高考有機(jī)化學(xué)二輪復(fù)習(xí)甲烷知識點

　　一、甲烷的存在、用途及結(jié)構(gòu)

　　1.甲烷的存在與用途

　　(1)甲烷的存在

　　甲烷是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。我國的天然氣主要分布在中西部地區(qū)及海底。

　　(2)甲烷的主要用途

　　甲烷易燃燒，完全燃燒生成CO2、H2O并放出大量的熱量，因此甲烷可用作燃料。天然氣和沼氣都是理想的清潔能源。甲烷還可用作化工原料。

　　2.甲烷的組成與結(jié)構(gòu)

　　二、甲烷的性質(zhì)

　　1.甲烷的物理性質(zhì)

　　甲烷是一種無色、無味、極難溶于水、密度比空氣小的氣體。

　　2.甲烷的化學(xué)性質(zhì)

　　(1)甲烷的燃燒反應(yīng)(氧化反應(yīng))

　　①甲烷的燃燒

　　CH4＋2O2→CO2＋2H2O

　　甲烷是優(yōu)良的氣體燃料，通常狀況下，1 mol甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水，放出890 kJ能量。因此以甲烷為主要成分的天然氣、沼氣是理想的清潔能源。

　　特別提醒

　　①點燃甲烷前必須檢驗純度。空氣中的甲烷含量在5%～15.4%(體積)范圍內(nèi)時，遇火花發(fā)生爆炸；②煤礦中的瓦斯爆炸多數(shù)是甲烷氣體爆炸引發(fā)的。

　　②將CH4通入酸性KMnO4溶液中，酸性KMnO4溶液的顏色不發(fā)生變化，CH4分子為正四面體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)對稱，通常情況下化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。

　　(2)甲烷的取代反應(yīng)

　　實驗現(xiàn)象

　　A裝置：(1)試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺，(2)試管內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)，(3)試管中有少量白霧，(4)試管內(nèi)液面上升，(5)水槽中有固體析出；

　　B裝置：無明顯現(xiàn)象

　　實驗結(jié)論

　　CH4與Cl2在光照時才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

　　①化學(xué)反應(yīng)方程式

　　CH4＋Cl2→CH3Cl＋HCl；

　　CH3Cl＋Cl2→CH2Cl2＋HCl；

　　CH2Cl2＋Cl2→CHCl3＋HCl；

　　CHCl3＋Cl2→CCl4＋HCl。

　　②取代反應(yīng)是指有機(jī)物分子中的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。CH4和Cl2反應(yīng)的四種取代產(chǎn)物都不溶于水，除一氯甲烷常溫下是氣體外，其他三種都是油狀液體。

　　③問題討論

　　a.若把甲烷分子中的一個氫原子換成氯原子變成一氯甲烷，還是正四面體結(jié)構(gòu)嗎？

　　答案：因C—H鍵與C—Cl鍵的長度不同，故CH3Cl是四面體結(jié)構(gòu)，但不是正四面體結(jié)構(gòu)。

　　b.CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時，有機(jī)取代產(chǎn)物的總物質(zhì)的量與CH4的物質(zhì)的量有何關(guān)系？

　　答案：根據(jù)碳元素守恒，四種有機(jī)取代產(chǎn)物的總物質(zhì)的量等于反應(yīng)物CH4的物質(zhì)的量。

　　c.CH3Cl、CCl4只有一種結(jié)構(gòu)，能說明CH4分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)而不是正方形的平面結(jié)構(gòu)嗎？

　　答案：不能。因為不論CH4分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，還是正方形的平面結(jié)構(gòu)，CH3Cl、CCl4均只有一種結(jié)構(gòu)。

　　三、烷烴

　　1.烷烴的結(jié)構(gòu)特點

　　(1)每個碳原子形成4個共價鍵，且原子之間只以單鍵相連成鏈狀，碳原子的剩余價鍵均與氫原子結(jié)合。

　　(2)烴分子中碳原子之間都以碳碳單鍵結(jié)合成鏈狀，剩余價鍵均與氫原子結(jié)合，使每個碳原子的化合價都達(dá)到“飽和”，這樣的烴叫做飽和鏈烴，也稱烷烴。其分子通式為CnH2n＋2(n≥1且n為整數(shù))。烷烴的空間結(jié)構(gòu)中，碳原子(大于等于3時)不在一條直線上，直鏈烷烴空間構(gòu)型是折線形或鋸齒狀。

　　2.烷烴的物理性質(zhì)

　　烷烴的物理性質(zhì)隨著分子中碳原子數(shù)的增多，呈規(guī)律性的變化。

　　(1)常溫下其狀態(tài)由氣態(tài)變到液態(tài)又變到固態(tài)，熔、沸點逐漸升高，相對密度逐漸增大。

　　(2)常溫下，碳原子數(shù)小于或等于4時，均為氣態(tài)(新戊烷常溫下也為氣態(tài))。

　　3.物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷相似。

　　(1)丙烷的燃燒

　　CH3CH2CH3＋5O2→3CO2＋4H2O。

　　(2)光照條件下，乙烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)(只要求寫一氯取代)

　　CH3CH3＋Cl2→CH3CH2Cl＋HCl。