内容正文:
专题8 有机化合物的获得与应用
考点1 甲烷
一、甲烷的存在和分子结构
1.甲烷的存在及用途
(1)甲烷的存在
甲烷是天然气、沼气和“可燃冰”的主要成分,我国的天然气主要分布在西部地区及南海和东海的海底。
(2)甲烷的主要用途
以甲烷为主的天然气和沼气都是理想的清洁能源,甲烷还可用作化工原料。
2.甲烷的组成与结构
化学式
电子式
结构式
球棍模型
空间填充模型
CH4
3.甲烷的空间结构特点
分子结构示意图
结构特点及空间构型
甲烷分子具有正四面体结构,碳原子为中心,氢原子为顶点,其中4个C—H的长度和强度相同,夹角相等。
4.甲烷的物理性质
甲烷是一种无色无味的气体,密度比空气小,难溶于水。
二、甲烷的化学性质
1.稳定性
甲烷性质稳定,不与强酸、强碱、KMnO4等物质反应。
2.可燃性
(1)实验现象:纯净的甲烷在空气中安静的燃烧,火焰呈淡蓝色。
(2)化学方程式为:CH4+2O2CO2+2H2O。
(3)甲烷燃烧产物的检验:将一只干燥的烧杯罩在火焰上方,观察到烧杯壁有水雾产生,将烧杯倒转,加入少量澄清石灰水,澄清石灰水变浑浊。
3.与氯气反应——取代反应
(1)反应条件:光照,在室温或暗处不发生反应。不能用阳光直射,否则会发生爆炸。
一般CH4与Cl2或Br2(蒸气)在光照条件下,能发生取代反应。
(2)实验现象:a.集气瓶内气体颜色逐渐变浅;b.集气瓶内壁有油状液体附着;c.集气瓶内液面上升;d.水槽中水溶液呈酸性。
(3)反应方程式:
CH4+Cl2CH3Cl+HCl;CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl;
CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl;CHCl3+Cl2CCl4+HCl。
(4)甲烷的4种氯代产物的性质
①常温下为气体的是CH3Cl,常温下为液体的是CH2Cl2、CHCl3和CCl4。
②不溶于水的是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4。
(4)反应特点:
①CH4分子中的氢原子被氯原子逐步取代,取代产物并非一种,而是四种卤代物的混合物,化学方程式分步书写。
②一个Cl原子代替一个H原子,替换下来的H原子与Cl原子结合成HCl。即每1 mol H原子被取代,消耗1 mol Cl2分子,同时生成1 mol HCl分子。
③反应是一种连锁反应,不会停留在某一步,因此产物是5种物质的混合物,其中HCl的数量最多。
4.取代反应
有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应叫取代反应。
考点2 烷烃
1.烃和烷烃的概念
烃:仅含C、H两种元素的有机化合物,又叫碳氢化合物。
烷烃:碳原子都以碳碳单键相连,其余价键均与氢原子结合,达到“饱和”的烃。
2.烷烃
(1)分子通式:CnH2n+2(n≥1)。,符合此通式的烃一定是烷烃。
(2)结构:
①碳原子之间都以碳碳单键结合成链状;
②任何一个碳原子与其连接的4个原子的空间构型都是四面体结构;
③大于或等于3个碳原子的直链烷烃空间构型是折线型或锯齿状
(3)习惯命名
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲烷
乙烷
丙烷
丁烷
戊烷
己烷
庚烷
辛烷
壬烷
癸烷
n>10
直接根据碳原子数称某烷,如C16H34:十六烷,C18H38:十八烷
(4)化学性质(类似甲烷)
①稳定性:通常状态下烷烃性质稳定。
②可燃性:烷烃都能燃烧,燃烧通式为:CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O。
③取代反应:烷烃都能与卤素单质在光照下发生取代反应。C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式为:C2H6+Cl2C2H5Cl+HCl。
考点3 同系物和同分异构体
1.同系物、同分异构体的比较
概念
内涵
研究对象
比较
实例
相同
不同
同系物
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物
有机化合物
结构相似
组成上相差一个或若干个“CH2”原子团
CH3CH3与
同分异构体
具有相同的分子式,不同结构式的化合物互称为同分异构体
化合物
分子式相同
结构式不同
CH3CH2OH与CH3OCH3
2.同系物的判断
(1)同系物判断的两个标准
①分子结构相似即属于同一类物质。
②分子组成上仅相差一个或若干个“CH2”原子团。
(2)同系物判断的三个关键点
①“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。
②“似”——结构相似,是指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。
③“差”——组成上相差n个“CH2”原子团(n≥1)。
a.同系物一定具有不同的碳原子数和分子式。
b.同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。
(3)判断同系