高中化学竞赛——大学有机化学课件10

《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页2、甲烷的氯代反应历程1、烷烃的物理性质变化规律3、不同H的活泼性和不同X的选择性4、环烷烃的化学性质开始讲课本课要点总结作业返回总目录《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页第四章饱和烃CH4C2H6C3H8C4H10……CH2——系差CnH2n+2——通式同系列——相差n个CH2的一系列物质烃链烃环烃饱和烃不饱和烃脂环烃芳香烃——都是C—C单键，连接最多的H。一、烷烃的物理性质变化规律二、烷烃的来源和应用三、烷烃的卤代反应及其反应历程四、从环烷烃的化学反应看环的稳定性本课标题√√《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页一、烷烃的物理性质①是鉴定有机物的依据；②体现同系物的变化规律。（1）沸点(b.p.)①随含C数增加，沸点升高；②随含C数增加，沸点升高趋势渐缓；③支链沸点，小于直链。解释：①烷烃是非极性分子，分子间作用力——色散力。②色散力与分子质量成正比。③CH2在不同分子中，引起的质量增加率不同。④支链增多，分子不易彼此靠近。——物质蒸汽压达到外压时的温度。(甲)-161.7℃；(乙)-88.6℃(戊)36.1℃；(己)68.7℃(异戊烷)29.9℃b.p.含C数《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页（2）熔点(m.p.)①偶奇数各循一条变化轨迹，偶数较高。③支链较小，对称特高。解释：除分子间引力外，分子对称性越好，越易排列成紧密的分子晶体。——规则的晶体排列被破坏时的温度m.p.含C数.......(戊烷)-129.8℃；(异戊烷)-159.9℃；(新戊烷)-16.8℃（3）相对密度——随C增加，小于水。（4）溶解度——不溶于水。(相似相溶)（5）折光率——与分子组成、结构、极化度有关②甲烷特高。10-1戊烷三种异构体《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页二、烷烃的来源和应用1、烷烃的来源（1）天然气（2）石油2、烷烃的裂化和异构化反应(C1-3为主)(各类烷烃)（1）裂化——大分子变小分子，提高质量。裂解——获取化工原料(乙烯、丙烯等)（2）异构化——直链变支链，提高“辛烷值”2,2,4-三甲基戊烷(异辛烷)——100；正庚烷——0C10-16190-250煤油C15-20250-350柴油C6-1275-190石脑油C4-830-75汽油C1-4＜20石油气成分b.p.(℃)产品石油馏分《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页3、烷烃的氧化反应CH4+2O2CO2+H2OCnH2n+2+(3n+1)2O2nCO2+(n+1)H2O增加O或减少H——氧化；增加H或减少O——还原。燃烧——烷烃的主要应用，作能源。燃烧热的应用：正丁烷：-2878.2kJ·mol-1异丁烷：-2869.8kJ·mol-1HC=-890kJ·mol-1燃烧越热高，说明体系能量越高，越不稳定。支链越多，结构越稳定。燃烧热HC《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页三、烷烃的卤代反应及其反应历程1、甲烷的氯代反应CH4CH3Cl+HCl反应条件：漫射光或加热400-500℃Cl2CH2Cl2+HClCHCl3+HClCl2Cl2CCl4+HClCl2一氯甲烷二氯甲烷氯仿四氯化碳几点反应事实：①光照Cl2气和CH4气混合物，反应可以进行；②光照Cl2气后，迅速和CH4气混合，反应可以进行；③光照CH4气后，迅速和Cl2气混合，反应不能进行；④光照Cl2气，延时再和CH4气混合，反应不能进行。《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页2、甲烷的氯代反应历程（1）Cl︰Cl光或热2Cl•氯自由基（3）CH3•+Cl2CH3Cl+Cl•（2）Cl•+CH4CH3•+HCl每一步都产生一个新自由基——链反应链引发链增长反复进行（5）CH2Cl•+Cl2CH2Cl2+Cl•（4）Cl•+CH3ClCH2Cl•+HCl——自由基取代反应自由基之间相互碰撞链终止Cl•+CH3•Cl•+Cl•CH3•+CH3•Cl2CH3ClCH3CH3CH3︰H光或热CH3•+H•？Cl•+CH4CH3Cl+H•？《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页3、甲烷氯代反应的能量变化？链引发，为什么不是CH3︰H光或热CH3•+H•？链增长，为什么不是Cl•+CH4HCl+CH3•Cl•+CH4CH3Cl+H•离解能(kJ·mol-1)431H—Cl349CH3—Cl243Cl—Cl435CH3—H①能量变化是反应的基本动力②断裂价键——需要能量生成价键——放出能量∵Cl—Cl(243)＜CH3—H(435)③需要的能量越少，放出的能量越多，反应越容易进行。∵H—Cl(431)＞CH3—Cl(349)《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页4、其他烷烃的卤代反应——不同H的反应活泼性和不同X的反应选择性CH3–CH2–CH3Cl2Cl2正丙基氯(43%)异丙基氯(57%)Cl2Cl2CH3–CH–CH2ClCH3异丁基氯(64%)叔丁基氯(36%)CH3–CH–CH3CH3CH3–C–CH3ClCH3CH3–CH2–CH2ClCH3–CH–CH3Cl伯︰仲≈1︰4436572649361伯︰叔≈1︰5Cl——伯︰仲︰叔≈1︰4︰5Br——伯︰仲︰叔≈1︰80︰1600伯︰仲≈1︰80伯︰叔≈1︰1600Br2正丙基溴(3%)异丙基溴(97%)Br2Br异丁基溴(痕量)叔丁基溴(99%)BrBrBrBr2Br2《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页（1）不同H的反应活性30H＞20H＞10H用离解能解释CH3CH2CH2—HCH3–CH—HCH3CH3–C—HCH3CH3＞CH3-H可说明自由基的稳定性：30R•＞20R•＞10R•＞CH3•生成自由基，所需能量越低，即自由基所含能量越低，故越稳定。离解能(kJ·mol-1)435410395380CH3CH2CH2•+H•CH3–CH•CH3+H•CH3—HCH3•+H•CH3–C•CH3CH3+H•需要的能量越少，放出的能量越多，反应越容易进行。《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页（2）不同X的反应活泼性F2＞Cl2＞Br2＞I2F•+CH3-HH-F+CH3•Cl•+CH3-HH-Cl+CH3•Br•+CH3-HH-Br+CH3•I•+CH3-HH-I+CH3•离解能(kJ·mol-1)366H—Br431H—Cl568H—F435CH3—H297H—I-133+4+79+138反应物键能—产物键能=△H(反应热)(-)—放热反应；(+)—吸热反应练习：下述制备，用Cl2还是用Br2？②X①CH3XCH3Br2Cl2不同X反应的选择性——F2＜Cl2＜Br2＜I2需要的能量越少，放出的能量越多，反应越容易进行。《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页四、环烷烃的化学性质＜＜＜697.1686.2664.0658.6662.3……658.6环丙烷环丁烷环戊烷环已烷环庚烷……环十五烷每个CH2的燃烧热名称1、环烷烃的燃烧热2、环烷烃的开环反应（1）催化加氢CH3CH2CH3CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3H2H2H2H2Ni/40℃Pt/300℃Ni/100℃×《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页（2）加X2（3）加HXCH2CH2CH2BrBr+Br2CCl4(褪色)+HBrCH3CH2CH2Br+HBrCH3C－CHCH2CH3CH3断裂连接取代基最多和最少的键，H加在含H多的C上。室温下只有环丙烷能反应BrHBrBr+Br2?用于鉴别应该断开实际断开生成更稳定的环CHCHCH2《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页3、氧化反应×+KMnO4①室温②HNO3(浓)O2钴催化剂＞弯曲键＞–OH=O+环己醇环己酮HOOC–(CH2)4–COOH己二酸4、取代反应Cl2光Cl2hvBr2hvClClBr选择取代叔H《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页第十讲——总结1、根据燃烧热，解释物质的稳定性。2、根据△H(反应热)，解释反应的难易。3、自由基的稳定性：30R•＞20R•＞10R•＞CH3•4、小环烃的加成规则用离解能解释——生成自由基，所需能量越低，即自由基所含能量越低，故越稳定。断裂连接取代基最多和最少的键，H加在含H多的C上。燃烧越热高，说明体系能量越高，越不稳定。△H=反应物-产物(-)—放热反应；(+)—吸热反应放热反应容易进行《有机化学》教学课件(76-04-1.0版)—第十讲返回首页第十讲——作业完成下列反应式+HBr2、1、+Br2hv+H24、Ni+Br23、+Br25、光