高中化学人教版 (2019)选择性必修3烷烃导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修3烷烃导学案，共8页。学案主要包含了烷烃的结构特点，烷烃的物理性质，烷烃的化学性质，环烷烃等内容，欢迎下载使用。
能写出简单烷烃的结构简式和名称，能依据甲烷的结构特点、性质和取代反应规律说出烷烃的结构特点和性质，并推测烷烃发生卤代反应的产物
能依据同系物的概念写出烷烃的通式，认识同系物主要物理性质的变化规律
能依据同分异构体的概念写出烷烃的碳架异构体
学习目标：1．认识烷烃的结构、通式和主要性质。
2．认识烷烃同系物物理性质的递变性与其微观结构的关系。
教学重点：依据甲烷的结构和性质认识烷烃的结构和性质
教学难点：烷烃的系统命名法
一、烷烃的结构特点
1.烷烃的概念
2.烷烃的结构特点
①碳碳单键(C—C)：烷烃分子中碳原子都采取 杂化，以伸向四面体4个顶点方向的 杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成 键。分子中的共价键全部是 键。
②呈链状(直链或带支链)
③烷烃结构中，碳原子(大于等于3时)不在一条直线上，直链烷烃中的碳原子空间构型是折线形或锯齿状。
3.烷烃的同系物
①同系物的概念：结构相似，分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物的互称。
②烷烃的通式：链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2n＋2，分子通式可表示为 ，所含共价键（σ键）数为 。
【易错提醒】(1)同系物的通式一定相同，但通式相同的有机物不一定互为同系物，如CnH2n(n为正整数)既是烯烃(n≥2)的通式，也是环烷烃(n≥3)的通式。
(2)由同系物的通式可以写出相应碳原子数的该系列有机物的分子式，如已烷的分子式是C6H14。
(3)同系物因组成和结构相似，化学性质相似，而物理性质一般呈规律性变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。
【思考与讨论p29】参考答案：
（1）
（2）2C8H18＋25O216CO2＋18H2O
（3）CH3CH3＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HCl
上述反应属于取代反应，乙烷分子中C—H键断裂，其中的氢原子被氯原子代替，生成C—Cl键。
（4）可能的产物：CH3CH2Cl、CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、CH3CCl3、CH2ClCHCl2、CH2ClCCl3、CHCl2CHCl2、CHCl2CCl3、CCl3CCl3、HCl
二、烷烃的物理性质
1.状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(烃)为 态，5～16个碳原子为 态，17个碳原子及以上为 态；
2.溶解性：都 溶于水， 溶于有机溶剂；
3.熔沸点：随着烷烃分子中碳原子数增加，相对分子质量 ，范德华力逐渐 ，烷烃分子的熔、沸点逐渐 ；分子式相同的烷烃，支链越 ，熔、沸点越 ，如熔、沸点：正丁烷 异丁烷；
4.密度：随着碳原子数的 ，密度逐渐 ，但比水的 。
三、烷烃的化学性质
1.稳定性
2.烷烃的氧化反应——可燃性
烷烃燃烧的通式：
在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，但在相同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越 ，使燃烧火焰 ，甚至伴有 。
3.烷烃的特征反应——取代反应
光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应： (只要求写一氯取代)
a．原因：之所以可以发生取代反应，是因为C—H有极性，可断裂，CH3CH2Cl会继续和Cl2发生取代反应，生成更多的有机物。
b．化学键变化情况：断裂C—H键和Cl—Cl键，形成C—Cl键和H—Cl键。
c.烷烃与X2取代反应为连锁反应，烷烃中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行。
4.烷烃的分解反应(高温裂化或裂解)——应用于石油化工和天然气化工生产中
烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34C8H16＋C8H18
四、环烷烃
1.概念：含有脂环结构的饱和烃。有单环脂环和稠环脂环，环烷烃既属于脂环烃，也属于饱和烃。
2.最小的环烷烃是环丙烷（△）。
虽然环烷烃和链状烷烃的碳骨架不同，但由于二者的共价键类型相同，故化学性质相似。
3.环烷烃的通式：含有1个脂环的环烷烃，分子通式为CnH2n（n≧3），所含共价键（σ键）数为3n。相同碳原子数的链状烷烃和单环烷烃相比较，C-C健数：单环烷烃比链状烷烃多1：C-H键数：单环烷烃比链状烷烃少2；H原子数：单环烷烃比链状烷烃少2。
烷烃的命名和同分异构体
1．学会烷烃的命名——习惯命名法和系统命名法。
2．掌握烷烃及其取代物同分异构体的书写和数目的确定。
一、烷烃的命名
1、烃基和烷基的概念
(1)烃基 (2)特点：①烃基中短线表示一个电子 ②烃基是电中性的，不能独立存在。
【易错提醒】①“基”是含有未成对电子的原子团，不显电性；
②基团的电子式的写法：“—CH3”的电子式：
(3)根和基的区别：“根”带电荷，“基”不带电荷；根能独立存在，而基不能单独存在
2、烷烃的命名：烷烃的命名法是有机化合物命名的基础，烷烃常用的命名法有习惯命名法和系统命名法
碳原子数在10以内的，从1到10依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数在十以上的用汉字数字表示；如：C4H10的名称为丁烷、C9H20的名称为壬烷、C17H36叫十七烷。
(2)烷烃的系统命名法
①选主链，称“某烷”：最长、最多碳的碳链定主链 (选主链的原则：优先考虑长→等长时考虑支链最多)
a．选定分子中最长的碳链作为主链，并按照主链上碳原子的数目称为“某烷”，支链作为取代基。如：
b．如果在一个分子中有多条相同碳原子数的最长碳链，则选择含支链较多的那条碳链为主链。如：
②编号位，定支链：(编号位的原则：首先要考虑“近”；同“近”，考虑“简” ；同“近”，考虑“小”)
a．选主链中离支链最近的一端开始编号，用1、2、3等数字给主链上的各个碳原子依次编号定位，使支链 获得最小的编号，以确定支链的位置。即：首先要考虑“近”，从离支链最近的一端开始编号，定1号位。如：
b．若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号。即：同“近”，考虑“简” 。如：
c．若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其它支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，两系列中各支链位次之和最小者即为正确的编号。即：同“近”、同“简”时考虑“小”。(或从离第三个支链最近的一端开始编号)。如：
③写名称，按“取代基位次——取代基名称——母体名称”的顺序书写，格式：位号—支链名—位号—支链名某烷
a．取代基，写在前，标位置，短线连：将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开，如：命名为：2—甲基丁烷；
b．不同基，简到繁：如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在前面，把复杂的写在后面，如：命名为：4—甲基—3—乙基庚烷；
c．相同基，合并算，用“二”“三”等数字表示支链的个数。两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用“，”隔开，如：命名为2，3—二甲基己烷。
【易错提醒】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、”表示，位号没有“1”；
= 2 \* GB3 \* MERGEFORMAT ②相同取代基合并算，必须用中文数字“二、三、四”表示其个数，“一”省略不写；
= 3 \* GB3 \* MERGEFORMAT ③表示取代基位号的阿拉伯数字“2，3，”等数字相邻时，必须用“，”相隔，不能用“、”；
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④名称中阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“—”隔开；
= 5 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑤若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面；
= 6 \* GB3 \* MERGEFORMAT ⑥在烷烃命名中不可能出现“1—甲基、2—乙基，3—丙基”这样的取代基。
【思考与讨论p32】参考答案：
(2)4种丁基的结构：正丁基CH3CH2CH2CH2-，异丁基CH3CH(CH3)CH2-，仲丁基CH3CH2CH(CH3)-，叔丁基CH3C(CH3)2-。
【典例2】主链上有5个碳原子，含甲基，乙基两个支链的烷烃有（ ）D
A．5种B．4种C．3种D．2种
【变式2-1】用相对分子质量为43的烷基取代烷烃()分子中的一个氢原子，所得的有机化合物有(不考虑立体异构) B
A．5种B．7种C．8种D．4种
【典例3】有机物C5H11Cl的同分异构体中，含有2个—CH3结构的有机物共有B
A．2种B．4种C．6种D．8种
1．主链上含有4个碳原子，分子中共有6个碳原子的烷烃，其结构有A
A．2种B．3种C．4种D．5种
6．某有机物中含有3个—CH3、1个、2个—CH2—，试写出符合该条件的有机物的结构简式，并命名：
【答案】，2-甲基戊烷；，3-甲基戊烷
1.在烷烃分子中，、、、中的碳原子分别称为伯、种叔、季碳原子，数目分别用、、、表示。，的烷烃共有
A．2种B．3种C．4种D．5种
【答案】B
【解析】由题干信息可知，符合条件的烷烃共有：(CH3)3CCH(CH3)CH2CH3、(CH3)3CCH2CH(CH3)2、(CH3)2CHC(CH3)2CH2CH3，故答案为：B。
6．在烷烃分子中，—CH3、—CH2—、、中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。例如：分子中n1=6，n2=1，n3=2，n4=1。试根据不同烷烃的组成和结构，分析烷烃(除甲烷外)中各原子数的关系。
(1)烷烃分子中氢原子数为n0，n0与n1、n2、n3、n4的关系是：n0= 或n0= 。
(2)四种碳原子数之间的关系为n1= 。
(3)若某分子中n2=n3=n4=1，则该分子的结构简式可能是 。
(4)若某种共价化合物分子中含有C、N、H三种元素，其数目分别用a、b、c表示，则氢原子数目最多为c= 。
(5)若某种共价化合物分子中只含有C、N、O、H四种元素，其数目分别用a、b、c、d表示，则氢原子数目最多为d= 。
【答案】(1) 3n1+2n2+n3 2(n1+n2+n3+n4)+2
(2)n3+2n4+2
(3)， ，
(4)c=2a+2+b
(5)d=2a+2+b
颜色
溶解性
可燃性
与酸性高锰酸钾溶液
与溴的四氯化碳溶液
与强酸、强碱溶液
与氯气（在光照下）
无色
难溶于水
易燃
不反应
不反应
不反应
取代反应
应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“己烷”
主链最长(7个碳)时，选主链有a、b、c三种方式，其中：a有3个支链、b有2个支链、c有2个支链，所以方式a正确
方式一的位号和为2＋3＋5＝10
方式二的位号和为2＋4＋5＝11，10