高中化学-甲烷和烷烃
- 格式:docx
- 大小:288.65 KB
- 文档页数:18
高中有机化学方程式总结一、烃1.甲烷:烷烃通式:C n H 2n -2 (1)氧化反应甲烷的燃烧:CH 4+2O 2 CO 2+2H 2O甲烷不可使酸性高锰酸钾溶液及溴水褪色。
(2)取代反应一氯甲烷:CH 4+Cl 2 CH 3Cl+HCl二氯甲烷:CH 3Cl+Cl 2CH 2Cl 2+HCl三氯甲烷:CH 2Cl 2+Cl 2 CHCl 3+HCl (CHCl 3四氯化碳:CHCl 3+Cl 2 CCl 4+HCl2.乙烯:烯烃通式:C n H 2n乙烯的实验室制取:CH 3CH 2OH H 2C=CH 2↑+H 2O (1)氧化反应乙烯的燃烧:H 2C=CH 2+3O 2 2CO 2+2H 2O 乙烯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,发生氧化反应。
(2)加成反应与溴水加成:H 2C=CH 2+Br 2 CH 2Br —CH 2Br与氢气加成:H 2C=CH 2+H 2 CH 3CH 3与氯化氢加成: H 2C=CH 2+HCl CH 3CH 2Cl与水加成:H 2C=CH 2+H 2O CH 3CH 2OH(3)聚合反应乙烯加聚,生成聚乙烯:n H 2 n3.乙炔:炔烃通式:C n H 2n-2乙炔的制取:CaC 2+2H 2O HC ≡CH ↑+Ca(OH)2(1)氧化反应乙炔的燃烧:HC ≡CH+5O 2 4CO 2+2H 2O 乙炔可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,发生氧化反应。
(2)加成反应与溴水加成:HC ≡CH+Br 2 HC=CHBr点燃光光光光浓硫酸170℃ 点燃催化剂△催化剂加热加压 2-CH 2点燃图2 乙炔的制取Br 催化剂△与氢气加成:HC ≡CH+H 2 H 2C=CH2与氯化氢加成:HC ≡CH+HCl CH2=CHCl(3)聚合反应氯乙烯加聚,得到聚氯乙烯:n CH 2 n乙炔加聚,得到聚乙炔:n HC ≡ n4.苯:苯的同系物通式:C n H 2n-6(1)氧化反应苯的燃烧:2C 6H 6+15O 2 12CO 2+6H 2O 苯不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色。
考点41甲烷烷烃1.复习重点1.甲烷的结构、化学性质;2.烷烃的定义、命名、同系物、同分异构体及典型的取代反响。
2.难点聚焦1.有机物:含碳.化合物叫做有机化合物...,简称有机物。
(除CO、CO2、碳酸盐、碳化物、硫氰化物、氰化物等外)它们虽然含碳,但性质和组成与无机物很相近,所以把它们看作为无机物。
也就是说,有机物一定含碳元素,但含碳元素的物质不一定是有机物。
而且有机物都是化合物,没有单质。
那么究竟哪些物质是有机物,哪些物质是无机物,有什么判断依据呢?我们可以通过有机物与无机物的主要区别加以判断。
C、H、O、N、S、P、卤素等元素。
构成有机物的元素只有少数几种,但有机物的种类确达三千多种?几种元素能构几千万种有机物质?(学生自学后概括)有机物种类之所以繁多主要有以下几个原因:①碳原子最外电子层上有4个电子,可形成4个共价键;②有机化合物中,碳原子不仅可以与其他原子成键,而且碳碳原子之间也可以成键;③碳与碳原子之间结合方式多种多样,可形成单键、双键或叁键,可以形成链状化合物,也可形成环状化合物;(结构图5—1)④相同组成的分子,结构可能多种多样。
(举几个同分异构体)在有机物中,有一类只含C、H两种元素的有机物。
4.烃:仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,又叫烃在烃中最简单的是甲烷,所以我们就先从甲烷开始学起。
甲烷一、甲烷的物理性质(学生答复)无色、无味,难溶于水的,比空气轻的,能燃烧的气体,天然气、坑气、沼气等的主要成分均为甲烷。
收集甲烷时可以用什么方法?(1.向下排空气法,2.排水法)二、甲烷的分子结构甲烷的气体密度在标准状况下为0.717 g/L,其中含碳的质量分数为75%,含氢质量分数为25%,求甲烷的分子式。
(平行班提示:M=ρV m)a.计算甲烷的摩尔质量因为摩尔质量=气体摩尔体积×密度==16 g/mol所以甲烷的分子量为16。
b.按分子量和质量分数计算一个甲烷分子中C、H原子的个数C原子数:16×75%÷12=1H原子数:16×25%÷1=4所以甲烷的分子式为CH4。
高三有机物甲烷知识点甲烷,化学式为CH4,是最简单的烷烃,也是一种常见的有机物。
它由一个碳原子和四个氢原子组成,并且在自然界中广泛存在。
下面我们将介绍一些关于甲烷的知识点。
1. 分子结构甲烷的分子结构是一个碳原子与四个氢原子锁成的四面体。
碳原子通过共价键与四个氢原子相连,形成四个C-H化学键。
甲烷的键角为109.5度,由于氢原子都位于碳原子周围的四个顶点,因此分子没有极性。
2. 物理性质甲烷是一种无色、无味、无毒的气体。
其密度较低,比空气轻,因此可以升至空气中。
甲烷的熔点为-182.5°C,沸点为-161.5°C。
在常温下,甲烷较不溶于水,但能与许多有机溶剂混合。
3. 化学性质甲烷是一种相对稳定的化合物,在常温下不容易发生化学反应。
然而,在一定的条件下,甲烷可以发生燃烧反应。
当甲烷与氧气发生反应时,会产生二氧化碳和水,并且释放出大量的能量。
这也是甲烷被广泛用作燃料的原因之一。
4. 甲烷的应用甲烷在生活中有着广泛的应用。
它是石油和天然气中最简单的成分之一,常用作燃料。
甲烷可以作为燃气用于烹饪、供暖和发电。
此外,甲烷也被用作化工原料,可以用于制备其他有机化合物。
5. 甲烷的环境影响尽管甲烷在许多方面都有着重要的应用,但它也是一种温室气体。
甲烷的排放会对大气层的温度产生影响,加剧全球变暖的问题。
因此,减少甲烷的排放对于环境保护至关重要。
总结:甲烷是一种简单而重要的有机化合物,具有广泛的应用。
了解甲烷的分子结构、物理性质和化学性质有助于我们更好地理解这种有机物的特点。
同时,我们也要关注甲烷排放对环境造成的影响,积极采取措施减少其对气候变化的负面影响。
烃的化学方程式一、甲烷及烷烃1、甲烷燃烧:CH 4+2O 2CO 2+2H 2O 2、乙烷燃烧:2C 2H 6+7O 2 4CO 2+6H 2O 3、丙烷燃烧:C 3H 8+5O 22CO 2+4H 2O4、丁烷燃烧:2C 4H 10+13O 28CO 2+10H 2O5、甲烷及氯气见光:CH 4+Cl 2 CH 3Cl +HCl CH 4+2Cl 2CH 2Cl 2+2HCl CH 4+3Cl 2 CHCl 3+3HCl CH 4+4Cl 2CCl 4+4HCl6、乙烷及氯气见光: CH 3CH 3+Cl 2CH 3CH 2Cl +HCl7、丙烷及氯气见光: CH 3CH 2CH 3+Cl 2 CH 3CH 2CH 2Cl +HCl CH 3CH 2CH 3+Cl 23CHCH 3+HCl8、甲烷隔绝空气加强热:CH 4C +2H 29、十六烷的裂化:C 16H 34C 8H 18+C 8H 16 10、辛烷的裂化:C 8H 18C 4H 10+C 4H 8 11、丁烷的裂化:C 4H 10C 2H 6+C 2H 4 C 4H 10C 3H 6+CH 412、加热醋酸钠及碱石灰的混合物制备甲烷:CH 3COONa +NaOH Na 2CO 3+CH 4↑二、乙烯及烯烃加热CaO 加热催化剂 加热 催化剂 加热 催化剂 加热 催化剂高温 光照光照光照 光照 光照 光照点燃点燃 点燃点燃1、乙烯燃烧:C 2H 4+3O 2 2CO 2+2H 2O2、丙烯燃烧:2C 3H 6+9O 26CO 2+6H 2O3、乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色: 5CH 2=CH 2+12KMnO 4+18H 2SO 410CO 2↑+12MnSO 4+6K 2SO 4+28H 2O4、丙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色: 5CH 3CH=CH 2+10KMnO 4+15H 2SO 45CH 3COOH +5CO 2↑+5K 2SO 4+10MnSO 4+20H 2O5、乙烯的催化氧化:2CH 2=CH 2+O 22CH 3CHO6、丙烯的催化氧化:2CH 3CH=CH 2+O 22CH 3CH 2CHO 2CH 3CH=CH 2+O 22CH 3COCH 37、乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色:CH 2=CH 2+Br 2BrCH 2CH 2Br8、丙烯使溴的四氯化碳溶液褪色:CH 3CH 2=CH 2+Br 2CH 3CHCH 2BrBr 9、乙烯及氢气的催化加成:CH 2=CH 2+H 2CH 3CH 3 10、丙烯及氢气的催化加成:CH 3CH=CH 2+H 2CH 3CH 2CH 3 11、乙烯及氯化氢的加成:CH 2=CH 2+HCl CH 3CH 2Cl 12、丙烯及氯化氢的加成:CH 3CH=CH 2+HClCH 3CHCH 3ClCH 3CH=CH 2+HClCH 3CH 2CH 2Cl 13、乙烯及水的加成:CH 2=CH 2+H 2OCH 3CH 2OH 14、丙烯及水的加成:CH 3CH=CH 2+H 2OCH 3CH 2CH 2OHCH 3CH=CH 2+H 2OCH 3CHOHCH 3加热、加压催化剂 加热、加压催化剂 加热、加压催化剂 加热催化剂点燃 点燃 催化剂nCH 2=CH 2CH 2—CH 215、乙烯的加聚: C16、丙烯的加聚:17、乙烯及丙烯的加聚:18、实验室制备乙烯:CH 3CH 2OH CH 2=CH 2↑+H 2O三、1,3—丁二烯及二烯烃1、1,3—丁二烯的燃烧:2C 4H 6+11O 28CO 2+6H 2O2、1,3—丁二烯的燃烧的催化氧化:CH 2=CH —CH=CH 2+O 2CH 3COCOCH 3CH 2=CH —CH=CH 2+O 2OHCCH 2CH 2CHO3、1,3—丁二烯使酸性高锰酸钾溶液褪色: CH 2=CH -CH=CH 2+4KMnO 4+6H 2SO 42CO 2↑+2K 2SO 4+4MnSO 4+HOOC —COOH +8H 2O4、1,3—丁二烯及溴水的加成:CH 2=CH —CH=CH 2+Br 2BrCH 2CHBrCH=CH 2CH 2=CH —CH=CH 2+Br 2BrCH 2CH=CHCH 2BrCH 2=CH —CH=CH 2+2Br 2BrCH 2CHBrCHBrCH 2Br5、1,3—丁二烯的加聚:6、2—甲基—1,3—丁二烯的加聚:170℃浓硫酸 加热催化剂加热催化剂点燃 nCH 2=CH 2+nCH 3CH=CH 2CH 2—CH 2—CH —CH 2催化剂nCH 3CH —CH 2催化剂nCH 3nCH 3CH=CH 2催化剂nCH 2=CH —CH=CH 2 CH 2—CH = CH —CH 2n催化剂nCH 2=C —CH=CH 2 CH 2—C = CH —CH 2nCH 3CH 37、2—氯—1,3—丁二烯的加聚:8、1,3—丁二烯及丙烯腈的加聚:9、1,3—丁二烯及苯乙烯的加聚:10、1,3—丁二烯的制备:CH 3CHBrCHBrCH 3+2NaOH CH 2=CH —CH=CH 2↑+2NaBr +2H 2O四、乙炔及炔烃1、乙炔的燃烧:2C 2H 2+5O 2 4CO 2+2H 2O2、丙炔的燃烧: C 3H 4+4O 23CO 2+2H 2O3、乙炔使酸性高锰酸钾溶液褪色: C 2H 2+2KMnO 4+3H 2SO 42CO 2+K 2SO 4+2MnSO 4+4H 2O5CH 3C CH +8KMnO 4+12H 2SO 45CH 3COOH +5CO 2+8MnSO 4+4K 2SO 4+12H 2O4、乙炔及氢气的加成:HC CH +H 2CH 2=CH 2HC CH +2H 2CH 3CH 35、乙炔及溴水的加成: HC CH +Br 2BrCH=CHBr HC CH +2Br 2BrCH —CHBrBr Br 6、丙炔及氢气的加成: CH 3C CH +2H 2CH 3CH 2CH 3 CH 3C CH +2Br 2CH 3CBr 2CHBr 2点燃 点燃 加热CH 3CH 2OH 催化剂nCH 2=C —CH=CH 2CH 2—C = CH —CH 2nClClnCH 2=CH —CH=CH 2 +nCH 2=CHCN催化剂CH 2—CH=CH —CH 2—CH —CH 2nCNnCH 2=CH —CH=CH 2 +nCH=CH 2 催化剂CH 2—CH=CH —CH 2—CH —CH 2nC 6H 5C 6H 57、乙炔及氯化氢的加成:HC CH +HClCH 2=CHCl8、氯乙烯的加聚:nCH 2=CHCl CH —CH 2Cl 9、丙炔及氯化氢的加成:CH 3C CH +HClCH 3CH=CHClCH 3C CH +HClCH 3CHCl=CH 210、乙炔及水的加成:HC CH +H 2OCH 3CHO 11、丙炔及水的加成:CH 3C CH +H 2OCH 3CH 2CHOCH 3C CH +H 2OCH 3COCH 312、乙炔的加聚:nHC CH CH = CH13、丙炔的加聚:nCH 3C CH C ===CHCH 314、电石及水反应制备乙炔:CaC 2+2H 2O Ca(OH)2+C 2H 2↑五、苯和苯的同系物 1、苯的燃烧:2C 6H 6+15O 2 12CO 2+6H 2O 2、甲苯的燃烧:C 7H 8+9O 27CO 2+4H 2O3、甲苯使酸性高锰酸钾溶液褪色: 5 —CH 3+6KMnO 4+9H 2SO 4 5 —COOH +6MnSO 4+3K 2SO 4+14H 2O4、苯在铁的作用下及液溴反应: +Br —Br +HBr5、甲苯在铁的作用下及液溴反应:H 3C — +Br 2H 3C — —Br +HBrH 3C — +Br 2H 3C — +HBr点燃 点燃 催化剂n 催化剂n催化剂nH 3C 6—CH 3+Cl2—CH 2Cl +HCl7、苯及浓硫酸、浓硝酸的混合溶液水浴加热:+HNO —NO 2+H 2O8、甲苯和浓硫酸、浓硝酸的混合溶液水浴加热:O 2H 3C — +3HNO3 H 3C — —NO2+3H 2OO 2N 9、苯及浓硫酸共热:+H 2—SO 3H +H 2O10、苯和氢气的加成: +11、甲苯和氢气的加成: ——CH 3六、石油、煤炭和天然气的综合利用1、石油的裂化如十六烷的裂化:C 16H 34C 8H 18+C 8H 16C 8H 18C 4H 10+C 4H 82、石油气的裂解:C 4H 10C 2H 6+C 2H 4 C 4H 10C 3H 6+CH 43、煤炭的气化:C(s)+H 2O(g)CO(g)+H 2 (g) CO +3H 2CH 4+H 2O加热催化剂 加热 催化剂浓硫酸 加热4、煤炭的液化:2C +2H 2O +2H 22CH 3OHCO +2H 2CH 3OH5、天然气转变成合成气:CH 4+H 2OCO +3H 2高温、高压催化剂催化剂 高温、高压催化剂。
第6讲甲烷和烷烃专题一、甲烷一、甲烷的分子组成和结构1.甲烷分子式的推导若已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g·L-1,含碳75%,含氢25%,请确定它的分子式。
2.甲烷的分子结构及其特点在甲烷分子中,碳原子与4个氢原子形成4个C—H共价键,分子式为CH4,结构如下:说明:判断甲烷分子的空间构型是正四面体形而不是平面正方形的方法一般可以通过研究二氯甲烷只有一种结构来确定。
二、甲烷的化学性质甲烷分子结构稳定,通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应,也不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。
但是在一定条件下,甲烷也能发生某些反应。
1.氧化反应——(1)甲烷的燃烧2.取代反应说明:①甲烷的取代反应要注意:反应条件:光照(室温下,在暗处不发生反应,但不能用强光直接照射,否则会发生爆炸)。
反应物:纯卤素单质,如甲烷通入溴水中不反应。
反应不会停留在某一步,因此产物是5种物质的混合物。
1 mol H被取代需要1 mol Cl2,认为1个Cl2分子能取代2个H原子是一个常见的错误。
②有机物参加的反应往往比较复杂,常有副反应发生,生成副产物,因此,有关有机物反应的化学方程式通常不用“===”而用“―→”表示。
③取代反应实验观察现象:色变浅、出油滴、水上升、有白雾、石蕊变红。
在室温下,甲烷和氯气的混合物可以在黑暗中长期保存而不起任何反应。
但把混合气体放在光亮的地方就会发生反应,黄绿色的氯气就会逐渐变淡,有水上升、有白雾、石蕊试液变红,证明有HCl气体生成,出油滴,证明有不溶于水的有机物生成。
3.甲烷的高温分解反应甲烷在1500 ℃以上的高温条件下能较完全分解,生成炭黑和氢气。
反应的化学方程式为。
1.将标准状况下的11.2 L甲烷和22.4 L氧气混合后点燃,恢复到原状况时,气体的体积共A.11.2 L B.22.4 LC.33.6 L D.44.8 L2.将1 mol CH4与Cl2发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相等,则消耗的氯气为A.0.5 mol B.2 mol C.2.5 mol D.4 mol3.下列各图均能表示甲烷的分子结构,其中不能..反映出甲烷是正四面体结构的是HHA .B.C HHC .D .4.下列物质中不属于...有机物的是A.CH4B.CCl4 C.Na2CO3 D.CHCl35.光照对下列反应几乎没有..影响的是A.氯气与氢气反应B.氯气与甲烷反应C.甲烷与氧气反应D.次氯酸分解6.等物质的量的甲烷和氯气组成的混合气体,经较长时间的光照,生成物中物质的量最大的是A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl7.将甲烷与氯气按物质的量之比1∶3混合,光照条件下发生化学反应后,得到的有机产物是①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A.只有①B.只有③C.①②③的混合物D.①②③④的混合物8.将一定量的甲烷与足量的O2混合后充分燃烧,将所生成的气体依次通过装有足量无水CaCl2和NaOH固体的玻璃管。
有机化学实验甲烷和烷烃的性质
甲烷:
甲烷是一种无色、臭气,无色透明的气体,其分子式为CH4。
它是一
种极易燃的气体,能够与氧气发生火焰反应。
它在室温下通常以气态存在,而且具有非常低的沸点(-161.6℃)和蒸发点(-164.3℃),因此很容易
蒸发。
甲烷是一种有害气体,可引起头痛、恶心、昏迷等症状,可引发燃
烧毒气。
由于其分子结构中没有氢键,因此它无法和其他分子杂化形成氢键,而是通过单键相互联结。
烷烃:
烷烃是一类碳氢化合物,其分子内含有一个或多个由碳和氢组成的链,使它们拥有着较高的热容量和稳定性,在实验室中最常见的烷烃有乙烷,
丁烷,苯,甲苯等。
其分子结构中的碳氢单键特别稳定,因此它们的分子
间极易形成氢键进行极性交互作用,形成稳定的液态或固态混合物,使它
们拥有高熔点和沸点,易蒸发或溶解。
高中有机化学方程式汇总:自己整理高中有机化学方程式汇总课题1:烷烃烷烃主要反应是燃烧和取代反应。
甲烷及烷烃的取代反应如下:一氯甲烷:CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl(光)二氯甲烷:CH3Cl + Cl2 → CH2Cl2 + HCl(光)三氯甲烷:CH2Cl2 + Cl2 → CHCl3 + HCl(光,CHCl3又叫氯仿)四氯化碳:CHCl3 + Cl2 → CCl4 + HCl(光)这些反应需要光照,且要求卤族元素都必须是气态纯净物。
与烯烃炔烃的加成反应条件不同。
另外,有机物的燃烧通式为CxHyOz + (x+y/4-z/2)O2 → xCO2+ y/2H2O(光)。
课题2:烯烃烯烃的加成反应包括与溴水、水、溴化氢和氢气的反应。
当双键两端的碳不同时,遵循马氏规则,即门当户对。
乙烯还有加聚反应和氧化反应。
乙烯可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,发生氧化反应。
催化剂H2C=CH2 + H2O + CH3OH →CH3CHOHCH3(加热加压)。
课题3:炔烃炔烃的加成反应包括与溴水、氢气、水和氯化氢的反应。
乙炔还有加聚反应和氧化反应。
乙炔可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,实验室制取乙炔需要点燃。
乙炔的燃烧通式为HC≡CH + 5O2 → 4CO2 + 2H2O。
课题4:苯及其同系物苯密度比水小,沸点为80.1℃,不能使酸性高锰酸钾褪色,能萃取溴使溴水褪色。
苯及其同系物的1卤代反应需要铁粉或FeCl3,反应温度在30℃到55-60℃之间。
一、取代反应在浓硫酸的存在下,将4个硝酸和H2O2加入到55-60℃的环境中,可以得到发烟的硝酸。
将这个硝酸和NO2一起加入到浓硫酸中,加热至295℃,可以得到NO和NO2.在30℃下,将NO2和HNO3加入到浓硫酸中,可以得到NO2和HNO3.将这个化合物和H2SO4加入到CH3CH3中,加热至30-50℃,可以得到NO2和NO。
将这个化合物和H2SO4加热至180℃,可以得到SO3H。
有机化学基础——烷烃一、甲烷1、物理性质:甲烷是一种无色、无味的气体,密度比空气小,极难溶于水,是最简单的有机物。
2、甲烷的分子结构:正四面体分子式:CH 4结构式:电子式:3、化学性质: (1)可燃性:CH 4+2O 2点燃CO 2+2H 2O(2)取代反应:CH 4+Cl 2 CH 3Cl+HClCH 3Cl+Cl 2 2Cl 2+HClCH 2Cl 2+Cl 3+HClCHCl 3 + Cl CCl 4+ HCl二、烷烃:2、同系物2、命名规则(1)习惯性命名法:碳原子数后加一个“烷”字,就是简单烷烃的名称,碳原子的表示方法。
①碳原子在1~10之间,用“天干”甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示;②10以上的则用汉字“十一、十二、十三…”表示,如C6H14叫己烷,C17H36叫十七烷。
(2)系统命名法步骤:①选主链,称某烷:选定分子中最长的碳链为主链,且依主链上碳原子的数目称之为“某烷”;例:CH3—CH—CH2—CH—CH2—CH3,主链为“己烷”33②编号码,定支链:把主链中离支链最近的一端作为起点,用阿拉伯数字给主链上的各个碳原子依次编号定位,以确定支链的位置;1 2 3 4 5 6CH3—CH—CH2—CH—CH2—CH333③取代基,写在前,注位置,连短线:把支链作为取代基,把取代基的名称写在烷烃名称的前面,在取代基的前面用阿位伯数字注明它在烷烃直链上所处的位置,并在数字与取代基名称之间用一短线隔开;1 2 3 4 5 6CH3—CH—CH2—CH2—CH2—CH32—甲基己烷3④不同基,简在前,相同基,二三连:a.如果主链上有相同的取代基,可以将取代基合并起来,用二、三等数字表示,在用于表示取代基位置的阿拉伯数字之间要用“,”隔开;b.如果主链上有几个不同的取代基,就把简单的写在前面,把复杂的写在后面。
1 2 3 4 5 6CH3—CH—CH2—CH—CH2—CH32,4—二甲基己烷331 2 3 4 5 6CH3—CH—CH2—CH2—CH2—CH32—甲基—4—乙基己烷CH332系统命名法命名图例3、同分异构体:具有相同化学式不同结构的化合物。
甲烷乙烷丙烷丁烷的化学式
甲烷、乙烷、丙烷和丁烷是四种最简单的烷烃,它们的化学式如下:
甲烷:CH4
乙烷:C2H6
丙烷:C3H8
丁烷:C4H10
这四种烷烃都是由碳和氢组成的,它们的分子结构都是直链烷基结构。
其中,甲烷只含有一个碳原子,乙烷含有两个碳原子,丙烷含有三个碳原子,丁烷含有四个碳原子。
这些化合物在自然界和工业生产中都有广泛的应用。
甲烷是天然气的主要成分,也是一种重要的燃料。
它广泛用于家庭、商业和工业领域的加热和烹饪,以及发电和交通运输领域。
乙烷和丙烷也是燃料,但它们的燃烧效率比甲烷低。
丁烷可以用作汽油和柴油的组成部分,也可以用作液化石油气的原料。
除了作为燃料外,这些烷烃还具有其他的用途。
丙烷可以用作制冷剂和溶剂,丁烷可以用作涂料和塑料的原料。
此外,烷烃还可以通过催化加氢反应和氧化反应来制备其他有机化合物,例如醇、醛、酮、酸等。
总之,烷烃是一类重要的有机化合物,它们的化学式简单明了,应用广泛。
研究和应用烷烃对于促进能源和化工产业的发展、改善人类生活质量具有重要意义。
甲烷和烷烃的性质甲烷和烷烃的性质甲烷和烷烃(alkanes)是有机化合物中最简单的一类化合物。
它们的化学结构非常简单,由单一的碳-碳 (C-C)和碳-氢 (C-H)键组成,而且它们在自然界中普遍存在。
甲烷是一种无色、无味、无毒的气体,在大自然中广泛存在,是天然气和沼气的主要成分。
烷烃是由多个碳原子和氢原子构成的分子,其中最简单的是乙烷(C2H6),它不溶于水、具有强烈的气味和易燃性。
物理性质甲烷是一种无色、无味、无毒的气体,密度为0.7174g/L,沸点为-161.5℃,燃点为680℃。
它是一种易挥发的气体,具有强烈的温室效应,可以在大气层中吸收太阳光,并导致全球气候变暖。
烷烃的物理性质随其碳原子数的增加而逐渐改变,它们通常是无色、透明液体或气体,密度较小,熔点和沸点逐渐增加。
化学性质甲烷是一种非常稳定的化合物,难以被氧化或加氢。
它只能通过光化学反应或高温下的裂解反应发生化学反应。
与氧气反应时,甲烷能够发生爆炸性反应,生成二氧化碳和水。
$CH_4 + 2O_2 \to CO_2 + 2H_2O$烷烃可以被氢气和卤素(氯、溴、碘)加成,生成相应的烷基卤素化合物。
烷基卤素(如四氯化碳、三氯甲烷)是一种很好的有机试剂,可以用于有机合成和环境治理。
烷烃还可以通过加氢、脱氢、烷基化、裂解、环化等反应发生化学反应,形成其他有机化合物。
反应示例:加氢:$C_2H_4 + H_2 \to C_2H_6$脱氢:$C_2H_6 \to C_2H_4 + H_2$烷基化:$C_2H_4 + CH_3Cl \to CH_3CH_2Cl$裂解:$C_8H_18 \to C_4H_8 + C_4H_{10}$环化:$C_6H_{12} \to C_5H_{10} + H_2$应用领域甲烷是一种非常重要的天然气和工业气体,广泛应用于燃料、能源、冶金、化工、制药等领域。
烷烃也是化工工业中的基础化合物,用作溶剂、合成高级化学品和塑料等原料。
甲烷、烷烃编稿:张灿丽审稿:曹玉婷【学习目标】1、初步认识有机化合物种类繁多的原因;2、掌握甲烷的结构特点、性质和用途,理解取代反应的本质;3、掌握烷烃的特征、性质和通式;4、了解同系物、同分异构现象、同分异构体等概念,并掌握烷烃同分异构体的书写。
【要点梳理】要点一、有机物1、有机物的定义含碳元素的化合物叫有机化合物,简称有机物。
要点诠释:①个别含碳的化合物如CO、CO2及碳酸和碳酸盐等结构与性质跟无机物相似,故仍属无机物。
②有机物一定是含碳元素的化合物。
③有机物除含有氢、氧元素外,还含有氮、硫、卤素、磷等。
有机物与无机物的区别见下表所示性质和反应有机物无机物溶解性多数不溶于水,易溶于有机溶剂大多数溶于水,而不溶于有机溶剂耐热性多数不耐热,熔点较低,一般在400℃以下多数耐热,难熔化,熔点一般比较高可燃性多数可以燃烧多数不能燃烧电离性多数是非电解质多数是电解质2、有机物种类繁多的主要原因:①碳原子的结构特征是最外层有4个电子,常常以共价键与碳原子或别的原子结合;②碳碳间除能形成单键外,还能形成双键和三键,并且能形成长的碳链或碳环,;③有机物普遍存在同分异构现象。
3、烃的定义仅由碳和氢两种元素组成的一类有机物称为烃,也叫碳氢化合物。
要点二、甲烷1、分子结构在甲烷分子里,1个碳原子与4个氢原子形成4个C—H共价键。
甲烷分子是正四面体型,C原子居于正四面体的中心,4个H原子位于4个顶点,4个C—H键的键长、键能相等,键角均为109°28′。
①分子式:CH4②电子式:③结构式:2、物理性质甲烷是无色无味的气体,标准状况下的密度为0.717g/L,极难溶于水。
3、化学性质(1)稳定性:通常情况下,甲烷与强酸、强碱、强氧化剂一般都不发生反应,也不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。
但在特定的条件下,也会发生某些反应。
【高清课堂:最简单的有机化合物——甲烷ID:405334#甲烷与氯气的反应】(2)取代反应:有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。
一、有机物1.定义:含有碳元素的化合物为有机物。
少数含碳化合物如CO 、CO 2、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、氰化物、硫氰化物等,因它们的组成与性质跟无机物相似,故仍属无机物。
也就是说,有机物一定含碳元素,但含碳元素的物质不一定是有机物。
且有机物都是化合物,没有单质。
2.组成元素:主要元素碳,其他元素氢、氧、氮、磷、硫、卤素等 3.有机物的结构特点(1)每个碳原子可形成四个共价键 (2)碳原子之间或与其他原子可形成各式链 (3)有机物大多都存在同分异构现象 4.有机物结构的表达形式:(1)分子式:用元素符号表示纯净物(单质、化合物)分子的组成及相对分子质量的化学式。
即有机物分子里所含元素的种类及各原子的数目(2)电子式:用小黑点或者其他记号(如X)表示原子的最外层电子数的式子。
用“:”可表示共用电子对(共价键)(3)结构式:用元素符号和短线表示化合物(或单质)分子中原子的排列和结合方式的式子。
有机物中用短线“—”表示共用电子对(共价键),一条短线就是一个共价单键,两条就是双键,三条就是三键(4)结构简式:把结构式中的单键省略之后的一种简略表达形式(5)键线式:只用键线来表示碳架。
每个线段的端点都是C ,C 要构成4个键保持稳定,键数不够的用H 来补齐例如:乙烯的分子式:C 2H 4;电子式:H HH :C ::C :H g gg g;结构式:H HH C C H ∣∣-=-;结构简式:22H C CH =;键线式:=。
5.有机物与无机物没有严格的界限。
思考:有机物和无机物之间可以通过化学反应相互转化,该事实可以说明有机物和无机物没有严格的界限。
请举例。
知识梳理甲烷和烷烃性质和反应有机物无机物溶解性多数不溶于水,易溶于有机溶剂有些溶于水,而不溶于有机溶剂耐热性多数不耐热,熔点较低多数耐热,熔点一般较高可燃性多数可以燃烧多数不能燃烧电离性多数是非电解质多数是电解质化学反应一般比较复杂,副反应多,反应速率较慢一般副反应少,反应速率较快7.烃:仅含碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物,又叫烃(音tīng “碳”、“氢”二字连读)。
取碳的“火”字旁和氢的“”,合成一个字。
二、石油1.石油的形成:石油是由远古时代的海洋或湖泊中的动植物遗体在地下经过漫长复杂的变化而形成的黏稠状液体。
2.石油的组成元素组成:主要含有碳、氢两种元素。
少量氮、氧、硫。
微量磷、钾、硅、镁等元素物质组成:碳氢化合物。
各种烷烃、环烷烃、芳香烃组成的混合物3.石油的炼制与加工(1)石油的分馏:原理:依据混合物中各物质沸点不同产物:主要是轻质燃料(如汽油、煤油等)、重油。
(2)热裂化与催化裂化原理:使分子中碳原子数较多的烃成为碳原子数较少的烃。
产品:汽油、煤油等燃料(3)催化重整三、甲烷1.甲烷的结构分子式电子式结构式空间构型球棍模型比例模型CH4正四面体键角:109°28′思考:甲烷的分子结构和白磷的分子结构都为正四面体,两者一样吗?2.物理性质:无色,无味的气体,不溶于水,密度比空气小,是天然气、沼气(坑气)、瓦斯和石油气的主要成分(天然气中按体积计,CH4占80%-97%)。
熔点为-182.5℃,沸点为-164℃。
3.化学性质:(1)稳定性:甲烷在一般情况下与强酸、强碱、强氧化剂等都不起反应,也不能使溴水或高锰酸钾溶液褪色。
(2)可燃性(氧化反应)化学方程式为:____________________________现象:甲烷气体安静地燃烧,火焰呈淡蓝色;烧杯内壁上有水生成;澄清的石灰水变浑浊。
【注意】①甲烷点燃前必须和氢气一样检验纯度(空气中含甲烷5%~15%会爆炸)。
②煤层中的甲烷(瓦斯)在煤坑聚集,为了防止发生爆炸事故,可采取通风、严禁烟火等安全措施。
③常温下燃烧是体积减小的反应,100℃以上完全燃烧,反应前后体积不变。
(3)高温分解:化学反应方程式为:___________________________炭黑用于橡胶工业,H2用于合成氨、合成汽油等工业。
(4)取代反应:①概念:有机物分子里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。
②甲烷与氯气的取代反应。
【实验装置】如右图所示:【实验现象】a量筒内Cl2的黄绿色逐渐变浅,最后消失。
b量筒内水面上升。
c量筒内壁出现了油状液滴。
d量筒内产生白雾无光照时,无明显现象;光照时,“色变浅、液上升、出油滴、生白雾”。
【反应原理】甲烷与氯气反应的化学方程式为:漫射日光HCl+CH3ClCH4+CI2−−−−→HHH C H Cl Cl H C Cl HCl HH光一氯甲烷∣∣∣∣--+-−−→--+【说明】在反应中CH 4分子里的1个H 原子被Cl 2分子里的1个Cl 原子所代替..,但是反应并没有停止,生成的一氯甲烷仍继续跟氯气作用,依次生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳(四氯甲烷)。
CH 3Cl +CI 2−−−−→漫射日光HCl+CH 2Cl 2CH 2Cl 2 +CI 2−−−−→漫射日光HCl+ CHCl 3 CHCl 3+CI 2−−−−→漫射日光HCl+CCl 4注意:a .卤素为纯卤素(非水溶液),反应必须有条件,反应是逐步进行的。
且反应后的产物为混合物,不能用来制备单独的一个产物b .甲烷的四种氯代产物都不溶于水,c .常温下,CH 3Cl 是气体,其余都是无色油状液体。
三氯甲烷(氯仿)和四氯甲烷(四氯化碳)是工业重要的溶剂,四氯化碳还是实验室里常用的溶剂、灭火剂,氯仿与四氯化碳常温常压下的密度均大于1g·cm -3,即比水重。
它们均不溶于水。
d .四种卤代烃的比较思考1:V 甲烷 : V 氯气 = 1:1时,产物除了HCl 以外,是不是只有一氯甲烷?思考2:当n 甲烷 : n 氯气取值为多少的时候,产物除了HCl ,一定四种产物都有?思考3:参加反应的氯气和产物中哪种物质的量是一样的?生成物中哪种物质的量是最多的?取代反应置换反应定义有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应一种单质和一种化合物左右生成另一种单质和化合物的反应实例CH 3CH 2Cl+NaOHCH 3CH 2OH+NaClZn+H 2SO 4→ZnSO 4+H 2↑反应物与产物 反应物、产物中不一定有单质 反应物、产物中一定有单质 反应条件 反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响较大在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动性的顺序反应过程 逐步取代,很多反应是可逆的反应一般单项进行电子得失 不一定发生电子转移一定有电子转移,一定发生氧化还原反应【练一练】1.1mol 甲烷与氯气完全取代,需要多少mol 的氯气?2.将1mol 甲烷和4mol 的氯气发生取代反应,待反应完全后,测得四种有机取代物的物质的量相等,(1)得到的产物为___________________________________ (2)其中物质的量最多的产物是____________________________3.下列事实能说明甲烷分子是以碳原子为中心的的正四面体结构的是( )A .CH 3Cl 只有一种空间结构B .CH 2Cl 2只有一种空间结构C .CF 2Cl 2没有同分异构体D .四个C -H 键完全相同4.甲烷的实验室制法:(1)药品:无水醋酸钠和碱石灰混和加热(2)反应原理:CaO3423CH COONa NaOH CH Na CO ∆+−−−→↑+ 无水醋酸钠和NaOH 混合共热时发生脱羧反应,即-COOH 被H 原子取代生成甲烷。
碱石灰中CaO 的作用:①吸收水分;②使混合物疏松,利于甲烷逸出; ③稀释NaOH ,防止高温下腐蚀玻璃。
(3)发生装置:固固加热(同高锰酸钾制氧气、氯化铵制氨气)。
(4)收集方法:排水法或向下排空气法。
【注意】a.必须用无水醋酸钠而不能用醋酸钠晶体,碱石灰及大试管均应是干燥的。
b.不可加热温度过高,因高温发生副反应5.甲烷的用途(1)燃料——天然气的主要成分是甲烷,可直接作燃料(2)化工原料——高温分解制炭黑,用作燃料、油墨、油漆及橡胶的添加剂,氯仿和四氯化碳是重要的有机溶剂。
四、烷烃1.定义:碳原子之间都是以碳碳单键结合成链状,碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合,这样的烃叫做饱和烃,又叫烷烃。
最简单的烷烃是CH4。
【注意】(1)烷烃中,C原子的四个共价键除了以单键与C原子相互结合成碳链外,其余的共价键都和H原子结合(被H原子所饱和),氢原子的数目达到最大值。
(2)环烷烃是由碳和氢两种元素组成而性质与烷烃相似的饱和碳环化合物,不是链状也不饱和,所以不属于烷烃。
2.烷烃的通式:C n H2n+2,(n≥1,n∈Z)烷烃分子,随着碳原子数增多,分子组成的变化上有规律:每增加1个碳原子就同时增加2个氢原子。
3.烷烃的结构(1)化学键类型:原子之间均以单键结合。
(2)空间结构:碳原子之间以碳碳单键结合成链状,以任意一个碳原子为中心的连在该原子上的4个原子都行成四面体结构,所以烷烃中的碳原子并不在同一平面上。
(3)烷烃C n H2n+2中,有n-1个C-C,有2n+2个C-H,总共有3n+1个共价键。
【注意】a.烷烃首先必须是烃,分子中只含有碳、氢两种元素。
b.烷烃分子中碳原子与碳原子之间都是单键,碳剩余的价键全部跟氢原子结合,每个碳原子的化合价都已充分利用。
c.链状,可能有支链。
d.烷烃分子中,以任意一个碳原子为中心都是四面体结构,所以烷烃分子中的碳原子并不在同一条直线上,而是呈锯齿状排列,分子中各原子不可能都在同一平面上。
也就是说,分子中只要含有以4个单键与其他原子成键的碳原子存在,该分子的所有原子不可能都在同一平面上。
4.烷烃的物理性质烷烃随着C 原子数的增多,其物理性质呈现规律性的变化。
(1)常温下,状态:C 1-C 4为气态,C 5-C 16为液态,C 17以上为固态特例:新戊烷在常温常压下也是气体。
(2)熔沸点:增大(3)密度:增大,但均小于水的密度 (4)水溶性:都不溶于水,但能溶于有机溶剂思考:烷烃分子的熔沸点为什么会随着碳原子数的增大即相对分子质量的提高而升高呢?5.烷烃的化学性质:甲烷与其他烷烃结构的相似不仅表现在物理性质上的规律性变化,而且化学性质上也具有极大的相似性(1)稳定性:通常情况下比较稳定,不与KMnO 4(H +)、酸、碱等反应。
(2)可燃性:氧化反应:随着碳原子数的增多,燃烧越充分,火焰明亮,甚至伴有黑烟。
方程式:________________________________________________(3)高温分解:在隔绝空气、高温条件下,烷烃可以发生裂解(或裂化)反应。
81841048C H C H C H 高温−−−→+(4)取代反应:在光照条件下,与Cl 2、Br 2等卤素单质的气体发生取代反应。