烷烃环烷烃性质
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+ H2 + H2 + H2 Ni 80℃ Ni 200℃ Pt 300℃ CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH3
（2） 与卤素反应：环丙烷常温下使Br2－CCl4 褪色，利用 此反应可以鉴别环丙烷和烷烃。 环戊烷与环己烷比较稳定，即使加热也不与X2进行开 环反应，发生的却是取代反应。
CH3CH2CH3
热裂化 裂化 催化裂化
裂解：指深度裂化。 目的：为了得到更多的低级烯烃。
烷烃的来源与用途
烷烃的主要来源为石油和天然气。 从油田开采出来未经加工的石油称为原油。石油 为复杂的混合物，其主要成分为烷烃和环烷烃。 天然气的主要成分为甲烷，有的含有少量的乙烷 和丙烷。
环烷烃的性质 Properties of Cyclanes 一 、物理性质
烷烃分子中，由于C-C键和C-H键的极性很小，而 键的离解能又很高，因此，一般情况下，烷烃的化学性 质很不活泼。常温下与强酸、强碱、强的氧化剂、强的 还原剂都不反应。但是，如果改变反应条件，如高温或 光照下也能发生某些化学反应。主要发生取代反应。
一、卤代反应
烷烃的氢原子可被卤素取代，生成卤代烃，这种取代反应称 为卤代反应。以氯代反应最为常见。
CH3 CH3－C－H CH3 Cl2，光 25℃ CH3 CH3 2－甲基－1 －氯丙烷 64% CH3 CH3 2－甲基－2 －氯丙烷 36% ClCH2－C－H + CH3－C－Cl
叔氢与伯氢的相对活性：叔氢/伯氢=（36.1/1）/（64/9） =（5.1/1）。 实验结果表明,叔、仲、伯氢在室温时的相对活性为5： 4：1，即每个伯、仲、叔氢被氯取代生成相应氯代烷的相 对比例。这说明 ，烷烃的氯代，在室温下有选择性。（选 择性就是产物有多有少）据此，可以预测某一烷烃在室温 一氯代产物中异构体的几率。
课堂小结
烷烃的性质
环烷烃的性质
RH + X2
高温或光照
R—X
+
HX
氟、氯、溴、碘与烷烃反应生成一卤和多卤代烷，其反应活 性为：F2 > Cl2 > Br2 。甲烷和氯在常温或黑暗中混合并不发生 反应，但在紫外光照射或高温下，两者就能发生反应。有时甚至 剧烈到爆炸的程度。 甲烷与氟反应时，反应剧烈并有大量热放出，会破坏生成的 氟甲烷，因此没有实用价值。 碘不能与甲烷发生取代反应生成碘甲烷，碘甲烷必须用其他 方法制备。
（ 2）甲烷的氯代反应机理 甲烷的氯代反应，有下列诸事实： ①甲烷与氯在室温和暗处不起反应； ②就是在暗处，若温度高于250℃时，反应会立即发生；
③室温时，紫外光影响下，反应也会发生；
④当反应由光引发时，每吸收一个光子可以得到许多个
（几千个）氯甲烷分子；
甲烷的氯代反应机理：
链的引发 链的增长
(1) Cl2 光或热 2Cl
复习
透视式 环己烷的构象 一取代环己烷的构象 二取代环己烷的构象 纽曼投影式
2－5 烷烃的物理性质
Physical Properties of Alkanes 一、 状态
C1~C4的烷烃为气态，C5~C16的烷烃为液态，C16以上的烷烃为 固态。
二、 沸点
1． 随着相对分子质量的增加，直链烷烃的沸点逐渐升高。 2． 碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。
CH3Cl + Cl2 350－400℃ 或漫射光 350－400℃ 或漫射光 CH2Cl2 + HCl 二氯甲烷 CHCl3 + HCl 三氯甲烷
CH2Cl2 + Cl2
CHCl3 + Cl2
350－400℃ 或漫射光
CCl4 + HCl 四氯化碳
如果想使某一产物为主，可以通过控制反应条件达到 目的。 例：在400－500℃，CH4:Cl2=10:1（体积比）时，主要产 物为 CH3Cl ； CH4:Cl2=0.26:1时，主要产物为CCl4 。
二、氧化
在无机化学中，是用电子的得失，也就是氧化数的升降，来描
述、判断氧化还原反应。而在有机化学中，加氧去氢为氧化，加氢
去氧为还原。 烷烃在空气中燃烧，当空气（氧气）充足时，生成二氧化碳和 水，并放出大量热。例如： ⑴在空气中燃烧：
CnH2n+2 + [(3n+1)/2]O2 nCO2 + (n+1)H2O + Q
三、 熔点
固体分子的熔点也随相对分子质量的增加而增大。
四、 相对密度
烷烃的相对密度都小于1，随分子相对支链的增加 而升高，最后接近于0.8（20℃）。
五、 溶解度
由于烷烃没有极性或极性很小，所以不溶于水及 强极性溶剂中，可溶于氯仿、乙醚、四氯化碳等溶剂 中（“相似相溶”原理）。
2－6 烷烃的化学性质 Chemistry of Alkanes
（符合马氏规则）
+ HI
CH3CH(CH3)CH(CH3)2I
说明：烃基取代的环丙烷与HX反应时，环的破裂发生 在取代基最多与取代基最少的两个成环碳原子之间，并遵 循马氏规则。 综上所述，环丙烷、环丁烷易发生加成反应；环戊烷 与环己烷易发生取代和氧化反应。它们的化学性质可概括 为“小环似烯，大环似烷”。
这是汽油、柴油等作为动力燃料的依据。当燃烧不完全时，则有
游离碳生成，在动力车尾气中有黑烟冒出。
⑵烷烃的部分氧化 高级烷烃，如石蜡烃在KMnO4 、MnO2或 Mn(Ac)2催化下，用空气或O2氧化，可得到的C12－ C18的脂肪酸。
RCH2CH2R' + O2 锰盐 RCOOH + R'COOH
其中C12－C18的脂肪酸可直接与NaOH反应，制成高级
CH3CH2CH3 Cl2，光 25℃ CH3CH2CH2Cl + CH3CHClCH 3 1－氯丙烷 43％ 2－氯丙烷 57％
在丙烷分子中伯氢有六个，仲氢有两个，如果只考虑碰撞频率 和推测概率因子，我们预计丙烷的氯代将按3：1生成。每个氢原 子的相对活性为：仲氢/伯氢=（57/2）/（43/6）=4,这就是说仲氢 和伯氢的相对活性为4：1。
1.氯代 （1）甲烷的氯代反应：
CH4 + 2Cl2 强日光 C + 4HCl
此反应剧烈，甚至爆炸。实际意义不大。 但在漫射光作用下，可以发生较为缓和的反应，例：
CH4 + Cl2 350－400℃ CH3Cl + HCl 或漫射光 一氯甲烷
甲烷的氯代反应较难停留在一氯甲烷阶段，产物为四种氯化物的 混合物。
脂肪酸的钠盐－肥皂。这种制皂方法可节约大量的食用油。
三、裂化、裂解和脱氢
常温下烷烃很稳定，但隔绝空气加热到一定温度就开始分解。 温度越高，分解越厉害。烷烃这种在高温下的热分解称为裂化。
460℃ CH3CH=CH2 + H2 CH2=CH2 + CH4
CH3CH2CH＝ CH 2 + H2 CH3CH2CH2CH3 500℃ CH3CH=CH2 + CH4 CH2=CH2 + CH3CH3
CH3
CH ＝C
KMnO 4
H3C COOH + H3C
C＝O
CH3
②但在强热下，例如与强氧化剂共热或催化剂存在下，环烷烃也 可被氧化。
＋O2 催化剂
O＋ 环己酮 环己醇
OH
（空气）
60%HNO3
HOOC(CH2)4COOH 己二酸
己二酸是合成锦纶—66（尼龙）的原料。
2.环烷烃特殊的化学性质——开环加成反应 小环环烷烃（环丙烷、环丁烷等）可以开环加成，而 环戊烷、环己烷却不易或不能进行类似反应。 （1）催化氢化
+ Br2 + Br2 CCl4 CCl4 CH2BrCH2CH2Br CH2BrCH2CH2CH2Br
（3）与HX反应：环丙烷、环丁烷与HX加成，开环生成 卤代烃。
+ HBr + HI CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2CH2I
环戊烷以上环烷烃一般不与HX加成。
CH3 + HBr CH3CH2CHBrCH3
常温常压下环丙烷、环丁烷为气体；环戊烷、环己烷 为液体。环烷烃的熔点、沸点、和密度都较含同数碳原
子的开链烷烃高。
可以看到结构对它们所起的作用。链状化合物可以比 较自由的摇动，分子间“拉”得不紧，容易挥发，所以 沸点低一些。由于这种摇动，它比较难以在晶格内作有 次序的排列，所以它的熔点也低一些。环烷烃排列得紧 密一些，所以密度高一些。
二、化学性质
1.环烷烃具有和开链烷烃相似的性质。 （1）取代反应：在光照或加热条件下，与卤素反应
光 Cl 300℃ Br
+ Cl2
＋ Br2
（2）氧化反应 ①常温下，环烷烃很稳定，一般不与氧化剂，空气中的氧反应， 即使性质最活泼的环丙烷，也不与KMnO4 反应。因此，可以利 用KMnO4 区别环烷烃和不饱和烃（与烷烃相似）。例如：
HCl + CH3
(2) Cl + CH4
(3) CH3 + Cl2
链的终止
(4) Cl + Cl Cl2
CH3Cl + Cl
(5) CH3 + CH3
(6) CH3 + Cl
CH3－CH3
CH3Cl
来自百度文库
（3）其它烷烃的氯代
碳链较长的烷烃氯代时，反应可以在分子中不同的碳原子上取 代不同的氢，得到各种氯代烃。
（2） 与卤素反应：环丙烷常温下使Br2－CCl4 褪色，利用 此反应可以鉴别环丙烷和烷烃。 环戊烷与环己烷比较稳定，即使加热也不与X2进行开 环反应，发生的却是取代反应。
CH3CH2CH3
热裂化 裂化 催化裂化
裂解：指深度裂化。 目的：为了得到更多的低级烯烃。
烷烃的来源与用途
烷烃的主要来源为石油和天然气。 从油田开采出来未经加工的石油称为原油。石油 为复杂的混合物，其主要成分为烷烃和环烷烃。 天然气的主要成分为甲烷，有的含有少量的乙烷 和丙烷。
环烷烃的性质 Properties of Cyclanes 一 、物理性质
烷烃分子中，由于C-C键和C-H键的极性很小，而 键的离解能又很高，因此，一般情况下，烷烃的化学性 质很不活泼。常温下与强酸、强碱、强的氧化剂、强的 还原剂都不反应。但是，如果改变反应条件，如高温或 光照下也能发生某些化学反应。主要发生取代反应。
一、卤代反应
烷烃的氢原子可被卤素取代，生成卤代烃，这种取代反应称 为卤代反应。以氯代反应最为常见。
CH3 CH3－C－H CH3 Cl2，光 25℃ CH3 CH3 2－甲基－1 －氯丙烷 64% CH3 CH3 2－甲基－2 －氯丙烷 36% ClCH2－C－H + CH3－C－Cl
叔氢与伯氢的相对活性：叔氢/伯氢=（36.1/1）/（64/9） =（5.1/1）。 实验结果表明,叔、仲、伯氢在室温时的相对活性为5： 4：1，即每个伯、仲、叔氢被氯取代生成相应氯代烷的相 对比例。这说明 ，烷烃的氯代，在室温下有选择性。（选 择性就是产物有多有少）据此，可以预测某一烷烃在室温 一氯代产物中异构体的几率。
课堂小结
烷烃的性质
环烷烃的性质
RH + X2
高温或光照
R—X
+
HX
氟、氯、溴、碘与烷烃反应生成一卤和多卤代烷，其反应活 性为：F2 > Cl2 > Br2 。甲烷和氯在常温或黑暗中混合并不发生 反应，但在紫外光照射或高温下，两者就能发生反应。有时甚至 剧烈到爆炸的程度。 甲烷与氟反应时，反应剧烈并有大量热放出，会破坏生成的 氟甲烷，因此没有实用价值。 碘不能与甲烷发生取代反应生成碘甲烷，碘甲烷必须用其他 方法制备。
（ 2）甲烷的氯代反应机理 甲烷的氯代反应，有下列诸事实： ①甲烷与氯在室温和暗处不起反应； ②就是在暗处，若温度高于250℃时，反应会立即发生；
③室温时，紫外光影响下，反应也会发生；
④当反应由光引发时，每吸收一个光子可以得到许多个
（几千个）氯甲烷分子；
甲烷的氯代反应机理：
链的引发 链的增长
(1) Cl2 光或热 2Cl
复习
透视式 环己烷的构象 一取代环己烷的构象 二取代环己烷的构象 纽曼投影式
2－5 烷烃的物理性质
Physical Properties of Alkanes 一、 状态
C1~C4的烷烃为气态，C5~C16的烷烃为液态，C16以上的烷烃为 固态。
二、 沸点
1． 随着相对分子质量的增加，直链烷烃的沸点逐渐升高。 2． 碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。
CH3Cl + Cl2 350－400℃ 或漫射光 350－400℃ 或漫射光 CH2Cl2 + HCl 二氯甲烷 CHCl3 + HCl 三氯甲烷
CH2Cl2 + Cl2
CHCl3 + Cl2
350－400℃ 或漫射光
CCl4 + HCl 四氯化碳
如果想使某一产物为主，可以通过控制反应条件达到 目的。 例：在400－500℃，CH4:Cl2=10:1（体积比）时，主要产 物为 CH3Cl ； CH4:Cl2=0.26:1时，主要产物为CCl4 。
二、氧化
在无机化学中，是用电子的得失，也就是氧化数的升降，来描
述、判断氧化还原反应。而在有机化学中，加氧去氢为氧化，加氢
去氧为还原。 烷烃在空气中燃烧，当空气（氧气）充足时，生成二氧化碳和 水，并放出大量热。例如： ⑴在空气中燃烧：
CnH2n+2 + [(3n+1)/2]O2 nCO2 + (n+1)H2O + Q
三、 熔点
固体分子的熔点也随相对分子质量的增加而增大。
四、 相对密度
烷烃的相对密度都小于1，随分子相对支链的增加 而升高，最后接近于0.8（20℃）。
五、 溶解度
由于烷烃没有极性或极性很小，所以不溶于水及 强极性溶剂中，可溶于氯仿、乙醚、四氯化碳等溶剂 中（“相似相溶”原理）。
2－6 烷烃的化学性质 Chemistry of Alkanes
（符合马氏规则）
+ HI
CH3CH(CH3)CH(CH3)2I
说明：烃基取代的环丙烷与HX反应时，环的破裂发生 在取代基最多与取代基最少的两个成环碳原子之间，并遵 循马氏规则。 综上所述，环丙烷、环丁烷易发生加成反应；环戊烷 与环己烷易发生取代和氧化反应。它们的化学性质可概括 为“小环似烯，大环似烷”。
这是汽油、柴油等作为动力燃料的依据。当燃烧不完全时，则有
游离碳生成，在动力车尾气中有黑烟冒出。
⑵烷烃的部分氧化 高级烷烃，如石蜡烃在KMnO4 、MnO2或 Mn(Ac)2催化下，用空气或O2氧化，可得到的C12－ C18的脂肪酸。
RCH2CH2R' + O2 锰盐 RCOOH + R'COOH
其中C12－C18的脂肪酸可直接与NaOH反应，制成高级
CH3CH2CH3 Cl2，光 25℃ CH3CH2CH2Cl + CH3CHClCH 3 1－氯丙烷 43％ 2－氯丙烷 57％
在丙烷分子中伯氢有六个，仲氢有两个，如果只考虑碰撞频率 和推测概率因子，我们预计丙烷的氯代将按3：1生成。每个氢原 子的相对活性为：仲氢/伯氢=（57/2）/（43/6）=4,这就是说仲氢 和伯氢的相对活性为4：1。
1.氯代 （1）甲烷的氯代反应：
CH4 + 2Cl2 强日光 C + 4HCl
此反应剧烈，甚至爆炸。实际意义不大。 但在漫射光作用下，可以发生较为缓和的反应，例：
CH4 + Cl2 350－400℃ CH3Cl + HCl 或漫射光 一氯甲烷
甲烷的氯代反应较难停留在一氯甲烷阶段，产物为四种氯化物的 混合物。
脂肪酸的钠盐－肥皂。这种制皂方法可节约大量的食用油。
三、裂化、裂解和脱氢
常温下烷烃很稳定，但隔绝空气加热到一定温度就开始分解。 温度越高，分解越厉害。烷烃这种在高温下的热分解称为裂化。
460℃ CH3CH=CH2 + H2 CH2=CH2 + CH4
CH3CH2CH＝ CH 2 + H2 CH3CH2CH2CH3 500℃ CH3CH=CH2 + CH4 CH2=CH2 + CH3CH3
CH3
CH ＝C
KMnO 4
H3C COOH + H3C
C＝O
CH3
②但在强热下，例如与强氧化剂共热或催化剂存在下，环烷烃也 可被氧化。
＋O2 催化剂
O＋ 环己酮 环己醇
OH
（空气）
60%HNO3
HOOC(CH2)4COOH 己二酸
己二酸是合成锦纶—66（尼龙）的原料。
2.环烷烃特殊的化学性质——开环加成反应 小环环烷烃（环丙烷、环丁烷等）可以开环加成，而 环戊烷、环己烷却不易或不能进行类似反应。 （1）催化氢化
+ Br2 + Br2 CCl4 CCl4 CH2BrCH2CH2Br CH2BrCH2CH2CH2Br
（3）与HX反应：环丙烷、环丁烷与HX加成，开环生成 卤代烃。
+ HBr + HI CH3CH2CH2Br CH3CH2CH2CH2I
环戊烷以上环烷烃一般不与HX加成。
CH3 + HBr CH3CH2CHBrCH3
常温常压下环丙烷、环丁烷为气体；环戊烷、环己烷 为液体。环烷烃的熔点、沸点、和密度都较含同数碳原
子的开链烷烃高。
可以看到结构对它们所起的作用。链状化合物可以比 较自由的摇动，分子间“拉”得不紧，容易挥发，所以 沸点低一些。由于这种摇动，它比较难以在晶格内作有 次序的排列，所以它的熔点也低一些。环烷烃排列得紧 密一些，所以密度高一些。
二、化学性质
1.环烷烃具有和开链烷烃相似的性质。 （1）取代反应：在光照或加热条件下，与卤素反应
光 Cl 300℃ Br
+ Cl2
＋ Br2
（2）氧化反应 ①常温下，环烷烃很稳定，一般不与氧化剂，空气中的氧反应， 即使性质最活泼的环丙烷，也不与KMnO4 反应。因此，可以利 用KMnO4 区别环烷烃和不饱和烃（与烷烃相似）。例如：
HCl + CH3
(2) Cl + CH4
(3) CH3 + Cl2
链的终止
(4) Cl + Cl Cl2
CH3Cl + Cl
(5) CH3 + CH3
(6) CH3 + Cl
CH3－CH3
CH3Cl
来自百度文库
（3）其它烷烃的氯代
碳链较长的烷烃氯代时，反应可以在分子中不同的碳原子上取 代不同的氢，得到各种氯代烃。