烷烃知识点总结.docx

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烷烃知识点总结

第一节烷烃甲烷

一、甲烷的存在和能源

（1）甲烷是由C、H元素组成的最简单的烃，是含氢量最高的有机物。

是天然气、沼气、油田气、煤矿坑道气的主要成分。

俗名又叫沼气、坑气，由腐烂物质发酵而成。

天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源.

（2）世界上20%的能源需求是由天然气供给的，我国的天然气主要分布在东西部（西气东输）

二、物理性质：

甲烷是一种没有颜色，没有气味的气体（天然气为臭味是因为掺杂了H2S等气体），标准状况下密度是L（可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL），极难溶于水（两个相似相溶原理都可解释）。

三、甲烷分子的组成及结构：

1、组成：

如何确定甲烷属于烃，即如何确定有机物有哪些元素组成？

通常采用燃烧法。

CH4+2O2

CO2+2H2O

那么可以肯定甲烷中一定有C、H两元素，而不能确定是否有O元素，于是需要实验数据：

如甲烷气体点燃后产物使浓硫酸增重，使碱石灰增重。

计算：

甲烷中C元素为，，H元素为mol，g，；两者加起来刚好等于甲烷的质量，故甲烷中只含C、H两元素。

且两者比例为1：

4，但1：

4的物质有很多如CH4、C2H8、C3H12等，如何确定究竟为哪个，则设甲烷化学式为CxH4x（CH4为最简式），要求出x值还需知道其相对分子质量。

由标准状况下密度是L，可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL，故得到x=1。

于是甲烷的化学式为CH4。

2、结构

知道了甲烷的组成，究竟甲烷的空间构型如何？

到底是平面正四边形还是立体正四面体，科学家为了弄清楚这个问题，分析了甲烷的二氯代物CH2Cl2的种类。

如果甲烷是正四边形，那么CH2Cl2应该有两种产物（邻位和对位）必有熔沸点等物理性质不同，但如果是立体正四面体，其二氯代物就只有一种。

事实上科学家发现CH2Cl2确实只有一种，所以确定甲烷的空间构型为正四面体，在甲烷分子中一碳原子为中心，四个氢原子为顶点形成的正四面体，键角为109°28’。

分子式

电子式

结构式

结构简式

空间结构

CH4

CH4

结构简式（在结构式的基础上省略C—H单键）：

CH4

最简式（各元素原子个数的最简单的比值）：

CH4

[展示]甲烷的球棍模型、比例模型。

四、甲烷的实验室制法：

（本部份内容教材已经删去，仅作介绍）

（1）原料：

无水醋酸钠、碱石灰（NaOH、CaO的混合物）

（2）反应原理：

CH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑

（3）装置原理：

固体+固体气体（类似制氧气、氨气）

（4）气体收集：

向下排空气法或排水法

注：

原料醋酸钠必须是无水的，否则NaOH易电离：

Na—O—H==Na++OH—上述反应不能发生。

碱石灰中CaO的作用：

吸水剂——保持原料干燥、无水

稀释剂——稀释NaOH，减少NaOH与试管接触而使试管受热腐蚀

疏松剂——防止NaOH结块，有利于气体逸出

五、化学性质：

[实验]CH4酸性高锰酸钾（不褪色）溴水（不褪色）点燃

1、通常状况下，甲烷很稳定，不能被酸性高锰酸钾、溴水、浓硫酸等强氧化剂氧化，也不能与酸、碱反应。

所以甲烷可用浓硫酸干燥。

2、氧化反应——可燃性：

在空气中或氧气中点燃甲烷，完全燃烧生成CO2和H2O，同时放出大量的热，还伴有淡蓝色火焰

CH4+2O2

CO2+2H2O光照的条件下甲烷与空气或氧气不反应

甲烷燃烧注意事项：

（1）甲烷具有可燃性，甲烷在空气中或氧气中达到一定值时，与火花就发生爆炸，故点燃前一定要检验其纯度，其他可燃性气体点燃前也应该检验其纯度。

（2）验纯的方法：

用排水法收集一小试管甲烷气体，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火，听到尖叫爆鸣声，证明气体不纯，如听到“噗”的声响，证明气体纯净。

（3）燃烧时火焰呈淡蓝色的物质有CH4、H2、H2S等气体，还有固态硫、液态酒精等。

CO在空气中燃烧火焰呈蓝色。

[例题]

1、甲烷在空气中的爆炸极限为5%—16%，爆炸最剧烈时空气中含甲烷的体积分数（%）

2、一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体重，当其缓缓通过足量无水氯化钙时，氯化钙固体增重，原混合气体中CO2的质量为（）

3、等质量的下列烷烃，完全燃烧耗氧量最多的是（B）

A、2molCH4B、1、5molC2H6C、1molC3H8D、0、5molC4H10

3、取代反应：

光照下甲烷与氯气的反应

a.实验装置

b.实验现象量筒内壁有疣状液滴出现，并伴有少量白雾；试管内气体颜色逐渐变浅，最后无色（氯气淡黄色）；试管内液面逐渐上升，说明反应总气体在减小。

c.反应

d.甲烷的四种取代物比较

化学式

CCH3Cl

CCH2Cl2

CCHCl3

CCl4

名称

一氯甲烷

二氯甲烷

三氯甲烷

（氯仿）

四氯甲烷

（四氯化碳）

溶解性

不溶于水，可溶于有机溶剂

不溶于水，是重要的有机溶剂

常温状态

气

液

液

液

重点把握：

取代反应

取代反应：

有机分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。

（概括为：

一进一出，取而代之）

取代反应与置换反应的区别为：

反

取代反应

置换反应

生成物

生成物中不一定有单质（一般为两种化合物）

生成物中一定有单质

反应条件

反应受温度、光照、催化剂等外界条件影响大

在水溶液中进行，遵循金属或非金属活动性顺序

反应物

化合物与单质或化合物

一种单质一种化合物

方向

反应逐步进行，很多反应是可逆的

反应一般为单方向进行

电子得失

不一定有

一定有电子的得失或移动

取代反应条件：

纯净的卤素单质且光照，在室温暗处不反应，但也不能用强光直接照射否则会爆炸。

氯水、溴水不能反应但液氯、液溴可以反应。

此反应一旦进行，将连续发生下去，共生成五种取代产物；其中HCl、CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体。

CHCl3、CCl4是重要的有机溶剂。

其中最多的为HCl。

实验现象：

黄绿色气体颜色变浅、倒置的量筒内液面上升、量筒内壁出现油状液滴、量筒内有白雾、水槽中有白色晶体析出（NaCl）。

⑤每一摩氯气反应只有一个氯原子进入有机物，另一个形成氯化氢。

1mol有机物CxHy与Cl2发生完全取代反应时，消耗Cl2的最大的物质的量为ymol

[例题]1molCH4和1molCl2光照下反应生成相同物质的量的四种有机取代物，则消耗的Cl2的物质的量为（mol），生成HCl的物质的量为（mol）。

4、受热分解：

在隔绝空气加热至1000摄氏度的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气。

CH4

C+2H2

生成的碳黑用于制颜料、油漆。

氢气是合成氨的原料。

练习：

1、某烃分子中有40个电子，它燃烧只生成等体积的CO2和H2O蒸汽，则该烃化学式为（C5H10），若没指明为烃，可能还是哪些有机物？

（C4H8O、C3H6O2、C2H4O3）

2、某有机物完全燃烧只生成、，则此有机物的最简式为（C2H6O）

第二节烷烃

●教学目的：

1、了解烷烃的组成、结构和通式。

2、使学生了解烷烃的性质的递变规律。

3、使学生了解烷基、同系物、同分异构现象和同分异构体。

4、使学生了解烷烃的命名方法。

5、培养学生的空间想象能力；概括、分析能力。

●教学重点：

烷烃的性质、同分异构体的写法、烷烃的命名。

教学过程：

一、烷烃的结构和性质

[复习引入]回忆甲烷的结构和组成。

在黑板上画出乙烷、丙烷、丁烷、异戊烷的结构式，并展示乙烷、丙烷、异戊烷的球棍模型。

[学生]请对比模型归纳它们结构的共同特点，并找出分子中C和H个数之间的关系。

[总结]定义：

烃分子里，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，这样的烃叫做饱和链烃，又叫烷烃。

対烷烃的理解：

碳碳结合成链状（不是直线状，是锯齿型）链上还可分出支链。

形成C—CC---H单键，即每一个碳周围有四个单键

C其余价键全被H饱和。

（烷：

即饱和、完全的意思）

烷烃是饱和烃，在具有相同碳原子的有机物分子里，烷烃含氢量最大

2、通式：

CnH2n+2（n≥1的正整数）符合其通式的烃一定是烷烃。

3、书写：

为了书写方便，常采用结构简式。

写出上述结构的结构简式：

CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3[或CH3（CH2）2CH3]

CH3CH（CH3）CH2CH3或

总之，C—H单键省略，C—C在横的方向上可省可不省，而在纵方向不省略。

4、性质

物理性质：

随C数增加，即随分子量增加，烷烃的密度、熔沸点升高。

四个碳以下（和新戊烷）一般为气体，十六个碳以下一般为液体。

当分子式相同即含C数一样多的烷烃，支链越多，熔沸点越低。

如熔沸点：

正戊烷＞异戊烷＞新戊烷。

化学性质：

烷烃的化学性质类似于典型代表物——甲烷。

在此不多说。

6、环烷烃

C、C之间也以单键连接，其余的也与H原子配对，也属于饱和烃，但它不是链状而是环状，如

，命名为环己烷，其通式为通式：

CnH2n（n≥3），其性质类似烷烃。

二、同系物

定义：

结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。

强调：

结构相似指C与C的连接方式一样，官能团的种类和数目相同。

同系物属于同一类物质，具有相同的通式。

分子组成上n个CH2原子团。

有相似的化学性质

如：

最后一组正确。

三、烃基

烃基：

烃失去一个氢原子后所剩余的原子团。

甲基：

—CH3；乙基：

—CH2CH3（—C2H5）；异丙基：

—CH（CH3）2（丙基不可写成—C3H7）（“—”代表一个电子）

注意基与根、原子团之间的区别。

根：

带电荷的原子或原子团，都是离子，主要存在于离子化合物中，性质较稳定

基：

电中性的原子或原子团，基中必有某原子含有未成对电子，基不能电离，但在特殊的条件下如光照等可解离出自由基，基不稳定。

原子团：

由多个原子组成的集团，所以只要是由多个原子组成的根或基都属于原子团。

五、同分异构体

1、定义：

化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式的现象，叫做同分异构现象；具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

（命名不同）

2、书写规则：

（注意找对称轴）

官能团异构

官能团位置异构

主链由长到短

碳链异构支链由繁到简

支链位置由心到边

[讲解]烷烃只存在碳链异构，按照主链由长到短，支链由繁到简，支链位置由心到边的规则书写。

[强调]

（1）、同分异构体的书写主要是防止重写和陋写。

为了防止陋写，书写时特别注意找对称轴。

用系统命名法得到同一名称的为重写。

（2）、—CH3中三个H是等同的即等效的。

[举例]书写分子式为C6H14的烷烃的同分异构体。

主链6个C：

CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3

主链5个C：

②

CH3—CH2—CH2—CH2—CH3

③

对称轴

主链4个C：

④

CH3—CH2——CH2—CH3

⑤

对称轴

书写同分异构体时，端碳上不能有取代基，2位碳上不能有乙基，3位上不能有丙基……依次类推。

2、2，2—二甲基丁烷与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有（）

A、1种B、2种C、3种D、4种

3、碳原子数为十以内的烷烃，其一卤代物不存在同分异构体的有种；

CH4CH3—CH3新戊烷2，2，4，4—四甲基丁烷

5、已知丙烷的二氯代物有四种异构体，则其六氯代物的异构体有4种。

6、“立方烷”是一种新合成的烃，其分子为正方体结构，

其碳骨架如右图所示：

（1）“立方烷”的分子式为

（2）该立方烷的一氯代物（填有、没有）同分异构体，

其二氯代物具有同分异构体数目为种。

7、某非金属R与C元素可形成CRx，分子中各原子的最外层电子数之和为32，核外电子总数为74，则R为元素，x=

8、某烃发生氯代反应，其一氯代物只有一种，该烃进行氯代反应完全转化为一氯代物时，放出的气体通入L的NaOH溶液中恰好完全中和，此烃不能使Br2水褪色，求该烃的化学式，结构简式。

（）

9、C6H14的五种同分异构体中，所含甲基数和它的一氯代物的数目相符合的是（）

A、2个甲基，能生成四种一氯代物B、3个甲基，能生成四种一氯代物

C、3个甲基，能生成五种一氯代物D、4个甲基，能生成四种一氯代物