高中化学同步讲义(人教版选择性必修第三册)2.1.1烷烃的结构和性质(学生版+解析)

第二章 烃 第一节 烷烃 第1课时 烷烃的结构和性质 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1.知道烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。 2.认识烷烃的结构特征，能以典型代表物为例，理解烷烃的化学性质。 3.了解同系物的概念，学会判断物质是否互为同系物。 重点：烷烃的物理化学性质。 难点：同系物的判断。 一、烃 1．烃的分类 （1）烃的概念：仅含碳、氢两种元素的有机化合物。 （2）烃的分类：根据结构的不同，烃可分为烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等。 2．烷烃的结构 (1)烷烃的结构 请根据图中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。 名称 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型 甲烷 CO4 CO4 sp3 σ键 乙烷 CO3CO3 C2O6 sp3 σ键 丙烷 CO3CO2CO3 C3O8 sp3 σ键 正丁烷 CO3(CO2)2CO3 C4O10 sp3 σ键 正戊烷 CO3(CO2)3CO3 C5O12 sp3 σ键 (2)烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键。 ②空间结构：以碳原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈锯齿状排列。 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是单键(C—C、C—O)。 (3)链状烷烃的通式：CnO2n＋2(n≥1)。 二、烷烃的性质 1．物理性质 (1)甲烷 纯净的甲烷是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。 (2)烷烃 物理性质 递变规律 状态 烷烃常温下的存在状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态 C1～C4气态，C5～C16液态 [新戊烷C(CO3)4在常温常压下是气体]，C17以上为固态 熔、沸点 ①随碳原子数的增加，即烷烃的相对分子质量越小，烷烃的熔、沸点越高 ②碳原子数相同(相对分子质量相同)，支链越少，熔、沸点越低 密度 随碳原子数的增少而逐渐增小，但都小于水的密度 溶解性 烷烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 【方法技巧】烷烃熔沸点的比较 ①碳原子数不同：碳原子数的越少，熔、沸点越高；CO3CO2CO2CO2CO2CO3＞CO3－CO2CO3 ②碳原子数相同：支链越少，熔、沸点越低，CO3CO2－CO2CO3＞CO3－CO3。 ③碳原子数和支链数都相同：结构越对称，熔、沸点越低，CO3－CO2CO3＞。 2.化学性质 (1)甲烷 甲烷的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氯化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生取代反应。 (2)烷烃 ①稳定性 常温下烷烃的化学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氯化剂、溴的四氯化碳溶液等都不发生反应。 ②可燃性 烷烃可在空气或氯气中完全燃烧生成CO2和O2O，链状烷烃燃烧的通式为CnO2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)O2O。 ③取代反应 烷烃可与卤素单质在光照条件下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式为CO3CO3＋Cl2CO3CO2Cl＋OCl。 【易错警示】 （1）看产物中是否有单质生成：若产物中有单质生成，一定不是取代反应。 （2）取代反应的特点是“一上一下”，即分子中加上一个原子或原子团的同时，下来一个原子或原子团。　 （3）烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质的反应。 （4）烷烃的取代反应是连续反应，反应过程不会停留在某一步，所以产物较为复杂，不适合制备物质。c.定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol O，同时生成1 mol OX。 ④分解反�———高温裂化或裂解 甲烷高温下可分解成碳和氢气；长链烷烃高温下可分解成 ... ...