烷烴知識點(diǎn)總結(jié)

第一節(jié)烷烴甲烷一、甲烷的存在和能源（1）甲烷是由C、H元素組成的最簡單的烴，是含氫量最高的有機(jī)物。是天然氣、沼氣、油田氣、煤礦坑道氣的主要成分。俗名又叫沼氣、坑氣，由腐爛物質(zhì)發(fā)酵而成。天然氣是一種高效、低耗、污染小的清潔能源.（2）世界上20%的能源需求是由天然氣供給的，我國的天然氣主要分布在東西部（西氣東輸）二、物理性質(zhì)：甲烷是一種沒有顏色，沒有氣味的氣體（天然氣為臭味是因?yàn)閾诫s了H2S等氣體），標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度是0.717g/L（可求出甲烷的摩爾質(zhì)量為16g/moL），極難溶于水（兩個(gè)相似相溶原理都可解釋）。三、甲烷分子的組成及結(jié)構(gòu)：1、組成：如何確定甲烷屬于烴，即如何確定有機(jī)物有哪些元素組成？通常采用燃燒法。CH4+2O2CO2+2H2O那么可以肯定甲烷中一定有C、H兩元素，而不能確定是否有O元素，于是需要實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：如1.6g甲烷氣體點(diǎn)燃后產(chǎn)物使?jié)饬蛩嵩鲋?.6g，使堿石灰增重4.4g。計(jì)算：甲烷中C元素為0.1mol，1.2g，H元素為0.4mol，0.4g，；兩者加起來剛好等于甲烷的質(zhì)量，故甲烷中只含C、H兩元素。且兩者比例為1：4，但1：4的物質(zhì)有很多如CH4、C2H8、C3H12等，如何確定究竟為哪個(gè)，則設(shè)甲烷化學(xué)式為CxH4x（CH4為最簡式），要求出x值還需知道其相對分子質(zhì)量。由標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度是0.717g/L，可求出甲烷的摩爾質(zhì)量為16g/moL，故得到x=1。于是甲烷的化學(xué)式為CH4。2、結(jié)構(gòu)知道了甲烷的組成，究竟甲烷的空間構(gòu)型如何？到底是平面正四邊形還是立體正四面體，科學(xué)家為了弄清楚這個(gè)問題，分析了甲烷的二氯代物CH2Cl2的種類。如果甲烷是正四邊形，那么CH2Cl2應(yīng)該有兩種產(chǎn)物(鄰位和對位)必有熔沸點(diǎn)等物理性質(zhì)不同，但如果是立體正四面體，其二氯代物就只有一種。事實(shí)上科學(xué)家發(fā)現(xiàn)CH2Cl2確實(shí)只有一種，所以確定甲烷的空間構(gòu)型為正四面體，在甲烷分子中一碳原子為中心，四個(gè)氫原子為頂點(diǎn)形成的正四面體，鍵角為109°28’。分子式電子式結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式空間結(jié)構(gòu)CH4CH4結(jié)構(gòu)簡式（在結(jié)構(gòu)式的基礎(chǔ)上省略C—H單鍵）：CH4最簡式（各元素原子個(gè)數(shù)的最簡單的比值）：CH4[展示]甲烷的球棍模型、比例模型。四、甲烷的實(shí)驗(yàn)室制法：（本部份內(nèi)容教材已經(jīng)刪去，僅作介紹）（1）原料：無水醋酸鈉、堿石灰（NaOH、CaO的混合物）（2）反應(yīng)原理：CaOCH3COONa+NaOHNa2CO3+CH4↑CaO（3）裝置原理：固體+固體氣體（類似制氧氣、氨氣）（4）氣體收集：向下排空氣法或排水法注：=1\*GB3①原料醋酸鈉必須是無水的，否則NaOH易電離：Na—O—H==Na++OH—上述反應(yīng)不能發(fā)生。=2\*GB3②堿石灰中CaO的作用：吸水劑——保持原料干燥、無水稀釋劑——稀釋NaOH，減少NaOH與試管接觸而使試管受熱腐蝕疏松劑——防止NaOH結(jié)塊，有利于氣體逸出五、化學(xué)性質(zhì)：[實(shí)驗(yàn)]CH4酸性高錳酸鉀（不褪色）溴水（不褪色）點(diǎn)燃1、通常狀況下，甲烷很穩(wěn)定，不能被酸性高錳酸鉀、溴水、濃硫酸等強(qiáng)氧化劑氧化，也不能與酸、堿反應(yīng)。所以甲烷可用濃硫酸干燥。2、氧化反應(yīng)——可燃性：在空氣中或氧氣中點(diǎn)燃甲烷，完全燃燒生成CO2和H2O，同時(shí)放出大量的熱，還伴有淡藍(lán)色火焰CH4+2O2CO2+2H2O光照的條件下甲烷與空氣或氧氣不反應(yīng)甲烷燃燒注意事項(xiàng)：甲烷具有可燃性，甲烷在空氣中或氧氣中達(dá)到一定值時(shí)，與火花就發(fā)生爆炸，故點(diǎn)燃前一定要檢驗(yàn)其純度，其他可燃性氣體點(diǎn)燃前也應(yīng)該檢驗(yàn)其純度。驗(yàn)純的方法：用排水法收集一小試管甲烷氣體，用拇指堵住，移近火焰，移開拇指點(diǎn)火，聽到尖叫爆鳴聲，證明氣體不純，如聽到“噗”的聲響，證明氣體純凈。（3）燃燒時(shí)火焰呈淡藍(lán)色的物質(zhì)有CH4、H2、H2S等氣體，還有固態(tài)硫、液態(tài)酒精等。CO在空氣中燃燒火焰呈藍(lán)色。[例題]1、甲烷在空氣中的爆炸極限為5%—16%，爆炸最劇烈時(shí)空氣中含甲烷的體積分?jǐn)?shù)（9.5%）2、一定量的甲烷燃燒之后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體重49.6g，當(dāng)其緩緩?fù)ㄟ^足量無水氯化鈣時(shí)，氯化鈣固體增重25.2g，原混合氣體中CO2的質(zhì)量為（13.2g）3、等質(zhì)量的下列烷烴，完全燃燒耗氧量最多的是（B）A、2molCH4B、1、5molC2H6C、1molC3H8D、0、5molC4H103、取代反應(yīng)：光照下甲烷與氯氣的反應(yīng)a.實(shí)驗(yàn)裝置b.實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象量筒內(nèi)壁有疣狀液滴出現(xiàn)，并伴有少量白霧；試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺，最后無色（氯氣淡黃色）；試管內(nèi)液面逐漸上升，說明反應(yīng)總氣體在減小。c.反應(yīng)環(huán)烷烴C、C之間也以單鍵連接，其余的也與H原子配對，也屬于飽和烴，但它不是鏈狀而是環(huán)狀，如，命名為環(huán)己烷，其通式為通式：CnH2n (n≥3)，其性質(zhì)類似烷烴。二、同系物定義：結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互稱為同系物。強(qiáng)調(diào)：=1\*GB3①結(jié)構(gòu)相似指C與C的連接方式一樣，官能團(tuán)的種類和數(shù)目相同。=2\*GB3②同系物屬于同一類物質(zhì)，具有相同的通式。分子組成上n個(gè)CH2原子團(tuán)。=3\*GB3③有相似的化學(xué)性質(zhì)如：最后一組正確。三、烴基烴基：烴失去一個(gè)氫原子后所剩余的原子團(tuán)。甲基：—CH3；乙基：—CH2CH3（—C2H5）；異丙基：—CH(CH3)2（丙基不可寫成—C3H7）（“—”代表一個(gè)電子）注意基與根、原子團(tuán)之間的區(qū)別。根：帶電荷的原子或原子團(tuán)，都是離子，主要存在于離子化合物中，性質(zhì)較穩(wěn)定基：電中性的原子或原子團(tuán)，基中必有某原子含有未成對電子，基不能電離，但在特殊的條件下如光照等可解離出自由基，基不穩(wěn)定。原子團(tuán)：由多個(gè)原子組成的集團(tuán)，所以只要是由多個(gè)原子組成的根或基都屬于原子團(tuán)。五、同分異構(gòu)體1、定義：化合物具有相同的分子式，但具有不同的結(jié)構(gòu)式的現(xiàn)象，叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象；具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。（命名不同）2、書寫規(guī)則：（注意找對稱軸）官能團(tuán)異構(gòu)官能團(tuán)位置異構(gòu) 主鏈由長到短碳鏈異構(gòu) 支鏈由繁到簡 支鏈位置由心到邊[講解]烷烴只存在碳鏈異構(gòu)，按照主鏈由長到短，支鏈由繁到簡，支鏈位置由心到邊的規(guī)則書寫。[強(qiáng)調(diào)]（1）、同分異構(gòu)體的書寫主要是防止重寫和陋寫。為了防止陋寫，書寫時(shí)特別注意找對稱軸。用系統(tǒng)命名法得到同一名稱的為重寫。（2）、—CH3中三個(gè)H是等同的即等效的。[舉例]書寫分子式為C6H14的烷烴的同分異構(gòu)體。主鏈6個(gè)C：=1\*GB3①CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3主鏈5個(gè)C：②CH3—CH2—CH2—CH2—CH3③對稱軸主鏈4個(gè)C：④CH3—CH2——CH2—CH3⑤對稱軸書寫同分異構(gòu)體時(shí)，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……依次類推。2、2，2—二甲基丁烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成的一氯代物有（）A、1種B、2種C、3種D、4種3、碳原子數(shù)為十以內(nèi)的烷烴，其一鹵代物不存在同分異構(gòu)體的有種；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種異構(gòu)體，則其六氯代物的異構(gòu)體有4種。6、“立方烷”是一種新合成的烴，其分子為正方體結(jié)構(gòu)，其碳骨架如右圖所示：（1）“立方烷”的分子式為（2）該立方烷的一氯代物（填有、沒有）同分異構(gòu)體，其二氯代物具有同分異構(gòu)體數(shù)目為種。7、某非金屬R與C元素可形成CRx，分子中各原子的最外層電子數(shù)之和為32，核外電子總數(shù)為74，則R為元素，x=8、某烴發(fā)生氯代反應(yīng)，其一氯代物只有一種，7.2g該烴進(jìn)行氯代反應(yīng)完全轉(zhuǎn)化為一氯代物