高考有機化學二輪復習甲烷知識點
2019-01-03 21:24:14三好網
一、甲烷的存在、用途及結構
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.甲烷的組成與結構
二、甲烷的性質
1.甲烷的物理性質
甲烷是一種無色、無味、極難溶于水、密度比空氣小的氣體。
2.甲烷的化學性質
(1)甲烷的燃燒反應(氧化反應)
�、偌淄榈娜紵�
CH4＋2O2→CO2＋2H2O
甲烷是優良的氣體燃料，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)范圍內時，遇火花發生爆炸；②煤礦中的瓦斯爆炸多數是甲烷氣體爆炸引發的。
�、趯H4通入酸性KMnO4溶液中，酸性KMnO4溶液的顏色不發生變化，CH4分子為正四面體結構，結構對稱，通常情況下化學性質比較穩定。
(2)甲烷的取代反應
實驗現象
A裝置：(1)試管內氣體顏色逐漸變淺，(2)試管內壁有油狀液滴出現，(3)試管中有少量白霧，(4)試管內液面上升，(5)水槽中有固體析出；
B裝置：無明顯現象
實驗結論
CH4與Cl2在光照時才能發生化學反應。
�、倩瘜W反應方程式
CH4＋Cl2→CH3Cl＋HCl；
CH3Cl＋Cl2→CH2Cl2＋HCl；
CH2Cl2＋Cl2→CHCl3＋HCl；
CHCl3＋Cl2→CCl4＋HCl。
�、谌〈磻侵赣袡C物分子中的某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應。CH4和Cl2反應的四種取代產物都不溶于水，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，還是正四面體結構嗎？
答案：因C—H鍵與C—Cl鍵的長度不同，故CH3Cl是四面體結構，但不是正四面體結構。
b.CH4與Cl2發生取代反應時，有機取代產物的總物質的量與CH4的物質的量有何關系？
答案：根據碳元素守恒，四種有機取代產物的總物質的量等于反應物CH4的物質的量。
c.CH3Cl、CCl4只有一種結構，能說明CH4分子是以碳原子為中心的正四面體結構而不是正方形的平面結構嗎？
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構，還是正方形的平面結構，CH3Cl、CCl4均只有一種結構。
三、烷烴
1.烷烴的結構特點
(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合。
(2)烴分子中碳原子之間都以碳碳單鍵結合成鏈狀，剩余價鍵均與氫原子結合，使每個碳原子的化合價都達到“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)。烷烴的空間結構中，碳原子(大于等于3時)不在一條直線上，直鏈烷烴空間構型是折線形或鋸齒狀。
2.烷烴的物理性質
烷烴的物理性質隨著分子中碳原子數的增多，呈規律性的變化。
(1)常溫下其狀態由氣態變到液態又變到固態，熔、沸點逐漸升高，相對密度逐漸增大。
(2)常溫下，碳原子數小于或等于4時，均為氣態(新戊烷常溫下也為氣態)。
3.物質的組成、結構決定物質的性質，烷烴的化學性質與甲烷相似。
(1)丙烷的燃燒
CH3CH2CH3＋5O2→3CO2＋4H2O。
(2)光照條件下，乙烷與氯氣發生取代反應(只要求寫一氯取代)
CH3CH3＋Cl2→CH3CH2Cl＋HCl。
