第6讲 甲烷和烷烃(学生版)

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。

结果盛NaOH固体的玻璃管质量增加了1.1 g，则原来甲烷在标准状况下的体积为A．2.24 L B．1.12 L C．0.56 L D．0.28 L9．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。

某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：根据要求填空：(1)装置A有三项作用：①控制气流速度；②均匀混合气体；③________________。

(2)装置C的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是____________________。

(3)装置D的作用是________(填字母，下同)，使用球形干燥管的目的是________。

a．收集多余的甲烷b．吸收氯气c．防止倒吸d．吸收氯化氢(4)装置D中除生成盐酸外，还含有有机物，从D中分离出盐酸的最佳方法是____________。

(5)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气中主要有害成分为________(填字母)。

a．CH3Cl b．CH2Cl2 c．CHCl3d．CCl410．将标准状况的下CH4和过量O2的混合气体840 mL点燃，再将燃烧后的气体用过量的碱石灰吸收，碱石灰增重0.600 g。

求：(1)燃烧后的气体用碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况下)。

(2)原混合气体中CH4和O2的体积比。

专题二、烷烃一、烷烃的结构特点1．碳原子和碳原子之间以碳碳单键(C —C)相连。

2．碳原子和碳原子之间结合成链状。

3．碳原子的其余价键全部跟氢原子结合，达到饱和状态。

通式为：C n H 2n+2 (n ≥1)如果碳原子间均以单键结合，而且闭合成环，则称为环烷烃。

例如： 其通式为：C n H 2n (n ≥3)。

说明：烃分子中的氢原子个数一定为偶数，烃分子的相对分子质量一定为偶数。

二、同系物１．定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH 2原子团的物质互称为同系物。

注意：必须同时满足“结构、组成”两个条件的要求。

同系物必然具有相同的通式，但具有相同通式的不一定是同系物。

２．烃基：烃分子失去一个或几个氢原子后所剩余的部分，一般用“R —”表示。

烷烃失去一个氢原子后所剩余的原子团叫烷基，常见的有—CH 3叫甲基，—C 2H 5叫乙基等。

烷基的通式为——C n H 2n+1。

要注意“基”与“根”的区别，“烃基”是呈电中性的，不带电荷；而“根”是带电荷的。

３．烷烃的性质： （１）物理性质随着分子里碳原子数的递增，它们在常温下的状态由气态、液态到固态：C 1～C 4为气态，C 5～C 16为液态，C 17以上为固态；它们的沸点和液态时的密度也都逐渐升高和增大。

其原因是烷烃是分子晶体，随着碳原子数增多，分子量逐渐增大，分子间作用力增大，因而熔沸点逐渐升高。

当分子量相同时，烷烃支链越多，熔沸点越低。

注意分析随着碳原子数增加，烷烃分子的含碳量和含氢量的递变规律：含碳量逐渐增大，含氢量逐渐减小。

（２）化学性质烷烃的化学性质与其代表物甲烷的相似。

一般比较稳定，在通常情况下跟酸、碱和酸性高锰酸钾等氧化剂都不起反应，也不跟其它物质化合。

但在特定条件下也能发生下列反应：①在光照条件下均可与氯气发生取代反应；②氧化反应：均可点燃；③分解反应（裂解反应）。

烷烃燃烧的通式为：C n H 2n+2+21n 3+O 2−−→−点燃nCO 2+(n+1)H 2O 。

三、同分异构现象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。

具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。

因此，同分异构体必须是分子式相同而结构不同的物质。

它们可以是同一类（系列）物质，如：本烷和异丁烷，也可以是不同类（非同系物）的物质，如：丙烯和环丙烷。

同分异构体可以是无机物和无机物，可以是有机物和有机物，还可以是无机物和有机物之间构成。

如：NH 4CNO 和CO(NH 2)2。

２．碳链异构的确定方法：四、烷烃的命名１．习惯命名法（１）分子组成有多少个碳原子就叫多少烷：如组成中含四个碳原子的烷烃就叫丁烷；含有十八个碳原子的烷烃就叫十八烷。

（２）左某烷前面加正、异、新区别同分异构体。

无支链称之为“正”；在第二个碳原子上有一甲基支链就称之为“异”；在第二个碳上有两个甲基支链就称之为“新”。

例：戊烷有正戊烷CH3－CH2－CH2－CH2－CH3、异戊烷新戊烷三种。

三种戊烷的组成相同，结构不同，在物理性质上产生了差异，在分子式相同的烷烃中，支链越多沸点越低。

２．系统命名法（１）选主链，定母体即：含碳原子数最多的链为主链，主链有几个碳原子就叫某烷。

（２）选起点，定支位；(３)基相同，要合并；基不同，简为先：例１．命名为___________________________例２．命名为：______________________注意：１．阿拉伯数字间用逗号隔开，与中文字间用短线隔开。

２．支链与主链两端距离相等时，要求以取代基位数和小的一端为起点，例如：例１的命名不是２，３，４，４－四甲基戊烷。

３．应正确应用系统命名法命名，１号位不能有甲基(－CH3)，2号位不能有乙基(－CH2－CH3)3，3号位不能有丙基(－CH2－CH2－CH3)……。

1．科学家对中国首颗探月卫星——“嫦娥一号”发回的数据进行了分析，发现月球在形成时可能存在稀薄的原始大气层，它主要由氖、氢、氦、氩等气体组成，不含甲烷等碳氢化合物。

下列关于碳氢化合物的叙述中正确的是A．碳氢化合物的通式为C n H2n＋2B．燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物C．碳氢化合物的碳原子间均以单键相连D．碳氢化合物的相对分子质量一定是偶数2．下列各组物质中不属于．．．同系物的是3．下列关于同系物的说法中错误．．的是A．同系物一定具有相同的实验式B．同系物能符合同一通式C．相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团D．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数的增加而呈现规律性的变化4．下列是四种烷烃分子的结构模型图，其中沸点最高的是5．1 mol某烷烃完全燃烧，需要8 mol氧气，这种烷烃的分子式是A．C3H8B．C4H10C．C5H12D．C6H146．结合所学知识及下表信息推断，下列有关说法中不正确的是名称结构简式熔点/℃沸点/℃正丁烷CH3CH2CH2CH3－138.4 －0.5异丁烷CH(CH3)3－159.6 －11.7B．正丁烷、异丁烷常温下都为气态C．气体打火机中所灌装的丁烷最有可能是正丁烷D．相同碳原子数的烷烃，支链越多，沸点越低7．等质量的下列烃完全燃烧时，消耗氧气最多的是A．CH4B．C2H6C．C3H6D．C6H148．标准状况下，将35 mL某气态烷烃完全燃烧，恢复到原来状况下，可得到140 mL 二氧化碳气体，则该烷烃的分子式为A．C5H12B．C4H10C．C3H6D．C3H89．下列各组物质中互为同分异构体的是A．石墨与金刚石10．0.2 mol某烷烃完全燃烧后，将生成的气体缓慢通过盛有0.5 L 2 mol·L－1的NaOH 溶液中，生成的Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶3，则该烷烃为A．甲烷B．乙烷C．丙烷D．丁烷11．下列物质中，互为同系物的有____________，互为同分异构体的有______________，属于同位素的有____________，是同一种物质的有____________。

(填序号)12．下面是几种烷烃分子的球棍模型：(1)上述烷烃分子中，碳链都是______形，______(填字母)分子中一氯代物只有一种。

(2)与C互为同系物的是__________；互为同分异构体的是__________；用系统命名法命名下列物质：D________________，E____________。