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H
│
(2)结构式:
H—C—H结构简式:
CH4
(3)甲烷的分子结构及分子模型
(4)甲烷分子的结构特点:
CH4是非极性分子,空间正四面体结构,碳原子位于四面体的中心,键角109°
28′,碳氢键相同。
3、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——甲烷的燃烧
点燃
甲烷完全燃烧的化学方程式:
CH4+2O2——→CO2+2H2O
燃烧现象
检验产物
方法
现象
结论
淡蓝色火焰
在火焰上方罩一个干燥的烧杯
烧杯内壁有水珠产生
生成了水
在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯
烧杯内壁变浑浊
生成了二氧化碳
【特别提醒】
①点燃甲烷前必须验纯。
②煤矿中的瓦斯爆炸多数是甲烷气体爆炸引发的。
(2)甲烷的取代反应
①实验探究
实验操作
A.向盛有甲烷的试管中,快速加入0.5gKMnO4和1mL浓盐酸,然后迅速轻轻塞上胶塞,放在试管架上,放在日光灯下;
B.对照实验,把试管用黑纸包好
实验现象
A.试管内气体颜色逐渐变浅;
试管内壁有油状液滴出现
试管中有少量白雾
B.无明显现象
实验结论
与Cl2在光照时才能发生化学反应,有关化学方程式为:
光光
CH4+Cl2—→CH3Cl+HClCH3Cl+Cl2—→CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2—→CHCl3+HClCHCl3+Cl2—→CCl4+HCl
②取代反应概念:
有机物分子中的某些原子或原子团被其他的原子或原子团所替代的反应。
A.甲烷与卤素单质在光照条件下发生取代反应,与氯水、溴水等不反应。
B.反应产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl共五种,有机反应复杂,常用“→”连接反应物和生成物。
C.当n(CH4):
n(Cl2)=1:
1时,反应不只是光,其他反应仍在进行。
CH4+Cl2—→CH3Cl+HCl
D.甲烷与Cl2在光照条件下反应,得到的产物中物质的量最多的是HCl。
(二)烷烃
1、分子结构:
结构特点
(1)单键:
碳原子间只以碳碳单键相结合
(2)饱和:
剩余价键全部与氢原子结合,碳原子的化合价都达到“饱和”。
分子通式
CnH2n+2(n≥1)
2、物理性质:
(1)熔沸点:
逐渐升高。
(2)状态:
常温常压下C≤4的烷烃为气态。
(3)密度:
逐渐增大且均比水的密度小,难溶于水。
3、化学性质:
(1)稳定性:
通常状态下烷烃性质稳定
3n+1点燃
(2)可燃性:
烷烃都能燃烧,燃烧通式为CnH2n+2+2O2——→nCO2+(n+1)H2O
(3)取代反应:
烷烃都能与卤素单质发生取代反应。
4、烷烃的命名:
烷烃的简单命名:
碳原子数在十个以内时,以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数,其后加“烷”字;
碳原子数在十个以上时,直接用汉字数字来代表碳原子数。
如:
CH4:
甲烷;
C4H10:
丁烷;
C7H16:
庚烷;
C12H26:
十二烷;
C17H36:
十七烷。
5、同系物和同分异构体
(1)同系物:
①结构相似,②组成相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
①②两个条件缺一不可;
同系物的式量差一定是14的倍数;
同系物的化学性质相似,物理性质随碳原子数的增加而发生规律性变化。
(2)同分异构体:
同分异构现象:
化合物具有相同的分子式,但具有不同的结构的现象。
同分异构体:
具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
分子式相同是指化学组成和相对分子质量相同,相对分子质量相同的不一定是同分异构体。
同分异构体可以是同类物质,也可以是不同类物质。
同分异构现象是产生有机物种类繁多的主要因素之一。
产生同分异构体的原因有:
a.碳链异构b.官能团异构c.空间异构
(3)同分异构体的书写规律
①一元取代物同分异构体数目的判断
在有机物中,位置等同的氢原子叫做等效氢,显然有几种等效氢,其一元取代物就有几种。
这种通过等效氢来确定一元取代物核电同分异构体的方法叫做等效氢法。
等效氢判断原则:
A.同一个碳原子上的氢是等效的
B.同一个碳原子上所连甲基上的氢原子是等效的
C.处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子的等效的
②二元取代物同分异构体数目的判断
A.换元法:
某烃可被取代的H原子有n个,若其x氯代物有a种,则(n—x)氯代物也有a种。
正丁烷(C4H10)有6中二氯代物,则八氯代物也有6种。
B.定位移动法(定一移一)
6、几个概念的比较
同位素
同素异形体
同系物
同分异构体
适用对象
原子
单质
有机物
有机物、无机物
判断依据
(1)质子数相同,中子数不同
(2)原子之间
(1)属同一种元素
(2)单质之间
(1)结构相似的同一类物质
(2)符合同一通式
(3)相对分子质量不同(相差14n)
(1)分子式相同
(2)结构不同
(3)不一定是同一类物质
性质
化学性质几乎一样,物理性质有差异
化学性质相似,物理性质差别较大
化学性质相似,熔沸点、密度呈规律性变化
化学性质可能相似,也可能不同,物理性质不同
实例
H、D、T,16O与18O
红磷与白磷;
金刚石与石墨;
氧气与臭氧
甲烷与丁烷
正丁烷与异丁烷
(三)烷烃熔沸点变化规律
1、常温下,碳原子≤4时,均为气体(新戊烷常温下也是气体)。
2、随着碳原子数增加,分子间作用力增大,烃沸点增大。
3、碳原子数相同时,一般支链越多,熔沸点越低。
如沸点:
正戊烷>异戊烷>新戊烷。
4、随着碳原子数增加,相对密度逐渐增大,但都小于水。
(四)乙烯、苯的来源及用途
1、乙烯的来源和用途
工业上乙烯主要从石油中获得,其主要用途如下:
→聚乙烯塑料→食品袋、餐具、地膜等
→聚乙烯纤维→无纺布
→乙醇→燃料、化工原料
→涤纶→纺织材料等
→洗涤剂、乳化剂、防冻液
乙烯→醋酸纤维、酯类
→增塑剂
→杀虫剂、植物生长调节剂
→聚氯乙烯塑料→包装袋、管材等
→合成润滑油、高级醇、聚乙二醇
2、苯的来源和用途
苯可以从石油或煤焦油中获得,是一种重要的化工原料,其主要用途如下:
→洗涤剂
→聚苯乙烯塑料→电视、雷达部件,灯饰外壳,医疗用具等
→溶剂
苯→增塑剂
→锦纶→纺织材料等
→消毒剂
→染料
①乙烯和苯是两种重要的基本化工原料,是合成很多有机化合物的母本。
②乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。
(五)乙烯的分子结构
1、分子式:
C2H4
HH
2、结构式:
C=C(结构简式:
CH2=CH2)
①乙烯分子中的6个原子处于同一平面内。
②C=C键与C—H键,C—H键与C—H键的夹角均为120°
。
(六)烯烃的探究——石蜡油分解实验
1、装置
2、实验步骤与现象
实验步骤
①将气体通入酸性高锰酸钾溶液中
②将气体通入溴的四氯化碳溶液中
③用排水法收集气体验纯后,点燃
溶液褪色
火焰明亮,伴有黑烟
结论一:
石蜡油分解产生了能使酸性高锰酸钾溶液、溴的四氯化碳溶液褪色的气态产物,由此可知产物中含有与烷烃性质(烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色)不同的烃。
结论二:
研究表明,石蜡油分解的产物主要是乙烯和烷烃的混合物。
①碎瓷片作催化剂。
②酸性高锰酸钾、溴的四氯化碳溶液能检验乙烯等不饱和烃。
(七)乙烯的性质
1、物理性质:
乙烯是没有颜色、稍有气味的气体,标准状态下密度为1.25g·
Lˉ1,难溶于水。
2、化学性质:
(1)氧化反应
①乙烯的燃烧
乙烯在氧气或空气点燃时易燃烧,完全燃烧生成二氧化碳和水。
CH2=CH2+3O2——→2CO2+2H2O
乙烯中含碳量较高,在一般的情况下燃烧不是很充分,因此火焰明亮且带有黑烟,含碳量越高,烟越浓。
乙烯也属于易燃、易爆气体,因此点燃前一定要先验纯。
②乙烯被其他氧化剂氧化
乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色的实质是乙烯被高锰酸钾氧化。
实验室中产用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙烯和甲烷、乙烷等烷烃。
不能用酸性高锰酸钾来除CH4混有的C2H4杂质,因为C2H4被氧化的产物CO2会混在CH4中。
(2)加成反应
乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色,其实质是乙烯与溴单质反应生成了1,2—二溴乙烷。
反应的化学方程式如下:
││
H—C=C—H+Br—Br——→H—C—C—H
││││
HHBrBr
乙烯1,2—二溴乙烷
乙烯与水发生加成反应:
一定条件
CH2=CH2+H—OH——→CH3—CH2—OH
乙烯与氢气发生加成反应:
CH2=CH2+H—H——→CH3—CH3
乙烯与氯化氢发生加成反应:
CH2=CH2+H—Cl——→CH3—CH2—Cl
(八)苯的结构与性质
1、苯的结构:
苯的分子式为C6H6,结构简式为或(苯的凯库勒式)。
苯分子中并不是单双建交替的,苯分子中所有的碳碳键是完全相同的。
2、苯的性质:
苯是无色、有特殊气味的有毒液体,不溶于水,密度比水小,熔点为5.5℃,沸点为80.1℃。
苯的含碳量很高,能够在空气中燃烧,产生浓厚的黑烟。
(1)苯的取代反应——溴化与硝化
苯的溴化:
FeBr3Br
+Br2——→+HBr
溴苯是无色液体,密度比水大。
苯的硝化:
浓H2SO4
+HNO3————→NO2+H2O
△
(2)苯的加成反应——与氢气的加成
Ni
+3H2——→
△
(九)各类烃与液溴、溴水、溴的四氯化碳、酸性高锰酸钾溶液反应的比较
液溴
溴水
溴的四氯化碳溶液
酸性高锰酸钾溶液
烷烃
与溴蒸汽在光照条件下取代
不反应,液体烷烃可发生萃取而使溴水层褪色
不反应,互溶,不褪色
不反应
烯烃
加成
加成褪色
氧化褪色
苯
一般不反应,催化可取代
不反应,发生萃取而使溴水层褪色
ch
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