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第二讲重要的烃,1以烷、烯、炔、芳香烃的代表物为例，比较它们在组成、结构、性质上的差异。 2举例说明烃类物质在有机合成和有机化工中的重要作用。 3能列举事实说明有机分子中基团之间存在相互影响。,一、脂肪烃的代表物 1代表物的组成和结构,CH4,C2H4,C2H2,120,180,109 28,CH4,CH2 = CH2,CH CH,平面 形,直线 形,2.甲烷的性质 (1)物理性质 颜色： ，状态： ，溶解性： ，密度：比空气。,无色,气体,难溶于水,小,(2)化学性质,(1)甲烷和烷烃的特征反应为取代反应，1 mol甲烷和0.5 mol氯气发生取代反应只生成CH3Cl吗？ (2)能否用CH4的取代反应制取纯净的CH3Cl? 提示(1)不是只生成CH3Cl，四种取代物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均能生成。(2)不能，CH4与Cl2的取代反应是连续发生的，生成的是混合物。,3乙烯的性质 (1)物理性质：色、味、态： ；水溶性： 。,无色、稍有气味的气体,难溶于水,(2)化学性质,乙烯使溴水、酸性KMnO4溶液褪色的原理是否相同？ 提示不相同，前者是发生了加成反应，后者是被酸性高锰酸钾溶液氧化。,二、脂肪烃的通性 1脂肪烃 (1)烷烃是分子中碳原子之间以单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合的烃，其通式为； (2)烯烃是分子里含有一个 键的不饱和链烃，分子通式为 ； (3)炔烃是分子里含有一个 键的不饱和链烃，分子通式为。,CnH2n2(n1),碳碳双,CnH2n(n2),碳碳三,CnH2n2(n2),2物理性质 (1)沸点及状态：随着碳原子数的增多，沸点逐渐 。常温下14个碳原子的烃为气态，随碳原子数的增多，逐渐过渡到液态、固态。 (2)相对密度：随着碳原子数的增多，相对密度逐渐 ，密度均比水的。 (3)在水中的溶解性：均 溶于水。 (4)烃的同分异构体之间，支链越多，沸点越 。,升高,增大,小,难,低,(2)烯烃的化学性质 与酸性KMnO4溶液的反应 能使酸性KMnO4溶液 ，发生反应。 燃烧：燃烧通式为。,褪色,氧化,加成反应：CH2=CHCH3Br2 。,(3)炔烃的化学性质 与酸性KMnO4溶液的反应 能使酸性KMnO4溶液，发生反应。 燃烧：燃烧通式为。,褪色,氧化,利用酸性KMnO4溶液是否能够鉴别烷烃和炔烃？是否能够除去烷烃中的炔烃？ 提示酸性KMnO4溶液可鉴别烷烃、炔烃，但不能用来除去烷烃中的炔烃，因为酸性KMnO4溶液可把炔烃氧化成其他物质，在除去炔烃的同时，又引入了其他杂质。,三、苯和芳香烃 1苯的结构,2.苯的物理性质,3.苯的化学性质：苯分子的特殊结构决定了苯兼有烷烃和烯烃的化学性质，即易取代，能加成，难氧化。 (1)取代反应 卤代反应： ； 硝化反应： 磺化反应： 。,(2)加成反应： 。 (3)氧化反应： ，苯不能使酸性KMnO4溶液褪色。苯和苯的同系物都不能与溴水反应，都能从溴水中萃取溴。,4苯的同系物的性质：对于苯的同系物，苯环使烃基变得活泼，能够被酸性KMnO4溶液氧化，烃基使苯环上的某些氢变活泼，易于发生取代反应、氧化反应。 (1) (与苯环相连的碳原子上有H原子时烃基才能被氧化，其产物为苯甲酸。),(2)取代反应：,苯的同系物发生卤代反应时产物与反应条件有何关系？ 提示苯的同系物与卤素单质发生取代反应时随反应条件的不同，取代的部位也不同，一般来讲，苯的同系物与卤素单质反应，在铁或铁离子作用下发生的是苯环上的取代，而在光照条件下则主要发生的是苯环侧链上碳原子上的氢被取代。即：,六点注意 1烃类物质中，相对分子质量小于26的一定是甲烷。 2分子中含有一个碳原子的烃一定是甲烷。 3甲烷分子中碳氢质量比为31，是所有烃中含碳质量分数最小的，含氢质量分数最大的。 等质量的烃完全燃烧时，相对分子质量最小的烷烃耗氧最多。 4卤素分子与烷烃发生取代反应时，一个卤素分子只能取代一个氢原子。 5分子式相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低。 6随碳原子数增多，烷烃的密度逐渐增大，熔、沸点逐渐升高。,两个问题 有机气体制备的相关问题 1制取乙炔时，CaC2和水反应剧烈并产生泡沫，为了防止产生的泡沫涌入导气管，应在导气管附近塞入少量棉花。要塞一团棉花的常见装置如下： (1)用KMnO4制O2的试管口。 (2)干燥管的出气口。 (3)用向下排空气法收集比空气密度小的气体时的试管口。 (4)用排空气法收集有毒气体(如SO2)时的试管口。,两种方法 有机物常用分离提纯方法 1蒸馏 原理：利用有机物与杂质沸点的差异(一般应大于30 以上)，将有机物以蒸气形式蒸出，然后冷却而得到产品。 实例：蒸馏工业酒精(工业酒精中加生石灰蒸馏可得到95%以上的酒精) 2萃取与分液 利用溶质在互不相溶的溶剂里溶解度的不同，用一种溶剂(通常是有机溶剂)把溶质从它与另一溶剂(通常是水)组成的溶液中提取出来，再用分液漏斗分离。,一种比较 芳香烃、苯的同系物、芳香族化合物的比较,两个反应 常见有机反应类型的判断方法 1取代反应 特点：有上有下 类型：包括卤代、硝化、磺化、水解、酯化等反应类型。 2加成反应 特点：只上不下 常用试剂：H2、X2(卤素)、HX、HCN、H2O等。,我的感悟 甲苯中苯环和甲基的相互影响规律 1甲基对苯环的影响 (1)苯的同系物比苯更容易发生苯环上的取代反应，苯主要发生一元取代，而苯的同系物能发生邻、对位取代，如 苯与浓H2SO4、浓HNO3混合加热主要生成 ，甲苯与浓HNO3、浓H2SO4混合加热在30 时主要生成邻硝基甲苯和对硝基甲苯两种一元取代产物；在一定条件下易生成2,4,6三硝基甲苯(TNT)。,(2)苯的同系物发生卤代反应时，在光照和催化剂条件下，卤素原子取代氢的位置不同，如,2苯环对甲基的影响 烷烃不易被氧化，但苯环上的烷基易被氧化。 苯的同系物能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，用此法可鉴别苯和苯的同系物。,问题征解 1已知甲烷是正四面体形结构，根据烷烃的碳原子连接情况分析，直链烷烃的碳原子是否处于一条直线？ 提示CH4分子中的CH键夹角为10928，而不是180，因此，当碳原子数3时，碳原子并不在一条直线上，而是呈锯齿状。 2乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，二者的褪色原理是否相同？ 提示二者褪色原理不相同。乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色是发生了氧化还原反应，高锰酸钾将乙烯氧化成CO2，高锰酸钾被还原；乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色是与单质溴发生了加成反应。,必考点71 甲烷的取代反应 甲烷的取代反应中须注意的问题 (1)反应条件 甲烷只能与纯净的卤素单质在光照条件下发生取代反应，不能与卤水发生取代反应。 (2)反应产物 甲烷和氯气按体积比11混合光照发生取代反应得到的不只是一氯甲烷。因为甲烷分子中的四个氢原子都可被氯原子取代，同时生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机物。,(3)物质的量关系 烷和氯气发生取代反应，参加反应的Cl2的物质的量与生成的HCl的物质的量相等；而四种有机物的量无特定的关系，生成物中HCl最多。,【典例1】 1 mol CH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后测得四种有机取代产物物质的量相等，则消耗的Cl2为_mol，被氯原子取代的氢原子有_mol。其中碳含量最小的取代产物的空间几何构型是_。四种取代产物中有一种不存在同分异构体，能说明CH4是正四面体结构而不是平面形结构，该产物是_。,解析因为CH4与Cl2发生取代反应生成的4种取代产物中的碳原子均来自于CH4，由碳原子守恒可知，共生成1 mol取代产物，且每一种取代产物物质的量均为0.25 mol。由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自Cl2，由CH4和Cl2反应的化学方程式知共耗Cl2：0.25 mol0.25 mol20.25 mol30.25 mol42.5 mol。一个Cl2分子中的一个氯原子进入HCl，一个氯原子进入取代产物，故n(H)取代n(Cl2)2.5 mol。碳含量最小的有机物是CCl4，它的空间几何构型与甲烷相同。,不管CH4是正四面体结构还是平面形结构，CH3Cl、CHCl3、CCl4都不存在同分异构现象，对于CH2Cl2，若CH4为正四面体结构，CH2Cl2不存在同分异构现象，若CH4为平面形结构，则CH2Cl2有两种同分异构体。 答案2.52.5正四面体形CH2Cl2,烷烃与卤素单质发生取代反应时，一个卤素分子中只有一个卤素原子进入有机物，因此取代烷烃中的1 mol H，需要1 mol卤素单质。 在烷烃中所有的氢原子都可以被取代，且各步反应几乎同时进行，因此其取代后的有机产物是多种卤代烃和卤化氢的混合物。,【应用1】 (2013北京西城模拟)下列有关烷烃的叙述中，不正确的是()。 A在烷烃分子中，所有的化学键都为单键 B所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应 C如图所示，将1体积甲烷和4体积Cl2充入试管中，一段时间后，将看到水槽底部有油状液滴生成，试管内充满水 D甲烷与Cl2在光照条件下发生反应的产物中，HCl的浓度最大,解析烷烃分子中碳与碳之间、碳氢之间均为单键，A正确；在光照条件下，烷烃与气态卤素单质均可发生取代反应，B正确；甲烷与氯气的取代反应是逐步取代，但往往同时发生，虽然生成的CCl4、CHCl3、CH2Cl2为液体，HCl极易溶于水，但仍有气态的CH3Cl存在，因此试管不会充满水，C错；根据甲烷与Cl2的反应原理可知，只要CH4中有一个H被取代，就生成一个HCl分子，故产物中HCl的浓度最大，D正确。 答案C,必考点72 有机物分子中原子的共线、共面问题 有机物分子中原子共线、共面问题的考查有日益加强的趋势，这是由于烃及其衍生物的性质、用途都与其分子的空间结构有关。正确解答此类题目，除必须具备一定空间想象能力外，还应注意以下几个问题：,1几种最简单有机物分子的空间构型 (1)甲烷分子(CH4)为正四面体结构，最多有3个原子共平面； (2)乙烯分子(H2C=CH2)是平面形结构，所有原子共平面； (3)乙炔分子(HCCH)是直线形结构，所有原子在同一直线上； (4)苯分子(C6H6)是平面正六边形结构，所有原子共平面； (5)甲醛分子(HCHO)是平面结构，所有原子共平面。 2单键的旋转思想 有机物分子中的单键，包括碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等都可旋转。,3规律 共线分析： (1)任何两个直接相连的原子在同一直线上。 (2)任何满足炔烃结构的分子，至少有四个原子在同一直线上。 (3)苯分子对角线上的两个碳原子及其所连接的两个原子共直线。 共面分析： 在中学所学的有机物中，所有的原子能够共平面的有： CH2=CH2、CHCH、C6H6、 、 CH2=CHCH=CH2、 。,【典例2】,解析苯分子中的12个原子一定共平面，此分子中两个苯环以碳碳单键相连，单键可以旋转，所以两个苯环不一定共面，但苯环中对角线上的4个原子在一条直线上，因此该分子中至少有11个碳原子处于同一平面上，B正确；该烃分子结构中有2个苯环，不属于苯的同系物，D不正确。 答案B,甲烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛5种分子中的H原子若被其他原子如C、O、Cl、N等取代，则取代后的分子空间构型基本不变。 借助CC键可以旋转而CC键、 键不能旋转以及立体几何知识判断。 苯分子中苯环可以以任一碳氢键为轴旋转，每个苯分子有三个旋转轴，轴上有四个原子共线。,原子共线、共面判断技巧,【应用2】 (2013淄博质检)由乙烯推测丙烯的结构或性质，正确的是 ()。 A分子中三个碳原子在同一直线上 B分子中所有原子都在同一平面上 C与HCl加成只生成一种产物 D由丙烯之间的相互加成可得聚丙烯,答案D,必考点73 常见烃的结构和性质 1乙烷、乙烯、乙炔的组成、结构与性质的比较,2.苯的同系物的结构特点和性质 结构：分子中含有1个苯环，且侧链只连接饱和链烃基的烃。 通式：CnH2n6(n6)。 性质：易取代，难加成(苯环)，易氧化(侧链)。,【典例3】 (2013肇庆调研)下列说法正确的是(双选) ()。 A甲苯中所有原子都处于同一平面内 B甲烷和乙烯都可以与氯气反应 C酸性高锰酸钾溶液可以氧化苯和甲烷 D乙烯可以与氢气发生加成反应，苯也能与氢气加成,解析甲苯相当于苯基取代了CH4中的一个H原子，CH4中各原子均不共面，因此甲苯中所有原子不共面；乙烯分子中含有碳碳双键，与Cl2、H2可发生加成反应，甲烷可以与Cl2发生取代反应；苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种独特的共价键，能与H2加成，但不能被酸性KMnO4溶液氧化，甲烷是饱和烷烃也不能被酸性KMnO4溶液氧化。 答案BD,对于结构复杂的烃类物质，在判断其性质时，可根据其结构进行推断。若烃分子中含有饱和碳原子、碳碳双键、碳碳三键和苯环等结构，可分别对甲烷、乙烯、乙炔和苯的性质进行迁移应用，同时也要注意不同结构之间的相互影响而导致性质发生的变化，如甲苯中的甲基和苯环相互影响而使两个基团上的氢原子活性增强。,【应用3】,解析苯乙烯分子中含有苯环和碳碳双键，其性质应与苯、乙烯有相似之处，从分子结构看，苯乙烯是两个平面结构的组合，通过单键旋转这两个平面有可能重合，故的说法正确；苯环上的氢原子可与硝酸发生取代反应，故的说法正确；碳碳双键可被酸性KMnO4溶液氧化使KMnO4溶液褪色，也能发生加聚反应，故正确，根据相似相溶原理有机物易溶于有机物而不易溶于水，正确，错误。 答案C,“结构类型性质”是有机化学重要的三角关系，典型的官能团(结构)发生典型的化学反应(类型)，体现有机物典型的化学性质。有机物典型的化学性质，又体现了化学反应类型，反映物质所具有的官能团，可见反应类型是联系有机物结构和性质的桥梁，它在有机化学学习中的地位非常重要，也是高考中的重要测试点，应引起同学们高度重视。,当场指导 将一定的“瘦肉精”添加到饲料中，以促进猪生长，并增加瘦肉率，使“瘦肉精”变成了“害人精”。“瘦肉精”的结构简式如图所示，下列说法正确的是 ()。,答案B 心得本题考查的实质是官能团与物质类别、性质的关系。解答时一定要根据官能团来推测其性质，同时还要注意后续反应的影响，如苯的卤代物、酯水解产生的酚、羧酸等对消耗NaOH量的影响。,Hold住考向 名师揭秘 预计2014年高考对烃的考查，将以甲烷、乙烯、苯的结构、性质为切入点，结合反应类型的判断，同分异构体的书写和有机实验基础进行命题，同时联系新能源及环保信息和时政热点请给予关注。,1(2011上海，4)下列有关化学用语能确定为丙烯的是 ()。 A. BC3H6 C D 解析A项球棍模型不一定由C、H两种元素组成；B项C3H6有丙烯、环丙烷两种结构；C项缺少一个氢原子，D项为丙烯的结构简式。 答案D,2(2011海南，7)下列化合物的分子中，所有原子都处于同一平面的有 ()。 A乙烷 B甲苯 C氟苯 D四氯乙烯 解析A项，乙烷分子中的两个甲基为四面体结构，所有原子不可能处于同一平面内；B项，甲基中的碳原子所形成的四个共价键间夹角约为10928，甲基中的四个原子是不能在一个平面上的。苯、乙烯都是平面形分子，苯中的氢原子被氟原子取代、乙烯分子中的氢原子被氯原子取代后并没有改变各原子的空间位置，所以氟苯、四氯乙烯的所有原子均在同一平面里。 答案CD,3(2010海南，12改编)下列化合物分子中的所有原子都处于同一平面的是 ()。 A甲苯 B对二甲苯 C氯乙烯 D丙烯 答案C,1判断正误 (1)苯和油脂均不能使酸性KMnO4溶液褪色 () (2012山东理综，10A) (2)乙烯和甲烷可用溴的四氯化碳溶液鉴别 () (2012福建理综，7D) (3)甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应 () (2012山东理综，10B) (4)甲烷和氯气反应生成一氯甲烷与苯与硝酸反应生成硝基苯的反应类型相同 () (2011山东理综，11C),(5)苯不能使溴的四氯化碳溶液褪色，说明苯分子中没有与乙烯分子中类似的碳碳双键 () (2011山东理综，11D) (6)乙烯和乙烷都能发生加聚反应 () (2010广东理综，11A) (7)16 g CH4中含有4NA个CH键 () (2010广东理综，8A) (8)标准状况下，22.4 L二氯甲烷的分子数约为NA个 () (2010四川理综，7A) (9)乙烯和苯都能使溴水褪色，褪色的原因相同 () (2010山东理综，12A),(10)CCl4可由CH4制得，可萃取碘水中的碘 () (2009山东理综，12A) (11)乙烯和甲烷可用酸性高锰酸钾溶液鉴别 () (2009福建理综，9D),2(2012课标全国，12)分析下表中各项的排布规律，按此规律排布第26项应为 ()。 AC7H16 BC7H14O2 CC8H18 DC8H18O,解析分析规律可知4项为一组，第26项为第7组的第二项，第7组的碳原子数为718，由规律可知第7组的第二项为碳原子数为8的烷烃，氢原子个数为28218，无氧原子，C选项正确。 答案C,3(2010全国理综)在一定的温度、压强下，向100 mL CH4和Ar的混合气体中通入400 mL O2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460 mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为 ()。 A14 B13 C12 D11,答案A,4(2012福建理综，31)对二甲苯(英文名称pxylene，缩写为PX)是化学工业的重要原料。 (1)写出PX的结构简式_。 (2)PX可发生的反应有_、_(填反应类型)。 (3)增塑剂(DEHP)存在如如图所示的转化关系，其中A是PX的一种同分异构体。,B的苯环上存在2种不同化学环境的氢原子，则B的结构简式是_。 D分子所含官能团是_(填名称)。 C分子有1个碳原子连接乙基和正丁基，DEHP的结构简式是_。,(4)F是B的一种同分异构体，具有如下特征： a是苯的邻位二取代物； b遇FeCl3溶液显示特征颜色； c能与碳酸氢钠溶液反应。 写出F与NaHCO3溶液反应的化学方程式_ _。,
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