知識(shí)講解-甲烷、烷烴

甲烷、烷烴編稿：張燦麗責(zé)編：閆玲玲【習(xí)標(biāo)初步認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物種類繁多的原因；掌握甲烷的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、性質(zhì)和用途，理解取代反應(yīng)的本質(zhì)；掌握烷烴的特征、性質(zhì)和通式；了解同系物、同分異構(gòu)現(xiàn)象、同分異構(gòu)體等概念，并掌握烷烴同分異構(gòu)體的書寫?！军c(diǎn)理要一有物、有機(jī)物的定義含碳元素的化合物叫有機(jī)化合物，簡(jiǎn)稱有機(jī)物。要詮：①個(gè)別含碳的化合物如、及碳酸和碳酸鹽等結(jié)構(gòu)與性質(zhì)跟無機(jī)物相似，故仍屬無機(jī)物。2有機(jī)物一定是含碳元素的化合物。有機(jī)物除含有氫、氧元素外，還含有氮、硫、鹵素、磷等。有機(jī)物與無機(jī)物的區(qū)別見下表所示性質(zhì)和反應(yīng)有機(jī)物

無機(jī)物溶解性耐熱性可燃性電離性

多數(shù)不溶于水，易溶于有機(jī)溶劑多數(shù)不耐熱，熔點(diǎn)較低，一般在℃以下多數(shù)可以燃燒多數(shù)是非電解質(zhì)

大多數(shù)溶于水，而不溶于有機(jī)溶劑多數(shù)耐熱，難熔化，熔點(diǎn)一般比較高多數(shù)不能燃燒多數(shù)是電解質(zhì)、有機(jī)物種類繁多的主要原因：碳原子的結(jié)構(gòu)特征是最外層有電子，常常以共價(jià)鍵與碳原子或別的原子結(jié)合；碳碳間除能形成單鍵外，還能形成雙鍵和三鍵，并且能形成長的碳鏈或碳環(huán)有機(jī)物普遍存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。、烴的定義僅由碳和氫兩種元素組成的一類有機(jī)物稱為烴，也叫碳?xì)浠衔?。要二甲、分子結(jié)構(gòu)在甲烷分子里，1個(gè)原子與個(gè)原子形成CH共鍵。甲烷分子是正四面體形C原居于正四面體的中心，4個(gè)原位于個(gè)點(diǎn)C—H鍵鍵長、鍵能相等，鍵角均為109°′。①分子式：CH4②電子式：③結(jié)構(gòu)式：、物理性質(zhì)甲烷是無色無味的氣體，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度為0.717g/L，極難溶于水。、化學(xué)性質(zhì)（1）穩(wěn)定性：通常情況下，甲烷與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)化劑一般都不發(fā)生反應(yīng)，也不能使酸KMnO溶和4溴水褪色。但在特定的條件下，也會(huì)發(fā)生某些反應(yīng)?！厩逄米顔斡谢铩镮D：甲烷氯的應(yīng)（2取代反應(yīng)：有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其它原子或原子團(tuán)所代替的反應(yīng)叫取代反應(yīng)。要詮：反應(yīng)需在光照條件下進(jìn)行，參加反應(yīng)的物質(zhì)必須是氯氣不能是氯水。反應(yīng)后生成的有機(jī)物中，常溫下只有CHCl為態(tài)，其余三種均為液體。四種產(chǎn)物均不溶于水。四氯甲3烷也叫四氯化碳，是一種效率較高的滅火劑。在取代反應(yīng)中，甲烷的四個(gè)氫原子可以依次逐步被取代，最終完全被取代，四級(jí)反應(yīng)同時(shí)發(fā)生無先后次序，產(chǎn)物是混合物，通常不能用于制取某鹵代烴。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：的綠色逐漸變；管壁上有油狀液滴生成；用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近瓶口，能看見有2白煙產(chǎn)生。⑤書寫有機(jī)反應(yīng)的化學(xué)方程式通常用“不用“取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別反應(yīng)類型定義反應(yīng)特點(diǎn)本質(zhì)反應(yīng)條件

取代反應(yīng)有機(jī)分子內(nèi)的原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)反應(yīng)物：有機(jī)物與單質(zhì)或化合物生成物：不一定有單質(zhì)很多反應(yīng)進(jìn)行不完全，速度慢反應(yīng)中無電子得失反應(yīng)受催化劑、溫度、光的影響

置換反應(yīng)一種單質(zhì)和一種化合物反應(yīng)生成另一種單質(zhì)和另一種化合物的反應(yīng)反應(yīng)物：一種單質(zhì)和一種化合物；生成物：新的單質(zhì)和新的化合物；一般能反應(yīng)完全，速度快反應(yīng)中有電子轉(zhuǎn)移水溶液中置換遵循“以強(qiáng)制弱”的原則（3）氧化反應(yīng)：甲烷易燃，燃燒時(shí)發(fā)出藍(lán)色焰CH完全燃燒放出量。4要詮：烷在點(diǎn)燃前必須驗(yàn)純。如果點(diǎn)燃甲烷和氧氣或空氣的合物，就會(huì)立即發(fā)生爆炸。、存在和用途存在：是天然氣、沼氣、坑道氣或瓦斯氣的主要成分用途）高效清潔燃料化原料——甲烷高溫分解可得炭黑，用作顏料、油墨、油漆以及橡膠的添加劑等；氯仿和CCl都重要的溶劑。4要三烷、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和通式：烴分子里碳原子間都以單鍵互相連接成鏈狀原子的其余的價(jià)鍵全部跟氫原子結(jié)合達(dá)到飽和態(tài)這類型的烴叫飽和烴，也稱為烷烴。若C-C連成環(huán)狀，稱為環(huán)烷烴。烷烴的通式H≥1)n2n+2、物理性質(zhì)隨著分子里碳原子數(shù)的遞增，它們?cè)诔叵碌臓顟B(tài)由氣態(tài)、液態(tài)到固態(tài)CC為氣態(tài)，C為態(tài)，1516C以上為固態(tài)；它們的沸點(diǎn)和液態(tài)時(shí)的密度也都逐漸升和增大。其原因是烷烴是分子晶體，隨著碳原子數(shù)增17多相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大分間作用力增大而熔沸點(diǎn)逐漸升高相分子質(zhì)量相同時(shí)烴支鏈越多，熔沸點(diǎn)越低。注意分析隨著碳原子數(shù)增加，烷烴分子的含碳量和含氫量的遞變規(guī)律：含碳量逐增大，含氫量逐漸減小。、化學(xué)性質(zhì)烷烴的化學(xué)性質(zhì)與其代表物甲烷的相似般比較穩(wěn)定在通常情況下跟酸堿酸性高錳酸鉀等氧化劑都不起反應(yīng)，也不跟其它物質(zhì)化合。但在特定條件下也能發(fā)生下列反應(yīng)：在光照條件下均可與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)；氧化反應(yīng)：均可點(diǎn)燃；烷烴燃燒的通式為：要四同物同系物：結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)原子團(tuán)的物質(zhì)互稱為同系物。2要詮：同系物必須結(jié)構(gòu)相似，即組成元素相同、分子組成通式相同。同系物間相對(duì)分子質(zhì)量相差或的整數(shù)倍。同系物有相似的化學(xué)性質(zhì)，物理性質(zhì)有一定的遞變規(guī)律。要五同異現(xiàn)與分構(gòu)、定義化合物具有相同的分子式但具不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象叫做同分異構(gòu)現(xiàn)象具同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱為同分異構(gòu)體。要詮：同分異構(gòu)體必須是分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)。它們可以是同一類（系列）物質(zhì)，如：正丁和異丁烷，也可以是不同類（非同系物）的物質(zhì)，如：丙烯和環(huán)丙烷。同分異構(gòu)體可以是有機(jī)物和有機(jī)物，還可以是無機(jī)物和有機(jī)物之間構(gòu)成。如NHCNO和CO(NH)。4“四同”總結(jié)如下表：、烷烴同分異構(gòu)體的寫法書寫規(guī)律可概括為：主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊。要詮：先寫出碳原子數(shù)量最多的主鏈；寫出少一個(gè)碳原子的主鏈，另一個(gè)碳原子作為甲基接在主鏈某碳原子上。寫出少兩個(gè)碳原子上的主鏈，另兩個(gè)碳原子作為乙基或兩個(gè)甲基接在主鏈碳原子上，以此類推對(duì)由于碳原子的連接方式不同而產(chǎn)生異構(gòu)的同分異構(gòu)體，稱為碳鏈異構(gòu)。常常采用“碳鏈縮短”來書寫并確定異構(gòu)體的數(shù)目。現(xiàn)以CH為例，具體說明如下：6先寫出六個(gè)碳原子都在同一條線上，即主鏈上為碳原子：－CH－CHCH－CH－322縮減主鏈（注意主鏈位置的對(duì)稱性）：去掉主鏈上一個(gè)碳原子，使主鏈為五個(gè)碳原子，將取下的碳原子擺放在主鏈不同位置上，并由主鏈中間位置開始擺放，逐漸向外移，但不能移到端碳上。可形象稱為：去一個(gè)，掛中間；向外移，不靠邊（只分叉，不拐彎）。再去掉一個(gè)碳原子使主鏈為四碳原子兩個(gè)碳原子擺放在主鏈不同位置去兩個(gè)碳掛去個(gè)，肩并肩）：不能再縮短碳鏈了，碳原子也沒有可擺放的位置了（否則，會(huì)出現(xiàn)重復(fù)）。在書寫同分異構(gòu)體一定要隨時(shí)注意滿足碳四價(jià)、氫一價(jià)的原則。因此H共有5種同分異構(gòu)體。614要六烷分式確直法直接求算出烷中各元素原子的物質(zhì)的量即可推出烷烴的分子式給出一定條件下的密度（或相對(duì)密度）以及各元素的質(zhì)量比求算分子式的途徑為：密度（或相對(duì)密度）摩質(zhì)烷中C、原的物質(zhì)的量分式。、最簡(jiǎn)式法：根據(jù)分子式為最簡(jiǎn)式的整數(shù)倍，利用相對(duì)分子質(zhì)量和最簡(jiǎn)式量可確定分子式。即（簡(jiǎn)整數(shù)比簡(jiǎn)式為H分子式(CH)，abb（M為烴的相對(duì)分子質(zhì)量為簡(jiǎn)式量）。、商余法：烷烴的通式為H，相對(duì)分子質(zhì)量為14n+2即烷烴的相對(duì)分子質(zhì)量除以，若余數(shù)為，n2n+2即=x（M為烴的相對(duì)分子質(zhì)量），則為含x個(gè)碳原子的烷烴CH）。x2x+2、利用燃燒反應(yīng)化學(xué)方程式，抓住以下關(guān)鍵：①氣體體積變化；②氣體壓強(qiáng)變化；氣體密度變化?！拘皖}類一有物例2015福省建甌二中期中考）下列有關(guān)有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)的敘述中，正確的是（A僅由碳、氫兩種元素組成．僅由碳、氫、氧三種元素組成．有機(jī)化合物中的碳原子只能以共價(jià)鍵形成碳鏈，不能形成碳環(huán)．有機(jī)化合物分子中可存在碳碳單鍵，也可以存在碳碳雙鍵或碳碳三鍵【思路點(diǎn)撥】有機(jī)物除了含有碳元素外，還含有其它多種元素；有機(jī)物中碳原子間可以以碳碳鍵、雙鍵或三鍵的形式形成碳鏈、碳環(huán)?！敬鸢浮俊窘馕觥繕?gòu)成有機(jī)物的元素有C、、、、P、、素等，只含CH兩元素的有機(jī)化合稱為烴，故AB都正確。有機(jī)化合物分子中碳原子能以共價(jià)鍵結(jié)合成碳鏈，也可以形成碳環(huán)；可形成碳單鍵，也可形成碳碳雙鍵或三鍵，故C不確D正。【總結(jié)升華】要從有機(jī)化合物整體去把握其組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。舉反：【變式】在人類已知的化合物中種類最多的是（．過渡元素的化合物．第ⅡA族化合物．第ⅢA族化合物．第ⅣA族化合物【答案】【解析】種類最多的化合物是含碳化合物，碳位于元素周期表第A族。故選D類二甲例2016內(nèi)古杭錦奮斗中學(xué)期中考）能夠證明甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體的事實(shí)是（A甲烷的個(gè)碳?xì)滏I的鍵能相等．甲烷的4個(gè)氫鍵的鍵長相等．甲烷的一氯代物只有種．甲烷的二氯代物只有1種【思路點(diǎn)撥】關(guān)于甲烷的空間結(jié)構(gòu)有兩種說法，一種說法為平面型結(jié)構(gòu)，一種說法為正四面體構(gòu)，根據(jù)兩種結(jié)構(gòu)的不同點(diǎn)作答?！敬鸢浮俊窘馕鯝項(xiàng)，甲烷無論是正四面體結(jié)構(gòu)，還是正方形，甲烷的4個(gè)碳?xì)滏I鍵能也相等，所以無法判斷甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，故A錯(cuò)B項(xiàng)甲烷無論是正四體結(jié)構(gòu)，還是正方形，甲烷的個(gè)氫鍵的鍵長都相等，無法判斷甲烷的結(jié)構(gòu)，故B錯(cuò)，甲烷無論是正四面體結(jié)構(gòu)，還是正方形，其一氯代物只1種不能說明分子結(jié)構(gòu)，故錯(cuò)誤D項(xiàng)，若為平面正方形結(jié)構(gòu)，二氯甲烷有2種分異構(gòu)體，只有甲烷分子為正四面體結(jié)構(gòu)時(shí)，其二氯代物只有，故D正確?！究偨Y(jié)升華】理解并掌握CH的構(gòu)。4舉反：【變式】下列分子具有正四面體構(gòu)的是（【答案AD【解析】本題主要考查甲烷分子的正四面體結(jié)構(gòu)。由甲烷分子的結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)其取代物的分子結(jié)。同時(shí)應(yīng)明確正面體結(jié)構(gòu)中各鍵應(yīng)完全一樣CH為四面體結(jié)構(gòu)，若分子中4個(gè)原子被氯原子取代后，與CH分44子結(jié)構(gòu)相似，而CHClCHBrCl子中各鍵不完全相同，均不屬于正四面體結(jié)構(gòu)。32例31molCH與Cl發(fā)取反應(yīng)反應(yīng)完成后測(cè)得四種取代物的物質(zhì)的量相等消Cl（42A．B．2mol．2.5molD．4mol【思路點(diǎn)撥】根據(jù)守恒定律，理清數(shù)量關(guān)系?！敬鸢窩【解析】因?yàn)閰⒓臃磻?yīng)的只，CH與Cl發(fā)取代反應(yīng)有4種物，根據(jù)碳原子守恒種取代42產(chǎn)物的物質(zhì)的量相等，則每種取代物均為0.25mol而取代物中的氯均來自于氯氣，且有1mol氫子被取，消耗1mol氯氣，則需氯氣的物質(zhì)的量為：×1mol+2mol+3mol+4mol）=2.5mol【總結(jié)升華】抓住守恒定律，根據(jù)取代反應(yīng)的特征，找出數(shù)量關(guān)系。舉反：【變式】（湖南省衡陽四中期中考）甲烷和氯以物質(zhì)的量∶1混，在光照條下，得到的產(chǎn)物是（①Cl②Cl③CHCl④⑤HCl324A只有①⑤B①②③④的混合物C．有②⑤D．②③④⑤的混合物【答案】D【解析】Cl與CH發(fā)生取代反應(yīng)，無論按何種體積比合，都有兩種氣體接觸不均勻的現(xiàn)象，將會(huì)發(fā)生各步取2代反應(yīng)，生成ClCHCHClCCl、HCl，不像無機(jī)應(yīng)那樣可由反應(yīng)物的比例關(guān)系確定生成物種類，32234無機(jī)反應(yīng)易于控制，有機(jī)反應(yīng)都不易控制在某一階段。因此，各步取代反應(yīng)的產(chǎn)物都將存在?！咀兪健浚ㄋ拇忌狡谀┛迹⒓淄榕c氯氣按13的體積比混合于試管中，倒立于盛有飽和食鹽水的水槽，置于光亮處（如圖所地列有關(guān)此實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象和結(jié)論的敘述不正確的是（．試管中氣體的黃綠色逐漸變淺，水面上升．生成物只有三氯甲烷和氯化氫在標(biāo)準(zhǔn)狀況下是氣體．試管內(nèi)壁有油狀液滴形成．試管內(nèi)有少量白霧【答案】B【解析A．氯氣是黃綠色氣體，光照條件下，甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成氯代烴和氯物，所以氣體顏色變淺，氯化氫溶于水后導(dǎo)致試管內(nèi)液面上升，故A正；．甲烷和氯氣反應(yīng)的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫，標(biāo)況下三甲烷為液態(tài)，故B錯(cuò)；．二氯甲烷、三氯甲烷和三氯甲烷都是液態(tài)有機(jī)物，所以瓶內(nèi)壁有油狀液滴生成，故C正；．該反應(yīng)中有氯化氫生成，氯化氫與空氣中的水蒸氣形成白霧，故D正。nn類三烷例、下列敘述錯(cuò)誤的是．烷烴分子中的每個(gè)C子都和其他原子形成四個(gè)共價(jià)鍵．凡是烷烴，不論碳鏈長短都可視為結(jié)構(gòu)相似．符合通式為H(烴一定為烴．烷烴必須是直鏈的【思路點(diǎn)撥烷的定義：烴子里碳原子間都以單鍵互相連接成鏈狀碳原子的其余的價(jià)鍵全跟氫原子結(jié)合，達(dá)到飽和狀態(tài)，這種類型的烴稱為烷烴?！敬鸢窪【解析】掌握烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，每個(gè)碳原子都占四個(gè)共價(jià)鍵，且結(jié)構(gòu)相似，可以是直鏈的，也帶支鏈?！究偨Y(jié)升華】解烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并能熟練應(yīng)用。舉反：【變式】烷烴CH中—C鍵—鍵數(shù)目分別是（4A4個(gè)，個(gè)B．個(gè)，10個(gè)C．個(gè)8個(gè)．，個(gè)【答案B類四同物例、下列各組物質(zhì)中，為同系物的是（ACH和Cl4B．CH和H48C．CH和H26【思路點(diǎn)撥】結(jié)構(gòu)相似，組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH原子團(tuán)的化合物互稱同系物。2【答案B、【解析和CH均屬于烷烴，和CHCH均烷烴，它們互為系物。482【總結(jié)升華】判斷兩種物質(zhì)是否為同系物的方法：同系物必須符合同一通式，且分子式不能相同；同系物結(jié)構(gòu)相似，如含官能團(tuán)，其數(shù)目應(yīng)相等；在組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH原團(tuán)，即相對(duì)分子質(zhì)量之差為為同系物分子間的碳原子數(shù)的2差值)舉反：【變式】下列有機(jī)物中，不屬于乙烷同系物的是（ACH2C．CH4【答案A

B．(CH)33D．)CH322【解析】同系物的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)相似，通式相同，在分子組成上相差一個(gè)或多個(gè)C原團(tuán)。只有CH不屬22于乙烷同系物。類五同異現(xiàn)與分構(gòu)例、在下列結(jié)構(gòu)的有機(jī)合物中，屬于同分異構(gòu)體的正確組合是（①CHCH32223②CHCH322223A①和③C．和②

B②③⑤D．③和④【思路點(diǎn)撥】同分異構(gòu)體的特點(diǎn)：分子式相同，結(jié)構(gòu)不同?！敬鸢窧【解析】首先找出具有相同碳原子數(shù)的有機(jī)物，①和④都5個(gè)原子，②③⑤都是個(gè)碳原子，然后再看它們的結(jié)構(gòu)，都是烷烴，但是結(jié)構(gòu)不同，所以①和④互為同分異構(gòu)體，②③⑤互為同分異構(gòu)體【總結(jié)升華】同分異構(gòu)體必須是分子式相同而結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)。舉反：【變式】下列物質(zhì)進(jìn)行一氯取代反應(yīng)后，只能生成四種沸點(diǎn)不同的產(chǎn)物的烴是（A(CHCHCHCHCH32223C．)CHCH(CH)32

B(CH)CHCH322D．(CH)CCH332【答案B【解析本題實(shí)際上是對(duì)有機(jī)物一個(gè)氫分子被氯原子取代后得到的同分異構(gòu)體的數(shù)目的考查以從有機(jī)物中氫原子的種類進(jìn)行考慮A項(xiàng)中有種氫，被氯原子取代有5產(chǎn)物B項(xiàng)中有種氫，被氯原子取代后有種產(chǎn)物C選中有2