《第一节 脂肪烃》PPT课件.ppt

选修5 有机化学基础 第二章烃和卤代烃 第一节脂肪烃 烷烃和烯烃 第29届奥林匹克运动会于2008年8月8日在北京举行 所用火炬祥云选用某气体为燃料 燃烧后只产生CO2和H2O 不会对环境造成污染 更主要的是它可以适应比较宽的温度范围 在零下40摄氏度时仍能产生1个以上饱和蒸汽压 高于外界大气压 形成燃烧 而且它产生的火焰呈亮黄色 火炬手跑动时 动态飘动的火焰在不同背景下都比较醒目 你知道吗 此气体为 丙烷 本节学习烷烃和烯烃性质 复习1 1 黑色的金子 工业的血液是什么 它的主要组成元素是什么 2 什么是烃 烃的衍生物 什么是卤代烃 烃可以看作是有机化合物的母体 烃分子中的氢原子被其他原子或原子团取代的产物称为它的衍生物 烃分子中的氢原子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃 烃如何分类 3 有机物的反应与无机物反应相比有何特点 烃的主要来源 石油 链状烃 烃分子中碳和碳之间的连接呈链状 包括烷烃 烯烃 炔烃 二烯烃等 环状烃 脂环烃 芳香烃 分子中含有一个或多个苯环的一类碳氢化合物 链烃 脂肪烃 烃 分子中含有碳环的烃 按碳的骨架给烃分类 复习2 脂肪烃 烃和卤代烃等有机物的反应与无机物反应相比有其特点 1 反应缓慢 有机分子中的原子一般以共价键结合 有机反应是分子之间的反应 2 反应产物复杂 有机物往往具有多个反应部位 在生成主要产物的同时 往往伴有其他副产物的生成 3 反应常在有机溶剂中进行 有机物一般在水中的溶解度较小 而在有机溶剂中的溶解度较大 复习3 概念 烷烃 仅含C C键和C H键的饱和链烃 又叫烷烃 若C C连成环状 称为环烷烃 通式 CnH2n 2 n 1 烯烃 分子里含有一个碳碳双键的不饱和链烃叫做烯烃 通式 CnH2n n 2 分子里含有两个双键的链烃叫做二烯烃 一 烷烃alkane和烯烃alkene 思考与交流1 依据表2 1和表2 2绘制碳原子数与沸点或相对密度变化曲线图 1 烷烃和烯烃同系物物性递变规律 丙烷沸点 42 2 相对密度0 582 直链烷烃数据 部分烯烃的沸点和相对密度表2 2 请根据表中数据绘制曲线图 横坐标 纵坐标 思考与交流 1 P28碳原子数与沸点曲线图 碳原子数与沸点变化曲线图 碳原子数与密度变化曲线图 碳原子数与相对密度变化曲线图 相对密度 图2 1烷烃 烯烃的沸点随碳原子数变化曲线 图2 1 烷烃 烯烃同系物的相对密度随碳原子数的变化曲线 图2 2烷烃的相对密度随碳原子数变化曲线 图2 3烯烃的相对密度随碳原子数变化曲线 请归纳 烷烃和烯烃物理性质递变规律 结论 烷烃和烯烃的物理性质随着分子中碳原子数的递增 呈规律性的变化 同系物的沸点逐渐升高 相对密度逐渐增大 常温下的存在状态也由气态逐渐过渡到液态 固态 原因 对于结构相似的物质 分子晶体 来说 分子间作用力随相对分子质量的增大而逐渐增大 导致物理性质上的递变 说明 所有烷烃均难溶于水 密度均小于1 常温下烷烃的状态 当C1 C4时呈气态 C5 C16时呈液态 C17以上时为固态 分子式相同的烃 支链越多 熔沸点越低 所有的烃都是无色物质 不溶于水而易溶于苯 乙醚等有机溶剂 练习 1 由沸点数据 甲烷 146 乙烷 89 丁烷 0 5 戊烷36 可以判断丙烷的沸点可能是 A 高于 0 5 B 约是 30 C 约是 40 D 低于 89 2 下列烷烃沸点最高的是 A CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3 CH2 3CH3 CH3 2CHCH2CH3 C C 思考与交流 2 谈无机与有机反应分类方法与思路 取代反应 有机物分子中某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应 加成反应 加聚反应 通过加成反应聚合成高分子化合物的反应 加成聚合反应 加成反应 有机物分子中未饱和的碳原子跟其它原子或原子团直接结合生成别的物质的反应 讨论 甲烷 乙烯的结构和性质的相似点和不同点 列表小结 烷烃典型 取代 烯烃典型反应 加成 氧化 加聚 烷烃的化学性质 CnH2n 2 1 通式 2 同系物 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 3 化学性质 B 氧化反应 A 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 C 取代反应 CnH2n 2 3n 1 2O2nCO2 n 1 H2O 点燃 烷烃特征反应 其它烷烃与甲烷一样 一定条件下能发生取代反应 因为可以被取代的氢原子多 所以其它烷烃取代比甲烷复杂 请写出乙烷 丙烷与氯气光照条件下的反应 D 热分解 由于其它烷烃的碳原子多 所以分解比甲烷复杂 一般甲烷高温分解 长链烷烃高温裂化 裂解 烷烃的裂化 烯烃的化学性质 1 通式 乙烯分子的结构 乙烯与乙烷相比少两个氢原子 C原子为满足4个价键 碳碳键必须以双键存在 请书写出乙烯分子的电子式和结构式 书写注意事项和结构简式的正误书写 正 CH2 CH2H2C CH2误 CH2CH2 2 化学性质 A 加成反应 与H2 Br2 HX H2O等 使溴水褪色 大量实验事实表明 凡是不对称结构的烯烃和酸 HX 加成时 酸的负基 X 主要加到含氢原子较少的双键碳原子上 这称为马尔科夫尼科夫规则 也就是马氏规则 主产物 B 氧化反应 燃烧 催化氧化 火焰明亮 冒黑烟 烯烃燃烧通式 与酸性KMnO4的作用 使KMnO4溶液褪色 5CH2 CH2 12KMnO4 18H2SO4 10CO2 12MnSO4 6K2SO4 28H2O 其它烯烃氧化反应 R CH CH2R COOH CO2 使酸性KMnO4溶液褪色 C 加聚反应 由相对分子质量小的化合物分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应叫做聚合反应 由不饱和的相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量大的化合物分子 这样的聚合反应同时也是加成反应 所以这样聚合反应又叫做加聚反应 练习 请写出CH3CH CH2分别与H2 Br2 HBr H2O发生加成反应及加聚的化学方程式 单体 链节 聚合度 聚丙烯 聚丁烯 归纳 烷烃 烯烃的结构和性质 分子结构相似的物质在化学性质上也相似 完成 学与问 P30 2010年全国2 三位科学家因在烯烃复分解反应研究中的杰出贡献而荣获2005年度诺贝尔化学奖 烯烃复分解反应可示意如下 下列化合物中 经过烯烃复分解反应可以生成 的是 练习2 A 2010年海南 已知 如果要合成所用的原始原料可以是A 2 甲基 l 3 丁二烯和2 丁炔B 1 3 戊二烯和2 丁炔C 2 3 二甲基 1 3 戊二烯和乙炔D 2 3 二甲基 l 3 丁二烯和丙炔 练习3 AD CnH2n 2 n 4 代表物 1 3 丁二烯CH2 CH CH CH2 2 二烯烃的通式 2 甲基 1 3 丁二烯 也可叫作 异戊二烯 思考 1 3 丁二烯分子中最少有多少个C原子在同一平面上 最多可以有多少个原子在同一平面上 1 概念 含有两个碳碳双键 C C 的不饱和链烃 二 二烯烃性质 两个双键在碳链中的不同位置 C C C C C 累积二烯烃 不稳定 C C C C C 共轭二烯烃C C C C C 孤立二烯烃 3 类别 4 二烯烃的化学性质 氧化 加成 加聚 与烯烃相似 思考 当1molCH2 CH CH CH2与1molBr2或Cl2加成时 其加成产物是什么 CH2 CH CH CH2 2Br2 CH2 CH CH CH2 Br2 1 2加成 1 4加成 1 2Br 1 4Br 主产物 中间体 3 4 二溴 1 丁烯 1 4 二溴 2 丁烯 1 1 2 加成和1 4 加成反应 加成反应 键线表示 1234 1 3 丁二烯 聚1 3 丁二烯 2 加聚反应 俗称 异戊二烯聚异戊二烯学名 2 甲基 1 3 丁二烯 天然橡胶 写出下列物质发生加聚反应的化学方程式 分析 加聚反应产物及单体 1 乙烯型 CH2 CH2 聚合物 单体 2 1 3 丁二烯型 单体 单体 CH2 CH CH CH2 聚合物 聚合物 3 混合型 CH2 CH CH CH2 单体 混合型 思考 2 丁烯中 与碳碳双键相连的两个碳原子 两个氢原子是否处于同一平面 如处于同一平面 与碳碳双键相连的两个碳原子是处于双键的同侧还是异侧 CH3CH CHCH3 5 烯烃的顺反异构现象 H H CH3 CH3 CH3 CH3 H H 反式异构 顺式异构 如果每个双键碳原子连接了两个不同的原子或原子团 双键上的4个原子或原子团在空间就有两种不同的排列方式 产生两种不同的异构 即顺反异构 1 异构现象的产生 由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式不同所产生的异构现象 称为顺反异构 2 产生顺反异构体的条件 双键两端的同一个碳原子上不能连有相同基团 只有这样才会产生顺反异构体 即a b a b 且a a b b 至少有一个存在 顺式结构 两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧 反式结构 两个相同的原子或原子团排列在双键的两侧 3 异构的分类 顺式结构和反式结构的两种烯烃化学性质基本相同 物理性质有一定差异 4 顺反异构体的性质 烯烃的同分异构现象 碳链异构位置异构官能团异构顺反异构 空间异构 思考 烷烃是否也有顺反异构现象 烷烃分子中的碳碳单键可以旋转 所以不会产生有顺反异构现象 例题 下列物质中没有顺反异构的是 A 1 2 二氯乙烯B 1 2 二氯丙烯C 2 甲基 2 丁烯D 2 氯 2 丁烯 思考 2 丁炔有顺反异构吗 不存在顺反异构现象 线形分子不具备构成的条件 形成顺反异构的条件 1 具有碳碳双键2 组成双键的每个碳原子必须连接两个不同的原子或原子团 例1 某有机物含碳85 7 含氢14 3 向80g含溴5 的溴水中通入该有机物 溴水刚好完全褪色 此时液体总质量81 4g 求 有机物分子式 经测定 该有机物分子中有两个 CH3 写出它的结构简式 练习 分子式 C4H8 两种位置异构 CH3 CH CH CH3或 该有机物能使溴水褪色 说明该有机物中含有不饱和键 该有机物 n C n H 所以该有机物为烯烃 1 4g该有机物可与0 025molBr2反应 0 025mol 1 2 分析 例2下列哪些物质存在顺反异构 A 二氯丙烯 B 2 丁烯 C 丙烯 D 1 丁烯 AB 1 丁烯的碳链和位置异构 CH2 CH CH2 CH3CH3CH CHCH31 丁烯2 丁烯 1 2 1 2 是双键位置异构 例3 写出丁烯的同分异构体 例4 通常 烷烃可以由相应的烯烃催化加氢得到 但是有一种烷烃A 分子式为C9H20 它却不能由任何C9H18的烯烃催化加氢得到 而另有A的三个同分异构体B1 B2 B3 却分别可由而且只能由1种自己相应的烯烃催化加氢得到 A B1 B2 B3的结构简式分别 A CH3 3C CH2 C CH3 3B1 CH3 3C C CH3 2 CH2 CH3B2 CH3 2 CH C CH3 2 CH CH3 2B3 C CH2 CH3 4 烃类的几个重要规律及应用 1 规律1 烃分子含氢原子数恒为偶数 其相对分子质量恒为偶数 应用 如果求得的烃分子所含氢原子数为奇数或相对分子质量为奇数 则求算一定有错 2 烃燃烧前后气体体积变化规律 思考 常温常压下 某气态烃和氧气的混和物aL 经点燃且完全燃烧后 得到bL气体 常温常压下 则a和b的大小关系为 A a bB a bC a bD a b B 规律2 在100 以下 任何烃和氧气的混和物完全燃烧 反应后气体体积都是减小的 思考 120 时 某烃和O2混合 完全燃烧后恢复到原来的温度和压强 气体体积减小 该烃是 A CH4B C2H4C C2H2D C2H6 规律3 气态烃 CxHy 在100 及其以上温度完全燃烧时 气体体积变化只与氢原子个数有关 若y 4 燃烧前后体积不变 V 0 若y 4 燃烧前后体积增大 V 0 若y 4 燃烧前后体积减少 V 0 只有乙炔 C 燃烧前后气体的体积大小变化规律 原理 烃的燃烧通式为 CxHy x y 4 O2 xCO2 y 2H2O反应前后气体的体积的变化量为 V x y 2 1 x y 4 y 4 1 显然 y 4时 V 0y 4时 V 0y 4时 V 0 应用 1996全国23 120 时 1体积某烃和4体积O2混合 完全燃烧后恢复到原来的温度和压强 体积不变 该烃分子式中所含的碳原子数不可能是 A 1B 2C 3D 4 两种气态烃以任意比例混合 在105 时1L该混合烃与9L氧气混合 充分燃烧后恢复到原状态 所得气体体积仍是10L 下列各组混合烃中不符合此条件的是 A CH4C2H4B CH4C3H6C C2H4C3H4D C2H2C3H6 1997全国20 3 烃完全燃烧时耗氧量的规律烃燃烧的化学方程式 CxHy x y 4 O2 xco2 y 2H2O 等物质的量的烃完全燃烧耗氧量比较的规律 规律4 对于等物质的量的任意烃 CxHy 完全燃烧 耗氧量的大小取决于 x y 4 的值的大小 该值越大 耗氧量越多 例题 等物质的量的CH4 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6完全燃烧 耗氧量最大的是哪个 解 根据等物质的量的任意烃 完全燃烧 耗氧量的大小取决于 x y 4 的值的大小 该值越大 耗氧量越多 得到C3H6中 x y 4 的值最大 所以 C3H6的耗氧量最多 等质量的烃完全燃烧耗氧量比较的规律 例题 等质量的CH4 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6完全燃烧 耗氧量最大的是哪个 规律5 对于质量的任意烃 完全燃烧 耗氧量的大小取决于 y x 的值的大小 该值越大 耗氧量越多 解 根据上述规律 得到结论 y x 值越大 耗氧量越多 则对于质量的上述烃 完全燃烧CH4的耗氧量最多 总结 等质量各类烃完全燃烧 耗O2量关系 应用 等质量的烷烃随碳原子个数的增大 消耗O2的量 填 增大 减小 或 不变 等质量的具有相同最简式的有机物完全燃烧时 耗O2量 生成CO2量 H2O量均分别相同 最简式相同的有机物无论以何种比例混合 只要总质量一定 耗O2量 生成CO2量 H2O量均为定值 思考 等质量的CnH2nO和CmH2mO2分别完全燃烧时 消耗O2的量相等 则n和m的数学关系为 规律6 规律 两种有机物 无论最简式是否相同 只要C 相同 等质量完全燃烧时 生成的CO2量相等 同理若H 相同 则生成的H2O量相等 但耗O2量未必相同 如何寻找符合这些特征的有机物分子呢 有机化合物A B分子式