甲烷、烷烃、同系物、命名、同分异构2

2、同分异构体的书写
例：写出C5H12的同分异构体。
步骤：①写出碳原子依次相连（最长碳链）的分 子结构简式。 CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 ②逐一缩短碳链（支链数依次增加）支链 位置由里向外变化。 CH3-CH-CH2-CH3 CH3
CH3 CH3-C-CH3 CH3
书写规则：主链由长到短，支链由简到繁；
光
(四氯甲烷)
四氯代历程
结构式历程
取代反应与置换反应的比较：
取代反应 可与化合物发生取 代，生成物中不一定 有单质 反应能否进行受外界 条件影响较大 置换反应 反应物、生成物中一 定有单质
在水溶液中进行的置 换反应遵循金属活动 性顺序 逐步取代，很多反应 反应一般单方向进行 是可逆的
甲烷的存在
甲烷是池沼底部产生的沼气和煤矿的坑道所产 生的气体的主要成 分，这些甲烷都是在隔绝空气的情况下，由植物残体经过某些微生物 发酵的作用而生成的。
C
C
C C
C
C
C
C
C
C
C
C
无机物与有机物比较
结构简式：
尿素和碳酸
尿素 分子式： CO(NH2)2
碳酸
H2CO3
无机物
有机物
结论： 有机物和无机物并无绝对的界限。
有机物跟无机物的转化实例
实例1：氰酸银跟氯化铵溶液反应产物加热(1828年) AgCNO+NH4Cl=AgCl+NH4CNO NH4CNO(氰酸铵)→(NH2)2CO(尿素) 实例2：炭跟氢气高温化合生成甲烷(1884年) C+2H2→CH4 实例3：电石制乙炔 CaO+3C→CaC2+CO CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2 现代工业生产中已能用多种反应将无机物转化 为有机物。无机物中有机物没有明显界限。
一、烷烃的结构与性质：
甲烷球棍模型：
常见烷烃的球棍模型
乙烷
丙烷
丁烷
异丁烷
1、 结构式：
乙烷:
H H | | H－C－C－H | | H H
丙烷：
H H H | | | H－C－C－C－H | | | H H H
丁烷
H H H H | | | | H－C－C－C－C－H | | | | H H H H
反应的过程为：
H H
H H
浓H2SO4 H—C—C—H H—C=C—H + H2O 170˚C
H OH 浓H2SO4 CH3CH2OH CH2=CH2+H2O 170˚C
反应装置及收集方法：
装置类型： 液+液→气
制备时需注意的问题：
（1）浓硫酸：催化剂、脱水剂。 浓硫酸与乙醇的 体积比为3：1，混合时应将浓硫酸缓缓加入乙醇中 并不断搅拌。
二、乙烯的制法：
1、工业制法：
工业上所用的乙烯，主要是从石油炼 制厂和石油化工厂所产生的气体中分离 出来的。
2、乙烯的实验室制法 CH3CH2OH
实验室常用加热乙醇和浓硫酸的混合物， 使乙醇分解来制取乙烯（CH2=CH2）。
思考以下问题：
1、由乙醇变成乙烯，从分子组成的角度看， 还应有什么产物？ 2、要从乙醇分子中去掉一个水分子，应选用什 么试剂？它在反应中起了什么作用？用量又如 何呢？
｛
结构相似： 碳原子均间均以单键结合。 通式相同： CnH2n+2 链状。 分子组成： 碳原子数不同。
烃基：烃失去一个或几个氢原子后所 剩余的原子团。用“R-”表示。
CH 4 CH 3 CH 2
甲烷 甲基
H
H
H
亚甲基
CH 3CH 3 CH 3CH 2
乙基 CH 3CH 2CH 2 H CH 3CH 2CH 3 CH 3 CH 烃基的特点： 呈电中性的原子团，含有未成键的单电子。 乙烷
乙烷
丙烷 丁烷 戊烷 十七烷
CH3CH3
CH3CH2CH3 CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)3CH3 CH3(CH2)15CH3
气
气 气 液 固
-183.3
-189.7 -138.4 -130 22
-88.6
-42.1 -0.5 36.1 301.8
0.572
0.585 0.5788 0.6262 0.7780
（2）对反应温度的要求：170℃以下及170 ℃以上 不能有效脱水，故必须迅速将温度升至170℃并保 持恒温。 140 ℃时 分子间脱水生成乙醚和水 ；
170℃以上浓硫酸使乙醇脱水而炭化。
浓硫酸
C2H5OH
△
2C+3H2O
C+2H2SO4（浓）==CO2↑+2SO2↑+2H2O
（3）为了防止溶液剧烈沸腾，需要在混合液中 加入少量的碎瓷片。 （4）用温度计指示反应温度，温度计的水银球 在液面以下！ （5）气体的净化：
甲烷取代反应机理
(1)
光
CH 4 Cl 2 CH 3Cl HCl
(2) CH 3Cl (3) (4)
Cl 2 CH 2Cl 2 HCl
(二氯甲烷) 光 (三氯甲烷)
(一氯甲烷) 光
CH 2Cl 2 Cl 2 CHCl 3 HCl CHCl 3 Cl 2 CCl 4 HCl
C2H6、 C4H10
CH3(CH2)2CH3、 C(CH3)4
三、烷烃的命名：系统命名法
CH3-CH-CH2-CH3 CH3 1、选定分子中的最长链(即含C原子数目最多的链)为 主链，按主链上碳原子的数目称为某烷； 2、把主链中离支链最近的一端作为起点进行编号；
3、把支链作为取代基，将其写在烷烃名称的前边， 并在其前边注明其位置，数字与取代基之间用一短 线隔开； 4、如有相同取代基，可进行合并，用二、三等数字 隔开；如有几个不同的取代基，则简单在前复杂在后。
CH3 CH3-C-CH3 CH3
一、乙烯的结构
C2H4
电子式：
结构式：
书写结构简式注意：
正：CH2=CH2 H2C=CH2
误：CH2CH2
一、乙烯的结构
乙烯分子中的两个C原子和四个H原 子都处于同一平面。
乙烯与乙烷结构的对比： 分子式 结构式 键的类别 键角
C2H6 C2H4
键长（10-10米）
异丁烷：
H | H--C--H
H H | | H－C——C——C－H | | | H H H
对结构式做适当变形： 例： H H H H H | | | | | H—C—C—C—C—C—H | | | | | HH—C—HH H H
|
H
省略C—H键 把同一C上的H合并 省略横线上C—C键 CH 3—CH—CH—CH—CH 3 2 2 CH3 CH3CHCH2CH2CH3 CH 3
有机物的分类
多种分类方法
1.根据官能团分： 烃(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃) 烃的衍生物(醇、醛、酸、酯)
2.根据来源分：天然有机物、合成有机物 3.根据分子大小分：小分子、高分子化合物
我国重点研究的主要项目
高分子电子材料 高分子医用材料
高分子分离材料
高分子膜材料
高分子感光材料
高分子耐热材料
高分子催化剂
甲烷是当今世界三大矿物燃料之一的天然气的主要成分，也是一种 重要的温室气体。
甲烷广泛存在于许多物质中，是许多物质的主要成分。 甲烷是科学家最近发现的可燃冰的主要成分。
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甲烷的用途
做燃料
化工原料
制橡胶
合成氨
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制溶剂
第二节
烷烃
烷烃:
碳原子之间都以碳碳单键结合 成链状，碳原子的剩余价键全部跟 氢原子相结合，使每个氢原子的化 合价都充分利用，达到饱和，这样 的烃叫做“饱和烃”，也叫烷烃。
不溶
不溶 不溶 不溶 不溶
规律：呈递变性
CnH2n+2(n≥1)状态：气液固； n为1－4的烃常温下均为气态； 熔沸点依次升高； 相对密度依次增大； 均不溶于水。
(2)化学性质
① 氧化反应
3n 1 CnH 2 n 2 O 2 点燃 nCO 2 (n 1) H 2O 2
键能（KJ/mol） 空间各原子 的位子
C—C 109º 28ˊ 1.54 348
2C和6H不在 同一平面上
C C 120º 1.33 615
2C和4H在同 一平面上
结构小结：
1、C=C的键能和键长并不是C-C的两倍，说 明C=C双键中有一个键不稳定，容易断裂， 有一个键较稳定。 2、链烃分子里含有碳碳双键的不饱和烃称为 烯烃。 3、乙烯是最简单的烯烃。
原料：
醋酸钠固体 、碱石灰
CaO
反应原理：
CH 3COONa NaOH CH 4 Na 2CO 3
发生装置： 固、固反应 加热
收集装置： 排水集气法 向下排空气法
甲烷的制取 制甲烷的结构式历程
3.甲烷的分子结构
有机物的性质由其组成和结构决定。
甲烷分子的立体结构
以碳原子为中 心， 四个氢原子 心为顶点的正四 面体。 键角：109028/
几十万种）。
2、物理性质方面：难溶于水、易溶于有机溶剂；熔点低，水溶液
不导电。（大多是非电解质、固态是分子晶体）
3、易燃烧，热不稳定。大多含有碳、氢元素。受热分解生成会生
成碳、氢等单质。
4、反应复杂、副反应多。（共价化合物，涉及到共价键断裂和
形成）。
有机物的以上性质特点与其 结构 密切相关。
？
有机物的结构与性质的关系
性质 物 理 性 质 化 学 性 质 溶解性 熔沸点 分子极性 分子晶体 以碳为主，共 价键结合，分 子复杂 结构
导电性
热稳定性
可燃性
反应慢且复杂
有机物中碳原子成键特征 1、碳原子含有4个价电子，可以跟其它原子形 成4个共价键；
.. C H H：： ..
H
H
H H
C
H
H
2、碳原子易跟多种原子形成共价键；碳原子间易 形成单键、双键、叁键、碳链、碳环等多种复杂的结 构单元。
异丁烷：
H | H--C--H
CH3CH2CH2CH3
H H | | H－C——C——C－H | | | H H H
CH3CH(CH3 )CH3
3、通式：CnH2n+2 (n≥1)
4、烷烃的性质：
(1)物理性质
名 称 甲烷 结构简式 CH4 常温 时的 状态 气 熔点 /℃ -182 沸点 /℃ -164 相对 密度 0.466 水溶 性 不溶
甲烷分子 的 比例模型 及 球棍模型
4.化学性质
A.氧化反应：
点燃
气体的检验
CH 4 2O2 CO 2 2H 2O
注意:甲烷不能使酸化的KMnO4溶液褪色
演示
继续其它性质
B.分解反应：
CH 4 C 2H 2
高温
C.取代反应：
有机物分子里的某些原子 或原子团被其他原子或原子 团所代替的反应。
支链位置由里向外。
同位素、同素异形体、同系物、同分异构体 四种概念的比较
概 念 同位素 内 涵 比较对象 原子 单质 实 例 氕、氘、氚 O2、O3
质子数等， 中子数不等 同一元素 形成 的不同单质 结构相似，组成上 差一个或n个CH2 相同分子式，不 同结构的化合物
同素异形体
同系物 同分异构体
化合物 化合物
均不能使酸性KMnO4溶液褪色，不与 强酸，强碱反应。 ②取代反应
在光照条件下进行，产物更复杂。
CH 例如： 3CH 3 Cl 2
光照
会产生9种产物。
5、同系物：
结构相似、分子组成上相差一个或若 干个CH2原子团的物质互相称为同系物。
结构相似：化学键种类相同，分子的形状相似
烷烃同系物
高效光转换材料
高密度信息记录材料
第一节
1.物理性质
甲烷
2.甲烷的实验室制法 3.甲烷的分子结构 4.化学性质
结束
1.物理性质： 无色、无臭的气体， =0.717g/L（S.T.P） 极难溶于水 （密度求算公式：M=22.4 ） 俗名：沼气、坑气，是天然气 的主要成分（80-97%）
沼气
2、甲烷的实验室制法Fra bibliotek或者： CH3CH（CH3）CH2CH2CH3
2、结构简式：
乙烷：H
H | | H－C－C－H | | H H
丙烷：
H H H | | | H－C－C－C－H | | | H H H
CH3CH3
丁烷
H H H H | | | | H－C－C－C－C－H | | | | H H H H
CH3CH2CH3
CH 3
二、同分异构现象和同分异构体：
C4H10 丁烷
名 称 熔点/℃
-138.4 -159.6
沸点/℃
-0.5 -11.7
相对密度
0.5788 0.557
正丁烷 异丁烷
C4H10 丁烷
CH3CH2CH2CH3
CH3CHCH3
CH3
1、同分异构现象和同分异构体
化合物具有相同的分子式，而具 有不同结构式的现象叫同分异构现象。 具有同分异构现象的化合物互称同 分异构体。
有机物
烃
5-1
有 机 物
一、什么叫有机物？
含有碳元素的化合物为有机物。 1、定义： （ 但碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、 碳的金属化合物等看作无机物。） 2、组成元素：碳、氢、氧、氮、硫、磷、卤素等 主要元素 其他元素
二、有机物的主要性质特点
1、种类繁多。已发现和合成的有机物达到2000多万种（无机物只有