。乙烷性质稳定,不能使溴水褪色,能与溴蒸气在光照条件下发生取代反应。(2)根据甲烷的性质,推测丙烷的化学性质有哪些?提示:能与O2发生燃烧反应 能与Cl2在光照下反应。(3)随着碳原子数的增加,烷烃的熔、沸点有何变化规律?提示:烷烃的熔、沸点随碳原子数的增加而升高。(4)(情境思考)2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷。请思考:丙烷的三个碳原子是否在同一条直线上?等体积的甲烷和丙烷充分燃烧,哪种烷烃消耗氧气的体积较大?提示:丙烷的三个碳原子不在同一条直
4、线上;相同条件下,1 mol甲烷完全燃烧消耗2 mol O2,1 mol 丙烷完全燃烧消耗5 mol O2,故消耗氧气的体积较大的是丙烷(C3H8)。二、同系物和同分异构体 1.同系物 2.同分异构现象和同分异构体 【自主探索】(1)CH2CH2(乙烯)和 (环丙烷)符合同一通式,二者是否互为同系物?提示:不互为同系物。CH2 CH2与 结构不相似,二者不是同一类物质。(2)(教材二次开发)教材中描述“己烷有5种同分异构体”,写出其结构简式。提示:主链为6个碳原子时:CH3CH2CH2CH2CH2CH3;主链为5个碳原子时:(CH3)2CHCH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2C
5、H3;主链为4个碳原子时:(CH3)2CHCH(CH3)2、(CH3)3CCH2CH3;共5种。(3)CH3CH CH2与 互为同分异构体吗?同分异构体的化学性质一定相 同吗?提示:二者分子式相同,碳原子与碳原子间的连接方式不同,结构不同,是同分异 构体;同分异构体可能是不同类的物质,如题干所述两种物质,它们的化学性质 不同。(4)(情境思考)雷酸和氰酸是人类发现的第一个同分异构体。1830年,柏济力阿斯提出了一个崭新的化学概念,叫作“同分异性”。意思是说,同样的化学成分,可以组成性质不同的化合物。由雷酸和氰酸可知同分异构体的相对分子质量一定相同,那相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗?提
6、示:不一定。相对分子质量相同的物质,分子式不一定相同,如CO、N2、C2H4相对分子质量相同,均为28,但它们的组成不同,分子式不同,不属于同分异构体。关键能力合作学习 知识点一 同系物和同分异构体的判断 1.判断同系物的三个关键(1)“同”互为同系物的物质必须属于同一类物质,具有相同的通式。(2)“似”结构相似,是指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。(3)“差”组成上相差n个CH2原子团(n1)。同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。2.同分异构体的判断方法“一同一不同”(1)分子式必须相同。注意是分子式相同,不是相对分子质量相同
7、。相对分子质量相同、结构不同的化合物不一定是同分异构体。如C2H4O和CO2;C2H4和CO;C8H18和C7H14O等。(2)结构不同。注意从两个方面考虑,一是原子或原子团的连接顺序不同,二是原子的空间排列不同。【合作探究】(1)丙烷存在同分异构体吗?CH3CH2CH3的一氯代物有几种?(宏观辨识与微观探析)提示:丙烷不存在同分异构体;CH3CH2CH3的一氯代物有2种,分别为CH3CH2CH2Cl、(2)(思维升华)同分异构体的分子中各元素的质量分数分别相等,分子中各元素 的质量分数分别相等的物质一定是同分异构体吗?(证据推理与模型认知)提示:各元素的质量分数相同的物质,分子式不一定相同,
8、如CH2CH2、CH3CH CHCH3和 分子中碳元素和氢元素的质量分数均约为85.7%和14.3%,但它 们不是同分异构体。(3)同分异构体的相对分子质量相同,那么,相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗?(宏观辨识与微观探析)提示:相对分子质量相同,但分子式不一定相同,如相对分子质量为28的分子有CO、N2、C2H4,它们不是同分异构体。(4)(情境应用)凡士林的成分中含有十八烷到三十四烷多种烷烃,可作润滑剂、绝缘剂、化妆品、药用油膏使用。组成凡士林的烷烃性质上有何异同?(宏观辨识与微观探析)【典例示范】【典例】下列说法不正确的是()A 和 是两种核素 B.分子式为C5H12与分子式为C
9、6H14的有机物是同系物 C.金刚石、石墨与C60互为同素异形体 D.CH3CH2OH和 互为同系物 168 O188 O【解题指南】解答本题应注意以下三点:(1)互为同系物的物质必属于同一类物质;(2)同系物一定不具有相同的分子式;(3)同系物的组成元素必相同,同系物必符合同一通式。【母题追问】(1)CO、CO2互为同素异形体吗?提示:CO与CO2属于化合物,不互为同素异形体。(2)C5H12有几种同分异构体,分别写出它们的结构简式。提示:3种;CH3CH2CH2CH2CH3、。【规律方法】正确理解同系物与同分异构体(1)同系物必须是“有机化合物”。(2)同系物通式必须相同,但通式相同的物质
10、不一定是同系物。如CH2CH2与 不是同系物,因为二者不是同一类物质。(3)互为同分异构体的化合物不一定属于同一类物质,如CH3OCH3和CH3CH2OH。(4)互为同分异构体的化合物一定不互为同系物,同样,互为同系物的化合物一 定不互为同分异构体。【素养训练】如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。(1)图中与甲烷互为同系物的是_。(填编号)(2)上图中互为同分异构体的是A与_;B与_;D与_。(填编号)【解析】(1)A和C的分子结构与甲烷相似,组成上与甲烷都相差3个CH2,并与甲烷具有相同的通式,故属于同系物。(2)A与C,B
11、与E、F、H,D与G,分子式相同而结构不同,它们之间互为同分异构体。答案:(1)A、C(2)C E、F、H G 知识点二 烷烃同分异构体的书写 书写烷烃的同分异构体时一定要注意思维的有序性和碳原子的结构特点。为了避免遗漏和重复,常用减碳链法来书写。1.遵循的原则:主链由长到短,支链由整到散;位置由心到边,排列对邻到间。2.书写的步骤(1)先写出碳原子数最多的主链。(2)写出少一个碳原子的主链,另一个碳原子作为甲基(CH3)接在主链某碳原子上。(3)写出少两个碳原子的主链,另两个碳原子作为乙基(CH2CH3)或两个甲基(CH3)接在主链碳原子上,以此类推。3.实例(以C6H14为例)(1)将分子
12、中全部碳原子连成直链作为母链。CCCCCC(2)从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基),依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳骨架有两种:注意:甲基不能连在位和位上,否则会使碳链变长,位和位等效,只能用一个,否则重复。(3)从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上,此时碳骨架结构有两种:位或位上不能连乙基,否则会使主链上有5个碳原子,使主链变长。所以 C6H14共有5种同分异构体。【合作探究】(1)(教材二次开发)教材中描述“随着碳原子数的增加,烷烃的同分异构体的数 目也增加”。丁烷有两种同分异构体,那么正丁烷的
13、一氯代物有几种?写出结构 简式。(科学探究与创新意识)提示:2种。、。(2)CH3CH3的二氯代物有几种?分别写出其结构简式。(宏观辨识与微观探析)提示:2种;CH3CHCl2、。(3)(思维升华)CH3CH2CH3的二氯代物有哪几种?(宏观辨识与微观探析)提示:4种;CHCl2CH2CH3、CH3CCl2CH3、【典例示范】【典例】(2019全国卷)分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)()A.8种 B.10种 C.12种 D.14种 【解题指南】解答本题要注意以下两点:(1)运用等效氢法做题,找准轴、点、面。(2)氯原子或溴原子取代中间碳原子上的氢原子结构不同。【母题追问】分
14、子式为C4H9Cl的有机物共有多少种?提示:4种。C4H9有4种(CCCC,【规律方法】一卤代烃同分异构体数目的判断等效氢原子法 要判断某烃的一卤取代物的同分异构体的数目,首先要观察烃分子的结构,判断 等效氢原子的种数。(1)连在同一碳原子上的氢原子等效,如甲烷中的4个氢原子等效。(2)同一个碳原子上所连接的甲基(CH3)上的氢原子等效。如新戊烷 ,其四个甲基等效,各甲基上的氢原子完全等效,也就是说新戊烷分子中的12个氢 原子是等效的。(3)分子处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时物与像的关系)上的氢原子是 等效的。如 ,分子中的18个氢原子是等效的。烃分子中等效氢 原子有几种,则该烃一卤取代
15、物就有几种同分异构体。【素养训练】烷烃包括很多种,含有14个碳原子的烷烃为气体,例如甲烷,乙烷可以作燃料、催化剂等;含有516个碳原子的烷烃为液体,如汽油、柴油、煤油等,可用作液体燃料;含有17个碳原子以上的烷烃为固体,如凡士林、沥青等,可以作润滑剂、建筑材料等。(1)某烷烃只能生成一种一氯代物,此烷烃的分子式可以是()A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C6H14 (2)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)2CHCH2CH2CH3 B.(CH3)3CCH2CH3 C.(CH3)2CHCH(CH3)2 D.(CH3)2CHCH3【解析】选B。该题实际上
16、就是选择“取代反应后,只能生成三种“一氯代物”,这样就可以选择结构中有三种不同的氢,即只有三种不同位置的碳原子。A中有5种,B中有3种,C、D中有2种。(3)主链上有5个碳原子,含甲基、乙基两个支链的烷烃有()A.5种 B.4种 C.3种 D.2种【解析】选D。主链5个C,则乙基只能在中间C上,甲基可以在中间C上,也可以在 2号C上,所以有如下2种:、。【课堂小结】三言两语话重点 (1)烷烃的结构:分子中碳原子间以单键相连,其分子通式为CnH2n+2(n1)。(2)烷烃的化学性质:与甲烷类似,能发生取代反应和氧化反应;烷烃燃烧的通式为 CnH2n+2+(3n+1)O2 nCO2+(n+1)H2
17、O。(3)烷烃的物理性质:随着碳原子数的增加,烷烃的熔、沸点逐渐升高,密度逐渐增 大。碳原子数不超过4的烷烃在常温下为气体。(4)同系物:结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系 物。12点燃(5)化合物具有相同的分子式,但具有不同结构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。(6)甲烷、乙烷、丙烷没有同分异构体,丁烷有2种、戊烷有3种、己烷有5种同分异构体。课堂检测素养达标 1.绕月探测工程中“嫦娥一号”卫星获得了大量科学探测数据,科学家对数据进行了分析,发现月球形成时可能存在稀薄的原始大气层,主要由氖、氢、氦、氩等气体组成,不含甲烷等烷烃。下
18、列性质中,属于烷烃特征的是()A.完全燃烧产物只有二氧化碳和水 B.它们几乎不溶于水 C.分子的通式为CnH2n+2,与氯气发生取代反应 D.它们是非电解质 2.下列各物质的沸点按由高到低顺序排列的是()正戊烷 乙烷 丙烷 异戊烷 新戊烷 A.B.C.D.【解析】选A。烷烃中含碳原子数越多,沸点一般越高。若碳原子相同,支链越多,熔沸点越低。含碳原子数为5个,且没有支链;异戊烷含5个碳原子,含有一个支链;新戊烷含有5个碳原子、两个支链;丙烷含有3个碳原子;乙烷含有2个碳原子,所以沸点由高到低的顺序为。3.(2020大连高一检测)某运动会火炬所用燃料为65%的丁烷(C4H10)和35%的丙烷。下列
19、说法不正确的是()A.火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能 B.正丁烷的沸点比丙烷高 C.丁烷和丙烷都不溶于水 D.丁烷和丙烷的燃烧产物对环境无影响 4.(2020保定高一检测)下列式子是某学生书写C5H12的同分异构体的结构简式 CH3CH2CH2CH2CH3 这些结构中出现重复的是()A.和 B.和 C.D.均不重复 5.下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是()6.如图所示表示页岩气中某些烃类的结构模型:(1)有机物甲的名称为_,有机物甲与有机物乙互为_。(2)有机物乙的一氯取代物有_种,请你根据甲烷分子结构示意图推测,有机物乙中最多有_个C原子在同一平面内。【素养新思维】7.(改编)国家能源局于2016年9月14日发布页岩气发展规划(2016-2020年),该规划是按照习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出的推动能源供给革命、消费革命、技术革命和体制革命指示精神制定的。(1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,其主要成分是甲烷,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,它们之间的关系是_,通式是_,请写出此类有机物中含有5个碳原子,一氯代物只有一种的同分异构体的结构简式_。(2)页岩气的发展将重塑全球的乙烯(CH2CH2)市场,使乙烯价格大幅下降,试写出乙烯光照条件下发生反应的化学方程式_,该反应的类型是_反应。
