考点解析复习专题辅导41.甲烷 烷烃

甲烷、烷烃【重点了解知识】1、有机物种类繁多的原因；2、甲烷的结构特点、性质和用途，取代反应的本质；3、烷烃的特征、性质和通式；4、同系物、同分异构现象、同分异构体等概念，烷烃同分异构体的书写。

【知识梳理】要点一、有机物------含碳元素的化合物1、提示:①个别含碳的化合物,如CO2及H2CO3和碳酸盐等,属无机物。

②有机物一定含碳元素。

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C和H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:①分子式：CH4 ②电子式：③结构式：结构特点:个C原子与个H原子形成个C—H共价键。

呈正四面体形，C原子居于中心，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′。

2、物理性质无色无味气体，标准状况下ρ＜ρH2O，极难溶于水。

3、化学性质（1）稳定性：甲烷与强酸、强碱、强氧化剂一般不发生反应，也不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。

（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。

要点诠释：①此取代反应中，甲烷的四个氢原子可依次逐步被取代，最终完全被取代;四级反应同时发生，无先后次序;产物是混合物，通常不能用于制取某卤代烃。

②反应条件:光照。

氯气不能用氯水替代。

③产物中，常温下只有CH3Cl为气态，其余均为液体。

第二讲 甲烷、烷烃 一、甲烷1、甲烷的分子结构甲烷以碳原子为中心， 四个氢原子为顶点的正四面体。

键角：109°28′分子式：CH ₄电子式：结构式：空间构型：正四面体2、甲烷的存在和物理性质：无色、无味的气体，密度比空气小， =0.717g/L ，极难溶水 甲烷又叫“坑气”、“沼气”，是天然气的主要成分甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产生的坑气气体的主要成分。

这些气体中的甲烷都是在隔绝空气的条件下，由植物残体经过某些微生物发酵的作用而生成的。

此外，在有些地方的地下深处蕴藏着大量叫做天然气的可燃性气体，它的主要成分也是甲烷（按体积计，天然气里一般约含有甲烷80%～97%）。

沼气对于解决我国农村的能源问题，改善农村环境卫生，提高肥料质量等方面都有重要意义。

3、甲烷的化学性质： 通常情况下，性质很稳定，不与强酸、强碱及高锰酸钾等强氧化剂发生反应，在特定条件下可与某些物质发生反应。

（1）可燃性：淡蓝色火焰O H CO O CH 222422+−−→−+点燃烃燃烧的通式：O H yxCO )O y (x CxHy 22224+++−−→−点燃（2）取代反应：定义：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替代的反应。

HC l Cl CH Cl CH +−→−+324光HCl Cl CH Cl Cl CH +−→−+2223光 HCl CHCl Cl Cl CH +−→−+3222光HCl CCl Cl CHCl +−→−+423光 注意：1、甲烷的四种氯代物都不溶于水。

常温下，一氯甲烷 是气体，其它三种都是液体。

2、卤代烃：烃分子中的氢原子被卤素原子取代后所形成化合物。

3、二氯甲烷只有一种结构讲明甲烷的空间构型为正四面体。

甲烷的四种取代产物的结构式：二氯甲烷的结构式：4、取代反应与置换反应的比较：练习1、甲烷分子是以C 原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（ B ）A 、CH ₃Cl 只代表一种物质B 、CH ₂Cl ₂只代表一种物质C 、CHCl ₃只代表一种物质D 、CCl ₄是非极性分子（3）高温分解：242H C CH +−−→−高温=与甲烷类似结构的物质结构特点：①C原子之间以单键结合成链状②C原子的剩余价键都与H原子结合，达到“饱和”二、烷烃1、烷烃的概念和结构（1）概念：分子中的C原子之间只以单键结合，C原子的剩余价键均与氢原子结合，使每个C原子的化合价都已充分利用，达到饱和，这样的烃叫做饱和烃，也叫烷烃。

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应。

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。

3有机物的组成C、H、O、N、S、0.717 ga计算甲烷的摩尔质量因为摩尔质量=气体摩尔体积×密度=22.4L/mo×L=16 g/mo所以甲烷的分子量为16。

、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CH 4。

甲烷的分子式：CH 4 电子式： 结构式： 用短线表示一对共用电子对的图式叫结构式。

上述结构式都不能表明甲烷分子的真实构型 ［模型展示］甲烷分子的球棍模型和比例模型。

得出结论：以碳原子为中心，四个氢原子为顶点的正四面体结构。

甲烷是非极性分子，所以甲烷极难溶于水，这体现了相似相溶原理。

CH 4：正四面体 NH 3：三角锥形三、甲烷的化学性质 1甲烷的氧化反应 CH 42O 2−−→−点燃CO 22H 2Oa 方程式的中间用的是“ ”（箭头）而不是“====”（等号）， 主要是因为有机物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生。

b 火焰呈淡蓝色：CH 4、H 2、CO 、H 2S我们知道酸性KMnO 4具有很强的氧化性，若遇到一般的还原性物质时常常会发生氧化还原反应，且自身被还原而褪色 ，那么甲烷能否被酸性高锰酸钾溶液氧化呢我们通过下面的实验来验证。

［演示实验5—1］观察、记录、思考实验现象：经过一段时间后，酸性KMnO 4溶液的颜色无任何变化，即不褪色。

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。

第一节 烷烃 甲烷一、甲烷的存在和能源1甲烷是由C 、H 元素组成的最简单的烃,是含氢量最高的有机物;是天然气、沼气、油田气、煤矿坑道气的主要成分;俗名又叫沼气、坑气,由腐烂物质发酵而成;天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源.2世界上20%的能源需求是由天然气供给的,我国的天然气主要分布在东西部西气东输二、物理性质：甲烷是一种没有颜色,没有气味的气体天然气为臭味是因为掺杂了H 2S 等气体,标准状况下密度是0.717g/L 可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL,极难溶于水两个相似相溶原理都可解释;三、甲烷分子的组成及结构：1、组成：如何确定甲烷属于烃,即如何确定有机物有哪些元素组成 通常采用燃烧法;CH 4+ 2O 2−−→−点燃CO 2+ 2H 2O那么可以肯定甲烷中一定有C 、H 两元素,而不能确定是否有O 元素,于是需要实验数据：如1.6g 甲烷气体点燃后产物使浓硫酸增重3.6g,使碱石灰增重4.4g;计算：甲烷中C 元素为0.1mol,1.2g,H 元素为0.4 mol,0.4 g,；两者加起来刚好等于甲烷的质量,故甲烷中只含C 、H 两元素;且两者比例为1：4,但1：4的物质有很多如CH 4、C 2H 8、C 3H 12等,如何确定究竟为哪个,则设甲烷化学式为C x H 4x CH 4为最简式,要求出x 值还需知道其相对分子质量;由标准状况下密度是0.717g/L,可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL,故得到x=1;于是甲烷的化学式为CH 4;2、结构知道了甲烷的组成,究竟甲烷的空间构型如何 到底是平面正四边形还是立体正四面体,科学家为了弄清楚这个问题,分析了甲烷的二氯代物CH 2Cl 2的种类;如果甲烷是正四边形,那么CH 2Cl 2应该有两种产物邻位和对位必有熔沸点等物理性质不同,但如果是立体正四面体,其二氯代物就只有一种;事实上科学家发现CH 2Cl 2确实只有一种,所以确定甲烷的空间构型为正四面体,在甲烷分子中一碳原子为中心,四个氢原子为顶点形成的正四面体,键角为109°28’;结构简式在结构式的基础上省略C —H 单键：CH 4最简式各元素原子个数的最简单的比值：CH 4展示 甲烷的球棍模型、比例模型;四、甲烷的实验室制法：本部份内容教材已经删去,仅作介绍1原料：无水醋酸钠、碱石灰NaOH 、CaO 的混合物2反应原理：34;②碱石灰中CaO 的作用：吸水剂——保持原料干燥、无水稀释剂——稀释NaOH,减少NaOH 与试管接触而使试管受热腐蚀疏松剂——防止NaOH 结块,有利于气体逸出五、化学性质：实验 CH 4 酸性高锰酸钾不褪色 溴水不褪色 点燃1、通常状况下,甲烷很稳定,不能被酸性高锰酸钾、溴水、浓硫酸等强氧化剂氧化,也不能与酸、碱反应;所以甲烷可用浓硫酸干燥;2、氧化反应——可燃性：在空气中或氧气中点燃甲烷,完全燃烧生成CO 2 和H 2O,同时放出大量的热,还伴有淡蓝色火焰CH 4 + 2O 2−−→−点燃CO 2 + 2H 2O 光照的条件下甲烷与空气或氧气不反应甲烷燃烧注意事项： （1） （2） 甲烷具有可燃性,甲烷在空气中或氧气中达到一定值时,与火花就发生爆炸,故点燃前一定要检验其纯度,其他可燃性气体点燃前也应该检验其纯度;（3） （4） 验纯的方法：用排水法收集一小试管甲烷气体,用拇指堵住,移近火焰,移开拇指点火,听到尖叫爆鸣声,证明气体不纯,如听到“噗”的声响,证明气体纯净;3燃烧时火焰呈淡蓝色的物质有CH 4、H 2、H 2S 等气体,还有固态硫、液态酒精等;CO 在空气中燃烧火焰呈蓝色;例题1、甲烷在空气中的爆炸极限为5%—16%,爆炸最剧烈时空气中含甲烷的体积分数9.5%2、一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO、CO2和水蒸气,此混合气体重49.6g,当其缓缓通过足量无水氯化钙时,氯化钙固体增重25.2g,原混合气体中CO2的质量为13.2g3、等质量的下列烷烃,完全燃烧耗氧量最多的是 BA、2molCH4B、1、5molC2H6C、1molC3H8D、0、5molC4H103、取代反应：光照下甲烷与氯气的反应a.实验装置b.实验现象量筒内壁有疣状液滴出现,并伴有少量白雾；试管内气体颜色逐渐变浅,最后无色氯气淡黄色；试管内液面逐渐上升,说明反应总气体在减小;c.反应d.甲烷的四种取代物比较重点把握：取代反应①取代反应：有机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;概括为：一进一出,取而代之取代反应与置换反应的区别为：②取代反应条件：纯净的卤素单质且光照,在室温暗处不反应,但也不能用强光直接照射否则会爆炸;氯水、溴水不能反应但液氯、液溴可以反应;③此反应一旦进行,将连续发生下去,共生成五种取代产物；其中HCl 、CH 3Cl 为气体, CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4为液体;CHCl 3、CCl 4是重要的有机溶剂;其中最多的为HCl;④实验现象：黄绿色气体颜色变浅、倒置的量筒内液面上升、量筒内壁出现油状液滴、量筒内有白雾、水槽中有白色晶体析出NaCl;⑤每一摩氯气反应只有一个氯原子进入有机物,另一个形成氯化氢;⑥1mol 有机物C x H y 与Cl 2发生完全取代反应时,消耗Cl 2的最大的物质的量为ymol例题 1mol CH 4和1mol Cl 2光照下反应生成相同物质的量的四种有机取代物,则消耗的Cl 2的物质的量为2.5 mol,生成HCl 的物质的量为2.5 mol;4、受热分解：在隔绝空气加热至1000摄氏度的条件下,甲烷分解生成炭黑和氢气;CH 4 −−→−高温C + 2H 2生成的碳黑用于制颜料、油漆;氢气是合成氨的原料;练习：1、2、 某烃分子中有40个电子,它燃烧只生成等体积的CO 2和H 2O 蒸汽,则该烃化学式为C 5H 10,若没指明为烃,可能还是哪些有机物 C 4H 8O 、C 3H 6O 2、C 2H 4O 32、某有机物4.6g 完全燃烧只生成8.8gCO 2、5.4gH 2O,则此有机物的最简式为C 2H 6O第二节 烷烃●教学目的：1、了解烷烃的组成、结构和通式;2、使学生了解烷烃的性质的递变规律;3、使学生了解烷基、同系物、同分异构现象和同分异构体;4、使学生了解烷烃的命名方法;5、培养学生的空间想象能力；概括、分析能力;●教学重点：烷烃的性质、同分异构体的写法、烷烃的命名;教学过程：一、烷烃的结构和性质复习引入回忆甲烷的结构和组成;在黑板上画出乙烷、丙烷、丁烷、异戊烷的结构式,并展示乙烷、丙烷、异戊烷的球棍模型;学生请对比模型归纳它们结构的共同特点,并找出分子中C和H个数之间的关系;总结定义：烃分子里,碳原子之间都以碳碳单键结合成链状,碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合,这样的烃叫做饱和链烃,又叫烷烃;対烷烃的理解：①碳碳结合成链状不是直线状,是锯齿型链上还可分出支链;②形成C—C C---H单键 ,即每一个碳周围有四个单键③ C其余价键全被H饱和;烷．：即饱和、完全的意思④烷烃是饱和烃,在具有相同碳原子的有机物分子里,烷烃含氢量最大2、通式：C n H2n+2 n≥1的正整数符合其通式的烃一定是烷烃;3、书写：为了书写方便,常采用结构简式;写出上述结构的结构简式：CH3CH3、 CH3CH2CH3、 CH3CH2CH2CH3 或CH3CH22CH3CH3CHCH3CH2CH3 或总之,C—H单键省略,C—C在横的方向上可省可不省,而在纵方向不省略;4、性质物理性质：随C数增加,即随分子量增加,烷烃的密度、熔沸点升高;四个碳以下和新戊烷一般为气体,十六个碳以下一般为液体;当分子式相同即含C数一样多的烷烃,支链越多,熔沸点越低;如熔沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷;化学性质：烷烃的化学性质类似于典型代表物——甲烷;在此不多说;6、7、环烷烃C、C之间也以单键连接,其余的也与H原子配对,也属于饱和烃,但它不是链状而是环状,如,命名为环己烷,其通式为通式：C n H2n n≥3,其性质类似烷烃;二、同系物定义：结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物;强调：①结构相似指C与C的连接方式一样,官能团的种类和数目相同;②同系物属于同一类物质,具有相同的通式;分子组成上n个CH2原子团;③有相似的化学性质如：最后一组正确;三、烃基烃基：烃失去一个氢原子后所剩余的原子团;甲基：—CH3；乙基：—CH2CH3—C2H5；异丙基：—CHCH32丙基不可写成—C3H7“—”代表一个电子注意基与根、原子团之间的区别;根：带电荷的原子或原子团,都是离子,主要存在于离子化合物中,性质较稳定基：电中性的原子或原子团,基中必有某原子含有未成对电子,基不能电离,但在特殊的条件下如光照等可解离出自由基,基不稳定;原子团：由多个原子组成的集团,所以只要是由多个原子组成的根或基都属于原子团;五、同分异构体1、定义：化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构式的现象,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;命名不同2、书写规则：注意找对称轴官能团异构官能团位置异构主链由长到短碳链异构支链由繁到简支链位置由心到边讲解烷烃只存在碳链异构,按照主链由长到短,支链由繁到简,支链位置由心到边的规则书写;强调1、同分异构体的书写主要是防止重写和陋写;为了防止陋写,书写时特别注意找对称轴;用系统命名法得到同一名称的为重写;2、—CH3中三个H是等同的即等效的;举例书写分子式为C6H14的烷烃的同分异构体;主链6个C：①CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3主链5个C：②CH3—CH2—CH2—CH2—CH3③对称轴主链4个C：CH3 CH2 CH CH2 CH3CH3CH3 C H C H C H3CH3CH3CH3 CH2 CH2 CH CH3CH3④CH 3—CH 2——CH 2—CH 3⑤ 对称轴 书写同分异构体时,端碳上不能有取代基,2位碳上不能有乙基,3位上不能有丙基……依次类推; 2、2,2—二甲基丁烷与氯气发生取代反应,生成的一氯代物有 A 、1种 B 、2种 C 、3种 D 、4种 3、碳原子数为十以内的烷烃,其一卤代物不存在同分异构体的有 种； CH 4 CH 3—CH 3 新戊烷 2,2,4,4—四甲基丁烷 5、已知丙烷的二氯代物有四种异构体,则其六氯代物的异构体有4种; 6、“立方烷”是一种新合成的烃,其分子为正方体结构,其碳骨架如右图所示：1“立方烷”的分子式为2该立方烷的一氯代物 填有、没有同分异构体,其二氯代物具有同分异构体数目为 种;7、某非金属R 与C 元素可形成CR x ,分子中各原子的最外层电子数之和为32,核外电子总数为74,则R 为元 素,x =8、某烃发生氯代反应,其一氯代物只有一种,7.2g 该烃进行氯代反应完全转化为一氯代物时,放出的气体通入500mL0.2mol/L 的NaOH 溶液中恰好完全中和,此烃不能使Br 2水褪色,求该烃的化学式,结构简式;9、C 6H 14的五种同分异构体中,所含甲基数和它的一氯代物的数目相符合的是 A 、2个甲基,能生成四种一氯代物 B 、3个甲基,能生成四种一氯代物 C 、3个甲基,能生成五种一氯代物 D 、4个甲基,能生成四种一氯代物CH 3CH 3CH 3 C C H 2 C H 3。

甲烷 烷烃一、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达到饱和的烃称为烷烃(也叫饱和链烃)。

2、烷烃通式：C n H 2n+2(n ≥1)3、烷烃物理通性：名称 结构简式 常温时的状态熔点/°C 沸点/°C 相对密度 甲烷 CH 4 气 －182.6 －161.7 0.466 乙烷 CH 3CH 3 气 －172.0 －88.6 0.572** 丙烷 CH 3CH 2CH 3 气 －187.1 －42.2 0.5853*** 丁烷 CH 3(CH 2)2CH 3 气 －135.0 －0.5 0.5788 戊烷 CH 3(CH 2)3CH 3 液 －129.7 36.1 0.6262 癸烷 CH 3(CH 2)8CH 3 液 －29.7 174.1 0.7300 十七烷CH 3(CH 2)15CH 3固22.03030.7780**乙烷的相对密度是在-100°，***丙烷的相对密度是在-45°时测定的。

（1）状态：C 1-C 4的烷烃常温为气态，C 5-C 11液态，C 数>11为固态（特例：新戊烷在常温常压下也是气体） （2）熔、沸点： a. 随碳原子数目增多，熔沸点升高。

b. C 原子数目相同时，支链越多，熔沸点越低。

（3）密度ρ随C 原子数增多而增大，但所有烃的密度均小于水的密度即：ρ烃＜ 1g/cm 3 ；（4）烷烃均不溶于水，易溶于有机溶剂。

液态烷烃和水混合会分层，且均在上层。

【例1】丁烷，2-甲基丙烷，戊烷，2-甲基丁烷，2,2-二甲基丙烷 以上物质的沸点从高到低的顺序是4、烷烃的命名―系统命名法1) 选主链——碳原子最多的碳链为主链，当碳原子数相等时，以支链多的碳链作主链。

主链碳原子数在十以下的用“天干”， 十以上的用汉字十一、十二、……称某烷。

2) 编号位——定支链，在主链上从离支链最近的一端开始用阿拉伯数字给碳原子编号，当两个相同支链离两端相等时，以离第三个支链最近的一端编号；3) 写名称——支链名称在前，母体名称在后；先写简单取代基，后写复杂取代基；相同的取代基合并起来，用二、三等数字表示。