高中化学人教版 (2019)必修 第二册第七章 有机化合物第一节 认识有机化合物第2课时导学案

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第七章 有机化合物第一节 认识有机化合物第2课时导学案，共16页。学案主要包含了烷烃，同系物，同分异构体等内容，欢迎下载使用。
第一节 认识有机化合物第2课时　烷烃 课前自主预习 一、烷烃1．烷烃的概念烃分子中的碳原子之间只以单键结合，剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到饱和。这样的烃叫做饱和烃也称为烷烃。2．烷烃的结构特点(1)烷烃分子里碳原子间都以单键相连接，每个碳原子最多能以四个共价单键与其他碳(或氢)原子相连接，如乙烷和丙烷的结构式分别为。(2)烷烃都是链状结构，碳原子不在一条直线上。直链烷烃空间构型是折线型或锯齿状。(3)碳碳单键可以旋转，因此烷烃(主链的碳原子数≥4)的碳链形状可以改变。3．烷烃的性质(1)物理性质随分子中碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高，相对密度逐渐增大。①常温下，碳原子数小于或等于4时，均为气态(新戊烷常温下也为气态)。②烷烃不溶于水而易溶于有机溶剂(填“不溶于”或“易溶于”)。③当碳原子数相同时，一般支链越多，沸点越低。如沸点：正丁烷>异丁烷、正戊烷>异戊烷>新戊烷(填“>”“<”或“＝”)。(2)化学性质烷烃的化学性质与甲烷类似，具有如下规律：①烷烃通常较稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不能与强酸、强碱发生反应。②在空气或氧气中点燃，完全燃烧时生成CO2和H2O。在相同情况下，随着烷烃分子里碳原子数的增加，燃烧会越来越不充分，燃烧火焰更明亮，甚至伴有黑烟；烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。③在光照条件下，烷烃与Cl2、Br2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。生成一卤代物可简单表示如下：CnH2n＋2＋X2CnH2n＋1X＋HX。4．习惯命名法(1)当碳原子数(N)≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；若N>10，用数字表示。如：C8H18命名为辛烷，C11H24命名为十一烷。(2)当碳原子数(N)相同时，用正、异、新来区别。如：CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，二、同系物1．同系物的概念结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。2．同系物的判断判断有机物之间是否互为同系物的标准有两个，两者缺一不可：(1)分子结构相似，即两种物质均属于同一类物质，通式相同。(2)分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。三、同分异构体1．同分异构现象、同分异构体(1)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。(2)同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。2．两化合物互为同分异构体的必备条件(1)两化合物的分子式相同。(2)两化合物的结构不同，即分子中原子的连接方式不同。 课堂互动探究 烷烃的结构和性质1．烷烃的组成和结构(1)烷烃分子里只含有C、H两种原子。(2)烷烃分子里只有两种键：碳碳单键和碳氢键。每个碳原子都以四个共价单键与其他碳原子或氢原子相连接。(3)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比烷烃的少。(4)烷烃的通式为CnH2n＋2(n为正整数)，符合其通式的烃一定是烷烃。(5)烷烃分子中的氢原子数一定是偶数，相对分子质量也一定为偶数。(6)烷烃都是立体结构，非平面或直线结构，碳原子不在一条直线上，而是呈折线型或锯齿状。碳碳单键可以旋转，因此烷烃(主链的碳原子数≥4)的碳链形状可以改变。2．烷烃的性质(1)物理性质烷烃的物理性质随C原子个数的增多呈现规律性的变化： 递变性①烷烃的熔、沸点较低，且随碳原子数的增加烷烃的熔、沸点逐渐升高；②碳原子数≤4的烷烃在常温常压下是气体，其他烷烃在常温常压下是液体或固体；③烷烃的相对密度都较小，且随碳原子数的增加，烷烃的相对密度逐渐增大；④碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低。相似性烷烃不溶于水而易溶于有机溶剂。液态烷烃的密度均小1 g·cm－3。  同系物的判断1．判断标准——“同类不同碳”2．正确理解(1)结构相似①结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。例如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物。②结构相似，则组成元素必相同，反之，不一定成立。如CH4与CH2===CH2，二者组成元素均为C、H，但不互为同系物。③结构相似，则必符合同一通式，反之，不一定成立。如CH2===CH2(乙烯)和 (环丙烷)，二者均符合通式CnH2n，但不互为同系物。(2)组成上相差n个CH2原子团①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n，n≥1)。3．判断方法两化合物互为同系物的必备条件有三：(1)同通式、同类物；(2)结构相似；(3)分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团。同时满足这三个条件的化合物才是互为同系物的关系。判断同系物时要注意以下两种情况：①根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，若分子式相同则不属于同系物，如CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于同分异构体。②组成元素相同且各元素的质量分数相同的物质不一定为同系物。如：C2H4与C3H6的最简式相同，C、H的质量分数相同，但C2H4只能为CH2===CH2，而C3H6若为时不是同系物。 同分异构体1．同分异构体的判断标准——“一同一异”：(1)判断标准的“一同”，即分子式相同。可理解如下：①分子式相同一定具有相同的组成元素，反之，不一定成立。如CH4、C3H8组成元素均为C、H，显然二者不是同分异构体。②分子式相同一定具有相同的相对分子质量，反之，不一定成立。如C2H4、N2的相对分子质量均为28，但二者不是同分异构体。③分子式相同各元素的质量分数一定分别相同，反之，不一定成立。如C2H4、C3H6分子中C、H的质量分数均分别相同，但二者不是同分异构体。(2)判断标准的“一异”，即结构不同。可理解如下：①原子或原子团的连接顺序不同。②原子的空间排列不同。2．烷烃同分异构体的书写：烷烃同分异构体的书写是其他种类有机物同分异构体书写的基础。由于烷烃只存在碳原子的连接方式不同所引起的异构(即碳链异构)，其书写技巧一般采用“减链法”，可概括为“两注意、三原则、四顺序”。这样可以无遗漏、无重复地快速写出烷烃的同分异构体。烷烃的同分异构体的书写技巧如下：减链法以C6H14为例(为了简便，在所写结构式中删去了H原子)：①将分子中全部碳原子连成一条直链。C—C—C—C—C—C②从母链的一端取下一个C原子，依次连接到剩余的含5个C原子的主链上，即得到多个带有甲基的同分异构体骨架。 注意：不能连接在端位，不能重复，要考虑对称性。 典例题组训练 题组一　　　烷烃1．下列有关烷烃的叙述中，正确的是(　C　)①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式为CnH2n＋2(n为正整数)的烃不一定是烷烃④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色A．①③⑤   B．②③C．①④   D．①②④解析：烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①说法正确；烷烃属饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应，也不能使溴水褪色，②⑤说法不正确；因分子通式CnH2n＋2中的氢原子已达完全饱和，因此符合通式CnH2n＋2的有机物一定是烷烃，③说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，④说法正确。2．(双选)某气态烃在恒容密闭容器内与氧气混合完全燃烧，如果燃烧前后容器内(温度高于100 ℃)压强保持不变，该烃可能是(　AB　)A．CH4   B．C2H4C．C3H8   D．C3H6解析：烃燃烧的化学方程式为：CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O，因为燃烧前后容器内压强不变，说明燃烧前后气体总体积不变，即：1＋x＋＝x＋，则y＝4，A、B项正确。     　(1)碳原子数相同时，一般支链越多，熔、沸点越低。如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。(2)化学性质：烷烃的化学性质与甲烷类似，具有如下规律： 稳定性烷烃通常较稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不能与强酸、强碱发生反应氧化反应①在空气或氧气中点燃，完全燃烧时生成CO2和H2O②在相同情况下，随着烷烃分子里碳原子数的增加，往往燃烧起来越不充分，燃烧火焰明亮，甚至伴有黑烟③烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O取代反应在光照条件下，烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体发生取代反应，生成种类更多的有机物和相应的卤化氢气体。生成一卤代物可简单表示如下：CnH2n＋2＋X2CnH2n＋1X＋HX题组二　　同系物3．观察下面几种烷烃的球棍模型：(1)与C互为同系物的是AB，与C互为同分异构体的是D。(2)在烷烃的同系物中，随碳原子数增加，其熔、沸点依次升高(其中碳原子数满足小于或等于4条件的烷烃常温下呈气态)，液态时密度依次增大。解析：理解同系物、同分异构体的概念，会判断同系物、同分异构体。了解随碳原子数增加，烷烃熔点、沸点、密度的递变规律。4．(双选)下列各组物质中一定互为同系物的是(　BD　)解析：C3H4和C5H8不符合同一通式，A错误；C3H8和C5H12符合通式CnH2n＋2(n>0)，属于烷烃，组成上相差2个CH2原子团，属于同系物，B正确；C项中两种分子都符合通式CnH2n＋2(n>0)，属于烷烃，分子式相同，属于同分异构体，C错误；D项中C2H5Cl和C4H9Cl均为烷烃的一氯代物，属于同系物，D正确。   　同系物的判断题组三　　同分异构体5．同学们已经学习了同位素、同系物、同素异形体、同分异构体，你能区别这些概念吗？下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在下表中。解析：解答此题首先要对物质进行分类：④⑧都属于单质，所以属于同素异形体；⑤⑥都属于原子，所以属于同位素；①②③⑦⑨都属于有机物，①③结构相似(都属于烷烃)，碳原子个数不同(①中分别为4个碳原子、5个碳原子；③中分别为1个碳原子、3个碳原子)，所以①③分别属于同系物；②⑦⑨中分子式相同，②⑦中结构不同，属于同分异构体，⑨结构相同，是同种物质不同的表示方法。6．某烃具有同分异构体，且各同分异构体的一氯代物的种数相同，该烃的分子式是(　C　)A．CH4　　　B．C3H8  C．C4H10　　D．C5H12   　等效氢原子法判断同分异构体数目的基本思路如果要判断某烃的一元取代物的同分异构体的数目，首先要观察该烃的结构是否具有对称性，明确其中的等效氢原子：   ①连在同一碳原子上的氢原子等效，如甲烷中的4个氢原子等效；②连在同一碳原子上的甲基上的氢原子等效；③处于对称位置上的氢原子等效。   核心素养 1．烷烃的结构与性质2.烷烃的习惯命名法(1)当碳原子数n≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；当n＞10时，用汉字数字表示。(2)当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。如：CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，(CH3)2CHCH2CH3称为异戊烷，C(CH3)4称为新戊烷。【例1】　(双选)丁烷(分子式C4H10)广泛应用于家用液化石油气，也用于作打火机中燃料，下列关于丁烷的叙述不正确的是(　　)A．在常温下，C4H10是液体B．C4H10与CH4互为同系物C．丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体D．C4H10进行一氯取代后生成两种沸点不同的产物【解析】　在常温下，C4H10是气体，C4H10与CH4均是烷烃，碳原子数不同，互为同系物，A错误，B正确；丁烷有正丁烷(CH3CH2CH2CH3)和异丁烷(CH3CHCH3CH3)两种同分异构体，它们进行一氯取代后共生成2＋2＝4种沸点不同的产物，C正确，D错误。【答案】　AD【例2】　进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是(　　)A．(CH3)2CHCH2CH2CH3　　 B．(CH3)2CHCH3C．(CH3)2CH—CH(CH3)2   D．(CH3)3CCH2CH3【解析】　能生成三种沸点不同的产物，即生成三种一氯代物。A中有5种位置不同的氢，其一氯代物有5种，错误；B中有2种位置不同的氢，其一氯代物有2种，错误；C中含有2种等效氢，其一氯代物有2种，错误；D中有3种位置不同的氢，其一氯代物有3种，正确。【答案】　D