高中化学人教版 (2019)必修 第二册第二节 乙烯与有机高分子材料课文内容ppt课件

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第七章 有机化合物第二节 乙烯与有机高分子材料第二课时 烃
只含有碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物，用通式CxHy表示，也称为烃。
你知道“烃”字的由来吗？
【微思考】“一种有机物完全燃烧,产物只有二氧化碳和水,则该有机物一定是烃”这种说法是否正确?为什么?
不正确。由燃烧产物只有二氧化碳和水,可以确定该有机物中一定含有碳、氢两种元素,无法确定是否含有氧元素。可能有氧元素，也可能没有。
1.下列物质中不属于烃类的是（ ） A、C6H6 B、C8H10 C、C2H4O D、C4H10
阅读课本P69，明确烃的概念，并尝试用树状分类法对烃进行分类。
CnH2n+2（n≥1）
CnH2n-2（n≥2）
碳原子全部以单键连接，碳原子皆为饱和碳原子的烃
所含碳原子以双键、三键连接或苯环上的碳原子的烃
1、根据烃分子中碳原子间成键方式的不同：
不是同系物，但可以互为同分异构体
乙烯的分子式为C2H4，故分子组成为C6H12的烃一定属于烯烃(　 　)
分子组成为C6H12的烃，可以是烯烃，也可能属于环烷烃，如环己烷。
烯烃的通式 CnH2n（n≥2）注意：但符合这个通式的却不一定是烯烃，比如环烷烃 CnH2n（n≥3）
[问题]仔细观察并比较下列八种烃的结构简式，它们碳原子间的成键方式是否相同？试根据碳原子间的不同连接方式将下列有机化合物进行分类。
① ⑦⑧
④⑤ ②③ ⑥
2、根据碳骨架的不同，还可以将烃分为链状烃和环状烃。
(有环状结构，不含苯环)
有机化合物中，碳原子互相连结成链状或环状叫分子骨架，又称碳骨架。
（1）属于烃的有： 。（2）在属于烃类的物质中，从碳原子的价键是否饱和角度看属于饱和烃的有： ，属于不饱和烃的有： 。
（3）在饱和烃中根据碳骨架呈现的形状看，属于链状饱和烃的是____，属于环状饱和烃的是____ 。（4）属于烷烃的是______ ，属于烯烃的是____，属于炔烃的是____，属于芳香烃的是____。
【目的】以甲烷、乙烯和乙炔为例，借助模型认识烃的分子结构。【活动】 (1) 根据碳原子的成键规律和甲烷、乙烯、乙炔的结构式，写出三者的电子式，并讨论其分子中有哪些类型的化学键。(2) 结合以上分析，使用分子结构模型（或橡皮泥、黏土、泡沫塑料、牙签等代用品）搭建甲烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型。展示并描述三者的分子结构特点。
课本P70 探究：烃的分子结构
碳原子4个单电子完全和4个氢原子形成4个共价单键，形成以碳原子为中心的正四面体结构
碳和碳形成碳碳双键，剩余价键完全和氢原子形成C—H单键，键和键夹角为120°，2个碳原子和4个氢原子在同一平面内
碳和碳形成碳碳三键，剩余价键和氢原子形成C—H单键，键和键夹角为180°，2个氢和2个碳原子成直线结构
问题与讨论（1）比较甲烷和乙烯的化学性质，分析其与二者的分子结构之间存在哪些联系？
溴水或溴的CCl4溶液
酸性KMnO4溶液褪色
结论：烷烃、烯烃、均可燃烧；其中烷烃易取代，而烯烃易加成。 烯烃能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应。
问题与讨论 (2) 乙炔是甲烷或乙烯的同系物吗？为什么？
不是，结构不相似，在分子组成上也不相差一个或若干个CH2原子团。
同系物是指结构相似，在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。结构相似是指：（1）碳和碳存在相同的化学键（2）结构相似（3）在组成上相差一个或者n个CH2
CH ≡ CH 或 HC ≡ CH
三、最简单的炔烃——乙炔
含有C≡C的烃叫做炔烃。炔烃是不饱和烃，乙炔俗称电石气，是最简单的炔烃。
思考：该分子结构中最多可以有 个原子在同一个平面？
例、描述 CH3—C≡C—CH3 分子结构，下列叙述中正确的是（ ）A．4个碳原子有可能都在一条直线上B．4个碳原子不可能都在一条直线上C．4个碳原子有可能都在同一平面上D．4个碳原子不可能都在同一平面上
推论：与碳碳三键上的碳原子直接相连的原子与其在同一个平面
思考：根据乙炔的成键方式和结构推测其可能有哪些化学性质？
甲烷 乙烯 乙炔
现象：火焰明亮，伴有大量黑烟
放出大量的热，温度达3000℃以上， 用于切割、焊接金属。
微溶于水，易溶于苯、乙醇等有机溶剂
能使酸性KMnO4溶液褪色
能使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色
（2）加成反应(与H2、X2、HX等)
1,1,2，2-四溴乙烷
请写出乙炔与氢气、氯化氢发生加成反应的化学方程式。
思考：乙烯能聚合成聚乙烯，乙炔也能发生聚合反应吗？
炔烃的结构和性质与乙炔的相似，都含有碳碳三键，能发生氧化反应、加成反应和加聚反应。
（1）乙炔是一种重要的基本有机原料，可以用来制备氯乙烯、聚氯乙烯和乙醛等。
（2）乙炔燃烧时产生的氧炔焰可用来切割或焊接金属。
乙炔在氧气里燃烧产生的火焰叫氧炔焰
下列关于乙烷、乙烯、乙炔的说法正确的是（ ） ①它们既不是同系物，也不是同分异构体 ②乙烷是饱和烃，乙烯、乙炔是不饱和烃 ③乙烯、乙炔能使溴水褪色，乙烷不能使溴水褪色 ④它们都能燃烧，乙炔燃烧火焰最明亮，有浓烟 ⑤它们都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 A. ①③④ B. ①②③⑤ C. ②③④⑤ D. ①②③④
苯、芳香烃、芳香族化合物
2、芳香烃：分子中含有苯环的烃。
3、芳香族化合物：分子中含有苯环的有机物。
凯库勒发现苯结构的故事
芳香化合物是指含有苯环的化合物，最简单的芳香化合物是苯，苯的结构是怎样的？又是如何确定和发现的呢？我们一起来看科学史话
1865年，德国化学家凯库勒在一次梦里联想到一条小蛇首尾相咬,他猜测苯可能由6个碳原子首尾相连，环中碳原子以单双键相互交替结合而成。为纪念他在苯环中研究，这一表达式命名为“凯库勒式”。
进入20世纪，科学家用X射线衍射法证实了苯分子结构是平面正六边形；每个碳碳键的键长相等，都是139 pm，介于碳碳单键与碳碳双键的键长之间。
三、最简单的芳香化合物——苯
苯分子具有平面正六边形结构，
6个碳原子之间的化学键____________
苯环中的碳碳键长介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键。
6个C原子，6个H原子，12个原子共平面,
位于对角线位置上的4个原子共直线。
例：下列关于苯的说法错误的是(　　 ) A．分子式为C6H6 B．所有的原子在同一平面上 C．存在碳碳单键与碳碳双键交替出现的结构 D．存在介于碳碳单键与碳碳双键之间的独特的键
推论：与苯环上的碳原子直接相连的原子与其在同一个平面
最多几个原子在同一个平面？
常温下，纯的苯是无色、有特殊气味的透明液体，有毒，不溶于水。苯易挥发，沸点80.1℃(低)，熔点5.5 ℃(低)，
常温下其密度比水小（ρ=0.88g/cm3），难溶于水，易溶于有机溶剂，本身也可作为有机溶剂。
结合碳四价理论，苯可能具有哪些不饱和键？
如何设计实验进行验证苯的不饱和键？
液体分层，上层无色，下层紫红色
液体分层，上层橙黄色，下层无色
苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不能与溴水反应，苯分子具有不同于烯烃和炔烃的特殊结构。
苯分子结构中不存在碳碳双键，其原因是苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，不能使溴水或溴的CCl4溶液褪色。
苯层显黄色，苯能萃取溴水中Br2
（1）为什么两支试管溶液都发生了分层？（2）右侧试管中上层溶液显黄色，说明苯对Br2溶解有什么规律？
苯不溶于水，密度比水小。
溴能在苯中溶解且溶解度大于水溶液中，苯能萃取溴水中的溴。
②与氧化剂：苯不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
在乙烯、乙炔、苯分子中，含碳的质量分数较甲烷等烷烃高，乙炔、苯分子中含碳的质量分数相同，均为92.3%，均比乙烯高。
乙烯、乙炔、苯在空气中燃烧不完全，易产生黑烟，乙炔、苯的黑烟更浓。
苯不能使溴水或溴的CCl4溶液褪色。
注意：苯能使溴水或溴的CCl4溶液分层，发生的不是化学反应，而是物理变化，利用溶解度不同，苯对溴水的萃取作用。
苯中的键比较稳定，在通常情况下不易发生加成反应。
在以Pt、Ni等催化剂并加热的条件下，苯能与H2发生加成反应。
苯是一种重要的有机化工原料和有机溶剂，广泛用于生产医药、农药、香料、染料、洗涤剂和合成高分子材料等。
苯的分子式为C6H6，结构简式为 ，分子高度不饱和，故苯分子中一定含有碳碳双键，属于烯烃(　　 )
苯分子中含有 ，结构简式 是一种习惯写法，分子中不含有 ，不属于烯烃，属于芳香烃。
总结：分子式符合通式CnH2n+2的烃，一定是烷烃。但烷烃的通式不一定是CnH2n+2，烷烃除了链状的，还要考虑环烷烃通式CnH2n（n≥3）
请观察甲烷、乙烯、 乙炔、苯等有机物的球棍模型，思考碳原子的成键方式与分子的空间构型、键角有什么关系？
教学拓展-有机物共面共线问题
碳原子成键方式与空间构型关系规律
特别注意：（单键可旋转，而双键和三键不能旋转）
常见烃分子中原子共平面的判断
1.常见分子的空间结构
正四面体→凡是碳原子与4个原子形成4个共价键时，其空间结构都是四面体形，5个原子中最多有3个原子共平面。
平面结构→与碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面。
(3)乙炔型：—C≡C—
直线结构→与碳碳三键直接相连的2个原子与2个碳原子共直线。
平面结构→位于苯环上的12个原子共平面， 位于对角线位置上的4个原子共直线。
2.有机物共面问题的解题规律
(1)甲烷、乙烯、苯三种分子中的氢原子如果被其他原子取代，则取代后的分子构型基本不变。
(2)共价单键可以自由旋转，共价双键和共价三键不能旋转。
(3)结构式中有甲基(或饱和碳原子)的有机物，其分子中的所有原子不可能共平面。
(4)要弄清题目要求的是“可能共面”还是“一定共面”，是“碳原子”还是“所有原子”。
(5)将所给有机物的分子中一定有共面的结构分别确定为平面M和平面N，若两个平面通过一个碳碳单键相连，则通过旋转任意一个平面，可以使两个平面重合，即该有机物分子中所有原子共平面。
2.下列物质中所有原子都有可能在同一平面上的是 （ ）
(C)
1.下列物质的所有原子，不可能处于同一平面内的是( )A.CH2Cl2 B.CH2==CH2
例、描述CH3—CH=CH—C≡C—CF3分子结构，下列叙述中正确的是（ ）A．6个碳原子有可能都在一条直线上B．6个碳原子不可能都在一条直线上C．6个碳原子有可能都在同一平面上D．6个碳原子不可能都在同一平面上
(1)含有碳和氢两元素的有机化合物就属于烃(　　 )
提示　烃是分子中只含C和H两元素的有机化合物。
(2)属于烃的有机化合物分子中氢原子个数可以为奇数( 　　)
提示　根据碳原子的4价键理论，烃分子中的氢原子一定为偶数。
注意：烃分子的相对分子质量一定为偶数还是奇数？
CxHy 相对分子质量为12x+y，因为烃分子中氢原子个数一定为偶数，故其值一定为偶数。
CnH2n-6（n≥6）
元素守恒或质量守恒法
例：某烃0.1 ml完全燃烧，将产物通人浓硫酸，增重5.4 g，再通入到NaOH溶液中，增重8.8 g，试确定该烃的分子式。
由碳元素和氢元素守恒可得：
解：设该烃的分子式为 CxHy
所以该烃的分子式是：C2H6
H2O的物质的量为: 5.4g/18g/ml=0.3 ml
CO2的物质的量为: 8.8g/44g/ml=0.2 ml
0.1x=0.2; 0.1y=0.6
例1、等物质的量的下列烃完全燃烧时，消耗O2最多的是（ ） A、CH4 B、C2H6 C、C3H6 D、C6H6
1、等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧
【思考】相同条件下等体积的气态烃完全燃烧 耗氧量最少
练1、等物质的量的下列烃完全燃烧时，耗氧量由大到下的顺序是 。 ①C5H10 ②C6H14 ③C4H8 ④C4H6 ⑤C6H6
2、等质量的烃（CxHy）完全燃烧
例2、等质量的下列烃完全燃烧时，消耗O2最多的是（ ）A、CH4 B、C2H6 C、C3H6 D、C6H6
【思考】相同条件下等质量的气态烃完全燃烧 耗氧量最多
等质量的C和H比较，H耗氧多或者说H耗氧能力较强
练2、等质量的烃完全燃烧需要O2的体积由大到下的顺序是 。 ①C2H6 ②C2H4 ③C3H8 ④C4H6
【规律】等质量的烃，耗氧量取决于烃中氢元素的质量分数，即“CHn”，n值越大，耗氧量越多。
【拓展练习1】下列各组烃，无论以何种比例混合，只要物质的量一定，完全燃烧消耗O2的量不变（ ） A、C2H2和C6H6 B、正丁烷和异丁烷 C、C5H10和C6H6 D、C3H6和C4H8
【练习】下列各组烃，无论以何种比例混合，只要质量一定，完全燃烧消耗O2的量不变（ ） A、C2H2和C6H6 B、C4H6和C3H8 C、C5H10和C6H6 D、C3H6和C4H8
练3、等质量的下列烃完全燃烧时，生成CO2最多的是（ ） A、CH4 B、C2H6 C、C3H6 D、C6H6
含碳质量分数越大的烃，等质量时生成CO2越多。
【规律】等质量的烃，生成CO2的量取决于烃中碳元素的质量分数，即“CmH”，m值越大，生成CO2的量越多。
C ------- O2 12g 32g
练4、等质量的下列烃完全燃烧时，生成H2O最多的是（ ）A、CH4 B、C2H6 C、C3H6 D、C6H6
含氢质量分数越大的烃，等质量时生成H2O越多。
【规律】等质量的烃，生成H2O的量取决于烃中氢元素的质量分数，即“CHn”，n值越大，生成H2O的量越多。
练5、CO、CH4 均为常见的可燃性气体。(1)等体积的CO和CH4在相同条件下分别完全燃烧，转移的电子数之比是　　　　 。
解析　完全燃烧后CO―→CO2，C的化合价由＋2价升为＋4价，变化2价，而CH4―→CO2，C的化合价由－4价升为＋4价，变化8价，因此等体积的CO和CH4完全燃烧转移的电子数之比为2∶8，即1∶4。
三、气态烃完全燃烧前后气体△V
烃（CxHy）的完全燃烧通式：
(1)若燃烧后生成的水为液态（T100℃） ：
1、在压强一定，温度150 ℃ 条件下，某有机物完全燃烧，反应前后压强不发生变化，该有机物可能是（ ） A、CH4 B、C2H6 C、C2H4 D、C2H2
2、两种气态烃以任意比例混合，在105℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积仍是10 L，下列各组混合烃中不符合此条件的是 ( ) A. CH4 C2H4 B. CH4 C3H6 C. C2H4 C3H4 D. C2H2 C3H6 
【注意】注意审题“两种气态烃以任意比例混合”
例.某两种气态烃的1 L混合气体，完全燃烧生成1.4 LCO2和2.0 L水蒸气(体积均在相同状况下测得)，该混合物可能是( ) A.乙烷，乙烯 B.甲烷，乙烯 C.甲烷，丙烯 D.乙烷，丙烯
解析：混合烃的平均分子式为C1.4H4由平均碳原子数可知一定有甲烷。由平均氢原子数可知一定有乙烯。
应用平均值规律时，注意：（1）分子组成中碳原子数≤4 的烃在标准状况下为气体
若平均分子组成中，存在1