高中化学人教版 (新课标)必修2第一节 最简单的有机化合物--甲烷背景图ppt课件

这是一份高中化学人教版 (新课标)必修2第一节 最简单的有机化合物--甲烷背景图ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了有机化合物，第三章，饱和烃，氢原子，化合价，CnH2n＋2，规律性，分子式，同分异构体，有机物种类繁多等内容，欢迎下载使用。
第一节　最简单的有机化合物——甲烷第2课时　烷烃
据英国媒体2009年8月1日报道，当日，俄罗斯总理普京乘坐潜艇，下潜到千余米深的贝加尔湖中，与科研人员一起探寻被称之为“可燃冰”的物质。贝加尔湖中这种“可燃冰”到底是一种什么神秘的物质呢？能让一个国家的总理甘愿冒这么大的风险去探寻？在人们担心化石能源将被耗尽的时候，科学家发现在各个大陆向海延伸的大陆边缘水深超过300m～500m的深度，尤其是在海底以下1000m～1100m深度的沉积地层中，以及高纬度地区广泛发育的永久冻土层中，蕴藏着丰富的气体水合物——天然气水合物资源，科学界把它们称之为“易燃冰”或“可燃冰”。
这种天然气水合物是一种由气体和水形成的冰状白色固态晶体，水分子一般通过氢键合成多面体笼，笼中含有固体的天然气分子。其分子式是M·nH2O，式中M是气体分子，主要是甲烷、乙烷和丙烷等烃类同系物及CO2、N2和H2S等；n是水分子数。水分子组成笼形类冰晶格架，气体分子充填在格架空腔中，组成单一或复合成分的天然气水合物。这种类冰气水合物遇火即可燃烧。
我们已经初步认识了甲烷的分子结构和性质，除甲烷外，还有一系列结构和性质与它很相似的烃，如下面两种物质：我们称这类烃为烷烃。那么，它们具有什么样的结构特点和性质呢？让我们一起走进教材第2课时烷烃。
●学习目标1．了解烷烃的概念、通式及结构特点。2．了解烷烃的物理性质和化学性质。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。
●新知预习1．烷烃又叫________，其结构特点是碳原子之间只以__________结合，剩余价键均与__________结合，使每个碳原子的______________都已充分利用，达到“饱和”。通式为______________(n≥1的整数)。2．烷烃的物理性质随着分子里碳原子数的递增，呈现__________的变化。如：常温下，其状态由__________态变到__________态，再变到__________态；沸点逐渐__________，相对密度__________。
3．同系物是指：___________________________________ ______________________________________________。4．化合物具有相同的__________，但具有不同________的现象叫同分异构现象。具有同分异物现象的化合物统称为___________，随着碳原子数目增加，其同分异构体的数目__________；同分异构现象是______________的重要原因之一。
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
●自主探究1．根据甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的分子式，你能推出烷烃的化学通式吗？(设碳原子数为n)提示：推有机物的通式一种方法是利用数学关系推导，另一种方法就是根据分子的结构进行推导。利用数学关系推导：根据甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的分子式找出规律，判断烷烃碳原子数和氢原子数之间的关系，从而推出烷烃的化学通式。根据分子的结构进行推导：根据甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的结构找出规律，判断烷烃碳原子数和氢原子数之间的关系，从而推出烷烃的化学通式。
答案：观察法：首先写出乙烷、丙烷和丁烷的分子式C2H6、C3H8、C4H10，不难发现，相邻的两个烷烃在分子组成上都相差一个“CH2”原子团。这样，甲烷的分子式为CH4，分子内含n个碳原子的烷烃的分子式，就应是比甲烷分子式多(n－1)个CH2由此可推出烷烃的通式为CnH2n＋2。递推法探究：因为碳是四价的，一个碳原子应连接四个氢原子，增加一个碳，原碳上去掉一个氢，后来增加的这个碳上还需再接三个氢，这样相当于增加一个碳时，就相应的增加两个氢，故含n个碳原子的烷烃相当于在甲烷分子中增加了(n－1)个碳，相应增加了2(n－1)个氢，于是烷烃的通式为C1＋n－1H4＋2(n－1)＝CnH2n＋2。
2．有机物如何命名？提示：使用习惯命名法命名有机物，要清楚以什么为标准，烷烃中碳原子数在十以下的怎样命名，碳原子数在十以上的怎样命名。对于碳原子数相同的而结构不同的烷烃，还要写明什么。还要清楚习惯命名法适于什么情况，还有什么命名法。有时使用习惯命名法：以有机物分子中含有的碳原子数命名。烷烃中碳原子数在十以下，用天干表示，即甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示，称某烷；碳原子数在十以上的，用中文数字来表示。如C17H36叫十七烷。对于碳原子数相同的而结构不同的烷烃，一般在烷烃名称前再加上“正、异、新”等字加以区别。
使用习惯命名法命名有机物时，常命名碳原子数较少的、结构比较简单的烷烃，对于碳原子数比较多的常用系统命名法命名，将在后面的学习中接触到。
●教材点拨1．烷烃的定义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。
温馨提示：①烷烃都是立体结构，碳原子不在一条直线上，除非只有两个碳原子。直链烷烃空间构型是折线型或锯齿状。②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)常见烷烃的结构式和结构简式
3.烷烃分子的通式：CnH2n＋2(n≥1，正整数)烷烃是饱和链状烃的简称，其分子组成符合通式CnH2n＋2，其中甲烷既是分子组成最简单的烷烃，也是分子组成最简单的烃。甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷……其分子式依次为CH4、C2H6、C3H8、C4H10……，仔细观察其分子组成中C原子、H原子均成等差数列，由数学数列通式，易得到烷烃中的碳原子数为n，烷烃中的氢原子数为2n＋2，故烷烃的分子通式为CnH2n＋2。
4．烷烃的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)烷烃均不溶于水而易溶于有机溶剂，相对密度均小于1。(3)当碳原子数相同时，一般支链越多，熔点越低。如沸点：正丁烷＞异丁烷、正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。
6．烷烃的简单命名规则(1)在分子内所含碳原子的数目后加一个“烷”字，称为“某烷”。分子内碳原子数在十以内的，依次用天干——甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，如甲烷、丁烷等。分子内碳原子数超过十的烷烃，直接用汉字数字代表，如十二烷、十六烷等。
温馨提示：烷烃的这种命名方法称为习惯命名法。它适应于碳原子数较少，结构比较简单的烷烃。对于碳原子数较多，结构较复杂的烷烃，可采用系统命名法，在选修5中学到。
8．燃烧法测定有机物化学式的计算燃烧法是测定有机化合物化学式的一种重要方法。有机化合物的燃烧属于化学反应，化学反应遵循质量守恒定律，被燃烧的有机化合物与燃烧产物之间存在着一定的相互关系。使有机化合物发生燃烧反应，根据有关反应物、生成物的数据和化学方程式进行计算，可以确定有机化合物的组成情况。
(2015·经典习题选萃)下列性质中，属于烷烃特征性质的是(　　)A．完全燃烧的产物为二氧化碳和水B．它们几乎不溶于水C．它们是非电解质D．分子的通式为CnH2n＋2，与氯气发生取代反应【解析】　烃类化合物完全燃烧产物均为二氧化碳和水，因此A不是烷烃的特征性质；烃类化合物几乎不溶于水，都是非电解质，所以B、C也不正确。【答案】　D
已知下列有机物的结构简式：甲烷：CH4；乙烷：CH3CH3；丙烷：CH3CH2CH3；丁烷：CH3(CH2)2CH3；戊烷：CH3(CH2)3CH3……试回答：(1)这类有机物的通式为________；(2)其最大含C量和最大含H量分别是__________、____________。
【解析】　(1)推导有机物的通式有以下几种方法：方法一(虚拟法)：比较相邻烷烃的化学式CH4、C2H6、C3H8、C4H10……不难看出相邻两烷烃在组成上都相差1个“CH2”原子团(此即烷烃通式变化项)，这样由CH4往前推，虚拟出1个“H2”(氢气)，其中2就是烷烃通式的常数项，由此得烷烃的通式为：(CH2)n·H2，即：CnH2n＋2。方法二(数列法)：观察烷烃化学式：CH4、C2H6、C3H8、C4H10……可知，它们是一等差数列，其首项a1为CH4，公差d是CH2；利用等差数列的通项公式：an＝a1＋(n－1)d，可得烷烃通式：CH4＋(n－1)CH2＝CnH2n＋2。
【答案】　(1)CnH2n＋2　(2)85.7%　25%
下列数值为烃的式量值，其对应的一定为烷烃的是(　　)A．42 B．44C．128 D．54【答案】　B
(2015·河南省南阳市高一期终)下表中所列的都是烷烃，它们的一卤取代物均只有一种，分析下表中各项的排布规律，按此规律排布第6项应为(　　)A.C14H30 B．C17H36C．C20H42 D．C26H54
【解析】　根据表格的规律可知：第5项是第三项C5H12的所有H原子被甲基取代的产物；第6项应为第四项的所有H原子被甲基取代的产物，分子式是C26H54。故选项是D。【答案】　D
●教材点拨1．同系物及同系物规律(1)同系物：结构相似(同一类)，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团(不同碳)的物质互称同系物。(2)判断方法：看是否符合“两同一差”，同——同通式、同结构(类别)，差——差n个CH2。对于同系物概念的理解，应注意以下几点：同系物必符合同一通式；同系物必为同一类物质；同系物化学式不同；同系物组成元素相同；同系物结构相似，但不一定完全相同；同系物之间相对分子质量相差14n(n为两种同系物分子的碳原子数差值)。同系物一定具有不同的分子式。
(3)同系物规律：同系物随着碳原子数的增多，相对分子质量逐渐增大，熔、沸点逐渐增大；因结构相似，同系物之间的化学性质一般相似。
2．同分异构现象与同分异构体(1)定义：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象称为同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。(判断标准：一同一异)①有机物结构的多样性是有机物种类繁多的重要原因。②同分异构体之间的转化是化学变化。
(2)同分异构体因结构不同，故性质也不同，是不同的物质。(3)化合物分子组成越复杂，同分异构体越多，如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体，C4H10有2种同分异构体，C5H12有3种同分异构体，C6H14有5种同分异构体。
温馨提示：“同分”——相同分子式(当然相对分子质量也相同，但相对分子质量相同不一定是同分异构体)；“异构”——结构不同，分子中原子的排列顺序或结合方式不同。
3．烷烃同分异构体的书写方法——“减碳移位”法可概括为“两注意，四句话”。如C6H14的同分异构体：(1)将分子中全部碳原子连成直链作为母链C—C—C—C—C—C
(2)从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线(虚线)一侧的各个碳原子上，此时碳架有两种：注意：甲基不能连在①位和⑤位上，否则会使碳链变长，②位和④位等效，只能用一个，否则重复。
(3)从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳架结构有两种：注意：②位或③位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。所以C6H14共有5种同分异构体。
4．同位素、同素异形体、同分异构体、同系物、同种物质的比较
(2015·浙江省瑞安中学高二期中)下列物质中，与化合物C2H6互为同系物的是(　　)A．C4H10 B．C2H4C．C3H6 D．C6H6【解析】　A．C4H10属于烷烃，与C2H6在分子组成上相差两个CH2原子团，互为同系物，故A正确；B.C2H4与C2H6相差不是CH2原子团，故B错误；C.C3H6与C2H6相差不是CH2原子团，故C错误；D.C6H6与C2H6相差不是CH2原子团，故D错误；故选A。【答案】　A
(2015·江苏省响水中学高二期末)分子式为C7H16的烷烃中，含有3个甲基的同分异构体的数目是(　　)A．2 B．3C．4 D．5 【答案】　B
下列关于同系物的说法中，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
(2015·江苏省启东中学高一下学期月考)(双选)C6H14的各种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯取代物的数目与下列相符的是(　　)A．2个—CH3，能生成6种一氯代物B．3个—CH3，能生成4种一氯代物C．3个—CH3，能生成5种一氯代物D．4个—CH3，能生成4种一氯代物
【解析】　A．2个—CH3，则有机物是CH3CH2CH2CH2CH2CH3，因此能生成3种一氯代物，A错误；B.3个—CH3，则结构简式可以为CH3CH2CH(CH3)CH2CH3，所以能生成4种一氯代物，B正确；C.3个—CH3，则结构简式可以为(CH3)2CHCH2CH2CH3，因此能生成5种一氯代物，C正确；D.4个—CH3，则结构简式可以是(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3，其一氯代物分别是2种和3种，D错误，答案选BC。【答案】　BC
【解析】　根据烷烃的结构特点进行比较判断。烷烃的结构特点是碳原子之间全部是单键结合成链状，碳原子的其余的键全部和氢原子结合。首先就会看出，B项中含有氯原子，碳原子其余的键不是全部和氢原子结合的，也就是说它不是烃，就更谈不上烷烃了；A项中不是碳碳单键结合，C项中不是链状，它们都不是烷烃；D项中碳链上虽然有两个支链，但它仍属于链状，是完全符合烷烃结构特点的。【答案】　D
2．(2015·湖南省怀化市高一期末)C4H10的一氯取代物共有(　　)A．1种 B．2种C．3种 D．4种【解析】　C4H10的一氯取代物为C4H9Cl，丁烷对应的丁基有四种结构，所以丁烷的一氯代物有四种，选D。【答案】　D
3．(2015·北京市重点中学高三考试)有机物：①正戊烷　②异戊烷　③新戊烷　④正丁烷　⑤异丁烷，它们的沸点按由高到低的顺序排列正确的是(　　)A．①＞②＞③＞④＞⑤ B．⑤＞④＞③＞②＞①C．①＞②＞④＞③＞⑤ D．①＞②＞③＞⑤＞④【解析】　烷烃的沸点随碳原子数的增多而升高，所以：①正戊烷、②异戊烷、③新戊烷的沸点大于④正丁烷和⑤异丁烷；碳原子数相同时支链越多，沸点越低，所以：①正戊烷＞②异戊烷＞③新戊烷；④正丁烷＞⑤异丁烷，故沸点大小关系为：①＞②＞③＞④＞⑤，A项正确。【答案】　A
4．(2015·广西南宁一中高二月考)下列不可能存在的有机物是(　　)A．2－甲基丙烷B．2,3－二氯－2,2－二甲基戊烷C．3－溴－3－乙基戊烷D．2,2,3,3－四甲基丁烷【解析】　由于碳原子的价电子是4个，所以碳原子不可能形成5个共价键，B不正确。其余都是正确的，答案选B。【答案】　B
【解析】　A．CH3CH2CH2CH3生成的二氯代烃的是CHCl2CH2CH2CH3；CH3CCl2CH2CH3；CH2ClCHClCH2CH3；CH2ClCH2CHClCH3；CH2ClCH2CH2CH2Cl；CH3CHClCClCH3，不符合题意，错误；B.两个Cl原子可能都在甲基上，也可以一个在甲基上，另一个在与甲基连接的C原子上两种不同的位置，符合题意，正确；C只有一种位置的H原子，所以二氯代烃有两种，错误；D.该物质氯代烃的种类多于三种，错误。【答案】　B
6．已知两种烷烃A、B，其中A的电子总数为42，B的电子总数为34(1)A的分子式为________B的名称是________。(2)A的所有同分异构体的结构简式为____________、______________、______________其中熔点最低的按习惯命名是________。(3)B的所有同分异构体的结构简式是______________。
②编序号，定位置，选支链(取代基)离端碳原子最近的一端开始编号，端碳原子为1号，依次用阿拉伯数字定下其他碳原子的位置，当支链离端碳原子位置相同时，从哪一端编起均可，但当支链不同时，要从支链简单的一端开始编号。③写名称，注写法：写出烷烃的名称时，相同支链要合并在一起写，用阿拉伯数字标明位置，中间用“，”隔开，并用汉字数字标明数目；有不同的支链时，把简单的写在前面，复杂的写在后面，阿拉伯数字与汉字之间要用“­”隔开；支链写好后，后面再写该烷烃的名称。