烷烃知识点总结

第一节 烷烃 甲烷 一、甲烷的存在和能源

（1）甲烷是由C 、H 元素组成的最简单的烃，是含氢量最高的有机物。是天然气、沼气、油田气、煤矿坑道气的主要成分。俗名又叫沼气、坑气，由腐烂物质发酵而成。天然气是一种高效、低耗、污染小的清洁能源.

（2）世界上20%的能源需求是由天然气供给的，我国的天然气主要分布在东西部（西气东输）

二、物理性质：

甲烷是一种没有颜色，没有气味的气体（天然气为臭味是因为掺杂了H 2S 等气体），标准状况下密度是0.717g/L （可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL ），极难溶于水（两个相似相溶原理都可解释）。

三、甲烷分子的组成及结构：

1、组成：如何确定甲烷属于烃，即如何确定有机物有哪些元素组成？通常采用燃烧法。

CH 4+ 2O 2

−−→−点燃CO 2

+ 2H 2

O

那么可以肯定甲烷中一定有C 、H 两元素，而不能确定是否有O 元素，于是需要实验数据：如1.6g 甲烷气体点燃后产物使浓硫酸增重3.6g ，使碱石灰增重4.4g 。 计算：甲烷中C 元素为0.1mol ，1.2g ，H 元素为0.4 mol ，0.4 g ，；两者加起来刚好等于甲烷的

质量，故甲烷中只含C 、H 两元素。且两者比例为1：4，但1：4的物质有很多如CH 4、C 2H 8、C 3H 12等，如何确定究竟为哪个，则设甲烷化学式为C x H 4x （CH 4为最简式），要求出x 值还需知道其相对分子质量。由标准状况下密度是0.717g/L ，可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL ，故得到x=1。于是甲烷的化学式为CH 4。 2、结构

知道了甲烷的组成，究竟甲烷的空间构型如何？到底是平面正四边形还是立体正四面体，科学家为了弄清楚这个问题，分析了甲烷的二氯代物CH 2Cl 2的种类。如果甲烷是正四边形，那么CH 2Cl 2应该有两种产物(邻位和对位)必有熔沸点等物理性质不同，但如果是立体正四面体，其二氯代物就只有一种。事实上科学家发现CH 2Cl 2确实只有一种，所以确定甲烷的空间构型为正四面体，在甲烷分子中一碳原

结构简式（在结构式的基础上省略C —H 单键）：CH 4

最简式（各元素原子个数的最简单的比值）：CH 4 [展示] 甲烷的球棍模型、比例模型。

四、甲烷的实验室制法：（本部份内容教材已经删去，仅作介绍）

（1）原料：无水醋酸钠、碱石灰（NaOH 、CaO 的混合物） （2Na

2CO 3 + CH 4 CH 3COONa + NaOH

（3）装置原理：固体+固体 气体（类似制氧气、氨气）

CaO

（4）气体收集：向下排空气法或排水法

注：①原料醋酸钠必须是无水的，否则NaOH 易电离：Na —O —H==Na + + OH —

上述反应不能发生。

②碱石灰中CaO 的作用：

吸水剂——保持原料干燥、无水

稀释剂——稀释NaOH ，减少NaOH 与试管接触而使试管受热腐蚀 疏松剂——防止NaOH 结块，有利于气体逸出

五、化学性质：

[实验] CH 4 酸性高锰酸钾（不褪色） 溴水（不褪色） 点燃

1、通常状况下，甲烷很稳定，不能被酸性高锰酸钾、溴水、浓硫酸等强氧化剂氧化，也不能与酸、碱

反应。所以甲烷可用浓硫酸干燥。 2、氧化反应——可燃性：

在空气中或氧气中点燃甲烷，完全燃烧生成CO 2 和H 2O ，同时放出大量的热，还伴有淡蓝色火焰

CH 4 + 2O 2−−

→−点燃

CO 2 + 2H 2O 光照的条件下甲烷与空气或氧气不反应 甲烷燃烧注意事项：

（1） 甲烷具有可燃性，甲烷在空气中或氧气中达到一定值时，与火花就发生爆炸，故点燃前一定要

检验其纯度，其他可燃性气体点燃前也应该检验其纯度。

（2） 验纯的方法：用排水法收集一小试管甲烷气体，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火，听到

尖叫爆鸣声，证明气体不纯，如听到“噗”的声响，证明气体纯净。

（3）燃烧时火焰呈淡蓝色的物质有CH 4、H 2、H 2S 等气体，还有固态硫、液态酒精等。CO 在空气中燃烧火焰呈蓝色。 [例题]

1、甲烷在空气中的爆炸极限为5%—16%，爆炸最剧烈时空气中含甲烷的体积分数（9.5%）

2、一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO 、CO 2和水蒸气，此混合气体重49.6g ，当其缓缓通过足量无水氯化钙时，氯化钙固体增重25.2g ，原混合气体中CO 2的质量为（13.2g ）

3、等质量的下列烷烃，完全燃烧耗氧量最多的是（ B ）

A 、2molCH 4

B 、1、5mol

C 2H 6 C 、1molC 3H 8

D 、0、5molC 4H 10

3、取代反应：光照下甲烷与氯气的反应 a.实验装置

b.实验现象量筒内壁有疣状液滴出现，并伴有少量白雾；试管内气体颜色逐渐变浅，最后无色（氯气淡黄色）；试管内液面逐渐上升，说明反应总气体在减小。

c.反应

重点把握：取代反应 ①取代反应：有机分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应。（概括为：一进一出，

取而代之）

②取代反应条件：纯净的卤素单质且光照，在室温暗处不反应，但也不能用强光直接照射否则会爆炸。氯水、溴水不能反应但液氯、液溴可以反应。 ③此反应一旦进行，将连续发生下去，共生成五种取代产物；其中HCl 、CH 3Cl 为气体， CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4为液体。CHCl 3、CCl 4是重要的有机溶剂。其中最多的为HCl 。

④实验现象：黄绿色气体颜色变浅、倒置的量筒内液面上升、量筒内壁出现油状液滴、量筒内有白雾、

水槽中有白色晶体析出（NaCl ）。

⑤每一摩氯气反应只有一个氯原子进入有机物，另一个形成氯化氢。

⑥1mol 有机物C x H y 与Cl 2发生完全取代反应时，消耗Cl 2的最大的物质的量为ymol

[例题] 1mol CH 4和1mol Cl 2光照下反应生成相同物质的量的四种有机取代物，则消耗的Cl 2的物质的

量为（2.5 mol ），生成HCl 的物质的量为（2.5 mol ）。

4、受热分解：在隔绝空气加热至1000摄氏度的条件下，甲烷分解生成炭黑和氢气。

CH 4

−−→−高温 C + 2H 2

生成的碳黑用于制颜料、油漆。氢气是合成氨的原料。

练习：