第十二章烴第一節(jié)甲烷、烷烴1．了解有機化合物數(shù)目眾多和異構(gòu)現(xiàn)象普遍存在的本質(zhì)原因。2．了解烷烴的命名原則。3．掌握甲烷及烷烴的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。4．理解基團、官能團、同分異構(gòu)體、同系物等概念，能夠辨認(rèn)同系物和列舉同分異構(gòu)體。能夠識別結(jié)構(gòu)式(結(jié)構(gòu)簡式)中各種原子的連接次序和方式、基團和官能團。一、有機物的組成和結(jié)構(gòu)1．有機化合物的組成有機物中一定含有碳元素，通常還有氫、氧、氮、硫、鹵素等。一般認(rèn)為含碳元素的化合物稱為有機物，但有些含碳的物質(zhì)如：CO、CO2、H2CO3、碳酸鹽、碳酸氫鹽、金屬碳化物、金屬氰化物都是無機物。2．有機物的結(jié)構(gòu)特點(1)溶解性：大多數(shù)有機物

溶于水，

溶于有機溶劑。(2)耐熱性：多數(shù)有機物不耐熱，熔點

。(3)可燃性：絕大多數(shù)有機物

燃燒。(4)晶體類型：絕大多數(shù)有機物晶體為

，不易導(dǎo)電。(5)反應(yīng)緩慢：有機物參加的反應(yīng)復(fù)雜，一般較緩慢且常伴有副反應(yīng)發(fā)生，化學(xué)方程式中一般用“―→”代替“===”。低不易易分子晶體【自我檢測】將CO2轉(zhuǎn)化成有機物可有效實現(xiàn)碳循環(huán)。CO2轉(zhuǎn)化成有機物的例子很多，如：

以上反應(yīng)中，最節(jié)能的是________，原子利用率最高的是________。(填字母)答案：

a

二、甲烷1．結(jié)構(gòu)：甲烷的分子式：

，結(jié)構(gòu)式：

，電子式

，空間構(gòu)型為

。CH4正四面體2．物理性質(zhì)：無色無味、比空氣

、

溶于水的氣體。輕難3．化學(xué)性質(zhì)(1)取代反應(yīng)：以CH4與Cl2的取代反應(yīng)為例：①反應(yīng)條件：光照。②反應(yīng)原理：(用化學(xué)方程式表示)

③反應(yīng)特點CH4分子中的氫原子逐步被氯原子替代。每從CH4分子中取下1molH原子，消耗

分子。④產(chǎn)物特點：各種有機取代產(chǎn)物共存，且物質(zhì)的量的總和等于

的物質(zhì)的量。1mol

Cl2甲烷(2)氧化反應(yīng)①CH4通常不與

、

、

(如KMnO4)反應(yīng)。②甲烷在空氣中燃燒，產(chǎn)生

色的火焰，并放出大量的熱。反應(yīng)的化學(xué)方程式為：③高溫分解化學(xué)方程式為：酸堿氧化劑淡藍(lán)【自我檢測】分析右圖中實實驗裝置，預(yù)預(yù)測可能觀察察到的實驗現(xiàn)象：(1)試管中：①___；②_____；③______。(2)水槽中：______________________。答案：(1)①氣體顏色逐漸漸褪去②水面上升③試管內(nèi)壁上有有黃色油狀液液滴出現(xiàn)(2)有白色膠狀沉沉淀生成三、烷烴1．烷烴通式：：。2．物理性質(zhì)(1)常溫下隨著碳碳原子數(shù)的增增加，烷烴的的熔、沸點逐逐漸，密度逐漸。常溫下為為氣態(tài)的烷烷烴共種。(2)同分異構(gòu)體體之間支鏈鏈越多，熔熔、沸點越越，密度越。CnH2n＋2(n≥1)升高增大6低小3.化學(xué)性質(zhì)(1)取代反應(yīng)：：烷烴在條件下可以以與Cl2、Br2發(fā)生取代反反應(yīng)。(2)氧化反應(yīng)：：烷烴在O2中的燃燒通通式為(3)分解反應(yīng)：：在一定條條件下，烷烷烴可以分分解。光照4．命名(1)習(xí)慣命名法法(2)系統(tǒng)命名法法①選主鏈：選選的鏈為主鏈鏈；②編號：從離的一端開始始編號；③書寫名稱：：支鏈名在在前主鏈名名在后，支支鏈不同，，簡單的在在前，同基基合并。最長離支鏈最近近5．同系物的的概念結(jié)構(gòu)，在分子組組成上相差差一個或若若干個原子團的物物質(zhì)互稱為為同系物。。同系物的特特點：(1)結(jié)構(gòu)相似，有相同的的。(2)分子組成相相差或。(3)有相似。6．同分異構(gòu)構(gòu)體：化合合物具有分子式，但但具有分子結(jié)構(gòu)的的現(xiàn)象叫做做同分異構(gòu)構(gòu)現(xiàn)象。具具有現(xiàn)象的化合合物互稱為為同分異構(gòu)構(gòu)體。其特特點：分子子式、結(jié)構(gòu)?！癈H2”通式“CH2”“CH2”的整數(shù)倍不同同分異構(gòu)相同不同相似化學(xué)性質(zhì)相同【自我檢測】在烷烴分子子中的基團團：中的碳原子子分別稱為為伯、仲、、叔、季碳碳原子；數(shù)數(shù)目分別用用n1、n2、n3、n4表示。如：：分子中n1＝6，n2＝1，n3＝2，n4＝1。試根據(jù)不不同烷烴的的組成和結(jié)結(jié)構(gòu)，分析析出烷烴(除甲烷外)中各原子數(shù)數(shù)的關(guān)系。。(1)若烷烴分子子中氫原子子數(shù)為A，A與n1、n2、n3、n4的關(guān)系是：：A＝______________或A＝____________。(2)若某分子中中n2＝n3＝n4＝1，則該分子子的結(jié)構(gòu)簡簡式可能是是：___。(3)四種種碳碳原原子子數(shù)數(shù)之之間間的的關(guān)關(guān)系系是是n1＝_______________。答案案：：(1)(n1＋n2＋n3＋n4)×2＋23n1＋2n2＋n3(3)2＋n3＋2n4(1)概念念反反應(yīng)應(yīng)。。有機機物物分分子子里里的的某某些些原原子子或或原原子子團團被被其其他他原原子子或或原原子子團團所所代代替替的的(2)烷烴烴的的取取代代反反應(yīng)應(yīng)烷烴烴發(fā)發(fā)生生取取代代反反應(yīng)應(yīng)時時，，碳碳鏈鏈結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)沒沒有有變變化化，，一一氯氯代代物物的的種種數(shù)數(shù)取取決決于于分分子子中中有有幾幾種種性性質(zhì)質(zhì)不不同同的的氫氫原原子子，，因因此此，，只只要要判判斷斷出出烷烷烴烴分分子子中中有有幾幾種種氫氫原原子子就就可可知知其其一一氯氯代代物物有有幾幾種種。。同同一一個個碳碳原原子子上上的的氫氫原原子子性性質(zhì)質(zhì)相相同同，，同同一一個個碳碳原原子子上上連連接接的的所所有有甲甲基基氫氫原原子子性性質(zhì)質(zhì)相相同同，，位位置置相相同同的的碳碳原原子子上上氫氫原原子子性性質(zhì)質(zhì)相相同同。。(3)常見取代代反應(yīng)的的類型①鹵代反應(yīng)應(yīng)②酯化反應(yīng)應(yīng)③水解反應(yīng)應(yīng)(酯的水解解、鹵代代烴水解解、糖類類、油脂脂、蛋白白質(zhì)水解解等)④硝化反應(yīng)應(yīng)⑤磺化反應(yīng)應(yīng)判斷一個個有機反反應(yīng)是否否屬于取取代反應(yīng)應(yīng)時，要要緊緊抓抓住一個個“換”字，即用用一個原原子(或原子團團)換去另一一個原子子(或原子團團)，即取代代反應(yīng)發(fā)發(fā)生后一一定有副副產(chǎn)物生生成。(2008·海南高考考)下列有機機反應(yīng)中中，不屬屬于取代代反應(yīng)的的是()解析：答案：BABCD反應(yīng)類型取代反應(yīng)氧化反應(yīng)取代反應(yīng)(鹵代烴水解)取代反應(yīng)(苯的硝化)[變式訓(xùn)練練]1.為了探究究甲烷與與氯氣的的取代反反應(yīng)，某某同學(xué)設(shè)設(shè)計了下下列實驗驗方法：：如下圖圖所示，，甲烷和和氯氣體體積比為為1∶4，將該裝裝置放在在有光亮亮的地方方(假設(shè)氯氣氣在水中中溶解度度可以忽忽略；假假設(shè)U形管的容容積遠(yuǎn)小小于集氣氣瓶的容容積)，經(jīng)過足足夠的一一段時間間后，U形管水柱柱變化為為()A．左高右右低B．左低右右高C．U形管中水水的高度度左右相相同D．U形管中沒沒有水解析：甲烷取代代反應(yīng)的的化學(xué)方方程式為為CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl，此反應(yīng)應(yīng)中氣體體的物質(zhì)質(zhì)的量減減少，且且生成的的HCl能夠溶解解于水，，所以左左側(cè)壓強強減小至至零，故故U形管中的的水完全全被吸入入集氣瓶瓶。答案：D(2)同分異構(gòu)構(gòu)體的書書寫方法法①由通式，，判類別別根據(jù)有機機物的分分子組成成判斷其其可能的的類別異異構(gòu)(一般用通通式判斷斷)。②減碳法，，寫碳鏈鏈主鏈由長長到短，，支鏈由由整到散散，位置置由心到到邊，分分布由近近及遠(yuǎn)。。③移官位，，氫充填填a．先寫出出不帶官官能團的的烴的同同分異構(gòu)構(gòu)體，然然后在各各條碳鏈鏈上依次次移動官官能團的的位置。。b．按“碳四鍵”的原則，，碳原子子剩余的的價鍵用用氫原子子去飽和和，就可可得所有有同分異異構(gòu)體的的結(jié)構(gòu)簡簡式。(3)取代反應(yīng)應(yīng)產(chǎn)物同同分異構(gòu)構(gòu)體的判判斷——等效氫法法①有機物中中位置等等同的氫氫原子叫叫等效氫氫原子，，烴的分分子中等等效氫原原子的種種類有多多少，則則其一元元取代物物種類就就有多少少。②“等效氫原原子”種類的判判斷通常常有如下下三個原原則：a．同一碳碳原子所所連的氫氫原子是是等效的的；b．同一碳碳原子所所連的甲甲基上的的氫原子子是等效效的；c．同一分分子中處處于軸對對稱或鏡鏡面對稱稱(相當(dāng)于平平面鏡成成像時，，物與像像的關(guān)系系)，對稱位位置上的的氫原子子是等效效的。③常見的幾幾種烴基基的異構(gòu)構(gòu)體數(shù)目目a．—C3H7：2種，結(jié)結(jié)構(gòu)簡簡式分分別為為：(1)同分異異構(gòu)體體的分分子式式相同同，故故相對對分子子質(zhì)量量相同同。但但相對對分子子質(zhì)量量相同同的化化合物物不一一定是是同分分異構(gòu)構(gòu)體，，如C2H6與HCHO，C2H5OH與HCOOH不是同同分異異構(gòu)體體。(2)同分異異構(gòu)體體的最最簡式式相同同。但但最簡簡式相相同的的化合合物不不一定定是同同分異異構(gòu)體體，如如C2H2與C6H6，HCHO與CH3COOH不是同同分異異構(gòu)體體。(3)書寫同同分異異構(gòu)體體時要要按一一定的的思維維順序序，避避免遺遺漏和和重復(fù)復(fù)。同同時要要注意意總結(jié)結(jié)規(guī)律律，如如一種種烴如如果有有m個氫原原子可可被取取代，，那么么它的的n元取代代物與與(m－n)元取代代物種種類相相等。。(2009·遼寧、、寧夏夏理綜綜)3－甲基基戊烷烷的一一氯代代產(chǎn)物物(不考慮慮立體體異構(gòu)構(gòu))有A．3種B．4種C．5種D．6種解析：：該題考考查了了有機機化合合物的的同分分異構(gòu)構(gòu)現(xiàn)象象。對對3－甲基基戊烷烷的碳骨骨架分分析可可知，，1號碳原原子和和5號碳原原子，，2號碳原原子和和4號碳原原子上上的氫氫原子子是對對稱的的，另另外還還有3號碳原子上上的氫原子子，及連接接3號碳原子的的甲基上的的氫原子，，共有4種不同環(huán)境境的氫原子子，所以3－甲基戊烷烷的一氯代代產(chǎn)物的同同分異構(gòu)體體共有4種。答案：B[變式訓(xùn)練]2.(2010·課標(biāo)全國)分子式為C3H6Cl2的同分異構(gòu)構(gòu)體共有(不考慮立體體異構(gòu))()A．3種B．4種C．5種D．6種解析：分子式為C3H6Cl2的同分異構(gòu)構(gòu)體共有答案：B烷烴是有機機化學(xué)的基基礎(chǔ)，本節(jié)節(jié)取代反應(yīng)應(yīng)、同分異異構(gòu)體書寫寫等是歷年年高考重點點考查的內(nèi)內(nèi)容之一。。主要題型型有：①選擇題。該該類型題的的特點是一一題考查多多個知識點點，題少但但覆蓋面廣廣。此類型型題主要考考查學(xué)生的的觀察能力力和自學(xué)能能力。②填空題。該該類型題的的特點是將將計算、推推斷等的解解題過程在在試卷外完完成，卷面面上只體現(xiàn)現(xiàn)結(jié)論或結(jié)結(jié)果。此類類型題主要要考查學(xué)生生的思維能能力和綜合合處理問題題的能力。。單獨與本節(jié)節(jié)內(nèi)容相關(guān)關(guān)的試題并并不很多，，但烷烴是是有機化學(xué)學(xué)的基礎(chǔ)，，是進(jìn)一步步學(xué)習(xí)烴及及烴的衍生生物知識的的基礎(chǔ)。高高考命題將將牢牢把握握這一特點點，將把甲甲烷分子空空間結(jié)構(gòu)(飽和碳原子子的結(jié)構(gòu))、取代反應(yīng)應(yīng)等內(nèi)容同同烴的衍生生物知識綜綜合在一起起進(jìn)行考查查。另外，，同分異構(gòu)構(gòu)體的書寫寫將繼續(xù)是是高考考查查熱點。1．(2009·重慶理綜)下列對有機機物結(jié)構(gòu)或或性質(zhì)的描描述，錯誤誤的是()A．一定條件件下，Cl2可在甲苯的的苯環(huán)或側(cè)側(cè)鏈上發(fā)生生取代反應(yīng)應(yīng)B．苯酚鈉溶溶液中通入入CO2生成苯酚，，則碳酸的的酸性比苯苯酚弱C．乙烷和丙烯烯的物質(zhì)的量量共1mol，完全燃燒生生成3molH2OD．光照下2,2－二甲基丙烷烷與Br2反應(yīng)，其一溴溴取代物只有有一種解析：本題考查有機機基礎(chǔ)知識。。選項A，在光照條件件下Cl原子取代苯環(huán)環(huán)側(cè)鏈上的H，在催化劑條條件下Cl原子取代苯環(huán)環(huán)上的H。選項B，H2CO3的酸性比苯酚酚強。選項C，C2H6、C3H6分子中含有的的H原子數(shù)相同，，1mol混合物無論怎怎樣分配，含含H量不變，完全全燃燒生成的的H2O始終為3mol。選項D,2,2－二甲基丙烷烷中，4個—CH3完全等效，其其一溴代物只只有一種。答案：B2．(2008·全國卷Ⅰ)下列各組物質(zhì)質(zhì)不屬于同分分異構(gòu)體的是是()A．2,2－二甲基丙醇醇和2－甲基丁醇B．鄰氯甲苯和和對氯甲苯C．2－甲基丁烷和和戊烷D．甲基丙烯酸酸和甲酸丙酯酯解析：具有相同分子子式、不同結(jié)結(jié)構(gòu)的化合物物互稱為同分分異構(gòu)體。A、B、C選項中兩種物物質(zhì)的分子式式均相同，互互為同分異構(gòu)構(gòu)體。分子式不同，，不互為同分分異構(gòu)體。答答案為D。答案：D3．環(huán)丙烷可作作為全身麻醉醉劑，環(huán)己烷烷是重要的有有機溶劑。下下面是部分環(huán)環(huán)烷烴及烷烴烴衍生物的結(jié)結(jié)構(gòu)簡式、鍵鍵線式和某些些有機化合物物的反應(yīng)式(其中Pt、Ni是催化劑)?；卮鹣铝袉栴}題：(1)環(huán)烷烴與____________________是同分異構(gòu)體體。(2)從反應(yīng)①～③可以看出，最最容易發(fā)生開開環(huán)加成反應(yīng)應(yīng)的環(huán)烷烴是是________(填名稱)。判斷依據(jù)為為__________________。(3)環(huán)烷烴還可與與鹵素單質(zhì)、、鹵化氫發(fā)生生類似的開環(huán)環(huán)加成反應(yīng)，，如環(huán)丁烷與與HBr在一定條件下下反應(yīng)，其化化學(xué)方程式為為____________________________________(不需注明反應(yīng)應(yīng)條件)。(4)寫出鑒別環(huán)丙丙烷和丙烯的的一種方法，，試劑______________________；現(xiàn)象與結(jié)論論_________。解析：(1)由表中結(jié)構(gòu)簡簡式可知環(huán)烷烷烴的通式為為CnH2n，顯然與碳原原子個數(shù)相等等的烯烴互為為同分異構(gòu)體體。(2)比較①～③的的反應(yīng)條件(溫度)知，①反應(yīng)溫溫度最低，故故環(huán)丙烷最易易發(fā)生開環(huán)加加成反應(yīng)。(3)根據(jù)加成反應(yīng)應(yīng)的實質(zhì)，不不難寫出所求求反應(yīng)的方程程式。(4)由反應(yīng)④知環(huán)環(huán)烷烴不與KMnO4(H＋)反應(yīng)，而碳碳碳雙鍵易被氧氧化，故用KMnO4可鑒別環(huán)丙烷烷和丙烯。答案：(1)相同碳原子數(shù)數(shù)的烯烴(2)環(huán)丙烷反應(yīng)應(yīng)所需的溫度度最低(3)(4)酸性KMnO4溶液使酸性性KMnO4溶液褪色的是是丙烯1．據(jù)估計，地地球上的綠色色植物通過光光合作用每年年能結(jié)合來自自CO2中的碳1500億噸和來自水水中的氫250億噸，并釋放放4000億噸氧氣。光光合作用的過過程一般可用用下式表示：：CO2＋H2O＋微量元素(P、N等)(蛋白質(zhì)、碳水水化合物、脂脂肪等)＋O2下列說法不正正確的是()A．有些無機物物通過光合作作用可轉(zhuǎn)化為為有機物B．碳水化合物物就是碳和水水組成的化合合物C．葉綠素是光光合作用的催催化劑D．增加植被，，保護(hù)環(huán)境是是人類生存的的需要解析：A項正確；糖的的概念→B項不正確；→C項正確；環(huán)保保思想→D項正確。答案：B2．(2007·北京理綜)如右圖所示，，集氣瓶內(nèi)充滿滿某混合氣體體，置于光亮亮處，將滴管管內(nèi)的水?dāng)D入集氣氣瓶后，燒杯杯中的水會進(jìn)進(jìn)入集氣瓶，，集氣瓶內(nèi)氣體是是()①CO、O2②Cl2、CH4③NO2、O2④N2、H2A．①②B．②④C．③④D．②③解析：②中Cl2與CH4反應(yīng)生成HCl及CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等，但總物質(zhì)質(zhì)的量不變，，后3種物質(zhì)常溫下下為液態(tài)，且且滴入水后，，HCl溶于水使集氣氣瓶內(nèi)產(chǎn)生負(fù)負(fù)壓，燒杯中中的水在大氣氣壓作用下會會進(jìn)入集氣瓶瓶。③中由于于4NO2＋O2＋2H2O===4HNO3，也會產(chǎn)生題題述現(xiàn)象。答案：D3．2008年北京奧運會會“祥云”火炬所用環(huán)保保型燃料丙烷烷(C3H8)，悉尼奧運會會火炬所用燃燃料為65%丁烷(C4H10)和35%丙烷的混合物物，已知丙烷烷的標(biāo)準(zhǔn)燃燒燒熱為2221.5kJ·mol－1；正丁烷的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為為2878kJ·mol－1；異丁烷的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)燃燒熱為為2869.6kJ·mol－1，下列有關(guān)說說法正確的是是()A．正丁烷和異異丁烷互為同同系物B．相同質(zhì)量的的正丁烷和丙丙烷分別完全全燃燒，前者者需要的氧氣氣多，產(chǎn)生的的熱量也多C．相同條件下下，正丁烷的的熔沸點比異異丁烷高D．丙烷燃燒的的熱化學(xué)方程程式可表示為為：C3H8(g)＋5O2(g)===3CO2(g)＋4H2O(g)；ΔH＝－2221.5kJ·mol－1解析：正丁烷與異丁丁烷互為同分分異構(gòu)體，不不是同系物，，A錯；根據(jù)丙烷烷和正丁烷的的燃燒熱得出出相同質(zhì)量時時，丙烷完全全燃燒放出的的熱量大于正正丁烷，需要要氧氣也多，，B錯；正丁烷與與異丁烷相比比，異丁烷有有支鏈，故熔熔沸點低，C正確；D選項中生成物物水應(yīng)為液態(tài)態(tài)，D錯。答案：C4．(2009·上海單科)有機物的種類類繁多，但其其命名是有規(guī)規(guī)則的。下列列有機物命名名正確的是()解析：