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2019-2020年高中化學 （大綱版）第二冊 第五章 烴 第二節(jié)烷烴(第一課時) ●教學目標 1.使學生了解烷烴的組成、結構和通式； 2.使學生了解烷烴性質的遞變規(guī)律； 3.使學生了解烴基、同系物、同分異構現象和同分異構體(碳原子數在5以內)，以增強學生嚴密的思維能力； 4.使學生了解烷烴的命名方法； 5.通過甲烷的性質與烷烴的性質的聯系，使學生理解從個別到一般的辯證唯物主義的原理。 ●教學重點 烷烴的性質，同分異構體的寫法，烷烴的命名。 ●教學難點 同分異構體的寫法，烷烴的命名。 ●課時安排 二課時 ●教學方法 1.通過分析數據以及歸納的方法得出烷烴的通式，物理、化學性質的變化規(guī)律； 2.通過學生分組動手制作比賽的形式引出并分析同分異構體的概念及其寫法； 3.運用邊講、邊探索、邊示范的方法使學生掌握烷烴的命名。 ●教學用具 投影儀、球棍模型(散的)若干。 ●教學過程 第一課時 ［復習提問］ ［師］甲烷的分子結構有什么特點？ ［生］甲烷分子是以碳原子為中心的、四個氫原子為頂點的正四面體型的立體結構，是一個典型的非極性分子。 ［師］甲烷有哪些主要化學性質？ ［生］甲烷的主要化學性質表現在：通常情況下，甲烷對強酸、強堿和強氧化劑穩(wěn)定；可與氧氣在點燃條件下發(fā)生氧化反應，生成二氧化碳和水；可與Cl2等鹵素在光照條件下發(fā)生取代反應，并生成多種取代產物；在無氧高溫的條件下，甲烷可以發(fā)生分解反應，生成炭黑和氫氣。 ［師］什么叫取代反應？ ［生］有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反應叫做取代反應。 ［導入新課］甲烷是最簡單的烴，在烴里邊還有許多結構和性質與甲烷相似的分子，如乙烷、丙烷等，這就是本節(jié)課學習的主題——烷烴。 ［板書］第二節(jié) 烷烴 ［師］下面我們首先來了解烷烴的結構和性質。 ［板書］一、烷烴的結構和性質 ［師］(以競賽的形式)現給每個學習小組分發(fā)一些小球和小棍，自己動手來制作甲烷、乙烷(C2H6)和丙烷(C3H8)的球棍模型。在制作時大家要注意檢查碳原子的四個價鍵是否已被充分利用。 ［學生活動］同組的同學參照甲烷的分子結構以及教材圖5—6“幾種烷烴的球棍模型”，共同邊討論邊制作，分別得到甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等的分子模型。 ［設疑］大家細心地觀察你們手中所制得的各種模型，看看碳原子與碳原子的連接方式有何特點？碳原子周圍總共形成了幾個化學鍵？ ［生］觀察、分析、思考后回答：在這些烴的分子里，碳原子跟碳原子都以單鍵結合成鏈狀，跟甲烷一樣，碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子相結合，總共形成了四個化學鍵。 ［師］這樣的結合使得每個碳原子的化合價都已充分利用，都達到“飽和”，我們把這種烴叫做“飽和烴”，又叫“烷烴”。 ［板書］1.烷烴的概念 ［師］(提示)我們在把握烷烴概念的時候，應注意以下兩點：一是分子里碳原子均以單鍵結合成鏈狀；二是碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子結合，這是判斷某烴是否為烷烴的標準。顯然，這也是烷烴分子所具有的結構特點。 ［板書］2.烷烴分子的結構特點 ［師］請同學們根據你們所制的各種分子的模型寫出乙烷、丙烷和丁烷的結構式。 ［生］書寫上述三種分子的結構式，并請一名同學上講臺上板演。 ［師］若把上述各分子的結構式中表示共價單鍵的“—”刪去，會變成什么樣子？ ［生］按要求書寫，乙烷變?yōu)镃H3CH3，丙烷寫成CH3CH2CH3，丁烷可寫成CH3CH2CH2CH3。 ［師］變形后的式子書寫起來是比較方便的，我們稱之為有機物的結構簡式。當然，在書寫有機物分子的結構簡式時，若遇到像丁烷分子中有兩個(或多個)相同的成分時，還可以寫成CH3(CH2)2CH3。由于結構簡式書寫方便，且仍能表示出分子結構的簡況，所以更多情況下常使用結構簡式。 ［板書］3.烷烴的結構式和結構簡式 ［師］既然甲烷的結構和其他的烷烴分子很相似，那么它們在性質上是否也很相似呢？ ［投影顯示］幾種烷烴的物理性質 名稱 結構簡式 常溫時的狀態(tài) 熔點/℃ 沸點/℃ 相對密度 甲烷 CH4 氣 －182 －164 0.466* 乙烷 CH3CH3 氣 －183.3 －88.6 0.572** 丙烷 CH3CH2CH3 氣 －189.7 －42.1 0.5853*** 丁烷 CH3(CH2)2CH3 氣 －138.4 －0.5 0.5788 戊烷 CH3(CH2)3CH3 液 －130 36.1 0.6262 癸烷 CH3(CH2)8CH3 液 －29.7 174.1 0.7300 十六烷 CH3(CH2)14CH3 液 18.2 287 0.7733 十七烷 CH3(CH2)15CH3 固 22 301.8 0.7780 注：*甲烷的相對密度是－164℃時數據 **乙烷的相對密度是－100℃時數據 ***丙烷的相對密度是－45℃時數據 ［生］思考、分析表中數據，討論，并得出一些規(guī)律。(由幾個同學的表述綜合后得出) (1)隨著分子里含碳原子數的增加，熔點、沸點逐漸升高，相對密度逐漸增大； (2)分子里碳原子數等于或小于4的烷烴在常溫常壓下都是氣體，其他烷烴在常溫常壓下都是液體或固體； (3)烷烴的相對密度小于水的密度。 ［師］(評價學生的回答，然后補充說明) (1)表中所列烷烴均為無支鏈的烷烴，亦即分子組成與結構都相似的烷烴，而且碳原子數增多的過程也是相對分子質量增加的過程； (2)常溫常壓下是氣體的烷烴除了上述碳原子數小于或等于4的幾種分子之外，還有一種 碳原子數為5的分子——分子中含有支鏈的戊烷： (3)烷烴分子均為非極性分子，故一般不溶于水，而易溶于有機溶劑，液態(tài)烷烴本身就是良好的有機溶劑。 ［生］體會補充說明的規(guī)律，作筆記。 ［板書］4.烷烴的物理性質 ［設疑］烷烴分子的熔沸點為什么會隨著碳原子數的增大即相對分子質量的提高而升高呢？ ［生］由于隨著相對分子質量的增大，分子之間的范德華力逐漸增大，從而導致烷烴分子的熔沸點逐漸升高。 ［師］甲烷與其他烷烴結構的相似不僅表現在物理性質上的規(guī)律性變化，而且化學性質上也具有極大的相似性，請同學們根據甲烷的化學性質總結、推測烷烴應有的化學性質。 ［生］自學、討論、總結得出烷烴的化學性質。(同樣可以綜合同學的發(fā)言得出) (1)通常狀況下，它們很穩(wěn)定，跟酸、堿及氧化物都不發(fā)生反應，也難與其他物質化合； (2)在空氣中都能點燃； (3)它們都能與氯氣發(fā)生取代反應； (4)烷烴在高溫下可分解。 ［師］(評價并補充說明) (1)烷烴與氯氣(或溴蒸氣)在光照條件下發(fā)生的取代反應，隨碳原子數的增多，生成的取代產物的種類也增多； (2)在空氣或氧氣中點燃烷烴，完全燃燒的產物為CO2和H2O，在相同狀況下隨著烷烴分子里碳原子數的增加，碳的質量分數不斷增大，往往會燃燒越來越不充分，使火焰明亮，甚至伴有濃煙； (3)烷烴分子在高溫下可以分解，但產物不一定為炭黑和氫氣，這在以后的石油的裂化、裂解中還將學到。 ［板書］5.烷烴的化學性質 ［投影練習］1.乙烷(C2H6)與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應，假設生成了分別有1、2、3、4、5、6個Cl原子的6種取代產物，且物質的量都相等。同溫同壓下，參加反應的CH3CH3與Cl2的體積比是幾比幾？ ［思路分析］解本題要把握住兩個重要條件：一是在取代反應中參加反應的Cl2分子中僅有的Cl原子進入有機物中去；二是6種氯代烴分子中的Cl原子數構成了一個等差數列。 若參加反應的CH3CH3的體積為6，則參加反應的Cl2的體積為：(1+6)62=21， 故參加反應的CH3CH3與Cl2的體積比為：6∶21=2∶7。 答案：CH3CH3與Cl2的體積比是2∶7 ［師］大家根據各種烷烴分子的結構簡式來分析烷烴分子的組成有何特點？ ［生］(以學習小組為單位互相討論之后得出結論)：若烷烴分子的碳原子數為n，那么氫原子的數目就可表示為2n+2，這樣烷烴的分子式就可以表示為CnH2n+2。 ［師］此即烷烴的通式，但要注意：通式中n值從理論上說是自然數，但現實中n值并不是無限大，再則，此通式為開式鏈烴的通式。 ［板書］6.烷烴的通式：CnH2n+2 ［師］大家再比較一下相鄰碳原子數的烷烴在分子組成上有何特點，當然也可以用通式來推算。 ［生］(可以通過觀察表5—1中的結構簡式，也可以用通式推算，用CnH2n+2減去Cn－1H2(n－1)+2，都可以得到相同的結論)：在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團。 ［師］類似烷烴各分子這樣：分子結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質，互相稱為同系物。 ［板書］7.同系物的概念 ［投影練習］2.下列各組內的物質不屬于同系物的是 ［思路分析］對題中的各組物質以同系物的概念為標準進行判斷可知，只有C項內的物質之間不存在同系物關系。 答案：C ［師］(強調)：在判斷同系物的時候要嚴格把握同系物概念涵義的兩個方面：一是分子結構相似，二是分子組成上相差一個或若干個CH2原子團，二者要聯系在一起應用，缺一不可。當然，還應注意，同系物的關系不光是只有烷烴分子之間存在，在其他的有機物內也存在著同系物關系。 ［本節(jié)小結］本節(jié)課我們學習和討論了幾個重要的概念：烷烴、結構簡式以及同系物，通過研究分析，討論比較從而得出了烷烴分子的結構特點，以及烷烴的物理和化學性質的變化規(guī)律，當然在學習時應重點掌握烷烴性質的變化規(guī)律。 ［作業(yè)］P120一、1 二、1 ●板書設計 第二節(jié) 烷烴 一、烷烴的結構和性質 1.烷烴的概念 2.烷烴的結構特點 3.烷烴的結構式和結構簡式 4.烷烴的物理性質 5.烷烴的化學性質 6.烷烴的通式 7.同系物的概念 ●教學說明 在學習了甲烷的主要性質和結構之后，再來討論烷烴的性質和結構就類似于在元素及其化合物知識的學習中，通過由典型到一般的學習和討論方法，這在有機物的學習中也是一種常見且很重要的方法。在本節(jié)教學中，為了加深同學們對烷烴分子結構的認識，在課堂上組織學生以競賽的形式親自制作各種分子的模型，這樣既有利于學生動手能力的發(fā)展，也有利于邏輯思維能力的提高。對于本節(jié)的重點“烷烴的性質”在教學中注重運用了比較、分析、自學討論等方法，以利于同學們理解和掌握。 ●參考練習 1.C3H8分子中的共價鍵總數為 A.10 B.12 C.8 D.11 答案：A 2.下列烷烴：①正己烷 ②丙烷 ③正戊烷 ④正丁烷 ⑤癸烷中，沸點由高到低順序正確的是 A.①②③④⑤ B.⑤①③④② C.⑤③④①② D.③④⑤②① 答案：B 3.在同一系列中，所有的同系物都具有 A.相同的分子量 B.相似的化學性質 C.相同的最簡式 D.分子組成相差一個或若干個CH2原子團 答案：BD 4.甲烷和過量O2混合，用電火花引燃后，測得反應后氣體的密度為同溫同壓下H2密度的15倍。則原混合氣體中甲烷和O2的體積比為(溫度為120℃) A.1∶3 B.1∶5 C.1∶7 D.2∶7 答案：C 5.標況下，11.2 L乙烷和丁烷的混合氣體完全燃燒時需氧氣47.6 L，則乙烷的體積分數為 A.25% B.50% C.75% D.80% 答案：C