甲烷-烷烴高考化學知識點講解

41甲烷烷烴復習重點甲烷的構造、化學性質(zhì)；烷烴的定義、命名、同系物、同分異構體及典型的取代反響。難點聚焦有機物：含化合物叫做有機．，簡稱有機物。2(CO、CO、碳酸鹽、碳化物、硫氰化物、氰化物等外)2它們雖然含碳，但性質(zhì)和組成與無機物很相近，所以把它們看作為無機物。也就是說，質(zhì)。機物與無機物的主要區(qū)分加以推斷。有機物與無機物的主要區(qū)分性質(zhì)和反響溶解性耐熱性

有機物多數(shù)不溶于水，易溶于有機溶劑，如油脂溶于汽油，煤油溶于苯。多數(shù)不耐熱；熔點較低40C以下。如淀粉、蔗糖、蛋白質(zhì)、脂肪受熱分解；C20H4236.4°C,132°C。多數(shù)可以燃燒，如棉花、汽油、天

無機物多數(shù)溶于水，而不溶于有機很高。如食鹽、明礬、氧化銅加熱難熔，NaCl熔點801°C。多數(shù)不行以燃燒，如可燃性

然氣都可以燃燒。

CaCO

MnCl

不行以燃燒。3 2電離性

多數(shù)是非電解質(zhì)，如酒精、乙醚、苯都是非電解質(zhì)、溶液不電離、不導電。

多數(shù)是電解質(zhì)，如鹽酸、氫氧化鈉、氯化鎂的水溶液是強電解質(zhì)。化學反響

一般簡單，副反響多，較慢，如生一般簡潔，副反響少，反響成乙酸乙酯的酯化反響在常溫下要快，如氯化鈉和硝酸銀反響16年才到達平衡。石油的形成更久瞬間完成。有機物的組成C、H、O、N、S、P、鹵素等元素。構成有機物的元素只有少數(shù)幾種，但有機物的種類確達三千多種？幾種元素能構幾千萬種有機物質(zhì)？(學生自學后概括)有機物種類之所以繁多主要有以下幾個緣由：44個共價鍵；②有機化合物中，碳原子不僅可以與其他原子成鍵，而且碳碳原子之間也可以成鍵；③碳與碳原子之間結合方式多種多樣，可形成單鍵、雙鍵或叁鍵，可以形成鏈狀化合物，也可形成環(huán)狀化合物；(5—1)④一樣組成的分子，構造可能多種多樣。(舉幾個同分異構體)在有機物中，有一類只含C、H兩種元素的有機物。烴：僅含碳和氫兩種元素的有機物稱為碳氫化合物，又叫烴在烴中最簡潔的是甲烷，所以我們就先從甲烷開頭學起。甲烷一、甲烷的物理性質(zhì)(學生答復)無色、無味，難溶于水的，比空氣輕的，能燃燒的氣體，自然氣、坑氣、沼氣等的主要成分均為甲烷。收集甲烷時可以用什么方法？(1.向下排空氣法，2.排水法)二、甲烷的分子構造甲烷的氣體密度在標準狀況下為0.717g/L，其中含碳的質(zhì)量分數(shù)為75％，含氫質(zhì)25％，求甲烷的分子式。(平行班提示：M=ρVm)計算甲烷的摩爾質(zhì)量由于摩爾質(zhì)量=氣體摩爾體積×密度=22.4L/mol×O.7179/L=16g/mol所以甲烷的分子量為16。按分子量和質(zhì)量分數(shù)計算一個甲烷分子中C、H原子的個數(shù)C：16×75％÷12=1H原子數(shù)：16×25％÷1=44所以甲烷的分子式為CH。44甲烷的分子式：CH 電子式： 構造式：用短線表示一對共用電子對的圖式叫構造式。4上述構造式都不能說明甲烷分子的真實構型［模型展現(xiàn)］甲烷分子的球棍模型和比例模型。得出結論：以碳原子為中心，四個氫原子為頂點的正四周體構造。甲烷是非極性分子，所以甲烷極難溶于水，這表達了相像相溶原理。3CH4：正四周體 NH：三角錐形3三、甲烷的化學性質(zhì)甲烷的氧化反響CH+2O 點燃CO4 2 2 2方程式的中用的“ 〔箭頭〕而不是“====〔等號，主要是由于有機物參與的反響往往比較簡單，常有副反響發(fā)生?；鹧娉实{色：CH、H、CO、HS4 2 24我們知道酸性KMnO具有很強的氧化性，假設遇到一般的復原性物質(zhì)時常常會發(fā)生氧化復原反響，且自身被復原而褪色，那么甲烷能否被酸性高錳酸鉀溶液氧化呢？我們通過下面的試驗來驗證。44［5—1］KMnO溶液的顏色無任何變化，即不褪色。44結論：甲烷氣體不能被酸性KMnO4

溶液氧化。2在通常條件下，甲烷不僅與高錳酸鉀等強氧化劑不反響，而且與強酸、強堿也不反響，所以可以說甲烷的化學性質(zhì)是比較穩(wěn)定的。但穩(wěn)定是相對的，在肯定條件下也可以與一些物質(zhì)如Cl〔承上啟下，并對學生進展辯證唯物主義的教育〕2甲烷的取代反響［5—2］2Cl的黃綠色漸漸變淺，最終消逝。2②量筒內(nèi)壁消滅了油狀液滴。③量筒內(nèi)水面上升。④量筒內(nèi)產(chǎn)生白霧［投影顯示］甲烷與氯氣的反響過程4［說明］CH4

1個H原子被Cl

1個Cl原子所2反響并沒有停頓，生成的一氯甲烷仍連續(xù)跟氯氣作用，依次生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，反響如下：2留意CH4和Cl2的反響不能用日光或其他強光直射CH4+2Cl2C+4HCl而爆炸。在常溫下，一氯甲烷為氣體，其他三種都是液體，三氯甲烷〔氯仿〕和四氯甲烷〔四氯化碳〕是工業(yè)重要的溶劑，四氯化碳還是試驗室里常用的溶劑、滅火劑，氯仿與四氯化碳常溫常壓下的密度均大于1g·c3，即比水重。分析甲烷的四種氯代物的分子極性。但它們均不溶于水。(試驗班)取代反響 有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所代替的反響甲烷的受熱分解這么高的溫度才分解，說明甲烷的熱穩(wěn)定性很強。小結：本節(jié)課我們開頭了對有機物的系統(tǒng)學習，介紹了有機物、烴的概念，解釋了有機物種類繁多的主要緣由；生疏到甲烷的正四周體立體構造和它的幾個重要化學性質(zhì)：氧化反響、取代反響、受熱分解反響，學習中重點應對甲烷和Cl2的取代反響加以理解，固然也要樹立構造和性質(zhì)嚴密相關的觀點。教學說明本章是學習有機物的開頭，俗話說：萬事開頭難。因此在教學中留意了以四周生疏的有機物引入有機物的概念，從有機物的重要用途來激發(fā)學生學習有機物的興趣。為了讓學生對甲烷的分子構造有一個正確的生疏，承受了模型展現(xiàn)的方法；通過試驗演示甲烷的取代反響和不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化的事實以及投影分析取代反響的過程，不僅提高了寬闊學生的分析思考問題、動手的力量，同時還幫助學生樹立科學的學習和分析方法。二、烷烴的構造和性質(zhì)烷烴的概念a.分子里碳原子都以單鍵結合成鏈狀；b.碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子結合.烷烴的構造式和構造簡式甲烷結構式：乙烷丙烷丁烷構造簡式：CH4CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3/CH3(CH2)2CH33這種式子，書寫起來是比較便利的，我們稱之為有機物的構造簡式。固然，在書寫有機物分子的構造簡式時，假設遇到像丁烷分子中有兩個〔或多個〕一樣的成分時，還可以寫成CH3(CH2)2CH。3由于構造簡式書寫便利，且仍能表示出分子構造的簡況，所以更多狀況下常使用結構簡式。既然甲烷的構造和其他的烷烴分子很相像，那么它們在性質(zhì)上是否也很相像呢？烷烴的物理性質(zhì)學生自學P116思考、分析表中數(shù)據(jù)，爭論，并得出一些規(guī)律。〔a〕隨著分子里含碳原子數(shù)的增加，熔點、沸點漸漸上升，相對密度漸漸增大；〔b〕分子里碳原子數(shù)等于或小于4的烷烴。在常溫常壓下都是氣體，其他烷烴在常溫常壓下都是液體或固體；烷烴的相對密度小于水的密度〔評價學生的答復，然后補充說明〕表中所列烷烴均為無支鏈的烷烴，常溫常壓下是氣體的烷烴除了上述碳原子數(shù)4的幾種分子之外，還有一種碳原子數(shù)為5的分子，但分子中含有支鏈的戊烷，烷烴分子均為非極性分子，故一般不溶于水，而易溶于有機溶劑，液態(tài)烷烴本身就是良好的有機溶劑。［設疑烷烴分子的熔沸點為什么會隨著碳原子數(shù)的增大即相對分子質(zhì)量的提高而上升呢？的熔沸點漸漸上升。甲烷與其他烷烴構造的相像不僅表現(xiàn)在物理性質(zhì)上的規(guī)律性變化，而且化學性質(zhì)上也具有極大的相像性。烷烴的化學性質(zhì)〔1〕通常狀況下，它們很穩(wěn)定，跟酸、堿及氧化物都不發(fā)生反響，也難與其他物質(zhì)化合；在空氣中都能點燃；它們都能與氯氣發(fā)生取代反響〔評價并補充說明〕〔1〕烷烴與氯氣也可以是溴在光照條件下發(fā)生的取代反響，由于碳原子數(shù)的增多而使生成的取代產(chǎn)物的種類將更多；例如：甲烷的氯代物有：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷共四種氯代物。同學們算乙烷的氯代物有幾種？答案：9種。(試驗班可以講規(guī)律)在空氣或氧氣中點燃烷烴，完全燃燒的產(chǎn)物為CO2和H2O，一樣狀況下隨著烷烴分子里碳原子數(shù)的增加往往會燃燒越來越不充分，使燃燒火焰光明，甚至伴有黑煙；烷烴分子也可以分解，但產(chǎn)物不肯定為炭黑和氫氣，這在以后的石油裂化—裂解的學習中就將學到。烷烴的通式：CnH2n+22CH4 C2H6 C3H8 C4H10 C5H1……2假設烷烴分子的碳原子數(shù)為n，那么氫原子的數(shù)目就可表示為2n+2，這樣烷烴的分子式就可以表示為CnH2n+2。大家再比較一下相鄰碳原子數(shù)的烷烴在分子組成上有何特點，固然也可以用通式來推算〔可以通過觀看5—1中的構造簡式，也可以用通式推算，CnH2n+2減去Cn－1H2(n－ ，都1)+2可以得到一樣的結論：在分子組成上相差一個或假設干個C2原子團。同系物概念．，在分子組成上相差一個或假設干個CH2原子團的物質(zhì)，互稱為同系物。［練習］以下各組內(nèi)的物質(zhì)不屬于同系物的是〔C 〕〔強調(diào)相像，二是分子組成上相差一個或假設干個CH2原子團，二者要聯(lián)系在一起應用，缺一不行。固然，還應留意，同系物的關系不光是只有烷烴分子之間存在，在其他的有機物內(nèi)也存在著同系物關系。小結：本節(jié)課我們學習和爭論了幾個重要的概念：烷烴、構造簡式以及同系物，通過爭論分析，爭論比較從而得出了烷烴分子的構造特點，以及烷烴的物理和化學性質(zhì)的變化規(guī)律，固然在學習時應重點把握烷烴性質(zhì)的變化規(guī)律。例題精講一、烷烴1、烷烴的概念：碳原子跟碳原子都以單鍵結合成鏈狀，碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子相結合。這樣的結合使得每個碳原子的化合價都已充分利用，都已到達“飽和合的鏈烴叫做飽和鏈烴，或稱烷烴。2、烷烴的通式：CnH2n+2(n≥1)3、烷烴物理性質(zhì)：狀態(tài)：一般狀況下，1—4個碳原子烷烴為氣態(tài)，5—16個碳原子為液態(tài)，16個碳原子以上為固態(tài)。溶解性：烷烴不溶于水，易溶于有機溶劑。熔沸點：隨著碳原子數(shù)的遞增，熔沸點漸漸上升。密度：隨著碳原子數(shù)的遞增，密度漸漸增加。4、烷烴的化學性質(zhì)一般比較穩(wěn)定，在通常狀況下跟酸、堿和高錳酸鉀等都不起反響。取代反響：在光照條件下能跟鹵素發(fā)生取代反響。氧化反應：在點燃條件下，烷烴能燃燒，2CnH2

2n+2+ 2 O

2

(n1)HO2分解反響：在高溫下，烷烴能分解成小分子。二、同系物1、同系物的概念：構造相像，在分子組成上相差一個或假設干個CH2原子團的物質(zhì)相互稱為同系物。2、把握概念的三個關鍵〔〕通式一樣〕構造相像〔3〕組成上相差n個n≥1〕CH2原子團。例1以下化合物互為同系物的是：AO2和O3 B、C2H6和C4H10H Br CH33C、Br—C—Br和Br—C—H D、CH3CH2CH3和CH—CH—CH33H H是同素異形體〔C2B〕〔D〕符合題意。三、同分異構現(xiàn)象和同分異構物體1、同分異構現(xiàn)象：化合物具有一樣的化學式，但具有不同構造的現(xiàn)象。2、同分異構體：化合物具有一樣的化學式，不同構造的物質(zhì)互稱為同分異構體。3、同分異構體的特點：分子式一樣，構造不同，性質(zhì)也不一樣。2 例2、有一種ABC型分子，在該分子中以A2 ABCDBCBC分析：該分子假設分子構造是平面的，則會有兩種同分異構體：A、ABCCBAA—B鍵與A—C鍵都相鄰，則無同分異構體。故答案選AD。例3、進展一氯取代后，只能生成三種沸點不同產(chǎn)物的烷烴是〔 〕A、(CH3)2CHCH2CH2CH3 B、(CH3)3CCH2CH3C、(CH3)2CHCH(CH3)2 D、(CH3)2CHCH3這樣就可以選擇構造中有三種不同的氫，即是只有三種不同位置的碳原子〔A〕中有五種，C〕中有二種。故答案為四、烷烴的系統(tǒng)命名法1、選主鏈——碳原子最多的碳鏈為主鏈；2、編號位——定支鏈，要求取代基所在的碳原子的編號代數(shù)和為最??；3、寫名稱——支鏈名稱在前，母體名稱在后；先寫簡潔取代基，后寫簡單取代基；一樣的取代基合并起來，用二、三等數(shù)字表示。例3以下烷烴的命名是否正確？假設有錯誤加以改正，把正確的名稱填在橫線上：3 2 CH—CH—CH—CH 2—乙基丁烷CH23 2 CH3CH—CH—CH—CH

3，4—二甲基戊烷3 3CH3 CH2CH3CH3—CH2—CH2 CH2—CH3CH3—CH2—C—CH—CH—CH3 5—甲基—4，6三乙基庚烷CH2CH3CH31〕2〕命名錯誤，編號錯誤，不符合之和最小原則，正確的選項是：2，3〔3〕命名錯誤，不僅選錯了主鏈，3，4—二甲基—5，5—二乙基辛烷。五、同系物、同位素、同分異構體、同素異形體的比較：爭論對象爭論對象相像點同系物有機化合物之間構造相像通式一樣同位素元素、原子之間質(zhì)子數(shù)一樣同分異構體化合物之間分子式一樣同素異形體單質(zhì)之間同種元素不同點相差n個CH〔n2≥1〕中子數(shù)不同原子排列不同組成或構造不同例4有以下各組微粒或物質(zhì)：CH3A、O2和O3 B、12C和13C C、CHCHCHCH

和CH

CHCHCH6 6 3

2 2

3 2 3H Cl CH3D、Cl—C—Cl和Cl—C—H E、CHCHCHCH和CH—CH—CH3 2 2 3 3 3H H組兩種微粒互為同位素；組兩種物質(zhì)互為同素異形體；組兩種物質(zhì)屬于同系物；組兩物質(zhì)互為同分異構體；組兩物質(zhì)是同一物質(zhì)。分析：這道題主要是對幾個帶“同字”概念的考察及識別推斷力量。答案分別為〔〕B〔A〔3C4〕例5甲烷和氯氣以物質(zhì)的量1∶1混合，在光照條件下，得到的產(chǎn)物是〔 D 〕①CH

Cl ②CHCl

③CHCl

④CCl3 2 2 3 4A．只有① B．①和②的混合物 C．只有②D．①②③④的混合物錯誤。解析：甲烷和氯氣按等物質(zhì)的量反響，而不行能是1個甲烷分子與1個氯分子在反響，所以無論反響物的物質(zhì)的量之比是多少，都會得到各種氯代物。不能認為甲烷和氯氣1∶1，就生成CHCl。1∶2就生成CHCl等。3 2 2答案：D啟發(fā)：此題常常錯選A，認為甲烷和氯氣物質(zhì)的量之比〔或者同溫同壓下等體積混合〕1∶1，只是發(fā)生第一步反響得到CH3Cl。實戰(zhàn)演練一、選擇題〔545分〕1.〔2023年高考理綜題〕自然氣的主要成分CH4是一種能產(chǎn)生溫室效應的氣體。等物質(zhì)的量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應，前者大。下面是有關自然氣的幾種表達：①自然氣與煤、煤油相比是比較清潔的能源；②等質(zhì)量的CH4和CO2產(chǎn)生的溫室效應也是前者大；③燃燒自然氣也是酸雨的成因之一。其中正確的選項是A.是①②③ B.只有①C.是①和② D.只有③在光照條件下，將等物質(zhì)的量的甲烷和氯氣混合，得到產(chǎn)物的物質(zhì)的量最多的是A．CH3Cl B．CHCl3C．CCl4 Ｄ．HCl0．5mol甲烷完全和Cl2則需要Cl2的物質(zhì)的量為A．2．5 mol B．2 molC．1．25 mol Ｄ．0．5 mol用于制造隱形飛機的某種物質(zhì)具有吸取微波的功能，其主要成分的構造如圖，它屬于A.無機物 B.烴C.高分子化合物 D.有機物甲烷分子的空間構型是正四周體，以下事實可以證明這一觀點的是A.CH3Cl沒有同分異構體B.CH2Cl2沒有同分異構體C.甲烷分子中C—H鍵鍵角均相等D.甲烷分子可以發(fā)生取代反響3種沸點不同的產(chǎn)物的烷烴是A.(CH3〕2CHCH2CH2CH3BC3C2〕CHC3CC3〕CHCC〕23 3 2 ＤCH〕CCH3 3 2 7.1，2，332個異構體。是苯基，環(huán)用鍵線表示，C、H原子都未畫出)據(jù)此，可推斷1，2，3，4，5—五氯環(huán)戊烷(假定五個碳原子也處于同一平面上)的異構體數(shù)是A．4 B．5 C．6 Ｄ．754某植物中〔C6H10O〕n的含量為10%，假設在肯定條件下，微生物將〔C6H10O5)n轉(zhuǎn)化CH：546 10 5 n 2 4 2〔CH 6 10 5 n 2 4 2某沼氣池，當參加該植物162 ｋｇ，可得CH4在標況下的體積為A.6．72 ｍ3 B.6．72 LC.2．24 ｍ3 Ｄ.4．48 ｍ36 化合物B3N3H〔硼氮苯〕與C6H〔苯〕的分子構造相像，如以下圖：6 則硼氮苯的二氯取代物B3N3H4Cl2的同分異構體的數(shù)目為A.2 B.3 C.4 D.6二、非選擇題〔55分〕10.(10分)按系統(tǒng)命名法填寫以下有機物的名稱及有關內(nèi)容：(2)名稱是(2)名稱是mol該烴完全燃燒需消耗O2mol。11.(10分)1831年測定烴類化合物(C、H兩元素)組成的裝置。瓷舟內(nèi)的烴樣品經(jīng)加熱分解或氣化后用純O2流驅(qū)除經(jīng)過紅熱的CｕO，這里烴類化合物反響變成CO2和H2O，再經(jīng)吸取管吸取。下表數(shù)據(jù)。瓷舟 吸取管Ⅰ 吸取管Ⅱ小舟Aｍｇ

樣品＋小舟Bｍｇ

吸取前

吸取后

吸取前

吸取后ｍｇ(1)烴樣品在反響過程中所用的氧化劑是。是(2)吸取管Ⅰ應裝的吸取劑是。，Ⅱ應裝的吸取劑(3)樣品中碳的質(zhì)量分數(shù)的數(shù)學表達式是。12.(10分)1．01×105Ｐa、120℃時，1LA、B兩種烷烴組成的混合氣體，在足量O22．5LCO23．5LAB2AB的分子式及體積比。13.(15分〕化學上常用燃燒法確定有機物的組成。這種方法是在電爐上加熱純O2氧化的常用裝置