高中化学第一节 烷烃公开课ppt课件

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天然气、沼气和煤层气的主要成分是甲烷；护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分是含碳原子数较多的烷烃。请结合生活经验和初中化学的有关知识，想一想烷烃可能具有哪些性质。
碳原子之间都以碳碳单键结合，碳原子剩余的价键均用于与氢原子 结合，使每个碳原子的化合价达到“饱和”的烃称为饱和烃，也称为烷烃。
“饱和” 碳原子的四个共价键分别连接 4 个原子。
大多数有机物熔点较低，难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂；易燃烧，受热易分解；发生化学反应较复杂，常伴有副反应发生。
有机反应方程式书写一般用“→”而不用“=”
1、烷烃同系物熔沸点规律——
难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂
注意：(常温常压下，新戊烷为气态)
通常4个碳以内的烷烃都是气态；
含5~16个碳的为液态；
17个碳以上的为固态；
对于碳原子数目相等，结构不同的烷烃
不是。比如常温下正戊烷和异戊烷为液态，而新戊烷为气态
CH3CH2CH2CH2CH3
常温下，碳原子数目大于4的烷烃都是液体或固体吗？
2、烷烃同分异构体熔沸点规律——
3．下列有关说法正确的是(　 　)
A．石墨和金刚石互为同位素B．乙烷和丙烷互为同素异形体C．CH3CH2CH2CH3与CH(CH3)3互为同分异构体D．12C和13C互为同系物
解析　石墨和金刚石互为同素异形体，A项错误；乙烷和丙烷互为同系物，B项错误；12C和13C互为同位素，D项错误。
【例1】不属于有机物的特点是（ ）A．大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂B．有机反应比较复杂，一般反应速率较慢C．绝大多数有机物受热不易分解，且不易燃烧D．绝大多数有机物是非电解质，不易导电，熔点较低
【例5】在1.01 × l05 Pa下，测得某些烷烃的沸点如表所示。据表分析，下列叙述正确的是（　　） A．标准状况下，l ml新戊烷的体积为22.4 L B．烷烃的沸点随碳原子数的增加而降低 C．C5H12的沸点随支链的增加而降低 D．其他条件相同时，降低温度，以上5种烷烃中正丁烷最先液化
【例6】下列五种烃：①CH3CH2CH(CH3)2 ②CH3C(CH3)3 ③丙烷 ④正戊烷 ⑤CH3CH(CH3)2，其沸点按由高到低的顺序排列正确的是（　　）A．①②③④⑤B．②③④⑤①C．⑤②①③④D．④①②⑤③
通常情况下，烷烃与高锰酸钾，溴水（或是溴的CCl4溶液）等强氧化剂不发生反应，也不能与强酸和强碱溶液反应。
甲烷在自然界广泛存在：沼气、油田气、煤矿坑道气、天然气、可燃冰 色 味的 体，密度 ， 溶于水。
现象： 产生明亮的淡蓝色火焰，放出大量热。无烟
①点燃前要验纯（瓦斯爆炸）
甲烷可以在空气中完全燃烧,发生氧化反应，生成二氧化碳和水,并放出大量的热。
甲烷完全燃烧的化学方程式:
②写反应连接号时用“→”
③检验：H2O(无水CuSO4) ；CO2 (澄清石灰水)
煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施。点燃之前要验纯。
1、稳定性：通常条件下与 、 或 等强氧化剂不反应。
2、可燃性：烷烃都能燃烧。
烷烃完全燃烧通式 _____________________________________
烃的完全燃烧通式：_____________________________________
3、 受热分解：烷烃在较高温度下会发生分解。
在隔绝空气并加热至1000℃的高温下，甲烷高温分解
这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中，从烷烃可得到一系列重要的化工基本原料和燃料。
实验探究——CH4与Cl2的取代反应
【实验7-1】取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法收集半试管甲烷和半试管氯气，分别用铁架台固定。将其中一支试管套上铝箔，另一支试管放在光亮处（不要直射）。静置，比较二者现象。
A：①试管内气体黄绿色逐渐变浅；
②试管内壁有油状液体出现，
⑤饱和食盐水中有少量固体析出。
B：试管内无明显变化。
室温下，甲烷与氯气无光照时不反应
反应生成的HCl气体遇到水蒸气形成盐酸小液滴
反应生成难溶于水的物质
反应生成的HCl溶于水，使溶液中CCl-增大，饱和NaCl溶液变成过饱和，析出NaCl晶体。
注意：暗处不反应 强光会爆炸
试管内气体体积减小，试管内压强减小，
二氯甲烷（难溶于水的无色液体）
三氯甲烷（液体）俗称：氯仿
四氯甲烷（液体）俗称：四氯化碳
四氯甲烷无色透明油状液体，不溶于水，密度1.595g/cm³，沸点76.5 ℃，可作有机溶剂、灭火剂。
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,叫取代反应。
烷烃在光照条件下可以和氯气,溴蒸气Br2(g)等卤素单质的气体发生取代反应，生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。
其它烷烃可以被取代的氢原子多，其它烷烃发生取代反应比甲烷复杂。
★甲烷的各种氯代物比较：
1．CH4和Cl2取代反应时，生成的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl2在物质的量上有什么关系？
在 CH4 和 Cl2 的取代反应中，每一步都有 HCl 生成，故产物中物质的量最多的是 HCl。
根据化学方程式可知，每生成1 ml HCl 则消耗1 ml Cl2，故反应生成的 HCl 与反应消耗的 Cl2 的物质的量相等。
2．CH4与Cl2反应共有几种产物？根据取代反应的原理，思考能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?
CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物
CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。
当n(CH4)∶n( Cl2)＝1∶1时，反应并不只发生CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl其他反应仍同时发生，产物为混合物。
3、 CH4与Br2(g)反应生成一溴代物，如何用化学方程式表示？
4、甲烷与气态纯卤素单质反应，能与氯水、溴水等反应吗？
注意：甲烷与卤素单质发生取代反应时易错的四个方面
甲烷和卤素单质(纯卤素) ，不能是卤素单质的水溶液。
卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物，其中卤化氢的物质的量最多。
光照(室温下在暗处不发生反应)。
用“―→”而不用“===”，但仍遵守质量守恒定律，需要配平。并且是连锁反应。
根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2结构应该有几种？
提示　甲烷的立体结构为 ，因此CH2Cl2中2个Cl在空间一定处于相邻位置，CH2Cl2只有一种结构。
甲烷空间结构的三点拓展应用
(1)若CH4分子中的4个氢原子全部被其他相同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。
(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2等。
(3)由CH4的空间结构可推知CH3CH2CH3等有机物中的碳原子并不在一条直线上。
【小结】甲烷与氯气的取代反应
烷烃(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律(1)反应条件：反应条件为光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。(2)反应物：反应物为卤素单质，如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。(3)反应产物：虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与 HCl 形成的混合物。反应产物中 HCl 的物质的量最多。
烷烃是一类最基本的有机物，从结构上可以看作其他各类有机物的母体。烷烃的性质在一定程度上体现了有机物的通性。与无机物相比，大多数有机物的熔点比较低，且难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂；大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。有机物除了有以上通性，依据其组成和结构的不同，还具有很多特性，我们在以后的学习中会逐步接触。
熔点、沸点和密度随分子中碳原子数的增加而升高
1、[18全国II]实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是( )
【例3】下列事实能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是（ ）A．四个C—H键完全相同B．CH4的一氯代物只有一种C．在常温常压下，CH2Cl2为液体D．CH2Cl2只有一种空间结构
【变3】氟利昂—12是甲烷的氯、氟卤代物，结构式为 ，下列有关叙述正确的是（    ）A．它有两种同分异构体B．它是平面分子C．它只有一种结构D．它有4种同分异构体
1、下列反应不属于取代反应的是（ ）
B、 2 HI + Cl2 = I2 + 2HCl
【例题2】　下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是（双选）(　　 )
A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D．1 ml甲烷生成CCl4最多消耗4 ml氯气
解析　甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 ml氢原子，消耗1 ml氯气，生成1 ml HCl，故产物中HCl最多，B错误；1 ml甲烷生成CCl4最多消耗4 ml氯气，D正确。
变式训练2　在标准状况下，22.4 L CH4与Cl2在光照下发生取代反应，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．0.5 mlB．2 ml C．2.5 mlD．4 ml
解析　方法一　守恒法1 ml CH4与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 ml，这四种取代物中n(Cl)＝0.25 ml×(1＋2＋3＋4)＝2.5 ml，根据取代反应特点，n(HCl)＝2.5 ml，故生成物中所含氯原子共2.5 ml＋2.5 ml＝5 ml，参加反应的Cl2为n(Cl2)＝2.5 ml。
2．下列分子式不止表示一种物质的是(　　 )
A．C3H8B．C4H10 C．CHCl3D．CH2Cl2
解析　正丁烷和异丁烷的分子式都是C4H10。C3H8(丙烷)、CHCl3(三氯甲烷)、CH2Cl2(二氯甲烷)都只表示一种物质。
【例4】下列说法正确的是（ ）A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃B．分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上D．碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种
【例7】1 ml某烷烃完全燃烧需要8 ml氧气，则这种烷烃的化学式为（ ）A．C5H12 B．C4H10C．C3H8 D．C6H14
【变10】有机物分子式为C5H11Cl，其可能的结构有多少种（　　）A．5种B．6种C．7种D．8种
2、在标准状况下将11.2L甲烷和22.4L的氧气混和后点燃，恢复到原来的状态，气体的体积是( )A．11.2L B．22.4L C．33.6L D．44.8L
3、将1mlCH4与氯气发生取代反应，待反应完全后，测定四种有机物的物质的量相等，则产生HCl的物质的量是 （ ）A．0.5ml B．2 ml C．2.5 ml D．4ml
4、如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将X气体燃烧把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题。
(1) 若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是 。(2) 若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是 。(3) 若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X是 。
CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CO、CH4
5、如图所示，U型管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气（体积比为1：4）的混和气体，假定氯气在水中溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混和气体的装置放置在有光亮的地方，让混和气体缓慢的反应一段时间。
(1) 假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式 ，指出该有机物的分子的空间结构： 　。
(2)经过几个小时的反应后，U型管右端的玻璃管中水柱变化是 。A、升高 B、降低 C、不变 D、无法确定(3)U型管左端的气柱变化是 。A、体积增大 B、体积减小 C、消失 D、不变