2019届北京专用高考化学一轮复习第30讲烷烃烯烃炔烃讲义.ppt

栏目索引,教材研读,考点突破,栏目索引,第,30,讲烷烃、烯烃、炔烃,一、烷烃通式:C,n,H,2,n,+2,(,n,1),1.烷烃的物理性质:,随着分子中碳原子数的递增,呈现规律性的变化:沸点逐渐升高,相对密度逐渐增大;常温下的存在状态,由气态逐渐过渡到液态、固态。,2.烷烃的化学性质:,烷烃能够发生取代反应、氧化反应、分解反应等。,(1)氧化反应:烷烃能够燃烧生成,二氧化碳和水,。,(2)取代反应:烷烃的特征反应就是取代反应。如C,n,H,2,n,+2,+Cl,2,C,n,H,2,n,+1,Cl+HCl,。,(3)分解反应:烷烃在高温条件下能够裂解或裂化。如:,教材研读,C,4,H,10,CH,2,CH,2,+CH,3,CH,3,或,C,4,H,10,CH,4,+CH,2,CHCH,3,。,3.甲烷的分子组成和结构,甲烷分子中,1个碳原子与4个氢原子形成4个极性共价键,构成以碳原子,为中心,4个氢原子位于4个顶点的,正四面体,结构。甲烷的分子式,为CH,4,电子式为H,H,结构式为,。科学实验证明,甲烷分,子中的4个碳氢键是等同的,它们的键长均为109.3 pm,两个碳氢键间的,夹角(即键角)均为109,28,键能为413.4 kJmol,-1,。,自测1,(1)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CH,3,Cl吗?,(2)能否用CH,3,CH,3,的取代反应制取纯净的CH,3,CH,2,Cl?,答案,(1)不是;能生成四种氯代物:CH,3,Cl、CH,2,Cl,2,、CHCl,3,、CCl,4,。,(2)不能;CH,3,CH,3,与Cl,2,发生取代反应得到的是混合物。,自测2,丁烷(分子式为C,4,H,10,)广泛用作家用液化石油气,也用于打火机中作燃料,下列关于丁烷的叙述不正确的是,(),A.在常温下,C,4,H,10,是气体,B.C,4,H,10,与CH,4,互为同系物,C.丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体,D.C,4,H,10,进行一氯取代后生成两种沸点不同的产物,D,答案,D在常温下,C,4,H,10,是气体;C,4,H,10,与CH,4,均是烷烃,结构相似,组成,上相差3个CH,2,互为同系物,A、B均正确。丁烷有正丁烷(CH,3,CH,2,CH,2,CH,3,)和异丁烷(,)两种同分异构体,它们进行一氯取代后,共生成4种有机物,故C正确,D错误。,二、烯烃通式:C,n,H,2,n,(,n,2),1.烯烃的物理性质:,随着分子中碳原子数的递增,呈现规律性变化:沸点,逐渐升高,相对密度逐渐增大;常温下的存在状态,由气态逐渐过渡到液,态、固态。,2.烯烃的化学性质(以乙烯为例),(1)氧化反应:乙烯等烯烃分子能被KMnO,4,(H,+,)氧化,而使KMnO,4,溶液褪色,我们可以利用这一性质来检验碳碳双键的存在。同时乙烯也能在氧气中燃烧,化学方程式为,:,CH,2,=,CH,2,+3O,2,2CO,2,+2H,2,O,。,(2),加成反应,:,乙烯可以跟水、卤素单质、卤化氢和氢气等加成。,把乙烯通入溴的四氯化碳溶液中能使溴的四氯化碳溶液褪色。化学方,程式为,:,CH,2,=,CH,2,+Br,2,CH,2,BrCH,2,Br,。,与水反应的化学方程式为:,CH,2,=,CH,2,+H,2,O CH,3,CH,2,OH,。,与HCl反应:CH,2,=,CH,2,+HCl,CH,3,CH,2,Cl。,与H,2,反应:CH,2,=,CH,2,+H,2,CH,3,CH,3,。,(3)加聚反应:,。其中CH,2,=,CH,2,是单体,CH,2,CH,2,称为链节,n,是聚合度。,其他烯烃的化学性质和乙烯相似。,自测3,乙烯使溴水、酸性KMnO,4,溶液褪色的原理是否相同?能否用酸性KMnO,4,溶液鉴别CH,4,和CH,2,CH,2,?,答案,褪色原理不相同,前者是发生了加成反应,后者是发生了氧化反,应。由于CH,4,与酸性KMnO,4,溶液不发生反应,而CH,2,CH,2,能使酸性,KMnO,4,溶液褪色,因此可以用酸性KMnO,4,溶液鉴别CH,4,和CH,2,CH,2,。,自测4,下图是用球棍模型表示的某有机反应的过程,则该反应的有机,反应类型是,(),A.取代反应,B.加成反应,C.聚合反应,D.酯化反应,B,三、炔烃,1.炔烃,(1)定义:分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃叫做炔烃。,(2)炔烃的通式:C,n,H,2,n,-2,(,n,2)。,(3)炔烃物理性质的变化规律,随分子里碳原子数的增加,也就是相对分子质量的增大,沸点逐渐升高,相对密度逐渐增大;炔烃的相对密度一般小于水的密度;炔烃易溶于有机溶剂。,2.乙炔,(1)乙炔的物理性质:乙炔是无色无味的气体,微溶于水,易溶于有机溶,剂。,2)反应装置:固+液,气,3)净化:用CuSO,4,溶液,4)收集:排水集气法,5)注意事项,a.,实验装置在使用前要先,检查气密性,。,b.,盛电石的试剂瓶要及时密封,严防电石吸水而变质。取电石要用,镊子夹取,切忌用手拿。,c.制取乙炔时,由于CaC,2,和水反应剧烈,并产生泡沫,为防止产生的泡沫进入导管,应在导气管管口附近塞入,少量棉花,。,d.电石与水反应很剧烈,为得到平稳的乙炔气流,可用,饱和食盐水,代替水,并用分液漏斗控制其流速。,e.制取乙炔不能用启普发生器或具有启普发生器原理的实验装置,原因是碳化钙吸水性强,与水反应剧烈,不能随用随停,且反应过程中放出大量的,热,易使启普发生器炸裂。,(4)乙炔的化学性质,乙炔分子中碳碳三键中有两个键易断裂,因而能发生加成反应,易被氧化。,1),氧化反应,a.,可燃性,:,乙炔可在空气中燃烧,火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。,2C,2,H,2,+5O,2,4CO,2,+2H,2,O,b.使酸性KMnO,4,溶液褪色:乙炔易被酸性KMnO,4,溶液氧化。,2)加成反应,a.乙炔与溴加成,乙炔与溴的物质的量之比为12的加成产物:,CHBr,2,CHBr,2,乙炔与溴的物质的量之比为11的加成产物:,BrCH,=,CHBr,b.乙炔与氯化氢加成:,自测5,下列说法中正确的是,(),A.炔烃分子中所有的碳原子在同一条直线上,B.分子组成符合C,n,H,2,n,-2,通式的链烃,一定是炔烃,C.炔烃既易发生加成反应,又易发生取代反应,D.炔烃既可使溴水褪色,又可使酸性KMnO,4,溶液褪色,D,答案,DA项,炔烃分子中与,直接相连的碳原子和,中的碳原子在一条直线上;B项,分子组成符合C,n,H,2,n,-2,通式的,链烃可能为二烯烃或炔烃;C项,炔烃不易发生取代反应。,自测6,下图中的实验装置可用于制取乙炔。请填空:,(1)图中,A管的作用是,调节水面高度以控制反应的发生和停止,制取乙炔的化学方程式是,CaC,2,+2H,2,O Ca(OH),2,+C,2,H,2,。,(2),乙炔通入酸性,KMnO,4,溶液中观察到的现象是,KMnO,4,溶液褪色,乙炔发生了,氧化,反应。,(3)乙炔通入溴的四氯化碳溶液中观察到的现象是,溴的CCl,4,溶液褪色,乙炔发生了,加成,反应。,(4)为了安全,点燃乙炔前应,检验乙炔的纯度,乙炔燃烧时的实验现象,是,火焰明亮并伴有浓烈的黑烟,。,解析,实验室通过电石和水的反应制取C,2,H,2,:CaC,2,+2H,2,O,Ca(OH),2,+,C,2,H,2,图示装置可通过A管的移动调节水面的高度,从而控制反应的发,生和停止:将A管提高,右管中水面上升,水与电石接触发生反应;将A管,降低,右管中水面下降,水与电石脱离,反应停止。C,2,H,2,能使酸性KMnO,4,溶液和溴的CCl,4,溶液褪色,分别发生氧化反应和加成反应。C,2,H,2,等可燃,性气体在点燃前必须检验其纯度,以免发生爆炸。C,2,H,2,中C的质量分数,较大,C,2,H,2,在燃烧时火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。,考点突破,考点一烃分子中原子共面、共线问题,考点二烃类燃烧规律(教师用书专用),1.掌握四种分子的空间构型,(1)甲烷:,正四面体结构,C原子居于正四面体的中心,分子中的5个原子中没有任何4个原子处于同一平面内。其中任意3个原子在同一平面内,任意2个原子在同一直线上。,(2)乙烯:,平面结构,分子中的6个原子处于同一平面内,键角都约为120,。,考点一烃分子中原子共面、共线问题,(3)乙炔:,直线形结构,分子中的4个原子处于同一直线上。同一直线上的原子当然也处于同一平面内。,(4)苯:,平面结构,分子中的12个原子处于同一平,面内。,2.明确两个要点,(1)以上4种分子中的H原子如果被其他原子取代,分子空间构型基本不变。,(2)共价单键可以自由旋转,共价双键和共价三键则不能旋转。,3.结构不同的基团连接后原子共面分析,(1)直线与平面连接:直线结构中如果有两个原子(或者一个共价键)与一,个平面结构共用,则直线在这个平面上。如,其空,间结构为,中间两个碳原子既在“乙烯”平面上,又在“乙炔”直线上,所以直线在平面上,所有原子共平面。,(2)平面与平面连接:如果两个平面结构通过单键相连,则由于单键可自,由旋转,两个平面可能会重合。,(3)平面与立体结构连接:如果甲基与平面结构通过单键相连,则由于单,键可自由旋转,甲基中的一个氢原子可能处于这个平面上。如丙烯分子,中,共面原子最少有6个,最多有7个。,(4)直线、平面与立体结构连接:如下图所示的分子中与“乙烯”共平面的原子最少有10个,最多有19个。,分析时要注意两点:观察分子的结构,先找出甲烷、乙烯、乙炔和苯分子的“影子”,再将甲烷“正四面体”、乙烯“平面形”、乙炔“直线形”和苯“平面形”等分子构型知识迁移过来;苯环以单键连接在6号不饱和碳原子上,不管单键如何旋转,8号和9号碳原子总是处于“乙烯”平面上,不要忽略8号碳原子对位上的9号碳原子。,4.几个基本规律,(1)结构中出现一个饱和碳原子,则整个分子不再共面。,(2)结构中出现一个碳碳双键,有6个原子必共面。,(3)结构中出现一个碳碳三键,有4个原子必共线。,(4)结构中出现一个苯环,有12个原子必共面。,(5)正四面体结构:甲烷;平面结构:乙烯、苯、萘(,)、蒽,(,)、甲醛(,);直线结构:乙炔。,(6)与饱和碳(CH,4,型)直接相连的各原子不共面。,(7)与,或,或,或,直接相连的各原子共平面。,(8)与,直接相连的原子共线。,典例1,有关,分子结构的下,列叙述中,正确的是,(),A.除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上,B.所有的原子在同一平面上,C.12个碳原子不可能在同一平面上,D.12个碳原子有可能在同一平面上,D,答案,D其空间结构可简单表示为:,由图可以看到,直线,l,一定在平面,N,中,甲基上三个氢原子只有一个可能在这个平面内;CHF,2,基团中的两个氟原子和一个氢原子,最多只有一个在双键决定的平面,M,中;平面,M,和平面,N,共用两个碳原子,可以通过旋转碳碳单键使两平面重合,因此12个碳原子可能共平面。乙烯分子中的键角为120,结合图知苯环以外的所有碳原子不可能共直线。,1-1,下列关于,的说法正确的是,(),A.所有原子在同一平面上,B.最多有9个碳原子在同一平面上,C.有7个碳原子可能在同一直线上,D.最多有4个碳原子在同一直线上,D,答案,D该有机物的结构为,或,由于单键可以旋转,故“乙烯”平面可,以与“苯”平面重合,最多有11个碳原子共面;该有机物分子中最多有4,个碳原子在一条直线上;该有机物分子中含有甲基,所有原子不可能在同一平面上。,1-2,关于,下列结论正确的是,(),A.该有机物的分子式为C,13,H,16,B.该有机物属于苯的同系物,C.该有机物分子至少有4个碳原子共直线,D.该有机物分子最多有13个碳原子共平面,D,答案,DA项,该有机物的分子式为C,13,H,14,;B项,该有机物含有碳碳双键和碳碳三键,不属于苯的同系物;C项,该有机物分子至多有3个碳原子共直线;D项,该有机物分子最多有13个碳原子共平面。,考点二烃类燃烧规律(教师用书专用),1.在相同状况下气态烃完全燃烧,反应前后气体体积的变化规律,(1)若燃烧后生成的水为液态,C,x,H,y,+(,x,+,)O,2,x,CO,2,+,H,2,O(液),1(,x,+,y,/4),x,V,=,V,后,-,V,前,=-(1+,y,/4)4时,V,0(体积增大),分子中氢原子数大于4的气态烃都符合。,c.当,y,4时,V,0(体积减小),气态烃中只有C,2,H,2,符合。,小结若烃燃烧后生成的水为气态,气体体积变化同样只与烃分子中,氢原子数有关,与碳原子数无关;同时还可根据气体体积变化推断烃的,组成。,2.烃完全燃烧的耗氧量规律,(1)等物质的量的烃完全燃烧的耗氧量规律,由烃的燃烧通式C,x,H,y,+(,x,+,y,/4)O,2,x,CO,2,+,H,2,O知,耗氧量由(,x,+,y,/4)决定,(,x,+,y,/4),越大,消耗氧气的量就越多,若两种烃的,(,x,+,y,/4),相等,耗氧量就相同,;,生成,CO,2,的量由,x,决定,生成水的量由,y,决定。,(2),等质量的烃完全燃烧的耗氧量规律,1 mol C(12 g),消耗,1 mol O,2,4 mol H(4 g),消耗,1 mol O,2,所以质量相同的烃完全燃烧,(H),越高,消耗,O,2,的量越多,生成,H,2,O,的量越多,生成,CO,2,的量越少。,变换技巧,:,通常把,C,x,H,y,变换为,CH,y,/,x,y,/,x,越大,(H),越高,等质量完全燃烧时消耗,O,2,的量越多。烃中氢元素的质量分数最高的是甲烷,其次为乙烷。,通常把C,x,H,y,变换为 C,x,/,y,H,x,/,y,越大,(C)越高,等质量完全燃烧时生成CO,2,的量越多。常见烃中碳元素的质量分数最高的是乙炔和苯。若两种烃的,x,/,y,相等,则生成CO,2,和H,2,O的质量之比相等。,3.烃完全燃烧的产物CO,2,和H,2,O的物质的量的相对大小关系及应用,烷烃:C,n,H,2,n,+2,+,O,2,n,CO,2,+(,n,+1)H,2,O(,n,1),烯烃:C,n,H,2,n,+,O,2,n,CO,2,+,n,H,2,O(,n,2),炔烃:C,n,H,2,n,-2,+,O,2,n,CO,2,+(,n,-1)H,2,O(,n,2),苯及其同系物:C,n,H,2,n,-6,+,O,2,n,CO,2,+(,n,-3)H,2,O(,n,6),分析以上反应方程式可得:,(1)当,n,(CO,2,),n,(H,2,O),时,情况比较复杂,若能确定没有芳香烃,组成可能为炔烃,;,烯烃和炔烃,;,烷烃、烯烃和炔烃等。,4.,任意比混合时的常见规律,(1),最简式相同。如烯烃和环烷烃,(CH,2,),乙炔和苯,(CH),甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖,(CH,2,O),等。最简式相同的有机物以任意比混合,只要总质量固定,含碳元素的质量必然相同,完全燃烧后产生,CO,2,的量为一个定值。,(2),分子中具有相同氢原子数的两种有机物,以任意比混合,只要混合物的总物质的量固定,燃烧后产生水的量是一个定值。,5.,烃燃烧规律的推广,物质的量相等的烃,(,C,m,H,n,),和可拆写成,C,m,H,n,(CO,2,),x,(H,2,O),y,(,m,、,n,为自然数,x,、,y,为非负整数但不同时为,0),形式的烃的衍生物分别完全燃烧,它们消耗氧气的量相等。,典例2,两种气态烃以任意比例混合,在105 时,1 L该混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体的体积仍是10 L。下列各组混合烃中不符合此条件的是,(),A.CH,4,、C,2,H,4,B.CH,4,、C,3,H,4,C.C,2,H,4,、C,3,H,4,D.C,2,H,2,、C,3,H,6,D,答案,D据题意知,T,100,生成的水为气态,在此状况下气态烃充分燃烧,混合气体的总体积始终为10 L,即,V,=0,故两种气态烃分子中的氢原子数均为4。,2-1,完全燃烧质量相同的:甲烷;丙烷;乙烯;乙炔;苯;间二甲苯时,耗氧量由多到少的顺序是,=,(用序号表示)。,解析,先将各烃转化成CH,y,/,x,的形式,CH,4,;CH,8/3,;CH,2,;CH;CH;,CH,5/4,因为等质量的烃燃烧时耗氧量取决于,y,/,x,的大小,y,/,x,越大,耗氧量,越多,所以耗氧量由多到少的顺序为=。,2-2,400 K、101.3 kPa时,1.5 L某烃蒸气能在,a,L氧气中完全燃烧,体积增大至(,a,+3)L(相同条件下)。请回答下列问题:,(1)该烃在组成上必须满足的基本条件是,该烃分子中氢原子数为8,。,(2)当,a,=10 L时,该烃可能的分子式为,C,4,H,8,、C,3,H,8,。,(3)当该烃的分子式为C,7,H,8,时,a,的取值范围为,a,13.5,。,解析,(1)根据烃完全燃烧的通式和差量法可以求解,即:,C,x,H,y,+(,x,+,)O,2,x,CO,2,+,H,2,O(g),V,1 L,(,-1)L,1.5 L,a,+3-(,a,+1.5)L,列比例式解得,y,=8;,(2)由于该烃在O,2,中完全燃烧,故O,2,足量,即1.5(,x,+,),10,且,y,=8,解得,x,14/3,则该烃可能为C,4,H,8,或C,3,H,8,;,(3)当烃的分子式为C,7,H,8,时,烃完全燃烧,即:,a,1.5(,x,+,)=1.5,(7+,)=13.5。,