甲烷 烷烃教案.doc

本资料来源于七彩教育网甲烷 烷烃一有机物的1.有机物定义：含碳化合物叫做有机化合物，简称有机物。(除CO、CO2、碳酸盐、碳化物、硫氰化物、氰化物等外)它们虽然含碳，但性质和组成与无机物很相近，所以把它们看作为无机物。也就是说，有机物一定含碳元素，但含碳元素的物质不一定是有机物。而且有机物都是化合物，没有单质。2有机物与无机物的主要区别性质和反应有机物无机物溶解性多数不溶于水，易溶于有机溶剂，如油脂溶于汽油，煤油溶于苯。多数溶于水，而不溶于有机溶剂，如食盐、明矾溶于水。耐热性多数不耐热；熔点较低，（400C以下）。如淀粉、蔗糖、蛋白质、脂肪受热分解；C20H42熔点36.4C,尿素132C。多数耐热难熔化；熔点一般很高。如食盐、明矾、氧化铜加热难熔，NaCl熔点801C。可燃性多数可以燃烧，如棉花、汽油、天然气都可以燃烧。多数不可以燃烧，如CaCO3、MnCl2不可以燃烧。电离性多数是非电解质，如酒精、乙醚、苯都是非电解质、溶液不电离、不导电。多数是电解质，如盐酸、氢氧化钠、氯化镁的水溶液是强电解质。化学反应一般复杂，副反应多，较慢，如生成乙酸乙酯的酯化反应在常温下要16年才达到平衡。石油的形成更久一般简单，副反应少，反应快，如氯化钠和硝酸银反应瞬间完成。3.有机物的组成C、H、O、N、S、P、卤素等元素。构成有机物的元素只有少数几种，但有机物的种类确达三千多种 why？有机物种类之所以繁多主要有以下几个原因：碳原子最外电子层上有4个电子，可形成4个共价键；有机化合物中，碳原子不仅可以与其他原子成键，而且碳碳原子之间也可以成键；碳与碳原子之间结合方式多种多样，可形成单键、双键或叁键，可以形成链状化合物，也可形成环状化合物；相同组成的分子，结构可能多种多样。4有机物的分类（标准不一样，所得结果不同）5有机物的表示方法（ ）6有机物的密度（1）小于水的密度，且与水（溶液）分层的有：各类烃、一氯代烃、氟代烃、酯（包括油脂）（2）大于水的密度，且与水（溶液）分层的有：多氯代烃、溴代烃（溴苯等）、碘代烃、硝基苯二、甲烷1.烃：仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，又叫烃在烃中最简单的是甲烷，所以我们就先从甲烷开始学起。2甲烷的物理性质无色、无味，难溶于水的，比空气轻的，能燃烧的气体，天然气、坑气、沼气等的主要成分均为甲烷。 收集甲烷时可以用方法(1.向下排空气法，2.排水法)3、甲烷的分子结构甲烷的分子式：CH4 电子式： 结构式：用短线表示一对共用电子对的图式叫结构式。得出结论：以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体结构。甲烷是非极性分子，所以甲烷极难溶于水，这体现了相似相溶原理。CH4：正四面体 NH3：三角锥形4 、甲烷的化学性质（1）.甲烷的氧化反应 CH4+2O2CO2+2H2Oa.方程式的中间用的是“ ”（箭头）而不是“=”（等号），主要是因为有机物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生。b.火焰呈淡蓝色：CH4、H2、CO、H2Sc 甲烷气体不能被酸性KMnO4溶液氧化。在通常条件下，甲烷不仅与高锰酸钾等强氧化剂不反应，而且与强酸、强碱也不反应，所以可以说甲烷的化学性质是比较稳定的。但稳定是相对的，在一定条件下也可以与一些物质如Cl2发生某些反应。（2）.甲烷的取代反应现象：量筒内Cl2的黄绿色逐渐变浅，最后消失。量筒内壁出现了油状液滴。量筒内水面上升。量筒内产生白雾a.注意CH4和Cl2的反应不能用日光或其他强光直射，否则会因为发生如CH4+2Cl2C+4HCl而爆炸。b.在常温下，一氯甲烷为气体，其他三种都是液体，三氯甲烷（氯仿）和四氯甲烷（四氯化碳）是工业重要的溶剂，四氯化碳还是实验室里常用的溶剂、灭火剂，氯仿与四氯化碳常温常压下的密度均大于1 gcm3，即比水重。c取代反应 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（3）.甲烷的受热分解 CH4C+2H2 (这么高的温度才分解，说明甲烷的热稳定性很强)三、烷烃的结构和性质1、 烷烃的概念：碳原子跟碳原子都以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合。这样的结合使得每个碳原子的化合价都已充分利用，都已达到“饱和”，这种结合的链烃叫做饱和链烃，或称烷烃。2、 烷烃的通式：CnH 2n+2 (n1)3、 烷烃物理性质：（1） 状态：一般情况下，14个碳原子烷烃为气态，516个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态。（2） 溶解性：烷烃不溶于水，易溶于有机溶剂。（3）熔沸点：分子结构相似（同系列中的同系物）随分子量的增大（或C原子数增多）；分子间作用力增大，熔沸点增高。分子式相同的烃，支链越多，熔沸点越低（如戊烷的3种同分异构体的沸点：正戊烷异戊烷新戊烷）C原子5个以上的烷烃唯独新戊烷为气态。(4 )密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增加。注意 ：（1）烷烃均为无支链的烷烃，常温常压下是气体的烷烃除了上述碳原子数小于或等于4的几种分子之外，还有一种碳原子数为5的分子，但分子中含有支链的戊烷 （2）烷烃分子均为非极性分子，故一般不溶于水，而易溶于有机溶剂，液态烷烃本身就是良好的有机溶剂烷原因 ：由于随着相对分子质量的增大，分子之间的范德华力逐渐增大，从而导致烷烃分子的熔沸点逐渐升高。练习 ： 丁烷2一甲基丙烷戊烷 一甲基丁烷，2一二甲基丙烷等物质的沸点由高到低排列顺序正确的是（ ）（A） （B）（C) （D）4.烷烃的化学性质（1）通常状况下，它们很稳定，跟酸、碱及氧化物都不发生反应，也难与其他物质化合；（2）在空气中都能点燃； （3）它们都能与氯气发生取代反应。注意（1）烷烃与氯气也可以是溴在光照条件下发生的取代反应，由于碳原子数的增多而使生成的取代产物的种类将更多；例如：甲烷的氯代物有：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷共四种氯代物。同学们算乙烷的氯代物有几种？（ 2）在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，相同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越不充分，使燃烧火焰明亮，甚至伴有黑烟；（3）烷烃分子也可以分解，但产物不一定为炭黑和氢气，5.烷烃的通式：CnH2n+2CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H12若烷烃分子的碳原子数为n，那么氢原子的数目就可表示为2n+2，这样烷烃的分子式就可以表示为CnH2n+2。6.同系物概念分子结构相似，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。1下列化合物互为同系物的是：A O2和O3 B、C2H6和C4H10 H Br CH3C、BrCBr和BrCH D、CH3CH2CH3和CH3CHCH3 H H7同分异构现象和同分异构物体1、 同分异构现象：化合物具有相同的化学式，但具有不同结构的现象。2、 同分异构体：化合物具有相同的化学式，不同结构的物质互称为同分异构体。3、 同分异构体的特点：分子式相同，结构不同，性质也不相同。例3、进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同产物的烷烃是（ ）A、(CH3)2CHCH2CH2CH3 B、(CH3)3CCH2CH3C、(CH3)2CHCH(CH3)2 D、(CH3)2CHCH38、同系物、同位素、同分异构体、同素异形体的比较：同系物同位素同分异构体同素异形体研究对象有机化合物之间元素、原子之间化合物之间单质之间相似点结构相似通式相同质子数相同分子式相同同种元素不同点相差n个CH2原子团（n1）中子数不同原子排列不同组成或结构不同例1、 有下列各组微粒或物质： A、O2和O3 B、C和C C、CH3CH2CH2CH3和CH3CH2CHCH3 H Cl CH3D、ClCCl和ClCH E、CH3CH2CH2CH3和CH3CHCH3 H H（1） 组两种微粒互为同位素；（2） 组两种物质互为同素异形体；（3） 组两种物质属于同系物；（4） 组两物质互为同分异构体；（5） 组两物质是同一物质。9烷烃的系统命名法 定主链：就长不就短。选择分子中最长碳链作主链（烷烃的名称由主链的碳原子数决定） 找支链：就近不就远。从离取代基最近的一端编号。 命名： 就多不就少。若有两条碳链等长，以含取代基多的为主链。 就简不就繁。若在离两端等距离的位置同时出现不同的取代基时，简单的取代基优先编号（若为相同的取代基，则从哪端编号能使取代基位置编号之和最小，就从哪一端编起）。 先写取代基名称，后写烷烃的名称；取代基的排列顺序从简单到复杂；相同的取代基合并以汉字数字标明数目；取代基的位置以主链碳原子的阿拉伯数字编号标明写在表示取代基数目的汉字之前，位置编号之间以“，”相隔，阿拉伯数字与汉字之间以“”相连。取代基的编号取代基取代基的编号取代基某烷烃简单的取代基复杂的取代基主链碳数命名 烷烃命名书写的格式：来源：高考%资源网 KS%5U （5）下列烷烃的命名是否正确？若有错误加以改正，把正确的名称填在横线上：（1）CH3CHCH2CH3 2乙基丁烷 CH2 CH3（2）CH3CHCHCH3 3，4二甲基戊烷 CH3 CH2 CH3四、一卤代烃同分异构体种类的规律（1） 一个特定结构的烃分子中有多少中结构不同的氢原子，一般来说，其一卤代烃就有多少种同分异构体。等效氢法：正确而迅速地判断出某有机物的一元取代物同分异构体数目，关键在于找出分子中有多少种“等效氢原子” “等效氢原子”可按下述原则进行判断。a . 同一碳原子上的氢原子是等效的b . 同一碳原子所连甲基上的氢是的效的（如新戊烷分子中的12个氢原子是等效的）c. 处于镜面对称位置上的氢原子是等效的（相当于平面镜成像时，物与像的关系）。（2）烃的分子结构越不对称（指支链的排列），则其一卤代物的种类（同分构体）就越多，如果烃的分子结构很对称，则一卤代物种数最少。如分子式为C5H12的烃，一氯代物最多的为异戊烷一氯代物有四种，一氯代物最少的为 新戊烷 一氯代物只有一种（3）多卤代物符合互补规律：若某有机物分子中总共含a个氢原子，则m元取代物和n元取代物的种类当m+n=a时相等。练习：1进行一氯取代反应后，只能生成3种沸点不同的产物的烷烃是（ ）（A）（CH3）2CHCH2CH3 （B）（CH3CH2）2CHCH3（C）（CH3）2CHCH（CH3） （D）（CH3）3CCH2CH32已知分子式为C12H12的物质A的结构简式为 的苯环上二溴代物的异构体数目为九种，由此推断A苯环上四溴代物异构体数目为（A）9种 （B）10种 （C）11种 （D）12种3、二氯丙烷（C3H6C12）有四种同分异构体，推测六氯丙烷（C3H2Cl6）的同分异构体数为（ ）（A）2种 （B）3种 （C）4种 （D）6种五、烃类物燃烧规律1、烃或烃的衍生物的燃烧通式：2、有机物完全燃烧时，C、H的耗氧关系为CO2CO2，4HO22H2O3、燃烧反应的有关问题，可抓住以下规律（1）同温同压下烃完全燃烧前后气体体积变化规律a、若燃烧后生成液态水： 根据：可得：规律之一，燃烧前后气体体积一定减小，且减小值只与烃分子中的氢原子数有关，与碳原子数无关。b、若燃烧后生成气态水：则烃分子中氢原子数得：规律之二，燃烧后生成气态水时，总体积只与氢原子数有关，可能增大，不变或减小。（2）耗氧量规律 C O2 CO2 4H O2 2H2O质量 12g 32g 44g 4g 32g 36g物质的量1mol 1mol 1mol 4mol 1mol 2mol可得： 规律一，等物质的量的各有机物烃类物质（CxHy）完全燃烧时，耗氧量与的值与（X+Y/4）成正比；相同质量的有机物中，烷烃中CH4耗氧量最大；炔烃中，以C2H2耗氧量最少；苯及其同系物中以C6H6的耗氧量最少；具有相同最简式的不同有机物完全燃烧时，耗氧量相等。规律二，等物质的量的各种有机物（只含C、H、O）完全燃烧时，分子式中相差若干个“CO2”部分或“H2O”部分，其耗氧量相等。规律三，烃或烃的含氧衍生物：最简式相同的两种有机物，总质量一定，完全燃烧，耗氧量一定，生成的CO2量一定，生成的水的量也一定； 含碳量相同的两种有机物，总质量一定，则生成的CO2的量也一定； 含氢量相同的两种有机物，总质量一定，则生成的水的量也一定； 两种分子式等效的有机物，总物质的量一定，完全燃烧，耗氧量一定； 两种有机物碳原子数相同，则总物质的量一定，生成的CO2的量也一定； 两种有机物氢原子数相同，则总物质的量一定，生成的水的量也一定练习：1、有CH4、C2H6、C2H4、C3H8、五种气态烃（1）若取相同质量的上述各烃完全燃烧，消耗氧气最多的是 生成CO2体积（相同状况）最大的是 ；（2）若取相同体积的上述各烃完全燃烧，消耗O2最多的是 生成H2O最少的是 3、由两种有机物组成的混合物，在一定的温度和压强下完全汽化为气体。在相同的温度和压强下，只要混合气体体积一定，那么无论混合物以何种比例混合，它在完全燃烧时所消耗的氧气体积也是一定的。符合这种情况的可能是（ ）（A）乙醇（C2H6O）和乙酸（C2 H4 O2）（B)乙醛（C2H4O）和甲醇（CH4O)（C）丙醛（C3H6O）和甘油（C3H8O3）（D）丙酮（C3H6O）和丙二醇（C3 H8 O2）六实战演练（一）、选择题（每小题5分，共45分）2.在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气混合，得到产物的物质的量最多的是ACH3ClBCHCl3CCCl4HCl3.若要使05mol甲烷完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要Cl2的物质的量为A25molB2molC125mol05mol4.用于制造隐形飞机的某种物质具有吸收微波的功能，其主要成分的结构如图，它属于A.无机物B.烃C.高分子化合物D.有机物5.甲烷分子的空间构型是正四面体，下列事实可以证明这一观点的是A.CH3Cl没有同分异构体B.CH2Cl2没有同分异构体C.甲烷分子中CH键键角均相等D.甲烷分子可以发生取代反应7.1，2，3三苯基环丙烷的3个苯基可以分布在环丙烷平面的上下，因此有如下2个异构体。 (是苯基，环用键线表示，C、H原子都未画出)据此，可判断1，2，3，4，5五氯环戊烷(假定五个碳原子也处于同一平面上)的异构体数是A4 B5 C678.某植物中（C6H10O5）n的含量为10%，若在一定条件下，微生物将（C6H10O5)n转化成CH4：（C6H10O5）nnH2O3nCH43nCO2某沼气池，当加入该植物162，可得CH4在标况下的体积为A.6723B.672LC.2243.44839.已知化合物B3N3H6（硼氮苯）与C6H6（苯）的分子结构相似，如下图：则硼氮苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分异构体的数目为A.2B.3 C.4D.6（二）、非选择题（共55分）10.(10分)按系统命名法填写下列有机物的名称及有关内容：名称是 ，它的一卤代物有 种同分异构体；(2) 名称是 ，1mol该烃完全燃烧需消耗O2 mol。12.(10分)在101105a、120时，1 L A、B两种烷烃组成的混合气体，在足量O2中充分燃烧后，得到同温同压下25LCO2和35L水蒸气，且A分子中比B少2个碳原子，试确定A和B的分子式及体积比。13.(15分）化学上常用燃烧法确定有机物的组成。这种方法是在电炉上加热纯O2氧化管内样品，根据产物的质量确定有机物的组成。下图所列装置是用燃烧法确定有机物分子式的常用装置。回答下