烷烃知识点总结.doc

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0.717（可求出甲烷的摩尔质量为16），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。
4+ 2O22 + 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1.6g甲烷气体点燃后产物使浓硫酸增重3.6g，使碱石灰增重4.4g。
计算：甲烷中C元素为0.1，1.2g，H元素为0.4 ，0.4 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4、C2H8、C3H12等，如何确定究竟为哪个，则设甲烷化学式为4x（4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0.717，可求出甲烷的摩尔质量为16，故得到1。于是甲烷的化学式为4。
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22的种类。如果甲烷是正四边形，那么22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22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
4

4

结构简式（在结构式的基础上省略C—H单键）：4
最简式（各元素原子个数的最简单的比值）：4
[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（、的混合物）
（2）反应原理：

3 + 23 + 4↑

（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：①原料醋酸钠必须是无水的，否则易电离：—O— + —上述反应不能发生。

②碱石灰中的作用：
吸水剂——保持原料干燥、无水
稀释剂——稀释，减少与试管接触而使试管受热腐蚀
疏松剂——防止结块，有利于气体逸出
五、化学性质：
[实验] 4 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2 和H2O，同时放出大量的热，还伴有淡蓝色火焰
4 + 2O22 + 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4、H2、H2S 等气体，还有固态硫、液态酒精等。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（9.5%）
2、一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为、2和水蒸气，此混合气体重49.6g，当其缓缓通过足量无水氯化钙时，氯化钙固体增重25.2g，原混合气体中2的质量为（13.2g）
3、等质量的下列烷烃，完全燃烧耗氧量最多的是（ B ）
A、24 B、1、52H6 C、13H8 D、0、54H10
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
3
22

3

4

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
①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

②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。
③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、3为气体， 22、3、4为液体。3、4是重要的有机溶剂。其中最多的为。
④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（）。
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。
⑥1有机物与2发生完全取代反应时，消耗2的最大的物质的量为
[例题] 1 4和1 2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2的物质的量为（2.5 ），生成的物质的量为（2.5 ）。
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。
4 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2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4.6g完全燃烧只生成8.82、5.42O，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：
① 碳碳结合成链状（不是直线状，是锯齿型） 链上还可分出支链。
② 形成C—C 单键 ，即每一个碳周围有四个单键
③ C其余价键全被H饱和。（烷：即饱和、完全的意思）
④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：22 (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：
33 、 323 、 3223 [或3（2）23]

3（3）23 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：2n (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2原子团的物质互称为同系物。
强调：①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。
②同系物属于同一类物质，具有相同的通式。分子组成上n个2原子团。

③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：—3； 乙基：—23 （—C2H5）； 异丙基：—(3)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）、—3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： ①3—2—2—2—2—3
主链5个C：
②
3—2—2—2—3
③
对称轴
主链4个C：
④
3—2——2—3
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；
4 3—3 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，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，7.2g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5000.2的溶液中恰好完全中和，此烃不能使2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