高中化学第三章有机化合物第一节最简单的有机化合物甲烷第2课时教案2人教版Word格式文档下载.docx
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师:
请同学回忆甲烷分子的结构特征。
生:
碳原子以共价键与四个氢原子相连,键角为109°
28′,正四面体构型。
投影:
几种常见有机物分子的结构式
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。
(结合投影内容,展开激烈讨论,找出共同点和不同点,由一名学生小结)A组的结构特征是链状,且碳原子之间只有一个共价键。
我们将具有上述特点的烃归为一类,称之为烷烃。
请同学阅读课本62—63页烷烃概念。
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板书:
一、烷烃的结构和性质
1.烷烃的概念及结构特点
烷烃在结构上有何特点呢?
其通式可以怎样表示呢?
请大家阅读教材思考回答。
烃的分子里碳原子间都以单键互相连接成链状,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。
由甲烷、乙烷、丙烷的分子式分别为CH4、C2H6、C3H8,可以推出含n个碳原子的烷烃的通式:
CnH2n+2(n≥1)
观察B组物质,其结构上有何特点呢?
碳原子之间以单键相连形成环状化合物。
很好,这种烃称之为环烷烃。
再观察C、D组有机物的组成,它们是烷烃吗?
不是,因为它们的碳原子之间不是以单键相连形成化合物。
这种结构我们以后还要专门学习,结合上面的投影内容,甲烷、乙烷、丙烷等都是烷烃,怎样给烷烃命名呢?
(学生阅读教材,了解烷烃命名的简单方法)
2.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)相同碳原子数、结构不同时,如:
CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、(异丁烷)
刚才学习的甲烷、乙烷、丙烷等等它们相互之间是什么关系呢?
3.同系物
什么是同系物呢?
(学生结合刚才的学习内容,先自己总结烷烃的概念,然后阅读教材并比较异同)
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”。
通过刚才的学习,关于烷烃的知识,你有哪些认识呢?
关于烷烃的知识,可以概括如下:
①烷烃的分子中原子间全部以单键相结合,它们的组成可以用通式CnH2n+2表示。
②这一类物质成为一个同系列,互称为同系物,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,物理性质则随相对分子质量的增大而逐渐变化。
如果在烷烃的分子结构中失去了一个或几个氢原子,剩余部分名称是什么呢?
4.烃基
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
请写出C4H10的结构简式。
练习写出:
同样是C4H10,其结构简式怎么写出两种呢?
它们之间有何关系呢?
性质是否相同呢?
请大家认真阅读教材自学这一内容。
它们的名称分别是正丁烷和异丁烷;
物理性质不同,异丁烷比正丁烷熔沸点低,密度小。
正丁烷和异丁烷虽然组成和相对分子质量相同,但结构不同,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。
请写出戊烷所有的同分异构体的结构简式。
戊烷有三种同分异构体:
在烷烃的同系物分子里,随着碳原子数目增多,碳原子间的结合方式越复杂,同分异构体的数目越多。
如己烷有5种同分异构体,庚烷有9种,癸烷有75种。
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。
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。
但与
(2)中为同一种结构,剩下的2个C原子分成2个支链加在主链上。
(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】
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。
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1】2-甲基戊烷
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】2,2-二甲基丁烷
【例3】4-甲基-3-乙基庚烷
展示上述有机物分子的球棍模型,你发现了什么问题呢?
分子有空间结构,表达时写在平面上,所以选主链时我们要特别注意拐弯碳链的碳原子数。
通过自学课文,同学们已基本认识烷烃系统命名的原则。
请务必注意“主链长、定位近,相同并、简单前”。
下面通过练习熟练掌握命名法则。
1.给下列有机物命名。
请有不同见解的学生回答并议论。
注意主链最长,支链取近,小基(简单)在前,大基(复杂)在后,所以命名为2,3-二甲基丁烷和5,5-二甲基-4-乙基壬烷是正确的。
2.分别写出下列两种物质的结构简式。
①2,4-二甲基戊烷
②2,2-二甲基-3-乙基庚烷
(设问)根据命名步骤,书写时先写主链还是支链?
主链上的氢原子什么时候填写较恰当?
(学生练习,教师巡视)
给名称写结构式,步骤是先写主链上的碳链,接着根据指定位置写支链,再根据碳的化合价(满足四价),补足主链上各碳的氢原子数。
3.下列有机物命名是否正确?
有错的说明错误之处,并纠正。
①4-甲基己烷
②3-甲基-2-乙基戊烷
小结:
掌握烷烃的系统命名法,能叫出各种烷烃的名称,还能根据它来写结构式,通过命名判断同分异构体书写是否重复,判断不同物质是否属同系物。
(以上内容属于知识拓展部分,供教师选用)
以上学习了甲烷的性质,认识了烷烃的同分异构体概念,烷烃在性质上有什么共同性和差异性呢?
四、烷烃的通性
(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
-164
0.466*
乙烷
CH3CH3
-183.3
-88.6
0.572**
丙烷
CH3CH2CH3
-189.7
-42.1
0.5853***
丁烷
CH3(CH2)2CH3
-138.4
-0.5
0.5788
戊烷
CH3(CH2)3CH3
液
-130
36.1
0.6262
癸烷
CH3(CH2)8CH3
-29.7
174.1
0.7300
十六烷
CH3(CH2)14CH3
18.2
287
0.7733
十七烷
CH3(CH2)15CH3
固
22
301.8
0.7780
注:
*甲烷的相对密度是-164℃时数据
**乙烷的相对密度是-100℃时数据
***丙烷的相对密度是-45℃时数据
阅读常见烷烃的物理性质递变表,总结烷烃的物理性质。
烷烃有哪些典型的物理性质呢?
请大家讨论、思考回答。
1.烷烃的物理性质:
思考、解析表中数据,讨论,并得出一些规律。
(由几个同学的表述综合后得出)
(1)熔沸点有规律递变:
a.随碳原子数目增多,熔沸点升高。
造成烷烃熔沸点随碳原子数增多而升高的原因是什么呢?
组成和结构相似,相对分子质量越大,分子间作用力越大,熔沸点越高。
b.C原子数目相同时,支链越多,熔沸点越低。
为什么呢?
原因是支链多,分子间排列不紧密,分子间作用力弱。
(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;
烷烃有哪些典型的化学性质呢?
与甲烷有何异同呢?
2.烷烃的化学性质:
请大家回忆甲烷遇到KMnO4酸性溶液和溴水的现象。
不褪色。
这说明什么问题呢?
(1)烷烃化学性质较稳定,常温下不和强酸、强碱、强氧化剂等反应,不能使KMnO4酸性溶液和溴水褪色。
烷烃都由碳和氢两种元素组成,在空气或氧气中可以燃烧,表现可燃性。
(2)烷烃的可燃性
我们知道了烷烃的通式为CnH2n+2,那么能否写出烷烃燃烧的通式呢?
Cn
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