烷烃知识点总结

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0.717g/L（可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL），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。CH4+2O2CO2+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0.1mol，1.2g，H元素为0.4mol，0.4g，；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CH4、C2H8、C3H12等，如何确定究竟为哪个，则设甲烷化学式为CxH4x（CH4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0.717g/L，可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL，故得到x=1。于是甲烷的化学式为CH4。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CH2Cl2的种类。如果甲烷是正四边形，那么CH2Cl2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CH2Cl2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CH4CH4结构简式（在结构式的基础上省略C—H单键）：CH4最简式（各元素原子个数的最简单的比值）：CH4[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（NaOH、CaO的混合物）（2）反应原理：CaOCH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑CaO（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\*GB3①原料醋酸钠必须是无水的，否则NaOH易电离：Na—O—H==Na++OH—上述反应不能发生。=2\*GB3②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与试管接触而使试管受热腐蚀疏松剂——防止NaOH结块，有利于气体逸出五、化学性质：[实验]CH4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CO2和H2O，同时放出大量的热，还伴有淡蓝色火焰CH4+2O2CO2+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：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。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CH4、H2、H2S等气体，还有固态硫、液态酒精等。CO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CO、CO2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CO2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、2molCH4B、1、5molC2H6C、1molC3H8D、0、5molC4H103、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：CnH2n (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CH2原子团的物质互称为同系物。强调：=1\*GB3①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\*GB3②同系物属于同一类物质，具有相同的通式。分子组成上n个CH2原子团。=3\*GB3③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：—CH3；乙基：—CH2CH3（—C2H5）；异丙基：—CH(CH3)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）、—CH3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：=1\*GB3①CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3主链5个C：②CH3—CH2—CH2—CH2—CH3③对称轴主链4个C：④CH3—CH2——CH2—CH3⑤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；CH4CH3—CH3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CRx，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