烷烃知识点总结

（3）装置原理：固体+固体 *气体（类似制氧气、氨气）

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。

占燃 丿、、、

CH 4+ 202

CO 2 + 2H 2O

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O.lmol , 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 2CI 2的种类。如果甲烷是正四边形，那么 CH 2CI 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 2CI 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 子为中心，四个氢原子为顶点形成的正四面体，键角为 109° 28'

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） 2）反应原理：

△ CH 3COONa + NaOH ► Na 2CO 3 + CH 4?

CaO

| I |

I

八

H-—C ―I-C ----- 0—N 自 + N 白一0 十H ---------- hl^CO 3, + C H 4I

I ----------------- CaO '

H

（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—0—H==Na + + 0H上述反应不能发生。

i

I

②碱石灰中CaO的作用：

吸水剂一一保持原料干燥、无水

稀释剂一一稀释NaOH，减少NaOH与试管接触而使试管受热腐蚀

疏松剂一一防止NaOH结块，有利于气体逸出

五、化学性质：

［实验］CH4 —酸性高锰酸钾（不褪色）一溴水（不褪色）一点燃

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、氧化反应一一可燃性：

在空气中或氧气中点燃甲烷，完全燃烧生成CO2和H2O，同时放出大量的热，还伴有淡蓝色火焰

点燃

CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O 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CH4、H2、H2S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、CO2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CO2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、5molC2H6

C、1molC3H8

D、0、5molC4H10

3、取代反应：光照下甲烷与氯气的反应

a. 实验装置

.甲烷的庶比反舟

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

H —Cl

J

H Cl

di

化学式CH3CI

C

CH2CI2

C

CHCI3

C

CCI4

名称一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷（氯

仿）

四氯甲烷

（四氯化碳）

溶解性不溶于水，可溶于有机溶剂不溶于水，是重要的有机溶剂

常温状态气液液液

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）

取代反应置换反应

生成物生成物中不一定有单质（一般为两种化合物）生成物中一定有单质

反应条件反应受温度、光照、催化剂等外界条件影响大在水溶液中进行，遵循金属或非金属活动性

顺序

反应物化合物与单质或化合物一种单质一种化合物

方向反应逐步进行，很多反应是可逆的反应一般为单方向进行

电子得失不一定有一定有电子的得失或移动

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HCI、CH3CI为气体，CH2CI2、CHCI3、

CCI4为液体。CHCI3、CCI4是重要的有机溶剂。其中最多的为HCI。

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（NaCI ）。

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。

⑥1moI有机物C x H y与CI2发生完全取代反应时，消耗CI2的最大的物质的量为ymol

［例题］1moI CH4和1moI CI2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CI2的物质的量为（2.5 moI），生成HCI的物质的量为（2.5 moI ）。

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。

高温

CH4 C + 2H2

I -

C

—

i

c

IG

H Cl

H