甲烷

学校：临清一中 学科：化学
必修二 第三章
第一节 最简单的有机物——甲烷
第二课时
三维目标
知识与技能：
1、使学生认识烷烃同系物在组成、结构式、化学性质上的共同点以及物理性质随着分子里碳原子数目的递增而变化的规律性。
2、使学生掌握饱和链烃、烃基的概念和烷烃的同分异构体的写法及其命名法。
3、通过同系物、同分异构现象的，使学生进一步了解有机物的性质和结构间的关系。
4、通过烷烃分子通式的总结推导过程，学会用“通式思想”认识同系物的有机物的组成特征。
过程与方法：
1、基本学会烷烃同分异构体的解析方法，能够书写5个碳原子以下烷烃的同分异构体结构简式。
2、从甲烷性质推导到烷烃的性质的过程中，学会从一种代表物质入手掌握同系列有机物性质的方法。
情感态度与价值观：使学生初步掌握研究物质的方法——结构解析、推测可能的性质、设计实验、观察现象、解析现象、得出结论，再辩证地解析结论的适用范围。
重点：烷烃的性质，同分异构体概念的学习及同分异构体的写法
教学难点：同分异构体概念的学习及同分异构体的写法
教具准备： 多媒体、结构模型
教学过程：
【投影】：几种常见有机物分子的结构式

师：在有机物中，有许多物质具有与甲烷相似的结构，如投影中A组物质。也有许多物质结构与甲烷不相似，如投影中B组、C组、D组物质。请同学通过对比找出A组物质在结构上有别于其他几组的特点。
请同学阅读课本54－55页烷烃概念。
一：烷烃：
烃的分子里碳原子间都以单键互相相连接成链状，碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合，达到饱和状态。所以这类型的烃又叫饱和烃。由于C-C连成链状，所以又叫饱和链烃，或叫烷烃。
生：由甲烷CH4,乙烷的C2H6和丙烷的C3H8，可以推出对n个碳原子，烷烃的通式：CnH2n+2 (n≥1)
小结：烷烃的习惯命名法
①根据分子里所含碳原子数目
碳原子数1－10：用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。
碳原子数在11以上，用数字来表示，如：十二烷：CH3(CH2)10CH3
②相同碳原子结构不同时如：CH3CH2CH2CH3（正丁烷）CH3 CH（CH3） CH3
同系物的定义是指：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互相称为同系物。
甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃的同系物。
强调“结构相似”和“分子组成上相差一个或若干个CH2原子团”。
关于烷烃的知识，可以概括如下：
①烷烃的分子中原子全部以单键相结合，它们的组成可以用通式CnH2n+2表示。
②这一类物质成为一个系统，同系物之间彼此相差一个或若干个CH2原子团。
③同系物之间具有相似的分子结构，因此化学性质相似，物理性质则随分子量的增大而逐渐变化。
师：烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的部分叫烃基，用“R-”表示；烷烃失去氢原子后的原子团叫烷基，如-CH3叫甲基、-CH2CH3叫乙基；一价烷基通式为 CnH2n+1- ）
二：同分异构现象和同分异构体
师：请写出C4H10的结构简式？ CH3
生： 练习写出 CH3－CH2－CH2－CH3 CH3－ CH－CH3 （讨论写出）
正丁烷 异丁烷
正丁烷和异丁烷虽然组成和分子量相同，而结构不同造成的。造成其物理性质有很大差异。可见，由于碳原子既可形成直链，又可形成支链，所以分子式相同的烷烃，可形成多种不同物质。这种现象称为同分异构现象，这些化合物之间互称为同分异构体。（让学生自己总结同分异构现象和同分异构体的概念，然后阅读教材并比较异同。）
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。
3．同分异构体的书写方法：（以C5H12为例）
（1）先写出最长的碳链：C－C－C－C－C （氢原子及其个数省略了）
（2）写少一个C的直链，把剩下的C作支链加在主链上，依次变动位置。
C－C－C－C C－C－C－C
C C
这两种结构相同，为同一种物质。
（3）写少两个C原子的直链，剩下的2个C作一个支链加在主链上。
C－C－C 但与（2）中C－C－C－C 为同一种结构
C C
C
剩下的2个C原子分成2个支链加在主链上。
C
C－C－C
C
（4）分别加上氢原子，得三种同分异构体结构式，用系统命名法命名。
【知识拓展】
师：很显然，碳原子多一些，使用正、异、新的命名方法已不能满足需要。随着碳原子数增多，同分异构体的数目也增多。怎么办？这节课我们将学习一种通用的命名法则，从而可以叫出各种烷烃的名称。
【板书】烷烃的命名
师：1892年，在日内瓦召开的国际化学会议上，拟定了有机物系统命名原则，叫做“日内瓦命名法”。它解决了命名的困难，使有机物的命名得到统一。我国一方面采纳“日内瓦命名”原则，同时考虑我国的文字特点，制订有机物的命名法。
三：烷烃的命名???系统命名法
命名步骤：
①选定分子中最长的碳链为主链，并按主链上碳原子的数目称为“某烷”。
②把主链中离支链最近的一端为起点，用阿拉伯数字给主链上的各个碳原子依次编号
定位，以确定支链的位置。
③把支链作为取代基，把取代基名称写在烷烃名称的前面，在取代基的前面用阿拉伯数字注明它在烷烃直链上所处的位置，并在数字与取代基名称之间用一短线隔开。
【例题剖析】
【例1】
CH3－CH－CH2－CH2－CH3 2－甲基戊烷
CH3
④相同的取代基，将取代基合并起来，用二、三等数字表示，在用于表示取代基位置的阿拉伯数字之间用“，”隔开；如果主链上有几个不同的取代基，就把简单的写在前面，把复杂的写在后面。
例2 ． CH3
CH3－CH2－C－CH3 2，2一二甲基丁烷
CH3

例3． CH3－CH2－CH2－CH－CH－CH2－CH3 4－甲基－3－乙基庚烷
CH3 CH2
CH3

【投影】1．给下列有机物命名。

【板书】四、烷烃的通性：
【多多媒体】常见烷烃的物理性质比较表
名称结构简式常温时的状态熔点/℃沸点/℃相对密度
甲烷CH4气－182－1640.466*
乙烷CH3CH3气－183.3－88.60.572**
丙烷CH3CH2CH3气－189.7－42.10.5853***
丁烷CH3(CH2)2CH3气－138.4－0.50.5788
戊烷CH3(CH2)3CH3液－13036.10.6262
癸烷CH3(CH2)8CH3液－29.7174.10.7300
十六烷CH3(CH2)14CH3液18.22870.7733
十七烷CH3(CH2)15CH3固22301.80.7780
【板书】1.烷烃的物理性质：
（1）熔、沸点有规律递变：
a.随碳原子数目增多，熔沸点升高。
b.C原子数目相同时，支链越多，熔沸点越低。
（2）烷烃的密度随C原子数目增多而增大，但密度均小于1，比水轻。
（3）烷烃均不溶于水，液态烷烃和水混合会分层，且均在上层。
(4)分子里碳原子数等于或小于4的烷烃在常温常压下都是气体，其他烷烃在常温常压下都是液体或固体；
【板书】 2．烷烃的化学性质：
⑴.烷烃化学性质较稳定，常温不和强酸、强碱、强氧化剂等反应，不能使酸性KMnO4和溴水褪色。
（2）烷烃的可燃性
CnH2n+2＋ O2 → nCO2＋(n＋1)H2O
（3）光照下和卤素单质发生取代反应
下面阅表比较“四同”问题

定 义分 子 式组 成 结 构性 质
同位素
同素异形体
同系物
同分异构体
同种物质
【例题剖析】
【例1】下列物质属同分异构的是____，属同一种物质的是____，属同系物的是____。请同学们说出理由。

【例2.】乙烷(C2H6)与氯气在光照条件下发生取代反应，假设生成了分别有1、2、3、4、5、6个Cl原子的6种取代产物，且物质的量都相等。同温同压下，参加反应的CH3CH3与Cl2的体积比是几比几？
答案：CH3CH3与Cl2的体积比是2∶7
例3．在101.3kPa、473K条件下，十一烷以及分子中碳原子数比它小的烷烃均为气态。以下变化中，最初与最终均维持这种条件。A、B、C三种烷烃（气）分子中碳原子依次增加相同的个数，取等体积的三种气体，分别跟30mLO2（过量）混合引燃，充分反应后发现：A与O2反应前后气体总体积不变；B与O2反应后气体总体积增加了4mL；C与O2反应后气体总体积为反应前的1.25倍。试求：
（1）A的分子式及相对分子质量。
（2）原任意一种烷烃的体积及B、C的分子式。
【课堂小结】在学习了甲烷的主要性质和结构之后，再来讨论烷烃的性质和结构就类似于在元素及其化合物知识的学习中，通过由典型到一般的学习和讨论方法，这在有机物的学习中也是一种常见且很重要的方法。在本节教学中，为了加深同学们对烷烃分子结构的认识，在课堂上组织学生以竞赛的形式亲自制作各种分子的模型，这样既有利于学生动手能力的发展，也有利于逻辑思维能力的提高。对于本节的重点“烷烃的性质”在教学中注重运用了比较、解析、自学讨论等方法，以利于同学们理解和掌握。
板书设计
【活动与探究】
1.用橡皮泥、小木棒等自己动手制作常见烷烃的比例模型、球棍模型，互相交流，评比。
2.查阅资料，了解有关烷烃的系统命名等问题。
3. 现在给每个学习小组发一些小球，(黑色稍大球代表碳原子，红色稍小球代表氢原子)和小棍，要求按照烷烃分子的结构特点，来制作含有五个碳原子的烷烃分子的可能结构的球棍模型，并根据自己所制作的模型写出对应的结构式和分子式，看看哪个小组又准又快。

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