(二)能力点提示:
1.几种气态烃的实验室制法:
(1)制甲烷
CH3
H
CH4↑+Na2CO3
要注意断键部位,这也正是要在无水环境中进行的原因;该反应是减少一个碳原子的反应, 如:
制乙烷 CH3CH2COONa+NaOH
C2H6↑+Na2CO3
制苯 C5H5COONa+NaOH
C6H6+Na2CO3
(2)制乙烯
要注意温度控制在170℃左右;该反应是单键变双键的一种反应,如用异丙醇制丙烯:
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H-C C C-H
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H
(3)制乙炔
电石与水反应制乙炔时,常伴有特殊难闻的气味,是因为发生以下反应所至:
CaS+2H2O
Ca(OH)2+H2S
Ca3P2+6H2O
3Ca(OH)2+2PH3
Ca3As2+6H2O
3Ca(OH)2+2AsH3↑
2.取代反应的特征
在与卤素单质发生取代反应的过程中,烷烃分子每去掉一个氢原子换上一个卤素原子要消耗 1个卤素分子,另外一个卤素原子则与换下来的氢原子结合生成卤化氢(这一点与加成反应是 不同的)。因此烷烃与卤素单质发生取代反应的最大物质的量之比为:CnH2n+2-(2 n+2)X2(卤素单质)
3.加聚反应的书写及高聚物单体的判断
(1)加聚反应的写法:
①单烯烃的加聚反应为:
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n CH
CH
CH-CH
R1 R2 R1 R2
②共轭二烯烃的加聚反应为:
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n CH
CH-C
CH2
CH-CH
C-CH2
A B A B
(R1、R2、A、B可以是-H、-CH3、-C2H5或其它基团)
③不同单体加聚时还要考虑可能有不同的连接方式。例如苯乙烯与乙烯间的加聚反应:
n
-CH
CH2+nCH2
CH2![]()
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CH-CH2-CH2-CH2
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或
CH2-CH-CH2-CH2
(2)高聚物单体的判断
①聚乙烯型
链节为两个碳原子的,则其单体看作乙烯型,如:
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CH2-CH 单体为CH2 CH-CH3
CH3
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CH2-CH
单体为CH2 CH-
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CH-CH
单体为 R1-CH CH-R2
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R1 R2
②1,3-丁二烯型
链节为四个碳原子,且2,3碳原子间有C=C,则应对应1,3-丁二烯找单体,如:
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CH2-CH C-CH2
CH3
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单体为CH2 CH-C CH2
CH3
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CH-C CH-CH 单体为 CH C-CH CH
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R1 R2 R3 R1 R2 R3
③混合型
(ⅰ)当链节有四个碳原子,且C、C间无C=C时,应视为含有2个乙烯型单体,如:
CN
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CH2-CH2-CH-CH2 单体为CH2 CH2 CH2 CH-CN
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(ⅱ)当链节更长时,首先看有无C C ,若有,则与C C相边的左 右各一个C原子,共同看作1,3-丁二烯型,其余C原子每两个看作一个乙烯型结构。如:
R1 R2
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CH2-CH-CH2-CH CH-CH2-CH-CH2
单体为:CH2 CH-R1
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CH2 CH-CH CH2
CH2 CH-R2
4.同分异构体的书写
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(1)同分异构体书写通常是按碳链异构 位置异构 官能团异构的顺序书写,也可
按官能团异构 碳链异构 位置异构的顺序书写。例如写出分子式为C4H8的同分异构体时,首先按碳链异构写出:①CH2=CH-CH2-CH3 1-丁烯
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②CH2 =C -CH3 乙-甲基-1-丙烯,再按位置异 构写有:③CH3-CH=CH-CH3
2-丁烯 ??
CH3? ④CH3-C=CH2? 与②式相同排除,最后按官能团异构写有:④
?
CH3?
CH2-CH2 CH2
CH2 CH2环丁烷 ⑤CH2--CH-CH3甲基环丙烷。注意,烷烃没有官能团异构和位置异构,只有碳链异构,因此,碳原子数相同烷烃 和不饱和烃相比,其同分异构体数目要少。
(2)苯环上同分异构体的书写
①苯和甲苯都没有同分异构体,乙苯等其他苯的同系物,由于取代基在苯环上的相对位置不同因此存在同分异构体。
分子式为C8H10的同分异构体有四种:
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-C2H5 乙苯
邻二甲苯
CH3
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CH3 间二甲苯 CH3-
CH3 对二甲苯
分已式这C9H12 的同分异构体有8种:+
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分子式为C9H12的同分异构体有8种:
②苯的同系物被一个原子团取代,如:
对二甲苯的一氯代物:
判断因取代基位置不同而形成的同分异构体时可采用“对称轴”法。即在被取代的主体结构中,划对称轴,取代茎只能在对称轴的一侧,或是在对称轴上而不能越过对称轴(针对一元取代物而言)。如二甲苯的对称轴如下(虚线表示):
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邻二甲苯
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间二甲苯
(小圆圈表示能被取代的位置)
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对二甲苯
因此,邻、间、对二甲苯苯环上的一元取代物分别有2、3、1种。
5.计算并推断烃的分子式及其结构简式
注:
(1)气体摩尔质量=22.4L/mol ×dg/L(d为标准状况下气体密度).
(2)某气体对A气体的相对密度为DA,则该气体式量M=MADA.
(3)由烃的分子量求分子式的方法:
①M/14,能除尽,可推知为烯烃或环烷烃,其商为碳原子数;
②M/14,余2能除尽,可推知为烷烃,其商为碳原子数;
③M/14,差2能除尽,推知为炔烃或二烯烃或环烯烃,其商为碳原子数。
④M/14,差6能除尽,推知为苯或苯的同系物。
6.烃完全燃烧的有关规律
(1)等物质的量的烃(CnHm)完全燃烧时,耗氧量的多少决定于n+
的值,n+
的值越大,耗氧量越多,反之越少。
(2)等质量的烃(CnHm)完全燃烧时,耗氧量的多少决定于氢的质量分数,即
的值,
越大,耗氧量越多,反之越少。
(3)等质量的烃(CnHm)完全燃烧时,碳的质量分数越大,生成的CO2越多,氢的质量分数越大,生成的H2O越多。
(4)最简式相同的烃无论以何种比例混合,都有:①混合物中碳氢元素的质量比及质量分数 不变;②一定质量的混合烃完全燃烧时消耗O2的质量不变,生成的CO2的质量均不变。
(5)对于分子式为CnHm的烃:
①当m=4时,完全燃烧前后物质的量不变;
②当m<4时,完全燃烧后物质的量减少;
③当m>4时,完全燃烧后物质的量增加.
7.各类烃与H?2加成的物质的量之比:
|
不饱和烃 |
与H2加成的最大物质的量之比 |
|
烯烃 |
1∶1 |
|
二烯烃 |
1∶2 |
|
炔烃 |
1∶2 |
|
苯及其同系物 |
1∶3 |
|
|
1∶4 |
8.二烯烃1,4加成的规律:
9.根据烃的分子式推断其可能具有的结构
从烷烃通式CnH2n+2出发,分子中每形成一个C=C键或形成一个环,则减少2个氢原 子;分子中每形成一个C≡C键,则减少4个氢原子。依此规律可由烃的分子式推测其可能具有的结构,再由其性质可确定其结构简式。例如分子式为C5H8的烃可与等物质的量Br2加成,试推测其可能的结构并写出其结构简式.先根据其分子组成可知其分子比对应的C5H12少4个氢原子,可能是二烯烃、炔烃或环烯烃,再根据其与Br2的加成比例可知
其为环烯烃,结构简式为
(一)知识点
1.有机化合物的主要特点:
有机物是以碳元素为基本组成元素的化合物。碳元素在有机化合物中形成四个共价键, 构成碳链和碳环,与无机物相比有如下特点:
(1)分子结构复杂,种类繁多;
(2)多数难溶于水,易溶于有机溶剂;
(3)导电性差,多数有机物属于非电解质;
(4)多数有机物熔沸点低,易燃烧,受热易分解;
(5)有机反应复杂、副反应多,反应速率慢。
2.烃的分类及其通式
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饱和烃--烷烃(CnH2n+2(n≥1)
烯烃(CnH2n(n≥2)
链烃 不饱和烃 二烯烃(CnH2n-2(n≥3)
炔烃(CnH2n-2(n≥2)
烃
环烷烃--CnH2n(n≥3)
环烃 苯及其同系物(CnH2n-6(n≥6)
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稠环化合物:如
3.各类烃的结构特点及其重要性质
|
烃 |
结构特点 |
重要化学性质 |
|
烷烃 |
链烃、C-C键 |
稳定、取代(特征反应)、氧化(燃烧)、裂解 |
|
烯烃 |
链烃、C=C键 |
不稳定,加成(特征反应)、氧化、加聚 |
|
炔烃 |
链烃、C |
不稳定,加成(特征反应)、氧化、加聚 |
|
二烯烃 |
链烃,2个C=C键 |
不稳定,加成(1,2加成和1,4)、氧化,加聚 |
|
苯及其同系物 |
芳香烃,一个苯环 |
稳定,易取代,能加成,难氧化,苯的同系物侧链易被酸性KmnO4溶液氧化 |
4.同系物与同分异构体
(1)同系物:结构相似,在分子组成上相差一个或几个CH2原子团的物质互称为同系物。注意烷烃和环烷烃、烯烃和二烯烃不互为同系物。
(2)同分异构体:组成(分子式)相同,结构不同的化合物互称为同分异构体。因此碳原子数相同的烯烃和环烷烃、炔烃和二烯烃互为同分异构体。
5.烃的系统命名法
(1)烷烃:以含碳原子数最多的碳链为主链,称某烷;若碳链上有取代基则作为支链,距支链较近的一端为起点对碳原子编号命名。若有多个取代基时,按由小到大顺序命名。
(2)烯烃和炔烃:以含碳碳双键或碳碳叁键的最长碳链为主链命名为某烯或某炔;从距C=C 或C≡C较近的一端为起点对主链碳原子编号;取代基名称写在前面,取代基和双键、叁键的个数用中文二、三等标出,并用阿拉伯数字1,2等标明C=C或C≡C所在位置。如:
CH3-C
CH-CH3 名称:2-甲基 -2-丁烯.
CH3
(3)苯及其同系物:以苯环为母体,先命取代基,再命名苯环,如: -CH3 甲
苯
-CH2CH3?乙苯
6.煤和石油
(1)石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的复杂混合物;
(2)石油的分馏原理;
(3)石油裂化和裂解的目的;
(4)煤的干馏和干馏产物.
7.有关计算
(1)通过计算判断或确定烃的分子组成和结构;
(2)通过烃的燃烧反应,计算烃、耗氧量和产物之间的数量关系。
8.甲烷、乙烯、乙炔的实验室制法及注意事项。