甲烷-烷烃复习课件

一、甲烷1．分子组成与结构(1)甲烷是沼气(存在于池沼中)、坑道气(存在于煤矿的坑道气体瓦斯中)、天然气(存在于地壳中)的主要成分。(2)分子式：CH4；电子式：(3)甲烷空间结构的描述：甲烷是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，顶点都是氢原子。【温馨提示】有机物分子中若含有甲烷中心碳(即一个碳原子连有四个原子或原子团)，则分子中所有原子不可能在同一平面。2．甲烷的物理性质甲烷是无色无味气体，密度比空气小，极难溶于水，但易溶于CCl4等有机溶剂。3．甲烷的化学性质(1)稳定性：一般情况下，性质很稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等都不反应。(2)可燃性：CH4＋2O2CO2＋2H2O。(3)取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应叫取代反应。甲烷与氯气在光照条件下反应，黄绿色逐渐褪去，瓶壁出现油状小液滴，说明产生了不溶于水的物质。瓶口有白雾产生，使湿润蓝色石蕊试纸变红，推断有氯化氢生成。四个反应的方程式CH4＋Cl2光,CH3Cl＋HCl(CH3Cl一氯甲烷，不溶于水的气体)、CH3Cl＋Cl2光,CH2Cl2＋HCl(CH2Cl2二氯甲烷，不溶于水的液体)、CH2Cl2＋Cl2光,CHCl3＋HCl(CHCl3三氯甲烷，俗名氯仿，不溶于水的液体)、CHCl3＋Cl2光,CCl4＋HCl(CCl4四氯甲烷，又叫四氯化碳，不溶于水的液体，密度大于水。)【温馨提示】用CCl4作萃取剂进行萃取时有机层在下。【基础题一】甲烷和氯气以物质的量比1∶1混合，在光照条件下，得到的有机产物是()①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A．只有①B．①和③的混合物C．只有②D．①②③④的混合物D二、烷烃1．烷烃：碳原子间以单键结合成链状，碳原子剩余价键全部跟氢原子结合的烃称为烷烃(也叫饱和链烃)。2．烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1)。3．烷烃物理通性：①状态：含1～4个碳的烷烃常温为气态，含5个碳～11个碳的烷烃为液态，碳原子数大于11为固态。②熔沸点：C原子数越多，熔沸点越高。C原子数相同时，支链越多，熔沸点越低。③水溶性：不溶于水，易溶于有机溶剂。4．烷烃的命名：碳原子数在10个以内，依次用“天干”(甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸)代表碳原子数，其后加上“烷”字；碳原子数在10个以上，用汉字数字表示(如十二烷)。系统命名法的命名步骤：①找主链；②编号码；③写名称。(1)5个原则①最长原则：应选最长的碳链作主链；②最近原则：应从离支链最近一端对主链碳原子编号；③最多原则：若存在多条等长主链时，应选择含支链较多的碳链作主链；④最小原则：若相同的支链距主链两端等长时，应以支链位号之和最小为原则，对主链碳原子编号；⑤最简原则：若不同的支链距主链两端等长时，应从靠近简单支链的一端对主链碳原子编号。(2)书写时的5个必须①取代基的位号必须用阿拉伯数字“2,3,4，…”表示；②相同取代基的个数，必须用中文数字“二、三、四，…”表示；③位号2,3,4等相邻时，必须用逗号“，”表示(不能用顿号“、”)；④名称中凡阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“－”隔开；⑤若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面。(3)以上(烷烃的系统命名法)可以概括为：选主链，称某烷；编位号，定支链；取代基，写在前，注位置，短线连；不同基，简到繁，相同基，合并算。(4)格式：简单取代基的编号—简单取代基—复杂取代基的编号—复杂取代基某烷。【基础题二】请用系统命名法命名以下烷烃。(1)(2)4－甲基－3－乙基辛烷2,3,4－三甲基己烷(3)(4)3,4－二甲基－4－乙基庚烷2,2,4,4－四甲基己烷三、同系物和同分异构体1．同系物及其判定(1)同系物的定义：结构相似，分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物互称为同系物。(2)判定依据：①分子组成符合同一通式，但彼此有若干个系差(CH2)；②主碳链(或碳环)结构相似(与环的大小无关)；③所含官能团的种类和个数相同；④有机物所属类别相同。(3)同系物通式的归纳和应用：总结一系列具有相似结构的同系物的通式，应采用数学分析法。首先找出不同物质的分子式，确定系差，再根据起始碳数即可确定通式。然后利用通式和数学极限知识即可求同系物中碳的最大含量。【基础题三】在同系物中所有同系物都有()A．相同的相对分子质量B．相同的通式C．相同的物理性质D．相似的化学性质BD2．同分异构体之碳架异构(1)概念：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象，如正丁烷和异丁烷。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。(2)同分异构体的碳架异构的书写方法：一般采用“减链法”，可概括为：写直链，一线串；取代基，挂中间；一边排，不到端；多碳时，整到散；排位置，对邻间。(3)同分异构体的判断依据：①分子式必须相同。相对分子质量相同，结构不同的化合物不一定是同分异构体，如C8H18和C7H14O。②结构不同。碳链骨架不同(若将碳链通过“拉”“转”“翻”可重合则碳链相同)，或官能团在碳链上的位置不同，或官能团种类不同。【基础题四】主链含5个碳原子，有甲基，乙基2个支链的烷烃有()A．2种B．3种C．4种D．5种A【基础题五】下列各组物质，属于同位素的是；属同素异形体的是；属于同系物的是；属于同分异构体的是。A．D和TB．C2H6和CH3CH2CH2CH3C．D．O2和O3ADBC重要考点1甲烷和烷烃的性质【考点释例1】(2010·临沂检测)某学校课外实验小组欲探究甲烷的性质。实验小组成员发现实验台有两个盖有毛玻璃片的集气瓶(其中一瓶为甲烷、一瓶为氯气)等。小组成员从实验台上拿出一支规格为20mL的刻度试管，想在试管中取5mL甲烷、15mL氯气的混合气体进行实验探究。请你帮助他们完成下列问题：(1)用最简单的方法区别两个集气瓶中气体：_____________________________________________。(2)有同学提出用分液漏斗、双孔橡胶塞、玻璃管等仪器组装，可以将集气瓶中的气体取到刻度试管中。请你画出在刻度试管中取5mL甲烷、15mL氯气的混合气体的操作装置。说明简单的操作方法：_____________________________________________。(3)在水槽中将橡皮塞塞在装有混合气体的试管口上，取出，放置在__________(填写下面的序号)的地方，探究甲烷与氯气的取代反应。A．黑暗中B．阳光直射的地方C．室内自然光D．任何地方写出该反应中的一个化学方程式：_____________________________________________。足够长的一段时间后，用手握住试管，口朝下，伸入水中，在水下拔下橡皮塞，可以观察到的现象是_____________________________________________。【解析】(1)通过观察法可以区别，有颜色的集气瓶中为氯气，另外一集气瓶中为甲烷。(2)按照答案图中所示的装置，用排饱和食盐水的方法可以分别收集预定体积的气体。(3)烷烃的取代反应需要的光为自然光，不能在阳光直射下，否则会导致反应太快而发生爆炸。答案：(1)有颜色的一瓶中为氯气，另外一瓶中为甲烷(2)装置如下图所示先将双孔塞塞到盛有氯气的集气瓶口上，打开分液漏斗旋塞，使食盐水缓缓流下，收集15mL氯气；然后将双孔塞换到盛有甲烷的集气瓶上，再打开分液漏斗旋塞，排出试管中所有的饱和氯化钠溶液即可(3)CCH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(或CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl或CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl或CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl)试管内气体颜色变浅，有水柱慢慢上升，试管壁上沾有黄绿色油状液滴【知识归纳】甲烷分子中的每个氢原子都可以被氯分子中的氯原子所取代，所以可形成四种有机产物。这四种产物中只有一氯甲烷是气体，其他三种均为液体，且生成的氯化氢也极易溶于水，因此气体体积减小，试管中液面上升。取代反应是有机反应中一个重要的反应类型，包括了卤代、硝化、酯化、水解等类型。1.下列关于有机化合物的叙述中不正确的是()A．丙烷跟甲烷一样能与氯气发生取代反应B．1mol乙酸与乙醇在一定条件下发生酯化反应，可生成1mol乙酸乙酯C．CH2Cl2是纯净物说明甲烷是四面体结构而不是正方形结构D．溴水既可鉴别乙烷与乙烯，又可除去乙烷中的乙烯而得到较纯净的乙烷B2.下列叙述错误的是()A．烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐升高B．任何烷烃分子中碳氢原子个数比都是相同的C．丙烷与Cl2发生取代反应后生成的一氯代物不只是一种D．正丁烷的熔点、沸点比异丁烷的高B3.北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷，已知丙烷具有和甲烷类似的性质，相对分子质量与CO2相同。下列有关丙烷的叙述中不正确的是()A．能使高锰酸钾酸性溶液褪色B．光照下能够发生取代反应C．比甲烷更易液化D．可以做生活用燃料E．不能与盐酸和氢氧化钠反应F．能与溴水发生取代反应AF重要考点2同系物和同分异构【考点释例2】根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是()A.3B．4C．5D．612345678CH4C2H4C3H8C4H8C6H12C7H16C8H16A【解析】察表格中各烃的分子式的排布规律会发现：相邻两烃的分子式相差C或CH4原子团(或分成1和2、3和4、5和6、7和8小组进行比较)。从而得出第5个烃的分子式为C5H12，共有3种同分异构体：正戊烷、异戊烷、新戊烷。【知识归纳】等效氢的定义：有机物分子中位置等同的氢。分子中等效氢原子一般有如下情况：①分子中同一碳原子上连接的氢原子等效，如甲烷上的氢原子；②同一碳原子所连甲基上的氢原子等效，如新戊烷(可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得)，其四个甲基等效，各个甲基上的氢原子等效，也就是说新戊烷分子中的12个氢原子等效；③处于镜面对称位置(相当于平面成像时，物与像的关系)上的氢原子等效，如2,2,3,3－四甲基丁烷分子中的18个氢原子是等效的。烷烃中的“等效氢”被卤原子取代为同一种物质。分子中有几种不同的“等效氢”则有几种不同的卤代物。1.3－甲基戊烷的一氯代产物有(不考虑立体异构)()A．3种B．4种C．5种D．6种B2.下列叙述正确的是()A．分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质B．通式相同的不同物质一定属于同系物C．分子式相同的不同物质一定是同分异构体D．相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体C3.下列化学式能代表一种纯净物的是()A．C3H7ClB．C4H10C．C5H12D．CH2Br2D重要考点3烃的燃烧规律【考点释例3】现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物：(1)等质量的以上物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是__________。(2)同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是__________。(3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳最多的是__________，生成水最多的是__________。(4)在120℃、1.01×105Pa下时，有两种气态烃和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，这两种气体是__________。【解析】题中可用信息有：①等质量，②同状况、同体积，③反应前后体积不变，④三种有机化合物。解题时，充分利用题给信息，按化学方程式或物料守恒分析即可。(1)等质量的烃完全燃烧时，氢元素的质量分数越大，耗氧量越大，CH4、C2H4、C2H6的依次为，故CH4耗O2最多。(2)等物质的量的烃CxHy完全燃烧时，(x＋)的值越大，耗氧量越大，CH4、C2H4、C2H6的x＋依次为1＋＝2,2＋＝3,2＋＝3.5，故C2H6耗O2最多。(3)n(CO2)＝n(C)＝×1、×2、×2，×2最大，故C2H4生成的CO2最多；n(H2O)＝n(H2)＝×2、×2、×3，×2最大，故CH4生成的H2O最多。(4)温度≥100℃条件下，当烃分子中含有4个氢原