烷烃知识点总结

第一节石蜡甲烷一、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，是氢含量最高的有机物。 是天然气、甲烷、油田气、煤矿矿井气的主要成分。 俗称甲烷、坑气，是腐败物质发酵而成的。 天然气是一种高效、低消耗、污染少的清洁能源(2)世界能源需求的20%来自天然气，中国天然气主要分布在东西部分(西气东输)。二、物理性质：甲烷是既没有颜色也没有味道的气体(天然气臭味是因为混入了H2S等气体)，标准情况下密度为0.717g/L (甲烷的摩尔质量为16g/moL )，溶于水是极其困难的(可以说明两个类似相容原理)。三、甲烷分子的组成和结构：1、组成：如何确定甲烷属于烃，即如何确定有机物中有哪些元素组成，通常采用燃烧法。CH4 2O2CO2 2H2O甲烷必定有c、h两种元素，无法确定是否有o元素，因此需要实验数据，例如甲烷气体1.6g点火后，使浓硫酸增加3.6g，碱石灰增加4.4g。计算：甲烷中c元素为0.1mol、1.2g、h元素为0.4 mol、0.4 g； 两者加起来，因为和甲烷的质量一样，甲烷只含有c、h两种元素。 并且两者的比例为1:4，但1:4的物质多为CH4、C2H8、C3H12等，为了确定如何使用甲烷化学式为CxH4x(CH4最简单的方式)，求出x值，得知其相对分子质量。 在标准情况下密度为0.717g/L，甲烷的摩尔质量要求为16g/moL，因此可以得到x=1。 甲烷的化学式是CH4。2、结构了解甲烷的组成后，发现甲烷的空间位置是平面正四面体还是立体正四面体，科学家为了解决这个问题，分析了甲烷的二氯化物CH2Cl2的种类。 甲烷为正四面体的话，CH2Cl2中两个产物(邻位和对位)必然沸点等物理性质不同，但是立体正四面体的话，其二氯化物只有一个。 实际上，科学家发现CH2Cl2确实只有一种，因此，甲烷的空间配置为正四面体，以甲烷分子中的碳原子为中心，在四个顶点形成氢原子的正四面体，结合角为10928。分子式电子式结构式结构简朴空间结构CH4CH4结构简单(基于结构式省略c-h单键):CH4最简单式(各元素原子数的最简单比):CH4展示甲烷球棍模型，比例模型。四、甲烷实验室制法：(本部分内容教材已删除，仅供介绍)(1)原料：醋酸钠、碱石灰(NaOH、CaO混合物)(2)反应原理：CaOCH3COONa NaOH Na2CO3 CH4(3)装置原理：固体气体(类似于氧气、氨气)(4)气体收集：向下排气法或排水法注原料醋酸钠必须没有水。 否则NaOH容易离子化： na-o-h=naoh-不会发生上述反应。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与试管的接触，使试管受热腐蚀疏松剂防止NaOH结块，有利于气体的逸出五、化学性质：实验 CH4酸性高锰酸钾(不褪色)溴水(不褪色)的点火1、通常情况下，甲烷稳定，不被酸性高锰酸钾、溴水、浓硫酸等强氧化剂氧化，也不能与酸、碱反应。 甲烷可以用浓硫酸干燥。2、氧化反应可燃性：在空气中和氧气中点燃甲烷，完全燃烧生成CO2和H2O的同时，释放出大量的热量，伴随着淡蓝色的火焰在CH4 2O2CO2 2H2O的光照条件下，甲烷与空气和氧气没有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，会与火花爆炸，点火前必须检查纯度，其他可燃性气体点火前必须检查纯度。(2)检测纯方法：采用排水法收集试管甲烷气体，用拇指阻塞，接近火焰，离开拇指点火，听到悲鸣，证明气体不纯净，听到“噗”的声音，证明气体纯净。(3)燃烧时火焰呈浅蓝色的物质有CH4、H2、H2S等气体、固体硫、液态醇等。 CO在空气中燃烧火焰变蓝。例题甲烷在空气中的爆炸极限为5%16%，爆炸最剧烈时空气中的含甲烷体积分率(9.5% )2、一定量的甲烷燃烧得到的是CO、CO2和水蒸气，该混合气体的体重为49.6g，缓慢通过足够量的无水氯化钙，氯化钙固体增加25.2g，原来的混合气体中的CO2的质量为(13.2g )3、等质量以下的链烷烃在完全燃烧时耗氧量最多的是(b )a，2molCH4 B，1，5 molc2h6c，1molC3H8 D，0，5 molc4h 103、取代反应：在光下甲烷与氯气的反应a .实验装置b .实验现象量筒内壁出现疣状液滴，伴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，反应总气体减少。c .反应d .甲烷四种取代物的比较化学式CCH3Clccch2cl2CCHCl3CCl4名字二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愤怒液体液体液体重点把握：置换反应置换反应：有机分子中的某个原子或原子团被其他原子或原子团置换的反应。 (概括来说，一步一步，取而代之)取代反应和取代反应的区别在于反向取代反应取代反应生成物生成物中未必一定有单体(一般为2种化合物)生成物一定有单体反应条件反应受温度、光、催化剂等外在条件的影响较大在水溶液中进行，按照金属或非金属活动性的顺序反应物化合物与单体或化合物化合物的单体方向反应逐渐进行，许多反应是可逆的反应一般向一个方向进行电子得失不一定有一定有电子的得失和迁移用纯卤素单体代替反应条件，在室温较暗的地方照射光，不反应，但如果不用强光直接照射，就会爆炸。 氯水、溴水不能反应，但液氯、液溴能反应。该反应进行后，连续发生，生成5种置换产物，其中HCl、CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体。 CHCl3、CCl4是重要的有机溶剂。 其中最多的是HCl。实验现象：黄绿色气体颜色变浅，翻倒的量筒内液面上升，量筒内壁出现油状液滴，量筒内有白雾，水槽析出白结晶(NaCl )。每摩尔氯气的反应只有一个氯原子进入有机物，另一个形成氯化氢。1mol的有机物CxHy与Cl2发生完全置换反应时，消耗Cl2的最大物质量为ymol例题 1mol CH4和1mol Cl2的光反应生成相同物质量的4种有机置换体时，消耗的Cl2的物质量为(2.5 mol )，生成HCl的物质量为(2.5 mol )。4、热分解：在绝对空气加热到1000的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气。CH4 C 2H2生成的炭黑被用来制作颜料和油漆。 氢是合成氨的原料。练习：1、一个烃分子有40个电子，如果它燃烧只生成CO2和H2O蒸气，其烃化学式为(C5H10 )，如果没有被指定为烃，有可能是什么样的有机物？ (C4H8O、C3H6O2、C2H4O3)2、如果某有机物完全燃烧4.6g只生成co28.8g、5.4gH2O，则该有机物最简单的式子是(C2H6O )第二节烷烃教育目的：1 .了解烷烃的组成、结构和通式；2、让学生理解烷烃性质的演变规律。3、让学生理解烷基、同系物、异构化现象和异构化体。4 .让学生理解烷烃的命名方法。5、培养学生空间想象力的摘要、分析能力。教育重点：烷烃的性质、异构体的书写方式、烷烃的命名。教育过程：一、烷烃的结构和性质复习的导入回忆甲烷的结构和构成。 在黑板上画了乙烷、丙烷、丁烷、异戊烷的结构式，给出了乙烷、丙烷、异戊烷的球棒模型。比较学生模型，总结结构的共同特征，找出分子中c和h的数量关系。总结定义：烃分子中，碳原子之间通过碳的碳键结合成链状，碳原子的其馀价键全部与氢原子结合的烃称为饱和链烃，也称为链烷烃。烷烃的理解：碳也可以分支为链状(不是直线状，而是锯齿状)结合的链。形成c-c-h单键，即碳周围有4个单键 C其馀键全部在h饱和。 (烷基：饱和，完全含义)烷烃是饱和烃，在具有相同碳原子的有机物分子中，烷烃的氢含量最大2、通式： CnH2n 2 (n1的正整数)符合该通式的烃必定是烷烃。3、写作：由于写作方便，结构常常简单。 简述上述结构的结构CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH3或CH3(CH2)2CH3CH3CH(CH3)CH2CH3或也就是说，c-h单键可以被省略，c-c可以在横向上被省略，而在纵向上不被省略。4、性质物理性质：随着c的数量增加，也就是说随着分子量的增加，烷烃的密度、熔融沸点增高。 4个碳以下(和新戊烷)一般为气体，6个碳以下一般为液体。 分子式相同且c数多的烷烃，分支越多，熔融沸点越低。 例如，熔融沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。化学性质：烷烃的化学性质与典型代表物甲烷相似。 在这里不怎么说话。6、环烷烃c、c之间也是单键连接，其馀与h原子成对，属于饱和烃，但不是链状，而是环状，例如命名为环己烷，其通式为CnH2n(n3 )，其性质与链烷相似。二、同系物定义：结构相似，分子组成上有一些CH2原子团不同的物质称为同系物。强调：结构相似是指c和c的连接方式相同，官能团的种类和数量相同。同系物属于同一类物质，具有同一个通式。 分子构成n个CH2原子团。具有相似的化学性质/最后一组是对的。三、烃基烃基：烃失去氢原子后留下的原子团。甲基：CH3； 乙基：CH2CH3 (C2H5)异丙基：CH(CH3)2(丙基不能写为- c3h7) (“”表示电子)注意基团和根、原子团的不同。根：带电荷的原子和原子团都是离子，主要存在于离子化合物中，性质稳定基团：电中性的原子和原子团，基团中必定有的原子含有未对电子，基团不能电离，但在特殊条件下自由基如光等离解，基团不稳定。原子团：因为是由多个原子构成的集团，所以由多个原子构成的根和基团都属于原子团。五、异构体1、定义：化合物具有相同分子式，但具有不同结构式的现象称为同型异构现象，具有异构现象的化合物称为异构体。 (名字不同)2、写规则：(注意寻找对称轴)官能团异构体官能团位置不同主链从长到短碳链异构的分歧从繁茂到简约分支位置从心到边说明链烷烃只存在碳链异构性，从主链的长度到短，从支链的长度到简约，支链的位置按照从心到边的规则书写。强调(1)，异构体的标记主要防止改写和涂鸦。 为了防止读写，写作时特别注意寻找对称轴。 系统命名法中得到相同名字的是改写。(2)，CH3中的3个h相等，即相等。例写分子式为C6H14的烷烃异构体。主链6个c:ch3-ch2-ch2-ch2-ch3主链5个c :二ch3-ch2-ch2-ch2-ch3、对称轴主链4个c :CH3CH2CH2CH3对称轴写异构体时，按顺序类推末端碳没有取代基、2位碳没有乙基、3位没有丙基。2，2，2 -二甲基丁烷与氯气发生置换反应，生成的氯化物为()a、1种b、2种c、3种d、4种3、碳原子数十以内的链烷烃，其卤化物中有不存在异构体的物种CH4 CH3CH3新戊烷2，2，4，4 -四甲基丁烷5、已知丙烷的二氯化物有4种异构体，其六氯化物的异构体有4种。6、“立方”是一种新合成的烃，其分子为立方体结构碳骨架如右图所示(1)“立方”分子式是：(2)该立方体的单克隆(填充、无)异构体