「學霸養成」高中化學必修二第12講—揭開甲烷和烷烴的神祕面紗

化學biu一biu,讓你的化學biu起來~大家好,我是最帥的化學老師,小天。

這一講開始,我們就要進入有機物的學習了。有機物與我們的生活息息相關,衣食住行生活的各個方面都與有機物不可分割。小天今天將給大家講講甲烷和烷烴。

本套講義知識點講解較為全面,適合查缺補漏和自學,需要必修二全套知識講義的也可以私信小天老師,打印出來,學習效果更佳~

今天的知識要點有:

1有機物

2 甲烷

3 烷烴

4 同系物

5 同分異構體

6 烷烴分子式的確定

7等效氫法判斷一元取代產物數目

今天內容較多,就不配套習題了,如果有不清楚的地方,記得找小天老師,我永遠跟你在一起!

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要點一、有機物

1、有機物的定義

含碳元素的化合物叫有機化合物,簡稱有機物。

要點詮釋:

①個別含碳的化合物如CO、CO2及碳酸和碳酸鹽等結構與性質跟無機物相似,故仍屬無機物。

②有機物一定是含碳元素的化合物。

③有機物除含有氫、氧元素外,還含有氮、硫、鹵素、磷等。

有機物與無機物的區別見下表所示

性質和反應

有機物

無機物

溶解性

多數不溶於水,易溶於有機溶劑

大多數溶於水,而不溶於有機溶劑

耐熱性

多數不耐熱,熔點較低,一般在400℃以下

多數耐熱,難熔化,熔點一般比較高

可燃性

多數可以燃燒

多數不能燃燒

電離性

多數是非電解質

多數是電解質

2、有機物種類繁多的主要原因:

①碳原子的結構特徵是最外層有4個電子,常常以共價鍵與碳原子或別的原子結合;

②碳碳間除能形成單鍵外,還能形成雙鍵和三鍵,並且能形成長的碳鏈或碳環,;

③有機物普遍存在同分異構現象。

3、烴的定義

僅由碳和氫兩種元素組成的一類有機物稱為烴,也叫碳氫化合物。

要點二、甲烷

1、分子結構

在甲烷分子裡,1個碳原子與4個氫原子形成4個C—H共價鍵。甲烷分子是正四面體形,C原子居於正四面體的中心,4個H原子位於4個頂點,4個C—H鍵的鍵長、鍵能相等,鍵角均為109°28′

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2、物理性質

甲烷是無色無味的氣體,標準狀況下的密度為0.717g/L,極難溶於水。

3、化學性質

(1)穩定性:通常情況下,甲烷與強酸、強鹼、強氧化劑一般都不發生反應,也不能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色。但在特定的條件下,也會發生某些反應。

(2)取代反應:有機物分子裡的某些原子或原子團被其它原子或原子團所代替的反應叫取代反應。

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要點詮釋:

①反應需在光照條件下進行,參加反應的物質必須是氯氣不能是氯水。

②反應後生成的有機物中,常溫下只有CH3Cl為氣態,其餘三種均為液體。四種產物均不溶於水。四氯甲烷也叫四氯化碳,是一種效率較高的滅火劑。

③在取代反應中,甲烷的四個氫原子可以依次逐步被取代,最終完全被取代,四級反應同時發生,無先後次序,產物是混合物,通常不能用於製取某鹵代烴。

④實驗現象:Cl2的黃綠色逐漸變淡;管壁上有油狀液滴生成;用蘸有濃氨水的玻璃棒靠近瓶口,能看見有白煙產生。

⑤書寫有機反應的化學方程式通常用“→”,而不用“=”

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取代反應與置換反應的區別

(3)氧化反應:甲烷易燃,燃燒時發出藍色火焰。1mol CH4完全燃燒放出890kJ熱量。

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要點詮釋:甲烷在點燃前必須驗純。如果點燃甲烷和氧氣或空氣的混合物,就會立即發生爆炸。

4、存在和用途

存在:是天然氣、沼氣、坑道氣或瓦斯氣的主要成分

用途:(1)高效清潔燃料;(2)化工原料——甲烷高溫分解可得炭黑,用作顏料、油墨、油漆以及橡膠的添加劑等;氯仿和CCl4都是重要的溶劑。

要點三、烷烴

1、結構特點和通式:

烴分子裡碳原子間都以單鍵互相連接成鏈狀,碳原子的其餘的價鍵全部跟氫原子結合,達到飽和狀態,這種類型的烴叫飽和烴,也稱為烷烴。若C-C連成環狀,稱為環烷烴。

烷烴的通式:CnH2n+2 (n≥1)

2、物理性質

隨著分子裡碳原子數的遞增,它們在常溫下的狀態由氣態、液態到固態:C1~C4為氣態,C5~C16為液態,C17以上為固態;它們的沸點和液態時的密度也都逐漸升高和增大。其原因是烷烴是分子晶體,隨著碳原子數增多,相對分子質量逐漸增大,分子間作用力增大,因而熔沸點逐漸升高。當相對分子質量相同時,烷烴支鏈越多,熔沸點越低。注意分析隨著碳原子數增加,烷烴分子的含碳量和含氫量的遞變規律:含碳量逐漸增大,含氫量逐漸減小。

3、化學性質

烷烴的化學性質與其代表物甲烷的相似。一般比較穩定,在通常情況下跟酸、鹼和酸性高錳酸鉀等氧化劑都不起反應,也不跟其它物質化合。但在特定條件下也能發生下列反應:

①在光照條件下均可與氯氣發生取代反應;

②氧化反應:均可點燃;

烷烴燃燒的通式為:

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不要死記硬背,將烷烴係數定為1,用原子守恆進行配平。

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要點四、同系物

同系物:結構相似,在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互稱為同系物。

要點詮釋:

(1)同系物必須結構相似,即組成元素相同、分子組成通式相同。

(2)同系物間相對分子質量相差14或14的整數倍。

(3)同系物有相似的化學性質,物理性質有一定的遞變規律。

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要點五、同分異構現象與同分異構體

1、定義

化合物具有相同的分子式,但具有不同結構的現象,叫做同分異構現象。具有同分異構現象的化合物互稱為同分異構體。

要點詮釋:

①同分異構體必須是分子式相同而結構不同的物質。它們可以是同一類(系列)物質,如:正丁烷和異丁烷,也可以是不同類(非同系物)的物質,如:丙烯和環丙烷。

②同分異構體可以是有機物和有機物,還可以是無機物和有機物之間構成。如:NH4CNO和CO(NH2)2。

“四同”總結如下表:

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2、烷烴同分異構體的寫法

書寫規律可概括為:主鏈由長到短,支鏈由整到散,位置由心到邊。

要點詮釋:

①先寫出碳原子數量最多的主鏈;

②寫出少一個碳原子的主鏈,另一個碳原子作為甲基接在主鏈某碳原子上。

③寫出少兩個碳原子上的主鏈,另兩個碳原子作為乙基或兩個甲基接在主鏈碳原子上,以此類推。

對由於碳原子的連接方式不同而產生異構的同分異構體,稱為碳鏈異構。常常採用“碳鏈縮短法”來書寫並確定異構體的數目。現以C6H14為例,具體說明如下:

先寫出六個碳原子都在同一條線上,即主鏈上為6個碳原子:

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縮減主鏈(注意主鏈位置的對稱性):去掉主鏈上一個碳原子,使主鏈為五個碳原子,將取下來的碳原子擺放在主鏈不同位置上,並由主鏈中間位置開始擺放,逐漸向外移,但不能移到端碳上。可形象的稱為:去一個,掛中間;向外移,不靠邊(只分叉,不拐彎)。

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再去掉一個碳原子,使主鏈為四個碳原子,將兩個碳原子擺放在主鏈不同位置上(去兩個,同碳掛;去兩個,肩並肩):

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不能再縮短碳鏈了,碳原子也沒有可擺放的位置了(否則,會出現重複)。在書寫同分異構體時一定要隨時注意滿足碳四價、氫一價的原則。因此C6H14共有5種同分異構體。


要點六、烷烴分子式的確定

1、直接法:直接求算出1mol烷烴中各元素原子的物質的量即可推出烷烴的分子式,如給出一定條件下的密度(或相對密度)以及各元素的質量比求算分子式的途徑為:

密度(或相對密度)→摩爾質量→1mol烷烴中C、H原子的物質的量→分子式。

2、最簡式法:根據分子式為最簡式的整數倍,利用相對分子質量和最簡式量可確定其分子式。

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(最簡整數比)。最簡式為CaHb,則分子式為(CaHb)n,在利用下面這個公式,(M為烷烴的相對分子質量,12a+b為最簡式量)

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3、商餘法:烷烴的通式為CnH2n+2,相對分子質量為14n+2,即用烷烴的相對分子質量除以14,若餘數為2,即

=x…2

(M為烷烴的相對分子質量),則為含x個碳原子的烷烴(CxH2x+2)。

4、利用燃燒反應化學方程式,抓住以下關鍵:①氣體體積變化;②氣體壓強變化;③氣體密度變化。

要點七、等效氫法判斷一元取代產物數目(重點)

(1)有幾種等效氫,就有幾種一元取代物

(2)等效氫的判斷方法:

①同一個碳原子上的氫是等效氫、

②同一個碳原子上的甲基上的氫是等效氫

③處於分子中鏡面對稱位置的碳上的氫原子是等效氫


這部分的內容很重要,是學習有機物的基礎,大家在學校一定要好好聽課啊,當然,如果有不會的地方也可以問小天老師,我在化學biu一biu等你~


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