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人教版 (新课标)必修2第一节 最简单的有机化合物--甲烷学案
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这是一份人教版 (新课标)必修2第一节 最简单的有机化合物--甲烷学案，共8页。
2.了解烷烃的物理性质和化学性质。重点
3.理解同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。重难点
[基础·初探]
教材整理 烷烃的组成、结构与性质
1．分子结构特点
2．物理性质(随分子中碳原子数增加)
(1)熔、沸点：逐渐升高；
(2)状态：由气态→液态→固态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态；
(3)密度：逐渐增大且均比水的密度小，难溶于水。
3．化学性质
烷烃的化学性质与甲烷类似，通常较稳定，与强酸、强碱及强氧化剂不反应，但一定条件下可燃烧，与氯气等发生取代反应。
(1)烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋eq \f(3n＋1,2)O2eq \(――→,\s\up14(点燃))nCO2＋(n＋1)H2O。
(2)取代反应
乙烷在光照下与氯气发生取代反应的化学方程式为(生成一氯代物)C2H6＋Cl2eq \(――→,\s\up14(光))C2H5Cl＋HCl。
【特别提醒】 表示物质的化学用语(以乙烷为例)
(1)分子式：C2H6
(2)最简式(实验式)：CH3
(3)结构式：
(4)结构简式：CH3CH3
[题组·冲关]
1．下列属于烷烃的是( )
【答案】 B
2．下列说法正确的是( )
A．饱和烃就是烷烃
B．随着碳原子数的递增，烷烃的熔、沸点逐渐降低
C．取代反应中可能有单质生成
D．任何烷烃分子都不可能为平面结构
【解析】 饱和链烃是烷烃，随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高，据CH4的分子结构可知，烷烃分子不可能是平面结构，A、B错误，D正确；由取代反应的定义可知C错误。
【答案】 D
3．下列关于CH4和的叙述正确的是( )
A．均能用CnH2n＋2组成通式来表示
B．均可以使氯水褪色
C．因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同
D．通常状况下，它们都是气态烷烃
【答案】 A
4．写出下列物质的分子式：
(1)分子中含有14个氢原子的烷烃：________。
(2)相对分子质量为44的烷烃：________。
(3)碳、氢原子个数比为2∶5的烷烃：________。
(4)含碳元素质量分数约为83.7%的烷烃：________。
【解析】 根据烷烃的分子通式CnH2n＋2进行推断。
(1)2n＋2＝14，n＝6，其分子式为C6H14。
(2)14n＋2＝44，n＝3，其分子式为C3H8。
(3)n∶(2n＋2)＝2∶5，解得n＝4，其分子式为C4H10。
(4)eq \f(12n,14n＋2)×100%＝83.7%，解得n≈6，其分子式为C6H14。
【答案】 (1)C6H14 (2)C3H8 (3)C4H10 (4)C6H14
[基础·初探]
教材整理 烷烃的命名、同系物、同分异构体
1．烷烃的命名
(1)表示
(2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。
(3)举例：C6H14命名为己烷，C18H38命名为十八烷；C4H10的两种分子的命名：
无支链时：CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷；
有支链时：命名为异丁烷。
2．同系物
(1)概念：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。
(2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
3．同分异构体
(1)概念
同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。
同分异构体：具有同分异构现象的化合物。
(2)写出C4H10的同分异构体
CH3CH2CH2CH3和。
(3)戊烷有3种，己烷有5种，庚烷有9种。
[探究·升华]
[思考探究]
探究 同分异构体的判断
(1)有下列结构的物质，属于同分异构体的为________(填序号)。
①O2与O3 ②16O、17O与18O
[提示]④⑦
(2)写出C5H12的所有同分异构体的结构简式
[提示] CH3CH2CH2CH2CH3、
[认知升华]
升华1 同分异构体的判断标准
(1)“同分”：分子式相同不是相对分子质量相同。
(2)
升华2 烷烃同分异构体的书写方法
烷烃同分异构体的书写规律可概括为主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间。
选择最长的碳链为主链；找出中心对称线；碳原子必须满足四个键；主链上的链端不能接甲基，主链上的第二个碳原子或倒数第二个碳原子不能接乙基，否则主链会改变，而容易出现重复结构。
[题组·冲关]
题组1 同系物的含义与判断
1．下列说法中错误的是( )
A．同系物具有相同的最简式
B．同系物都符合同一通式
C．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团
D．同系物的化学性质基本相似
【解析】 同系物不一定具有相同的最简式，如甲烷、乙烷、丙烷是烷烃的同系物，但它们的最简式分别为CH4、CH3、C3H8；结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物，同系物具有同一通式，化学性质相似。
【答案】 A
2．下列各组内的物质不属于同系物的是( )
【解析】 虽然A项中的3种物质有的是直链结构，有的是带支链的结构，但它们通式相同，都属于烷烃，在分子组成上依次相差一个CH2原子团，故为同系物；B项中的3种物质均只含一个碳碳双键，在分子组成上依次相差一个CH2原子团，也属于同系物；C项中3种物质结构相似，在组成上依次相差一个CH2原子团，属于同系物；D项中3种物质互为同分异构体，因此选D项。
【答案】 D
【题后归纳】 同系物的判断
题组2 同分异构体的判断及书写
3．分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)( )
【导学号：30032050】
A．7种B．8种
C．9种D．10种
【解析】 有机物C4H8Cl2的碳骨架有两种结构：
。
(1)碳骨架为C—C—C—C的同分异构体有
① ② ③
④ ⑤ ⑥
(2)碳骨架为的同分异构体有
① ② ③
则C4H8Cl2的同分异构体共有9种。
【答案】 C
4．写出乙烷与Cl2在光照条件下生成的所有有机产物的结构简式
【答案】 CH3CH2Cl，CH3CHCl2，CH2ClCH2Cl，CH3CCl3，CH2ClCHCl2，CH2ClCCl3，CHCl2CHCl2，CHCl2CCl3，CCl3CCl3
【题后归纳】 同分异构体数目的确定——等效氢法
(1)氢原子等效的几种情况：
①烃分子中同一个碳原子连接的氢原子等效。如甲烷分子中的四个氢原子等效。
②同一个碳原子所连接的原子团—CH3上的氢原子等效。如新戊烷分子中四个原子团—CH3上的12个氢原子等效。
③分子中处于镜面对称位置上的氢原子等效。
如分子中的18个氢原子等效。
(2)烃分子中等效氢原子有几种，则该一元取代物就有几种同分异构体。
烷烃
烷烃的命名和同分异构体
碳原子数(n)及表示
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
n＞10
相应汉字数字
2.了解烷烃的物理性质和化学性质。重点
3.理解同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。重难点
[基础·初探]
教材整理 烷烃的组成、结构与性质
1．分子结构特点
2．物理性质(随分子中碳原子数增加)
(1)熔、沸点：逐渐升高；
(2)状态：由气态→液态→固态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态；
(3)密度：逐渐增大且均比水的密度小，难溶于水。
3．化学性质
烷烃的化学性质与甲烷类似，通常较稳定，与强酸、强碱及强氧化剂不反应，但一定条件下可燃烧，与氯气等发生取代反应。
(1)烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋eq \f(3n＋1,2)O2eq \(――→,\s\up14(点燃))nCO2＋(n＋1)H2O。
(2)取代反应
乙烷在光照下与氯气发生取代反应的化学方程式为(生成一氯代物)C2H6＋Cl2eq \(――→,\s\up14(光))C2H5Cl＋HCl。
【特别提醒】 表示物质的化学用语(以乙烷为例)
(1)分子式：C2H6
(2)最简式(实验式)：CH3
(3)结构式：
(4)结构简式：CH3CH3
[题组·冲关]
1．下列属于烷烃的是( )
【答案】 B
2．下列说法正确的是( )
A．饱和烃就是烷烃
B．随着碳原子数的递增，烷烃的熔、沸点逐渐降低
C．取代反应中可能有单质生成
D．任何烷烃分子都不可能为平面结构
【解析】 饱和链烃是烷烃，随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高，据CH4的分子结构可知，烷烃分子不可能是平面结构，A、B错误，D正确；由取代反应的定义可知C错误。
【答案】 D
3．下列关于CH4和的叙述正确的是( )
A．均能用CnH2n＋2组成通式来表示
B．均可以使氯水褪色
C．因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同
D．通常状况下，它们都是气态烷烃
【答案】 A
4．写出下列物质的分子式：
(1)分子中含有14个氢原子的烷烃：________。
(2)相对分子质量为44的烷烃：________。
(3)碳、氢原子个数比为2∶5的烷烃：________。
(4)含碳元素质量分数约为83.7%的烷烃：________。
【解析】 根据烷烃的分子通式CnH2n＋2进行推断。
(1)2n＋2＝14，n＝6，其分子式为C6H14。
(2)14n＋2＝44，n＝3，其分子式为C3H8。
(3)n∶(2n＋2)＝2∶5，解得n＝4，其分子式为C4H10。
(4)eq \f(12n,14n＋2)×100%＝83.7%，解得n≈6，其分子式为C6H14。
【答案】 (1)C6H14 (2)C3H8 (3)C4H10 (4)C6H14
[基础·初探]
教材整理 烷烃的命名、同系物、同分异构体
1．烷烃的命名
(1)表示
(2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。
(3)举例：C6H14命名为己烷，C18H38命名为十八烷；C4H10的两种分子的命名：
无支链时：CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷；
有支链时：命名为异丁烷。
2．同系物
(1)概念：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。
(2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。
3．同分异构体
(1)概念
同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。
同分异构体：具有同分异构现象的化合物。
(2)写出C4H10的同分异构体
CH3CH2CH2CH3和。
(3)戊烷有3种，己烷有5种，庚烷有9种。
[探究·升华]
[思考探究]
探究 同分异构体的判断
(1)有下列结构的物质，属于同分异构体的为________(填序号)。
①O2与O3 ②16O、17O与18O
[提示]④⑦
(2)写出C5H12的所有同分异构体的结构简式
[提示] CH3CH2CH2CH2CH3、
[认知升华]
升华1 同分异构体的判断标准
(1)“同分”：分子式相同不是相对分子质量相同。
(2)
升华2 烷烃同分异构体的书写方法
烷烃同分异构体的书写规律可概括为主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间。
选择最长的碳链为主链；找出中心对称线；碳原子必须满足四个键；主链上的链端不能接甲基，主链上的第二个碳原子或倒数第二个碳原子不能接乙基，否则主链会改变，而容易出现重复结构。
[题组·冲关]
题组1 同系物的含义与判断
1．下列说法中错误的是( )
A．同系物具有相同的最简式
B．同系物都符合同一通式
C．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团
D．同系物的化学性质基本相似
【解析】 同系物不一定具有相同的最简式，如甲烷、乙烷、丙烷是烷烃的同系物，但它们的最简式分别为CH4、CH3、C3H8；结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物，同系物具有同一通式，化学性质相似。
【答案】 A
2．下列各组内的物质不属于同系物的是( )
【解析】 虽然A项中的3种物质有的是直链结构，有的是带支链的结构，但它们通式相同，都属于烷烃，在分子组成上依次相差一个CH2原子团，故为同系物；B项中的3种物质均只含一个碳碳双键，在分子组成上依次相差一个CH2原子团，也属于同系物；C项中3种物质结构相似，在组成上依次相差一个CH2原子团，属于同系物；D项中3种物质互为同分异构体，因此选D项。
【答案】 D
【题后归纳】 同系物的判断
题组2 同分异构体的判断及书写
3．分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)( )
【导学号：30032050】
A．7种B．8种
C．9种D．10种
【解析】 有机物C4H8Cl2的碳骨架有两种结构：
。
(1)碳骨架为C—C—C—C的同分异构体有
① ② ③
④ ⑤ ⑥
(2)碳骨架为的同分异构体有
① ② ③
则C4H8Cl2的同分异构体共有9种。
【答案】 C
4．写出乙烷与Cl2在光照条件下生成的所有有机产物的结构简式
【答案】 CH3CH2Cl，CH3CHCl2，CH2ClCH2Cl，CH3CCl3，CH2ClCHCl2，CH2ClCCl3，CHCl2CHCl2，CHCl2CCl3，CCl3CCl3
【题后归纳】 同分异构体数目的确定——等效氢法
(1)氢原子等效的几种情况：
①烃分子中同一个碳原子连接的氢原子等效。如甲烷分子中的四个氢原子等效。
②同一个碳原子所连接的原子团—CH3上的氢原子等效。如新戊烷分子中四个原子团—CH3上的12个氢原子等效。
③分子中处于镜面对称位置上的氢原子等效。
如分子中的18个氢原子等效。
(2)烃分子中等效氢原子有几种，则该一元取代物就有几种同分异构体。
烷烃
烷烃的命名和同分异构体
碳原子数(n)及表示
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
n＞10
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