最简单的有机化合物—甲烷知识点.doc

最简单的有机化合物—甲烷

一、 有机化合物
1. 有机化合物
定义：含碳元素的化合物叫有机物。
组成元素：除含碳元素外，常含有氢元素、氧元素，有些有机物还含有氮、硫、卤素、磷等元素。
2. 烃
仅由碳、氢两种元素组成的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。
甲烷是最简单的烃。
二、 甲烷
1. 甲烷的结构和性质
(1)物理性质：
无色无味气体、难溶于水、密度比空气小。
(2)组成和结构：
分子式
结构式
结构

简式
比例模型
空间构型

CH4

CH4

正四面体

(3)化学性质：

其中CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4都不溶于水，除CH3Cl是气体外，其他三种都是液体。
取代反应：有机物分子中的某些原子或者原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
甲烷与氯气的取代反应条件——光照，各步反应同时进行，生成物是混合物，其中HCl最多
三、 烷烃的结构和性质
(1)通式：CnH2n＋2(n≥1)。
(2)结构特点：每个碳原子都达到价键饱和。
①烃分子中碳原子之间以单键结合呈链状。
②剩余价键全部与氢原子结合。
(3)物理性质：
随分子中碳原子数的增加，呈规律性的变化。

(4)化学性质：
类似甲烷，通常较稳定，在空气中能燃烧，光照下与氯气发生取代反应。
①烷烃燃烧的通式为：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。
②丙烷与氯气反应生成一氯取代物的化学方程式为CH3CH2CH3＋Cl2CH3CH2CH2Cl＋HCl，或CH3CH2CH3＋Cl2。
习惯命名法
(1) 表示
n≤10，甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸
n>10，对应汉字数字
(2) 碳原子个数相同，结构不同时，用正、异、新表示。
(3) 举例：C6H14命名为己烷，C18H38命名为十八烷，C4H10的两种分子的命名。
无支链时命名为正丁烷，有支链时命名为异丁烷。
3．同系物与同分异构体
(1)同系物：结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质的互称。
(2)烷烃同系物：分子式都符合CnH2n＋2，如CH4、CH3—CH3、CH3CH2CH3等互称为同系物。
同系物的判断方法
判断标准——同类不同碳
同类——互为同系物的物质均属于同一类，即分子结构相似。
不同碳——互为同系物的物质碳原子数不同，即分子组成上相差一个或者若干个CH2原子团
组成特点：
同系物必须结构相似，即组成元素相同，官能团种类、个数与连接方式相同。
分子组成通式相同
同系物相对分子质量相差14或者14的整数倍。
判断规律
一差：分子组成差一个或若干个CH2原子团。
二同：同通式，同结构。
三注意：必为同一物质，结构类似，化学性质相似不完全相同。
4．同分异构现象和同分异构体
(1)同分异构现象：化合物具有相同分子式，不同结构的现象称为同分异构现象。
(2)同分异构体：具有同分异构现象的化合物的互称，如正丁烷(CH3CH2CH2CH3)和异丁烷。
1．同分异构体的判断——一同一不同
(1)一同：
分子式相同，相对分子质量相同。同分异构体的最简式相同，但最简式相同的化合物不一定是同分异构体，如C2H2与C6H6。
(2)一不同：
结构不同，即分子中原子的连接方式不同。同分异构体可以是同一类物质，也可以是不同类物质。
2．烷烃同分异构体的书写
(1)遵循原则：
主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列同、邻到间。
(2)书写步骤：
①先写出碳原子数最多的主链。
②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基接在主链某碳原子上。
③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基接在主链碳原子上，以此类推。
(3)实例(以C6H14为例)
①将分子中全部碳原子连成直链作为母链
C—C—C—C—C—C
②从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳架结构有两种：

注意：不能连在1位和5位上，否则会使碳链变长，2位和4位等效，只能用一个，否则重复。
③从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，两甲基的位置依次相同、相邻，此时碳架结构有两种：

注意：2位或3位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。所以C6H14共有5种同分异构体。
3．同分异构体数目的判断
(1)等效氢法：
分子中有多少种“等效”氢原子，其一元取代物就有多少种。
①同一个碳原子上的氢原子属于“等效”氢原子。
如中—CH3上的3个氢原子是“等效”氢原子。
②同一分子中处于轴对称位置或镜面对称位置上的氢原子属于“等效”氢原子，如CH3CH2CH2CH3分子中有2种“等效”氢原子，即—CH3上的氢原子和—CH2—上的氢原子。
③同一个碳原子上相同取代基上的氢原子属于“等效”氢原子，如分子中有2种“等效”氢原子。
(2)换元法：
一种烃如果有m个氢原子可被取代，那么它的n元取代物与(m－n)元取代物种类相等。
例2．分子式为C3H4Cl2且含有结构的有机物的同分异构体共有(不考虑立体异构)(　　)
A．3种　　　　　　　　 　B．4种
C．5种 D．6种

【特别提醒】
(1)在表示有机物分子的结构时，比例模型比结构式、球棍模型更能反映分子的真实结构。
(2)烷烃和Cl2在光照条件下发生取代反应，每取代1 mol氢原子需要1 mol Cl2。
(3)常温下，碳原子数≤4的烃都为气态。
(4)同系物具有相同的通式，但通式相同的不一定是同系物。如C2H4和 (环丙烷)。