高考有機化學(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(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。