知识讲解-甲烷、烷烃

甲烷、烷烃编稿：张灿丽责编：闫玲玲【习标初步认识有机化合物种类繁多的原因；掌握甲烷的结构特点、性质和用途，理解取代反应的本质；掌握烷烃的特征、性质和通式；了解同系物、同分异构现象、同分异构体等概念，并掌握烷烃同分异构体的书写。【点理要一有物、有机物的定义含碳元素的化合物叫有机化合物，简称有机物。要诠：①个别含碳的化合物如、及碳酸和碳酸盐等结构与性质跟无机物相似，故仍属无机物。2有机物一定是含碳元素的化合物。有机物除含有氢、氧元素外，还含有氮、硫、卤素、磷等。有机物与无机物的区别见下表所示性质和反应有机物

无机物溶解性耐热性可燃性电离性

多数不溶于水，易溶于有机溶剂多数不耐热，熔点较低，一般在℃以下多数可以燃烧多数是非电解质

大多数溶于水，而不溶于有机溶剂多数耐热，难熔化，熔点一般比较高多数不能燃烧多数是电解质、有机物种类繁多的主要原因：碳原子的结构特征是最外层有电子，常常以共价键与碳原子或别的原子结合；碳碳间除能形成单键外，还能形成双键和三键，并且能形成长的碳链或碳环有机物普遍存在同分异构现象。、烃的定义仅由碳和氢两种元素组成的一类有机物称为烃，也叫碳氢化合物。要二甲、分子结构在甲烷分子里，1个原子与个原子形成CH共键。甲烷分子是正四面体形C原居于正四面体的中心，4个原位于个点C—H键键长、键能相等，键角均为109°′。①分子式：CH4②电子式：③结构式：、物理性质甲烷是无色无味的气体，标准状况下的密度为0.717g/L，极难溶于水。、化学性质（1）稳定性：通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强化剂一般都不发生反应，也不能使酸KMnO溶和4溴水褪色。但在特定的条件下，也会发生某些反应。【清堂最单有化物—烷ID：甲烷氯的应（2取代反应：有机物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叫取代反应。要诠：反应需在光照条件下进行，参加反应的物质必须是氯气不能是氯水。反应后生成的有机物中，常温下只有CHCl为态，其余三种均为液体。四种产物均不溶于水。四氯甲3烷也叫四氯化碳，是一种效率较高的灭火剂。在取代反应中，甲烷的四个氢原子可以依次逐步被取代，最终完全被取代，四级反应同时发生无先后次序，产物是混合物，通常不能用于制取某卤代烃。实验现象：的绿色逐渐变；管壁上有油状液滴生成；用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近瓶口，能看见有2白烟产生。⑤书写有机反应的化学方程式通常用“不用“取代反应与置换反应的区别反应类型定义反应特点本质反应条件

取代反应有机分子内的原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应反应物：有机物与单质或化合物生成物：不一定有单质很多反应进行不完全，速度慢反应中无电子得失反应受催化剂、温度、光的影响

置换反应一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应反应物：一种单质和一种化合物；生成物：新的单质和新的化合物；一般能反应完全，速度快反应中有电子转移水溶液中置换遵循“以强制弱”的原则（3）氧化反应：甲烷易燃，燃烧时发出蓝色焰CH完全燃烧放出量。4要诠：烷在点燃前必须验纯。如果点燃甲烷和氧气或空气的合物，就会立即发生爆炸。、存在和用途存在：是天然气、沼气、坑道气或瓦斯气的主要成分用途）高效清洁燃料化原料——甲烷高温分解可得炭黑，用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等；氯仿和CCl都重要的溶剂。4要三烷、结构特点和通式：烃分子里碳原子间都以单键互相连接成链状原子的其余的价键全部跟氢原子结合达到饱和态这类型的烃叫饱和烃，也称为烷烃。若C-C连成环状，称为环烷烃。烷烃的通式H≥1)n2n+2、物理性质随着分子里碳原子数的递增，它们在常温下的状态由气态、液态到固态CC为气态，C为态，1516C以上为固态；它们的沸点和液态时的密度也都逐渐升和增大。其原因是烷烃是分子晶体，随着碳原子数增17多相对分子质量逐渐增大分间作用力增大而熔沸点逐渐升高相分子质量相同时烃支链越多，熔沸点越低。注意分析随着碳原子数增加，烷烃分子的含碳量和含氢量的递变规律：含碳量逐增大，含氢量逐渐减小。、化学性质烷烃的化学性质与其代表物甲烷的相似般比较稳定在通常情况下跟酸碱酸性高锰酸钾等氧化剂都不起反应，也不跟其它物质化合。但在特定条件下也能发生下列反应：在光照条件下均可与氯气发生取代反应；氧化反应：均可点燃；烷烃燃烧的通式为：要四同物同系物：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个原子团的物质互称为同系物。2要诠：同系物必须结构相似，即组成元素相同、分子组成通式相同。同系物间相对分子质量相差或的整数倍。同系物有相似的化学性质，物理性质有一定的递变规律。要五同异现与分构、定义化合物具有相同的分子式但具不同结构的现象叫做同分异构现象具同分异构现象的化合物互称为同分异构体。要诠：同分异构体必须是分子式相同而结构不同的物质。它们可以是同一类（系列）物质，如：正丁和异丁烷，也可以是不同类（非同系物）的物质，如：丙烯和环丙烷。同分异构体可以是有机物和有机物，还可以是无机物和有机物之间构成。如NHCNO和CO(NH)。4“四同”总结如下表：、烷烃同分异构体的写法书写规律可概括为：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边。要诠：先写出碳原子数量最多的主链；写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基接在主链某碳原子上。写出少两个碳原子上的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基接在主链碳原子上，以此类推对由于碳原子的连接方式不同而产生异构的同分异构体，称为碳链异构。常常采用“碳链缩短”来书写并确定异构体的数目。现以CH为例，具体说明如下：6先写出六个碳原子都在同一条线上，即主链上为碳原子：－CH－CHCH－CH－322缩减主链（注意主链位置的对称性）：去掉主链上一个碳原子，使主链为五个碳原子，将取下的碳原子摆放在主链不同位置上，并由主链中间位置开始摆放，逐渐向外移，但不能移到端碳上。可形象称为：去一个，挂中间；向外移，不靠边（只分叉，不拐弯）。再去掉一个碳原子使主链为四碳原子两个碳原子摆放在主链不同位置去两个碳挂去个，肩并肩）：不能再缩短碳链了，碳原子也没有可摆放的位置了（否则，会出现重复）。在书写同分异构体一定要随时注意满足碳四价、氢一价的原则。因此H共有5种同分异构体。614要六烷分式确直法直接求算出烷中各元素原子的物质的量即可推出烷烃的分子式给出一定条件下的密度（或相对密度）以及各元素的质量比求算分子式的途径为：密度（或相对密度）摩质烷中C、原的物质的量分式。、最简式法：根据分子式为最简式的整数倍，利用相对分子质量和最简式量可确定分子式。即（简整数比简式为H分子式(CH)，abb（M为烃的相对分子质量为简式量）。、商余法：烷烃的通式为H，相对分子质量为14n+2即烷烃的相对分子质量除以，若余数为，n2n+2即=x（M为烃的相对分子质量），则为含x个碳原子的烷烃CH）。x2x+2、利用燃烧反应化学方程式，抓住以下关键：①气体体积变化；②气体压强变化；气体密度变化。【型题类一有物例2015福省建瓯二中期中考）下列有关有机物的组成和结构的叙述中，正确的是（A仅由碳、氢两种元素组成．仅由碳、氢、氧三种元素组成．有机化合物中的碳原子只能以共价键形成碳链，不能形成碳环．有机化合物分子中可存在碳碳单键，也可以存在碳碳双键或碳碳三键【思路点拨】有机物除了含有碳元素外，还含有其它多种元素；有机物中碳原子间可以以碳碳键、双键或三键的形式形成碳链、碳环。【答案】【解析】构成有机物的元素有C、、、、P、、素等，只含CH两元素的有机化合称为烃，故AB都正确。有机化合物分子中碳原子能以共价键结合成碳链，也可以形成碳环；可形成碳单键，也可形成碳碳双键或三键，故C不确D正。【总结升华】要从有机化合物整体去把握其组成和结构特点。举反：【变式】在人类已知的化合物中种类最多的是（．过渡元素的化合物．第ⅡA族化合物．第ⅢA族化合物．第ⅣA族化合物【答案】【解析】种类最多的化合物是含碳化合物，碳位于元素周期表第A族。故选D类二甲例2016内古杭锦奋斗中学期中考）能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是（A甲烷的个碳氢键的键能相等．甲烷的4个氢键的键长相等．甲烷的一氯代物只有种．甲烷的二氯代物只有1种【思路点拨】关于甲烷的空间结构有两种说法，一种说法为平面型结构，一种说法为正四面体构，根据两种结构的不同点作答。【答案】【解析A项，甲烷无论是正四面体结构，还是正方形，甲烷的4个碳氢键键能也相等，所以无法判断甲烷为正四面体结构，故A错B项甲烷无论是正四体结构，还是正方形，甲烷的个氢键的键长都相等，无法判断甲烷的结构，故B错，甲烷无论是正四面体结构，还是正方形，其一氯代物只1种不能说明分子结构，故错误D项，若为平面正方形结构，二氯甲烷有2种分异构体，只有甲烷分子为正四面体结构时，其二氯代物只有，故D正确。【总结升华】理解并掌握CH的构。4举反：【变式】下列分子具有正四面体构的是（【答案AD【解析】本题主要考查甲烷分子的正四面体结构。由甲烷分子的结构，推导其取代物的分子结。同时应明确正面体结构中各键应完全一样CH为四面体结构，若分子中4个原子被氯原子取代后，与CH分44子结构相似，而CHClCHBrCl子中各键不完全相同，均不属于正四面体结构。32例31molCH与Cl发取反应反应完成后测得四种取代物的物质的量相等消Cl（42A．B．2mol．2.5molD．4mol【思路点拨】根据守恒定律，理清数量关系。【答案C【解析】因为参加反应的只，CH与Cl发取代反应有4种物，根据碳原子守恒种取代42产物的物质的量相等，则每种取代物均为0.25mol而取代物中的氯均来自于氯气，且有1mol氢子被取，消耗1mol氯气，则需氯气的物质的量为：×1mol+2mol+3mol+4mol）=2.5mol【总结升华】抓住守恒定律，根据取代反应的特征，找出数量关系。举反：【变式】（湖南省衡阳四中期中考）甲烷和氯以物质的量∶1混，在光照条下，得到的产物是（①Cl②Cl③CHCl④⑤HCl324A只有①⑤B①②③④的混合物C．有②⑤D．②③④⑤的混合物【答案】D【解析】Cl与CH发生取代反应，无论按何种体积比合，都有两种气体接触不均匀的现象，将会发生各步取2代反应，生成ClCHCHClCCl、HCl，不像无机应那样可由反应物的比例关系确定生成物种类，32234无机反应易于控制，有机反应都不易控制在某一阶段。因此，各步取代反应的产物都将存在。【变式】（四川眉山期末考）将甲烷与氯气按13的体积比混合于试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处（如图所地列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是（．试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升．生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体．试管内壁有油状液滴形成．试管内有少量白雾【答案】B【解析A．氯气是黄绿色气体，光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯物，所以气体颜色变浅，氯化氢溶于水后导致试管内液面上升，故A正；．甲烷和氯气反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，标况下三甲烷为液态，故B错；．二氯甲烷、三氯甲烷和三氯甲烷都是液态有机物，所以瓶内壁有油状液滴生成，故C正；．该反应中有氯化氢生成，氯化氢与空气中的水蒸气形成白雾，故D正。nn类三烷例、下列叙述错误的是．烷烃分子中的每个C子都和其他原子形成四个共价键．凡是烷烃，不论碳链长短都可视为结构相似．符合通式为H(烃一定为烃．烷烃必须是直链的【思路点拨烷的定义：烃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跟氢原子结合，达到饱和状态，这种类型的烃称为烷烃。【答案D【解析】掌握烷烃的结构特点，每个碳原子都占四个共价键，且结构相似，可以是直链的，也带支链。【总结升华】解烷烃的结构特点，并能熟练应用。举反：【变式】烷烃CH中—C键—键数目分别是（4A4个，个B．个，10个C．个8个．，个【答案B类四同物例、下列各组物质中，为同系物的是（ACH和Cl4B．CH和H48C．CH和H26【思路点拨】结构相似，组成上相差一个或若干个CH原子团的化合物互称同系物。2【答案B、【解析和CH均属于烷烃，和CHCH均烷烃，它们互为系物。482【总结升华】判断两种物质是否为同系物的方法：同系物必须符合同一通式，且分子式不能相同；同系物结构相似，如含官能团，其数目应相等；在组成上相差一个或若干个CH原团，即相对分子质量之差为为同系物分子间的碳原子数的2差值)举反：【变式】下列有机物中，不属于乙烷同系物的是（ACH2C．CH4【答案A

B．(CH)33D．)CH322【解析】同系物的特点：结构相似，通式相同，在分子组成上相差一个或多个C原团。只有CH不属22于乙烷同系物。类五同异现与分构例、在下列结构的有机合物中，属于同分异构体的正确组合是（①CHCH32223②CHCH322223A①和③C．和②

B②③⑤D．③和④【思路点拨】同分异构体的特点：分子式相同，结构不同。【答案B【解析】首先找出具有相同碳原子数的有机物，①和④都5个原子，②③⑤都是个碳原子，然后再看它们的结构，都是烷烃，但是结构不同，所以①和④互为同分异构体，②③⑤互为同分异构体【总结升华】同分异构体必须是分子式相同而结构不同的物质。举反：【变式】下列物质进行一氯取代反应后，只能生成四种沸点不同的产物的烃是（A(CHCHCHCHCH32223C．)CHCH(CH)32

B(CH)CHCH322D．(CH)CCH332【答案B【解析本题实际上是对有机物一个氢分子被氯原子取代后得到的同分异构体的数目的考查以从有机物中氢原子的种类进行考虑A项中有种氢，被氯原子取代有5产物B项中有种氢，被氯原子取代后有种产物C选中有2