高中化学第一节 烷烃精品学案设计

这是一份高中化学第一节 烷烃精品学案设计，共5页。学案主要包含了学习目标，学习重点，学习难点，课前预习，课中探究，答案要点，典型例题，对应练习等内容，欢迎下载使用。

第一课时 烷烃的结构和性质
【学习目标】
1.通过微观的化学键视角分析几种简单烷烃分子的结构,以甲烷的结构为模型,认识烷烃的结构。
2.能依据甲烷的性质预测烷烃可能具有的化学性质。
3.通过对典型烷烃代表物的部分物理性质的数据分析,认识烷烃同系物物理性质的递变性与其微观结构的关系。
【学习重点】依据甲烷的结构和性质认识烷烃的结构和性质。
【学习难点】根据烷烃的取代反应,了解取代反应的特点,培养“证据推理与模型认知”的核心素养。
【课前预习】
1.烷烃的存在
天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡的主要成分都是烷烃。
2.烷烃的结构与组成
(1)结构: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sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合,形成σ键。烷烃分子中的共价键全部是单键。
(2)组成:链状烷烃的通式为 。
3.烷烃的化学性质
(1)甲烷的化学性质比较稳定,常温下 被酸性KMnO4溶液氧化,也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。但能在空气中 和在光照下与Cl2发生 。
(2)烷烃的性质与甲烷相似。
①辛烷(C8H18)完全燃烧的化学方程式为 。
②乙烷与Cl2在光照下反应生成一氯乙烷的化学方程式为 ,该反应为 反应。
4.同系物: 、分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物互称为同系物。如甲烷与乙烷。
5.烷烃同系物的物理性质的递变规律
随着烷烃碳原子数的增加,烷烃的熔点和沸点逐渐升高,密度逐渐增大,常温下的存在状态由气态逐渐过渡到液态、固态。其中碳原子数少于或等于4的烷烃在常温下为气态。
【答案】一、2.(1)sp3 (2)CnH2n+2 3.(1)不能 燃烧
取代反应 (2)2C8H18+25O216CO2+18H2O CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl 取代 4.结构相似 CH2
【课中探究】
情景导入：烷烃被广泛应用于生产生活的各个领域（见PPT图片展示）
活动一、烷烃的结构
任务一、烷烃的结构
1.分子通式为CnH2n+2的烃一定为烷烃吗?碳原子数不同的烷烃一定互为同系物吗?
【答案要点】 分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃;碳原子数不同的烷烃一定互为同系物。
2.烷烃分子在组成和结构上有哪些相似点?
【答案要点】①分子只由碳和氢两种原子构成,符合烷烃通式CnH2n+2;
②碳原子均为sp3杂化,分子中只存在碳碳单键和碳氢键。
【注意】 (1)烷烃分子中，所有的原子不可能全部在同一共平面。
烷烃分子中，所有的碳原子可能在同一平面。
【典型例题】
例1.下列关于烷烃的叙述中正确的是( )。
A.燃烧产物只有二氧化碳和水
B.烷烃分子中碳原子不可能在同一平面上
C.在烷烃分子中,所有的化学键都为单键
D.任何烷烃分子中碳氢原子个数之比都是相同的
【答案】C
【解析】烷烃中含有碳、氢元素,完全燃烧的产物为二氧化碳和水,但如果氧气不足,烷烃不完全燃烧,产物有可能为一氧化碳和水,A项错误;烷烃中乙烷的2个C原子可以在同一直线上,除此之外,多碳烷烃主链是锯齿形,碳原子可能在同一平面内,B项错误;烷烃属于饱和链烃,不存在不饱和键,分子中所有的化学键都为单键,C项正确;烷烃的通式为CnH2n+2,C、H原子个数之比=n∶(2n+2),碳原子数不同时碳氢原子个数之比不同,D项错误。
例2.下列说法正确的是( )。
A.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是饱和链烃
B.分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃
C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一直线上
D.碳、氢原子个数比为1∶3的烃有两种
【答案】B
【解析】A项,环烷烃也符合要求,但它不是链烃,属于环烃;C项,由碳原子的成键方式和键角特征知,碳原子呈折线方式排列,因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上;D项,当n(C)∶n(H)=1∶3时,该烃一定是乙烷。
活动二、烷烃的性质
任务一、回顾甲烷的性质
物理性质：纯净的甲烷是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。
化学性质：比较稳定,常温下不能被酸性KMnO4溶液氧化,也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。但能在空气中能燃烧和在光照下与Cl2发生取代反应。
【对应练习】
下列物质在一定条件下，可与CH4发生化学反应的是（ ）
A.氯水 B. 液溴 C. O2 D. 酸性KMnO4溶液
E. 浓H2SO4 F. NaOH(aq)
【答案要点】BC
烷烃的结构决定了其性质与甲烷相似。
任务二、烷烃的化学性质
1.根据甲烷的性质推测烷烃可能具有的性质？
【答案要点】烷烃的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化。也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应，但能在空气中能燃烧和在光照下与Cl2发生取代反应。
2.根据甲烷的燃烧反应，写出汽油的成分之一辛烷（C8H18）完全燃烧的化学方程式。
【答案要点】2C8H18+25O216CO2+18H2O
3.写出乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式，指出该反应的反应类型。并从化学键和官能团的角度分析反应中有机化合物的变化。
【答案要点】CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
4.乙烷与氯气在光照下反应，可能生成哪些产物？请写出它们的结构简式。
【答案要点】乙烷与氯气在光照下反应，可能的产物有：HCl + 9种有机产物【一氯乙烷(1种)、二氯乙烷(2种)、三氯乙烷(2种)、四氯乙烷(2种)、五氯乙烷(1种)、六氯乙烷(1种),共9种。】
5.烷烃是否能耐高温，在高温时会发生什么反应？
【答案要点】长链烷烃高温下可分解成短链烷烃和烯烃，还可能生成碳单质和氢气
被利用在石油的裂化。
【总结】
烷烃的化学性质：
1.稳定性
2.可燃性---氧化反应
3.取代反应---有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
4.分解反应---高温裂化或裂解
【注意】
取代反应的注意事项：
(1)反应的条件——光照
(2)反应物状态——卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)，而不是其水溶液
(3)反应的特点——分步取代，多步反应同时进行，产物多
(4)反应产物——连锁反应，混合物(多种卤代烃+卤化氢)，不适宜制备卤代烃
(5)1ml卤素单质只能取代1mlH
【对应练习】
问题1: 1 ml CH4与Cl2反应,生成等量的4种有机物,则消耗的Cl2的物质的量为多少？
【答案要点】2.5ml
问题2: 1 ml乙烷在光照条件下最多能与多少 ml Cl2发生取代反应？
【答案要点】6ml
问题3: 【判断正误】乙烷在光照的条件下能与溴水发生取代反应
【答案要点】错
问题4: 若要制备一氯乙烷用哪种方法好？
方法一：CH2=CH2+HCl →CH3CH2Cl
方法二：CH3CH3+Cl2 → CH3CH2Cl+HCl
【答案要点】第一种方法
任务三、烷烃的物理性质
根据教材P30页的表2-1 几种烷烃的熔点、沸点和密度推测烷烃的物理性质？
1.状态：烷烃常温下存在的状态由_____态逐渐过渡到____态、___态。当碳原子数小于或等于_____时，烷烃在常温下呈气态
2.溶解性：都难溶于_____，易溶于____________
3.熔沸点：随碳原子数的增加，熔、沸点逐渐_______，同种烷烃的不同异构体中，支链越多，熔、沸点越_______
4.密度：随碳原子数的增加，密度逐渐_______，但比水的_______
【答案要点】
1.气、液、固；4
2.水、有机溶剂
3.升高，低
4.增大，小
【典型例题】
例3.下列关于丙烷的说法正确的是( )。
A.1 ml丙烷完全燃烧需4 ml氧气
B.丙烷与丁烷互为同分异构体
C.丙烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.丙烷的分子式为C3H8
【答案】D
【解析】1 ml C3H8完全燃烧消耗5 ml O2,A项不正确;C3H8与丁烷(C4H10)互为同系物,B项不正确;C3H8为饱和烃,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C项不正确。
活动三、同系物
任务一、同系物
根据教材P29页推测如何判断两个物质是否为同系物？
【答案要点】结构相似---同类物质、官能团类型和数目相同，化学性质相似
分子组成不同---碳原子数不同
【总结】像甲烷、乙烷、丙烷这些结构相似、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。
【对应练习】
分子组成相差CH2的有机化合物，一定是同系物吗？
【答案要点】不一定。例如：乙烯与环丙烷
【典型例题】
例4.下列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加而逐渐升高,常温下的状态由气态到液态,再到固态
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,从比水轻到比水重
C.烷烃与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
【答案】B
【解析】烷烃的密度随碳原子数的增加而逐渐增大,但都比水轻,B项错误。