高中化学人教版 (2019)选择性必修3第一节 烷烃优质学案设计

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一、烷烃的结构特点
【思考与讨论p28】参考答案：
1.烷烃的概念：有机化合物中只含有 和 两种元素，分子中的碳原子之间都以 键结合，碳原子的剩余价键均与 原子结合，使碳原子的化合价都达到“ ”，称为 烃，又称 烃。
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)：多个碳原子相互连接成 状，而不是封闭式 状结构
③“饱和”：每个碳原子形成 个共价键，碳原子剩余价键全部跟 原子结合
= 4 \* GB3 \* MERGEFORMAT ④烷烃空间结构中，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 形或 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 同，但通式 同的有机物 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 ，如已烷是C6H14。
(3)同系物因组成和结构相似，化学性质 ，而物理性质一般呈 变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。
【思考与讨论p29】参考答案：
（1）
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：常温下烷烃很 ，与强酸、强碱、强氧化剂(酸性高锰酸钾)、溴的四氯化碳溶液等都 反应，原因：烷烃之所以很 ，是因为烷烃分子中化学键全是 键，不易 。
2.烷烃的氧化反应——可燃性
= 1 \* GB3 ①烷烃燃烧的通式：
= 2 \* GB3 ②丙烷的燃烧： ，辛烷的燃烧方程式为
③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
= 1 \* GB3 ①烷烃的取代反应： ，CnH2n＋1X可与X2继续发生 反应
②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 性，可 ，CH3CH2Cl会继续和Cl2发生 反应，生成更多的有机物。
b．化学键变化情况：断裂 键和 键，形成 键和 键。
= 3 \* GB3 ③烷烃与氯气也可以是溴蒸气在光照条件下发生的 反应，随着烷烃碳原子数的增多，产物越将会越来越 ，但HCl最 ；而生成的取代产物的种类将会更 ，如：甲烷的氯代物有：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷共四种氯代物，乙烷的氯代物产物将会更多(9种)。
④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 ，各步反应 进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即 。
⑤烷烃与X2取代反应的数量关系：每取代 ml氢原子，消耗 ml Cl2，生成 ml HCl

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：
四、烷烃的存在：天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是 。
五、环烷烃
1.概念：含有脂环结构的 烃。有 环脂环和 环脂环，环烷烃既属于 烃，也属于 烃。
2.环烷烃的结构：与链状烷烃相似，环烷烃分子中碳原子都采取 杂化，每个碳原子与其连接的4个原子构成 空间结构，分子中仅有 σ键和 σ键。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 。
3.环烷烃的通式：含有1个脂环的环烷烃，分子通式为 ，所含共价键（σ键）数为 。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 ：C-H键数：单环烷烃比链状烷烃少 ；H原子数：单环烷烃比链状烷烃少 。
4.环烷烃的物理性质
随碳原子数的增加，环烷烃同系物的熔、沸点逐渐 ，密度逐渐 ，但都 于水的密度，都 溶于水。
5.环烷烃的化学性质
与链状烷烃相似，环烷烃的化学性质比较稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应；能在光照下发生 反应、能在空气或02中 等。
►问题一 烷烃的取代反应
【典例1】烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应，原理如图所示：
某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例，结果如图：
下列说法正确的是
A．异丁烷的二溴代物有两种
B．反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定
C．丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中，1-溴丙烷含量更高
D．光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代反应的关键步骤
【变式1-1】乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应，得到乙烷的氯代产物最多有
A．10种B．9种C．8种D．7种
【变式1-2】1ml丙烷在光照情况下，最多消耗氯气
A．4mlB．8mlC．10mlD．2ml
►问题二 烷烃熔沸点的比较
【典例2】①正丁烷；②异丁烷；③正戊烷；④异戊烷；⑤新戊烷；⑥丙烷，物质的沸点由高到低的排列顺序是
A．③＞④＞⑤＞①＞②＞⑥B．③＞④＞⑤＞②＞①＞⑥
C．④＞③＞⑤＞①＞②＞⑥D．⑥＞③＞⑤＞①＞②＞④
【变式2-1】下列烷烃的沸点按由低到高的顺序排列正确的是
① ②③④
A．①②③④B．④③①②C．③④①②D．②①③④
【变式2-2】下列物质：①正丁烷、②正戊烷、③异丁烷、④庚烷，其沸点排列顺序正确的是
A．③>①>②>④B．④>②>③>①
C．④>③>①>②D．④>②>①>③
1．以下说法正确的是
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的烃不一定是烷烃
C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D．随着碳原子数的增大，烷烃的熔沸点通常会逐渐增高
2．由沸点数据：甲烷-146℃，乙烷-89℃，正丁烷-0.5℃，戊烷36℃，可以判断异丁烷的沸点可能是
A．低于-89℃B．低于-0.5℃C．高于-0.5℃D．高于36℃
3．下列关于链状烷烃的说法正确的有
①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键
②分子组成上满足通式CnH2n+2(n≥1)
③分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是链状烷烃
④碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n+2
⑤链状烷烃的同系物的最简式肯定不同
A．1个B．2个C．3个D．4个
4．下列有关烷烃的叙述中，错误的是
A．烷烃又称饱和烃，分子内部只含有单键
B．烷烃在光照条件下能与发生取代反应
C．甲基是甲烷去掉一个氢原子之后剩下的基团，含有四个共价键
D．随着碳原子数的增加，烷烃的熔点、沸点逐渐升高
5．关于烷烃性质的叙述中，不正确的是
A．烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固态
B．烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递变到比水重
C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应
D．烷烃同系物都不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
6．烷烃广泛存在于自然界中，例如苹果表面的蜡状物质、蚂蚁分泌的信息素、石蜡和凡士林等物质中都含有烷烃。
(1)写出下列各烷烃的分子式。
①烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍： 。
②烷烃B的分子中含有200个氢原子： 。
③分子中含有22个共价键的烷烃C为 。
④0.1ml烷烃D完全燃烧，消耗标准状况下的O211.2L 。
(2)下列关于烷烃的叙述中正确的是_______。
A．都是易燃物，燃烧产物一定为二氧化碳和水B．在光照条件下，能使溴水褪色
C．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物D．能使酸性溶液褪色
(3)把下列物质的沸点按由高到低的顺序排列 。(填入编号)
① ② ③2，3，三甲基戊烷 ④
1．下列说法不正确的是
A．所有碳氢化合物中，甲烷中碳的质量分数最低
B．所有烷烃中，甲烷的沸点最低
C．甲烷分子中最多有4个原子共平面
D．甲烷、乙烷和丙烷都能在光照下与氯气发生取代反应
2．有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷，它的分子结构与烷烃相似。下列有关说法中错误的是
A．硅烷的分子通式可表示为SinH2n＋2B．甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水
C．甲硅烷(SiH4)的密度小于甲烷(CH4)D．甲硅烷的热稳定性弱于甲烷
3．烷烃与氯气的取代反应属于常见的自由基反应，其中甲烷与氯气反应的部分历程如下：
①引发：等；②链反应：，等；③终止：，等以下说法错误的是
A．引发时可以通过热辐射、光照等条件B．链反应可以反复进行
C．反应产物只有四种D．产物中可能出现
4．下列有关烷烃的叙述中，正确的是
A．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
B．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性溶液的紫色褪去
C．分子通式为的烃不一定是烷烃
D．有些烷烃能发生加成反应
5．下列关于烷烃性质的叙述不正确的是
A．烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高，常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态
B．烷烃都能使溴水、酸性溶液褪色
C．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
D．烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应
6．有机物是生命产生的物质基础，所有的生命体都含有机化合物。有机化合物不仅与人类的衣、食、住、行密切相关，而且还是揭示生命现象及其规律的钥匙。
(1)下列物质属于有机物的是 (填编号)。
①乙醇；②食盐；③石墨；④甲烷；⑤蔗糖：⑥水；⑦一氧化碳；⑧碳酸钙；⑨乙酸钠；⑩碳酸。
(2)有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 (单选)。
A．只形成π键B．只形成非极性键
C．一定形成四对共用电子对D．形成离子键和共价键
(3)一款环保汽车使用的燃料是压缩甲烷气体。下列有关甲烷的叙述正确的是 (单选)。
A．甲烷点燃前必须验纯
B．甲烷分子的空间构型是正四面体，所以CH2Cl2也是正四面体
C．甲烷很稳定，不能分解
D．甲烷可以与氯气发生取代反应，因此可以使氯水褪色
(4)现有新戊烷、异丁烷、异戊烷、正丁烷四种烷烃，沸点由高到低的顺序为 (用结构简式表示)。
(5)如图为篮烷的键线式，则篮烷的分子式为 ，篮烷 (填“是”或“不是”)烷烃。
(6)某烷烃蒸气的密度是相同状况下氢气密度的64倍，且不可能是烯烃与氢气加成的产物，该烷烃的结构简式为 。
(7)由两种气态链烃(其中一种是烷烃)组成的混合气体20mL，在足量的O2中燃烧。恢复到室温后，混合气体体积减少了35mL，再将剩余气体通过碱石灰吸收，体积又减少40mL。则混合气体的组成为 。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。
名称
球棍模型
结构简式
分子式
碳原子的杂化方式
分子中共价键的类型
甲烷
乙烷
丙烷
正丁烷
正戊烷
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）