人教版 (2019)必修 第二册第七章 有机化合物第一节 认识有机化合物精品教案

这是一份人教版 (2019)必修 第二册第七章 有机化合物第一节 认识有机化合物精品教案，共17页。教案主要包含了实验7-1，对应训练1，对应训练2，问题探究1，问题探究2，问题探究3等内容，欢迎下载使用。
第三课时 烷烃的性质
课题： 7.1.3 烷烃的性质
课时
1
授课年级
高一
课标要求
知道有机化合物分子有空间结构、存在同分异构体现象，以甲烷为例认识烷烃中碳原子的成键特点；认识取代反应、甲烷的结构特点及主要性质；了解有机物的通性。
教材
分析
本节是人教版（1019版）必修第二册第七章第一节《认识有机化合物》的内容，主要包括有机化合物中碳原子的成键特点、烷烃两部分内容。
课标要求必修模块的有机化学包括两个功能。一是为满足公民基本科学素养的要求，提供有机化学中最基本的核心知识，使学生从熟悉的有机化合物入手，了解有机化学研究的对象、目的、内容和方法，认识到有机化学已渗透到生活的各个方面，能用所学的知识解释和说明一些常见的生活现象和物质用途；二是为进一步学习有机化学的学生打好最基本的知识基础、帮助他们了解有机化学的概况和主要研究方法，激发他们深入学习的欲望。
新旧版教材在分子结构模型内容中，旧版中的“比例模型”现改为“空间填充模型”，本节内容上去掉了探究甲烷的分子结构的实践活动以及介绍烷烃的物理性质的表格数据;由介绍正丁烷和异丁烷的某些物理性质的表格换为正丁烷和异丁烷的分子结构模型的图示;增加了“资料卡片”--使用模型研究物质结构和“思考与讨论”--通过乙烷、丙烷的结构式和分子结构模型对结构简式、同系物、同分异构体进行学习。
教材在初中化学有机物常识的规础上，以最简单的有机物—甲烷和最基本的有机物类别—烷烃为例，对有机物结构和性质的一般特点进行介绍，使学生了解有机物和无机物的不同之处，为接下来学习含官能团的烃的衍生物打下基础。以目前已知物质中绝大多数种类都属于有机物的事实，激发学生学习兴趣。同时，引发学生思考“到底是什么原因造成了有机物的数量如此紧多”，由此引入碳原子成健特点的教学主题。然后以学生熟悉的甲烷为例，应用此前已学习过的化学键知识，介绍两个碳原子间的成键方式和多个碳原子间的结合方式，在平面位置关系的层次上给出有机物碳骨架的基本特征。在此基础上，教材给出甲烷的正四面体结构模型，进一步从空间位置关系的层次深化学生对甲烷和有机物结构的认识。通过“资科卡片”栏目给出了使用模型的化学研究方法，还利用其中的插图，结合此前的“思考与讨论”栏目使学生认识到有机物不仅具有立体结构，还可以通过碳原子结合成长链形成更复杂的结构。通过以上铺垫，接下来的“思考与讨论”栏目要求学生应用刚学到的碳原子成键规律和甲烷的结构特点，结合插图中的分子结构模型，自行归纳烷烃的组成和结构特点；设置问题，引出下文对烷烃、同系物，同分异构体等概念的介绍。教材虽给出烷经使用天干或汉字数字表示碳原子数的命名基本原则、但根据课程标准的要求，没有给出系统命名法。教学时应注意控制难度，不必继续深化。
在初步了解烷烃和有机物的结构特点之后，让学生根据生活常识指出一些含烷烃物质的性质和用途，并由此推测烷烃可能具有的物理性质和化学性质。再结合用途学习烷烃的燃烧（氧化反定）和高温分解反应，并以甲烷为例，结合演示实验介绍烷经与卤素的取代反应。在本节最后，教材希望学生从“烷烃是其他有机物母体”的高度来认识其结构和性质上的重要意义，通过烷烃的物理、化学性质和取代反应的将征来概括有机物的性质和有机化学反应的特点。
因此，本节内容的教学价值在于：一是以甲烷的结构特点的学习帮助学生初步体会对有机物组成、碳的成键特点和有机物立体结构模型的认识；二是以甲烷的取代反应为载体初步体会有机物的性质及产物的多样性；三是从甲烷这个最简单的有机物入手可以类推烷烃的结构和性质，初步体会从结构角度学习有机物性质的学习模式。本节内容共分三个课时完成：第1课时“烷烃的结构”、第2课时“烷烃的同分异构体”、第3课时“烷烃的性质”。
本课时为第3课时“烷烃的性质”。本课时的重点是甲烷和烷烃的性质，教材通过回顾初中甲烷的燃烧（氧化反应），指出烷烃的燃烧与甲烷相似，由此类推得出烷烃的燃料特点及方程式的书写。再通过视频展示【实验7-1】学习甲烷的取代反应，使学生能直观地了解和掌握甲烷的化学性质。教学中教师可充分利用问题驱动，设置不同的问题供学生思考和讨论，促进学生对所学知识的理解与掌握。并借助“结构决定性质”的理念，由甲烷的性质推测出烷烃的性质，进一步加深对有机物和有机化学的整体认识，培养证据推理与模型认知的化学核心素养。
教学目标
1.通过甲烷的燃料实验和现象观察及原理分析，由甲烷的燃烧实验现象，推测烷烃燃烧反应的特点和规律，感受化学在生活、生产、科学技术中的作用。
2.通过对几种简单烷烃物理性质的数据分析，归纳总结、整理掌握烷烃物理性质的递变性和相似性，初步理解烷烃组成、结构与性质的关系。
3.通过视频演示甲烷的取代反应，认识甲烷与氯气的取代反应原理，知道取代产物的名称及物理性质和用途、有机反应的特点等；树立以客观事实为依据分析问题、解决问题的科学态度和科学方法。
教学重、难点
重点：甲烷及烷烃的化学性质
难点：烷烃的化学性质、“结构决定性质”思维模型的建立
核心素养
科学探究与创新意识：通过甲烷的燃料及取代反应实验，领悟实验是检验事实的客观标准，能从问题和假设出发，依据探究目的设计实验方案，培养运用化学实验进行实验验证的科学探究和创新精神。
证据推理与模型认知：通过甲烷性质的学习，能从元素和原子的角度认识物质的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念，建立认知模型，并能用模型进行证据推理，解释有关化学现象。
学情分析
通过前面学习，学生已经具备化学键理论的相关知识，初步建立烷烃的空间结构概念，具有结构决定性质，性质反映结构的意识，熟悉甲烷的结构特点及部分性质。但对如何根据有机物的结构特点（官能团），分析可能具有的性质，从具体物质推测同类物质可能的结构与性质，从而建构物质的认知模型存在一定的困难。
教学过程
教学环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
生活情境
【回顾1】甲烷分子结构有何特点？
【学生】甲烷分子为正四面体结构，通常情况下化学性质稳定。在一定条件下可以发生氧化、取代、分解等反应。
【回顾2】烷烃的结构有何特点？
【学生1】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①烃分子中的碳原子之间都以单键结合,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,使碳原子的化合价都达到“饱和”叫烷烃。
【学生2】烷烃的分子组成通式为CnH2n+2，在通数碳原子的烃中含氢量最高或含碳量最低。
【教师】评价、肯定。
【预习1】什么是取代反应？甲烷与氯气取代反应的条件及取代产物有何特点？
【学生1】取代反应是指有机物中的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。
【学生2】甲烷与氯气发生取代反应的条件是 光照 ，反应物产物是 （写名称） 一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、氯化氢 等的混合物。其中生成气态产物的化学方程式为 CH4 + Cl2CH3Cl + HCl .
【教师】评价、肯定。
【预习2】烷烃具有哪些重要的化学性质？
【学生1】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①稳定性：通常情况下与强酸、强碱、强氧化剂不反应。
【学生2】②可燃性：完全燃烧生成二氧化碳和水：CH4+2O2CO2+2H2O、C3H8+5O23CO2+4H2O
【学生3】③高温分解：烷烃在较高的温度下会发生分解。如：CH4C+2H2
【教师】评价、肯定。
【导入】通过前面的学习，我们知道甲烷分子的空间构型为正四面体，C原子位于正四面体的中心，H原子位于四面体的顶点，四个C－H键的键长、键能、键角都相同。甲烷是一种重要的清洁能源，与甲烷相似的多含碳的烷烃在我们的日常生活种也有着广泛的用途。
【教师】强调：结构决定性质，本节课我们将在学习甲烷的性质的基础上，进一步认识烷烃的性质。

回顾旧知，预习新知，创设生活真实情境，突出所学知识对社会生产、生活的重要价值，激发学习兴趣和探究的欲望。
环节二、
氧烷烃的物理性质
活动一、认识甲烷的物理性质
【过渡】结构决定性质，性质反应结构，甲烷的正四面体结构，决定了甲烷可能具有的性质。
【问题1】阅读教材P63页“思考与讨论”，氢结合生活经验和初中化学的有关知识，思考烷烃在自然界的存在?
【学生1】甲烷是最简单的烷烃，在自然界主要存在于天然气田、煤矿坑道、池沼等。植物在隔绝空气情况下分解能够产生甲烷，我国是世界上最早发现和利用天然气的国家，比西方要早一千三百年。
【学生2】现在我国天然气利用发展很快，常与石油和煤炭伴生，在油田和煤矿附近往往有天然气，它们都是“清洁”的燃料，无毒并且热能高。很多城市由烧煤改烧天然气后，酸雨的危害明显减弱。
【学生3】护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分是含碳原子数较多的烷烃。
【教师】评价、肯定。
【问题2】根据教材P63页“数据”，联系生活实际，思考甲烷具有哪些物理性质？完成表格内容。
【教师】投影表格，引导分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
颜色
状态
熔点（℃）
沸点（℃）
气味
密度
水溶性
无色
气体
-182
-164
无味
比空气小（0.717g/L）
难溶于水
【教师】评价、强调：通常情况下，甲烷是一种无色、无味的气体，密度比空气小为0.717g/L(标准状况)，极难溶于水。
【对应训练1】煤矿瓦斯爆炸往往与甲烷有关，下列叙述中错误的是( )
A．点燃甲烷不必事先进行验纯
B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生
D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸
【答案】A
【解析】甲烷的爆炸极限为5%～15.4%(即甲烷体积在空气中含量为5%～15.4%)。如果甲烷中混有空气，点燃时可能会发生爆炸，因此点燃之前必须验纯。
【对应训练2】鉴别甲烷、一氧化碳和氢气3种无色气体的方法是，将它们（ ）
A．先后通入溴水和澄清石灰水
B．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C．点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯
D．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水
【答案】C
【解析】CH4、CO和H2与溴水、澄清石灰水都不反应，A项不可选。CH4和CO燃烧都生成CO2，B、D项不可选。干燥的冷烧杯可检验燃烧产物中是否有水生成，涂有澄清石灰水的烧杯可检验燃烧产物中是否有CO2生成。
联系生活实际，感受烷烃对于社会社会的重要性。
回顾旧知，联系生活实际，认识甲烷的物理性质。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活动二、探究烷烃的物理性质
【过渡】我们知道，护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分是含碳原子数较多的烷烃。结合生活经验和已有的相关知识，你认为烷烃应该具有哪些重要的物理性质呢？
【问题1】结合下表数据，思考烷烃的物理性质具有哪些特点和规律？
几种烷烃的物理性质
名称
结构简式
常温状态
熔沸点（℃）
沸点（℃）
相对密度
水熔性
甲烷
CH4
气
-182.6
-161.7
0.466
不溶
乙烷
CH3CH3
气
-172.0
-88.6
0.572
不溶
丙烷
CH3CH2CH3
气
-187.1
-42.2
0.585
不溶
丁烷
CH3(CH2)2CH3
气
-135.0
-0.5
0.5788
不溶
戊烷
CH3(CH2)3CH3
液
-129.7
36.1
0.6262
不溶
葵烷
CH3(CH2)8CH3
液
-29.7
174.0
0.730
不溶
十七烷
CH3(CH2)15CH3
固
22
303
0.777
不溶
【学生1】随分子中碳原子数增加（相对分子质量也在增大），熔、沸点逐渐升高；
【学生2】随分子中碳原子数增加，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；
【学生3】随分子中碳原子数增加（相对分子质量也在增大），密度逐渐增大且均比水的密度小，均难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
【教师】评价、补充：烷烃均为难溶于水的无色物质，且根据教材P63页图7-7可推知，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。
【问题】探究：常温常压下，CH4、C2H6和C3H8一定为气体，C4H10、C5H12、C6H14一定呈液态吗？
【学生1】常温常压下，分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态，故C4H10为气态。
【学生2】根据烷烃的物理性质变化规律可知，戊烷（C5H12）的三种同分异构体的沸点高低为：正戊烷>异戊烷>新戊烷。因此，正戊烷和异戊烷可能为液体，新戊烷可能为气体。
【教师】评价、强调：戊烷（C5H12）有三种同分异构体：正戊烷[CH3(CH2)3CH3]熔点-129.7℃、沸点36.1℃、异戊烷[CH3CH2CH(CH3)2]熔点-159.6℃、沸点27.8℃、新戊烷[C(CH3)4]熔点-20℃、沸点9.5℃，因此戊烷中的新戊烷在常温常压下为气体，其余两种为液体。
【对应训练1】在1.013×105 Pa下，测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是( )
物质名称及结构简式
沸点/℃
正丁烷CH3(CH2)2CH3
－0.5
正戊烷CH3(CH2)3CH3
36.1
异戊烷
27.8
新戊烷C(CH3)4
9.5
正己烷CH3(CH2)4CH3
69.0
A．在标准状况下，新戊烷是气体
B．在1.013×105 Pa、20 ℃时，戊烷都是液体
C．烷烃随碳原子数的增加，熔点降低
D．分子式为C5H12的烷烃的同分异构体中，随支链的增加，沸点降低
【答案】D
【解析】由题表信息可知，新戊烷的沸点是9.5 ℃，标准状况下是液体，20 ℃时是气体，A、B项错误；烷烃随碳原子数的增加，熔点升高，C项错误；C5H12的三种同分异构体中，随支链数的增加，沸点降低，D项正确。
【对应训练2】在下列5种物质沸点的排列顺序中，正确的是( )
①正丁烷 ②2­甲基丙烷[CH3CH(CH3)CH3] ③戊烷 ④2­甲基丁烷[CH3CH(CH3)CH2CH3] ⑤2,2­二甲基丙烷[C(CH3)4]
A．①＞②＞③＞④＞⑤ B．⑤＞④＞③＞②＞①
C．③＞④＞⑤＞①＞② D．②＞①＞⑤＞④＞③
【答案】C
【解析】根据烃类的熔、沸点大小判断规律：在有机物同系物中，随着碳原子数的增加，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烃，支链越多，熔、沸点越低。分析各选项，①②均有4个C原子，③④⑤均有5个碳原子，故①②的沸点小于③④⑤的沸点；②有1个支链，而①无，故①>②；③无支链，④有1个支链，⑤有2个支链，故③>④>⑤。综上所述：③>④>⑤>①>②。
通过甲烷的物理性质，结合数据信息，归纳烷烃的物理性质及变化规律。
创设问题情境，认识规律的特殊性。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节三、
烷烃的化学性质
活
活活动一、探究甲烷的化学性质
【过渡】下面，请大家观看实验视频，仔细观察实验现象。
【问题1】阅读教材P64页内容，结合初中学习的甲烷燃烧实验，思考甲烷具有哪些化学性质？
【教师】播放实验视频，引导观察、分析。
【学生1】通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。
【学生2】在点燃的条件下，甲烷可以燃烧（氧化反应），产生淡蓝色火焰，产物为CO2和H2O，氧气不足时会生成CO和H2O。化学方程式：CH4+2O2CO2+2H2O。
【教师】评价、强调：煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施。因此，点燃甲烷前，要先检验甲烷的纯度。
【问题2】实验探究：观看实验视频，结合教材P64页【实验7-1】，思考什么是取代反应？甲烷与Cl2的取代反应的条件及原理是什么？填写表格内容。
【教师】播放实验视频，投影表格，引导观察、分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
实验操作
取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法，收集半试管CH4和半试管Cl2。将其中一支试管用铝箔套套上，另一支试管放在光亮处
实验装置
实验现象
a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管壁出现油状液滴，同时出现少量白雾；c.试管内，水面上升
在室温下，无光照时，无明显现象
实验原理
CH4＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH2Cl2＋HCl
CH2Cl2＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CHCl3＋HCl、CHCl3＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CCl4＋HCl
实验结论
CH4与Cl2需在光照时才能发生取代反应，可以生成四种有机产物CH3Cl（一氯甲烷）、CH2Cl2（二氯甲烷）、CHCl3（三氯甲烷或氯仿）、CCl4（四氯甲烷或四氯化碳）均不溶于水；常温下除CH3Cl是气态，其余三种均为液态；CHCl3和CCl4是工业上重要的有机溶剂。
【教师】评价、强调：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代替的反应叫取代反应。
【教师】追问：请甲烷的取代反应的条件、规律及特点分别是什么？
【学生1】反应条件为光照，在室温或暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，以免引起爆炸。
【学生2】甲烷与氯气的反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，因此产物一般是五种物质的混合物。
【学生3】1 ml有机物CxHy与Cl2发生完全取代反应时，消耗Cl2的物质的量为y ml，同时生成y ml HCl，产物中HCl的物质的量最多。
【教师】评价、补充：甲烷与溴蒸气、碘蒸气等纯卤素单质也能发生类似反应，但不能与溴水、碘水发生反应。
【教师】讲解：虽然甲烷是烷烃中含碳原子数最少的，但其再较高的温度下也会发生分解反应：CH4 eq \(\(\s\up6(_____),\s\up4(_____)),\s\up6(高温))C+2H2 。
【对应训练1】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( )
A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3Cl
B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl的量最多
C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D．1 ml甲烷生成CCl4最多消耗2 ml氯气
【答案】C
【解析】甲烷与氯气发生取代反应生成四种氯代物和HCl，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 ml氢原子，消耗1 ml氯气，生成1 ml HCl，故产物中HCl的量最多，B错误；1 ml甲烷生成CCl4最多消耗4 ml氯气，D错误。
【对应训练2】实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验，光照下反应一段时间后，下列说法正确的是（ ）

A．反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红说明生成的一氯甲烷具有酸性
B．产物之一氯仿在常温下为液态
C．甲烷和氯气在光照条件下反应，只能生成四种含氯的化合物
D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体可能会充满试管
【答案】B
【解析】A. 甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体中，只有HCl能使湿润的石蕊试纸变红，不是一氯甲烷，故A错误；B. 氯仿在常温下为液态，故B正确；C. 甲烷和氯气在光照条件下反应，生成HCl和四种氯代烃，共五种含氯的化合物，故C错误；D. 反应生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷均难溶于水，一氯甲烷为气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷为油状液体，氯化氢极易溶于水，故CH4和Cl2完全反应后液面上升，但是液体不会充满试管，故D错误；故选B。
借助多媒体，使实验更直观，节省复杂实验所需的时间，避免有毒化学物质对环境的影响。并通过实验探究，认识甲烷的化学性质，培养宏观辨识与微观探析、科学探究与创新意识的化学核心素养。
检测与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
活
活
活活动二、探究烷烃的化学性质
【过渡】其他烷烃同甲烷的结构相似，因此，化学性质也会甲烷相似。
【问题1】根据结构决定性质的原理，与甲烷相似，烷烃应该具有与甲烷相似的化学性质，思考烷烃的化学性质有何规律和特点？
【学生1】 = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①稳定性：在通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。
【学生2】②可燃性（氧化反应）：烷烃可以在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，并放出大量的热。如丙烷燃烧：C3H8+5O23CO2+4H2O。
【学生3】③烷烃在一定条件（光照）下，可以与卤素单质发生取代反应：如CH3CH3＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HCl
【学生4】④受热分解：烷烃在较高温度下会发生分解，这个性质常用于石油化工和天然气化工中。写出在一定条件下C4H10分解的两种可能的化学方程式：
C4H10 CH4＋C3H6或C4H10 C2H6＋C2H4
【教师】评价、强调：大多数有机物都容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应的发生，很多反应需要再加热、光照活使用催化剂的条件下才能进行。
【问题探究1】烃的燃烧有何规律？
【教师】副板书、讲解：气态烃完全燃烧体积变化的规律
CxHy＋(x＋eq \f(y,4))O2eq \(――→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq \f(y,2)H2O ΔV＝V后－V前
1 x＋eq \f(y,4) x eq \f(y,2)
若反应后水为气态，ΔV＝eq \f(y,4)－1。
当y＞4，ΔV＞0，气体总体积变大；
当y＝4，ΔV＝0，气体总体积不变，CH4、C2H4、C3H4符合；
当y＜4，ΔV＜0，气体总体积变小，只有C2H2符合。
若反应后水为液态，ΔV＝－(1＋eq \f(y,4))，反应后气体体积始终减小，且减小量只与氢原子数有关。
【教师】设凝：等量的不同烃(CxHy)完全燃烧时的耗氧量与产物的量有何关系？
【教师】投影表格，引导分析。
【学生】讨论、完成表格内容：
等质量
等物质的量
耗氧量
eq \f(y,x)越大，耗氧量越多
x＋eq \f(y,4)越大，耗氧量越多
产物量
eq \f(y,x)越大，生成的CO2越少而水越多
x值越大，生成的CO2越多；y越大，生成的水越多
【教师】评价、强调：eq \f(y,x)越大，则烃中含氢元素的质量分数会越大，质量一定的烃，氢元素的质量就越多，碳元素的质量就越小，而等质量的氢元素和碳元素相比显然氢元素耗氧量多，所以等质量的烃，氢元素质量分数越大，耗氧量就越多，生成的水就越多。同理可以得出最简式相同的不同烃(或它们的混合物)，质量一定时，耗氧量为定值，与各烃的含量无关。
【问题探究2】烷烃的取代反应有何特点？
【教师】投影表格，引导分析。
【学生】完成表格内容，展示交流：
反应条件
①和Cl2等卤素单质反应，跟氯水、溴水等不反应；②在光照条件下进行
反应特点
多个连锁反应是同时进行的，得到多种烃的取代产物的混合物
等量关系
反应掉卤素单质的物质的量＝生成卤化氢的物质的量＝卤代产物中卤原子的物质的量
【问题探究3】取代反应与置换反应有何异同？
【教师】投影表格，引导分析：取代反应与置换反应比较
【学生】完成表格内容，展示交流：
取代反应
置换反应
概念
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代替的反应
一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应
通式
(分别断键，重新组合，C、D可以相同，也可以不同)
单质＋化合物―→单质＋化合物
比较
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①反应物中可以有单质，也可以没有单质
②反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响
③逐步取代。由于共价键断裂而交换原子或原子团，一般生成两种新化合物。
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①反应物、产物中一定有单质
②在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动性顺序
③反应一般单向进行。单质与化合物通过电子的转移而发生氧化还原反应
实例
CH3CH3＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HCl
H2＋CuOeq \(=====,\s\up7(△),\s\d5( ))Cu＋H2O
Cl2＋2KI===2KCl＋I2
【教师】评价、补充完善。
【对应训练1】下列有关烷烃的叙述中，错误的是（ ）
A. 正戊烷、异戊烷和新戊烷的熔、沸点依次升高
B. 烷烃在光照条件下能与Cl2发生取代反应
C. 烷烃的分子通式为CnH2n+2，符合该通式的烃一定是烷烃
D. 烷烃分子中的化学键只有单键
【答案】A
【解析】A.相同碳原子的烷烃，支链越多，沸点越低，则正戊烷、异戊烷和新戊烷互为同分异构体，沸点依次降低，故A错误；B.烷烃为饱和烃，能与氯气在光照条件下发生取代反应，故B正确；C.分子通式为CnH2n+2的烃，碳原子处于饱和状态，一定属于烷烃，故C正确；D.烷烃分子中碳原子形成四个共价键全是单键，形成的烷烃为饱和链烃，每个碳原子都形成四个单键，故D正确；故选A。
【对应训练2】下列有关烷烃的叙述中，正确的是（ ）
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，很多都能使酸性的高锰酸钾溶液褪色；③分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃；④所有的烷烃在光照条件下都能和氯气发生取代反应；⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色；⑥随着碳原子数的依次增加，烷烃中碳的质量分数逐渐增大，无限趋近于6/7。
A．①③⑤B．②③④C．①④⑥D．②④⑥
【答案】C
【解析】①在烷烃分子中，都存在C-H键，除甲烷外其余烷烃分子中还存在C-C键，C-H及C-C键都是单键，①正确；②烷烃性质稳定，所有的烷烃都不能使酸性的高锰酸钾溶液褪色，②错误；③分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃，③错误；④烷烃的特种反应是取代反应，所有的烷烃在光照条件下都能和氯气发生取代反应，④正确；⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，不能发生反应，因此不能使溴水褪色，⑤错误；⑥烷烃分子式通式是CnH2n+2，其分子中C元素的含量为12n/(14n+2)，当n趋于无穷时，14n+2≈14n，此时C元素的含量为6/7，即随着碳原子数的依次增加，烷烃中碳的质量分数逐渐增大，无限趋近于6/7，⑥正确；综上所述可知：有关烷烃的叙述中，正确的是①④⑥，故合理选项是C。
由个别到一般，根据甲烷的化学性质，推测烷烃可能具有的化学性质，培养宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知的化学核心素养。
创设问题情境，探究烷烃的性质及规律，建立烷烃化学性质的认知模型。并通过对比分析，抓住相似概念的本质，促进深度理解。
巩固与评价，发现问题，调控课堂，提高效率。
环节四、课后巩固
作业设计
1.天然气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述中错误的是( )
A．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应
B．甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯
C．甲烷与氯气反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都属于取代反应
D．甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水
【答案】B
【解析】A项，通常情况下，CH4性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，正确；B项，可燃性气体在加热或点燃前都要验纯，以防发生爆炸，错误；C项，CH4与Cl2的反应是逐步进行的，每步都属于取代反应，正确；D项，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4都属于卤代烃，难溶于水，正确。
2．下列关于甲烷的叙述正确的是（ ）
A．甲烷分子的立体构型是正四面体，所以，CH2Cl2有两种不同构型
B．甲烷可以与氯气发生取代反应，因此，可以使氯水褪色
C．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的重要威胁之一
D．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色
【答案】C
【解析】A项，由于甲烷是正四面体结构，四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系，故CH2Cl2只有一种构型。B项，CH4只能跟氯气在光照下反应，与氯水不反应。D项，CH4比较稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化。
3．下列关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法错误的是（ ）
A．烷烃均难溶于水，相对密度均小于1
B．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此，烷烃不能发生氧化反应
C．物质的沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷
D．甲烷分子中的4个C—H键的长度相同，相互之间的夹角相等，所以甲烷的空间结构为正四面体
【答案】B
【解析】A．烃类由C、H两种元素组成，密度均小于水，而烷烃均难溶于水，相对密度均小于1，故A正确；B．烷烃可以燃烧，能发生氧化反应，故B错误；C．碳原子数越多、沸点越高；相同碳原子数的烷烃，支链越多、沸点越低，正戊烷、异戊烷均含5个碳，且支链越多、沸点越低，则沸点正戊烷>异戊烷；正丁烷含4个碳，丙烷含3个碳，沸点丁烷>丙烷，沸点正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷，故C正确；D．甲烷分子中的4个C—H键的长度相同，相互之间的夹角相等，甲烷的空间结构为正四面体，故D正确。
4．下列有关甲烷的说法不正确的是( )
A．1 ml甲烷中含有4 ml C—H共价键
B．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
C．光照条件下甲烷能与氯气发生取代反应
D．通常情况下，甲烷与稀H2SO4、NaOH溶液均不反应
【解析】选B CH4和CCl4都是正四面体结构，而CH3Cl是四面体结构，其中C—H键与C—Cl键的键长不等，B项不正确。
5．对于丙烷和丁烷的下列有关说法正确的是( )
A．丙烷和丁烷互为同分异构体
B．符合通式CnH2n＋2(n≥1)的物质均属于烷烃
C．丁烷的一氯代物有5种
D．等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时，后者耗氧量大
【答案】B
【解析】丙烷和丁烷互为同系物。丁烷的一氯代物有4种。等质量的烃CxHy完全燃烧时，耗氧量取决于y/x的大小，该值越大，耗氧量越大。
6．由两种气态烃组成的混合烃的总物质的量与该混合烃充分燃烧后所得气体产物(二氧化碳和水蒸气)的物质的量的变化关系如图所示，以下对混合烃组成的判断中正确的是（ ）
A．一定有乙烯 B．一定没有甲烷
C．一定有丙烷 D．一定没有乙烷
【解析】选D 由图像可知1 ml该混合烃充分燃烧，生成H2O(g)和CO2的物质的量分别为n(H2O)＝2 ml，n(CO2)＜2 ml，则该混合烃可写成CxH4的形式，其中1＜x＜2，则混合烃中一定含有CH4，可能含有乙烯，一定没有丙烷和乙烷。
7．丁烷(分子式C4H10)广泛应用于家用液化石油气，也用于打火机中作燃料。下列关于丁烷的叙述不正确的是（ ）
A．在常温常压下，C4H10是气体
B．丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体
C．C4H10与CH4互称为同系物
D．C4H10进行一氯取代后生成3种沸点不同的产物
【答案】D
【解析】A．对于各类烃，当烃分子中C原子数小于等于4时，在常温下物质的状态为气态，故在常温常压下，C4H10是气体，A正确；B．丁烷分为正丁烷和异丁烷两种不同结构，二者分子式相同，结构不同，因此二者互为同分异构体，B正确；C．C4H10与CH4结构相似，在分子组成上相差3个CH2原子团，因此二者互称为同系物，C正确；D．C4H10有正丁烷CH3CH2CH2CH3、异丁烷两种不同结构，每种物质分子中都存在两种不同位置的H原子，因此分子式是C4H10的物质进行一氯取代后生成4种沸点不同的产物，D错误；故合理选项是D。
8．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：
根据设计要求回答：
（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③________________。
（2）D装置的石棉中均匀混有淀粉－KI溶液，其作用是______________。
（3）E装置的作用是________（填编号）。
A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢
（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出生成黑色小颗粒的化学方程式：__________________________。
（5）E装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为________（填编号）。
a．CH4 b．CH3Cl c．CH2Cl2 d．CHCl3 e．CCl4
【答案】（1）干燥混合气体
（2）吸收过量的氯气
（3）CD
（4）CH4+2Cl2eq \(――→,\s\up7(强光)) C+4HCl （5）a、b
【解析】（1）B装置的三个作用为①控制气流速度从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后强光
强光
续实验；③干燥混合气体。（2）氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化，生成碘单质，淀粉－KI溶液的作用是吸收多余的Cl2，防止过量的氯气排入空气中污染环境。（3）E装置既吸收反应生成的HCl气体，同时还防止倒吸。（4）据信息可知生成的黑色小颗粒为炭黑，说明在强光照射下可发生反应CH4+2Cl2 eq \(――→,\s\up7(强光))C+4HCl.（5）最后从D中分离出的气体有易溶于水的HCl和难溶于水的CH4以及取代产物CH3Cl。强光
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂总结
板书
设计
第一节 认识有机化合物
第2课时 烷烃的同分异构体
一、烷烃的物理性质
1、甲烷的物理性质
无色、无味的气体，密度比空气小为0.717g/L(标准状况)，极难溶于水。
2、烷烃的物理性质
（1）无色、难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
（2）随分子中碳原子数增加，熔、沸点、密度逐渐升高；常温、常压下，C≤4的烷烃为气态，C≥17的烷烃为固态。
二、烷烃的化学性质
1、甲烷的化学性质
（1）稳定性：与高锰酸钾等强氧化剂、强酸、强碱也不反应。
（2）可燃性：CH4+2O2CO2+2H2O。
（3）取代反应：CH4＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CH2Cl2＋HCl
CH2Cl2＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CHCl3＋HCl、CHCl3＋Cl2eq \(――→,\s\up7(光))CCl4＋HCl
分解反应
2、烷烃的化学性质
稳定性、可燃性（燃烧规律）、取代反应、分解反应。
教学
反思
本课时首先在回顾甲烷的物理性质的基础上，教师给出部分烷烃的物理性质的数据，通过分析、归纳、总结出烷烃的物理性质及规律，建立烷烃中碳原子数目与物理性质的关系。然后在分析甲烷结构的基础上探究了甲烷的性质,在探究甲烷的化学性质时注意发挥了实验的功效通过观看实验视频的现象，引导学生分析原理，得出甲烷通常情况下性质比较稳定，与强氧化剂高锰酸钾、强酸、强碱均不反应，但可以燃烧（氧化反应）,再用视频展示甲烷的取代反应,使学生更为直观地了解和掌握了甲烷的化学性质。在不同的实验中设置不同的问题供学生思考讨论,使学生对所学知识理解得更加透彻。学完甲烷的性质后,让学生自行根据甲烷的性质推测丙烷、丁烷等烷烃的性质,使学生体会有机物分子结构的特点对性质的影响,让学生进一步加深对有机物和有机化学的整体认识,建立烷烃性质的认知模型，学会对有机物进行科学探究的基本思路和方法,激发学生对有机化学领域的学习兴趣。