烃的概述和烷烃的性质.docx

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烃的概述和烷烃的性质

第3节　烃

第1课时　烃的概述和烷烃的性质

[学习目标]　1.建立烃的分类框架并能够举例说明。

2.通过阅读了解烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。

3.能以甲烷为例，理解烷烃的组成、结构和主要化学性质。

[知识梳理]

一、烃的概述及重要烃的物理性质

1.烃的分类

2.烷烃、烯烃、炔烃的物理性质

（1）颜色：

均为无色物质。

（2）溶解性：

都不溶于水，而易溶于苯、乙醚等有机溶剂。

（3）密度：

随着碳原子数增多，密度逐渐增大，但都比水的小。

（4）状态：

分子中有1～4个碳的开链脂肪烃，室温下呈气态。

（5）熔、沸点：

随着碳原子数增多，熔、沸点逐渐升高。

二、烷烃的结构与化学性质

1.烷烃的结构与通式

碳原子之间以单键结合，剩余的价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都充分利用，达到饱和。

通式为CnH2n＋2（n≥1）。

2.烷烃的化学性质

（1）稳定性：

因烷烃分子中碳氢键和碳碳单键的键能较高，所以常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化性物质和强还原性物质都不反应。

（2）氧化反应——可燃性：

烷烃在空气中燃烧的通式为CnH2n＋2＋O2nCO2＋（n＋1）H2O。

（3）取代反应：

烷烃在光照条件下能与氯气、溴蒸气等发生取代反应。

如甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl。

3.卤代烃

（1）概念：

烃分子中的氢原子被卤素原子取代的化合物。

（2）存在

①仅由C、H、X三种元素组成的单纯的卤代烃在自然界中不多见。

②大多数是人工合成的，如碘甲烷（CH3I）、氯苄（）等。

（3）用途

①1，1，1三氟2氯2溴乙烷（CF3CHBrCl）被广泛用做麻醉剂。

②氯仿和四氯化碳等常用做溶剂。

（4）危害

①有毒性。

②能够破坏大气臭氧层，造成臭氧空洞。

[自我检测]

1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）

（1）烷烃、烯烃、炔烃均属于链烃，又叫脂肪烃（√）

（2）烯烃、炔烃中均为不饱和碳原子（×）

（3）沸点大小比较：

正戊烷>2甲基丁烷>2，2二甲基丙烷>2甲基丙烷>丁烷（×）

（4）碳原子数小于等于4的烷烃为气体，其他的烷烃为非气体（√）

（5）分子式符合通式CnH2n＋2的两种碳原子数不同的有机物一定互为同系物（√）

（6）烷烃的特征反应为取代反应（√）

2.以结构式表示的下列各物质中，属于烷烃的是（　　）

3.从烷烃（CnH2n＋2），烯烃（CnH2n），二烯烃（CnH2n－2）的通式分析，得出碳氢原子的个数与分子中所含双键有一定关系，某种烃的分子式为CxHy，其中所含双键数目最多为（　　）

A.y/2B.（y－x）/2

C.（y＋2－x）/2D.（2x＋2－y）/2

提升一、烷烃的取代反应

【名师点拨】

1.取代反应是最重要的一类有机反应，判定一个反应是否属于取代反应，最直接的方法就是依据概念判定：

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。

关键词为“某些”“被其他”“代替”。

2.取代反应的特征是分步取代，产物多，所得产物一般为混合物。

3.取代反应与置换反应的比较

　　　实例

区别　　　

取代反应

置换反应

甲烷与氯气反应

锌与稀硫酸反应

定义

有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应

一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应

参与物质

反应物和生成物中不一定有单质

反应物、生成物中一定有单质

反应条件

反应受催化剂、温度、光的影响

水溶液中置换反应遵循强制弱的原则

反应电子得失

不一定有电子的转移

一定有电子的得失

反应是否可逆

有很多是可逆反应

反应一般单向进行

【典例1】　下列反应属于取代反应的是（　　）

A.2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O

B.CH4＋2O2CO2＋2H2O

C.CH3CH===CH2＋Br2―→CH3CHBrCH2Br

D.CHCl3＋HF―→CHFCl2＋HCl

【深度思考】

烷烃的特征反应是什么？

怎样描述烷烃的化学性质？

答案　

（1）烷烃的特征反应是取代反应，主要是卤代反应，发生的条件：

①光照或高温。

②发生反应的是纯净的卤素单质。

最后产物为各种卤代产物和卤化氢的混合物。

（2）常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂等都不发生反应，只有在特殊条件（如光照或高温）下才发生某些化学反应，这与构成烷烃分子的碳氢键和碳碳单键的键能较高有关。

【变式训练1】　下列化学反应中属于取代反应的是（　　）

A.CH2Cl2＋Br2―→CHBrCl2＋HBr

B.Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

C.CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH

D.CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O

【变式训练2】　如图所示是几种烷烃的球棍模型，试回答下列问题：

（1）A、B、C三者的关系是。

（2）A的分子式为，C的名称为。

（3）写出C的同分异构体的结构简式：

。

提升二、有关烃的燃烧规律

【名师点拨】

1.气态烃完全燃烧后体积变化规律

1mol某烃CxHy完全燃烧的反应方程式为

CxHy＋（x＋y/4）O2xCO2＋y/2H2O。

（1）燃烧后温度高于100℃时，水为气态：

ΔV＝V后－V前＝y/4－1

①y＝4时，ΔV＝0，体积不变。

②y＞4时，ΔV＞0，体积增大。

③y＜4时，ΔV＜0，体积减小。

（2）燃烧后温度低于100℃时，水为液态：

ΔV＝V前－V后＝y/4＋1，体积总是减小。

（3）无论水为气态还是液态，燃烧前后气体体积变化都只与烃分子中的氢原子数有关，而与烃分子中的碳原子数无关。

2.烃完全燃烧耗氧量规律

（1）1mol烃燃烧耗氧量——“等碳，1/4氢”。

1mol某烃CxHy完全燃烧的反应方程式为CxHy＋（x＋y/4）O2xCO2＋y/2H2O，由此可知，每摩烃完全燃烧时耗氧量为（x＋y/4）。

（2）质量相同的烃类完全燃烧时，耗氧量最多的是含氢量最高的；耗氧量最少的是含碳量最高的。

即对于CxHy，质量一定时：

①耗氧量最多的是最大的；②耗氧量最少的是最小的。

（3）总质量一定的混合物，只要各组分的最简式相同，则完全燃烧时，其耗氧量为定值，而与混合物各组分的含量无关，恒等于同质量的某单一组分完全燃烧时的耗氧量。

（4）总物质的量一定的混合物，只要各组分每摩物质的耗氧量相同，则完全燃烧时，其耗氧量为定值，而与混合物中各组分的含量无关。

3.燃烧产物关系规律

（1）质量相同的烃，分子式为CxHy，越大，则完全燃烧后生成的CO2的量越多；若两种烃的相等，质量相同，则完全燃烧后生成的CO2和H2O的量均相等。

（2）碳的质量分数w（C）相同的有机物（实验式可以相同也可以不同），只要总质量一定，以任意比混合，完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。

（3）不同的有机物完全燃烧时，若生成的CO2和H2O的物质的量之比相同，则它们分子中C原子与H原子的原子个数比也相同。

【典例2】　A、B两种有机化合物组成的混合物。

（1）当质量一定时，无论A、B以何种比例混合，完全燃烧时生成CO2的量均相等，则A与B一定要满足的条件是

。

（2）当物质的量一定时，无论A、B以何种比例混合，完全燃烧时生成CO2的量均相等，则A、B一定要满足的条件是。

解析　

（1）质量一定时，无论怎样混合，碳的质量一定，生成的CO2的量不变，则必须是各物质的含碳的质量分数相等。

（2）总物质的量一定时，只有A、B分子中碳原子数相等时，碳原子的总物质的量才一定，生成的CO2的量才不变。

答案　

（1）A、B中碳的质量分数相同

（2）A、B分子中碳原子数相同

【变式训练3】　下列各组化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗O2的质量和生成水的质量或CO2质量不变的是（　　）

A.CH4　C2H6B.C2H6　C3H6C.C2H4　C3H6D.C2H4　C3H4

答案　C

解析　由题意知，两种烃应具有相同的最简式，C组两种烃最简式相同（CH2），故C选项正确。

【变式训练4】　相对分子质量为100的烃完全燃烧后，生成CO2和H2O的物质的量之比以及分子结构中有四个甲基的同分异构体的数目分别是（　　）

A.6∶7和2B.6∶7和3

C.7∶8和3D.7∶8和4

答案　D

课时作业

基础题组

1.下列对烃的分类不正确的是（　　）

A.CH4、CH2===CH2、CH2===CHCH===CH2均属于饱和链烃

B.CH3CH2CH3、CH3CH===CH2、

CH3CH===CHCH2CH===CH2均属于脂肪链烃

C.CH3CH3、、C18H38均属于饱和烃

D.均属于芳香烃

答案　A

2.烃是自然界中广泛存在的一类有机化合物，下列是某同学总结的关于该类物质的几种认识，请判断其中正确的是（　　）

A.环烷烃是烷烃中的一个小分支

B.只要是含有C、H两种元素的物质就是烃

C.烷烃是饱和链烃，烯烃和炔烃是不饱和链烃

D.属于芳香烃

答案　C

3.下列烷烃中沸点最高的是（　　）

A.CH4B.CH3CH3

C.CH3CH2CH3D.CH3（CH2）2CH3

答案　D

4.下列关于烷烃性质的叙述中不正确的是（　　）

A.烷烃同系物随相对分子质量增大，熔沸点逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态

B.烷烃同系物的密度随相对分子质量增大逐渐增大

C.烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应

D.烷烃同系物都能使溴水、KMnO4酸性溶液退色

答案　D

5.在光照下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，得到产物的物质的量最多的是（　　）

A.CH3ClB.CH2Cl2

C.CCl4D.HCl

答案　D

6.分别燃烧等物质的量的下列各组物质，其中消耗氧气的量相等的是（　　）

①C2H2与C2H4O　②C4H8与C6H12O6　③C7H8与C6H12　④HCOOCH3与CH3COOH

A.①③④B.①②③④

C.①④D.①②④

答案　B

第2课时　烯烃与炔烃

[学习目标]　1.了解烯烃、炔烃的命名原则，会用系统命名法命名分子中含有一个双键或叁键的烯烃或炔烃。

2.通过乙烯、乙炔的分子组成及结构，学会烯烃、炔烃分子通式及结构。

3.通过乙烯、乙炔的性质，对比掌握烯烃、炔烃的性质。

[知识梳理]

一、烯烃（炔烃）的命名

1.选母体、称某烯（炔）：

如果官能团中没有碳原子，则母体的主链必须包含与官能团相连接的碳原子，如果官能团含有碳原子，则母体的主链必须包含官能团上的碳原子。

2.编号位、定支链：

从距官能团最近的一端开始编号。

如果官能团相距两端一样近，则从距离支链较近的一端开始编号。

3.按规则、写名称：

必须用阿拉伯数字注明官能团和支链的位置，并把它写在主链名称之前。

其他规则同烷烃的命名。

如：

的系统名称为2，4二甲基2戊烯。

二、烯烃的顺反异构

1.产生原因

由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式不同。

2.存在条件

每个双键碳原子上连接了两个不同的原子或原子团。

3.异构分类

（1）顺式结构：

两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧。

（2）反式结构：

两个相同的原子或原子团分别排列在双键的两侧。

4.性质特点

化学性质基本相同，物理性质有一定的差异。

熔点：

－139.3℃　　　　　－105.4℃

沸点：

　　4℃　　　　　　　　1℃

相对密度：

0.621　　　　　　　0.604

三、烯烃的结构与性质

1.烯烃：