2019高中化学 烷烃和烯烃（基础）知识讲解学案 新人教版选修5.doc

1烷烃和烯烃烷烃和烯烃【学习目标学习目标】 1、了解烷烃、烯烃的物理性质及其变化规律与分子中碳原子数目的关系； 2、能以典型代表物为例，理解烷烃、烯烃的组成、结构和主要化学性质。 【要点梳理要点梳理】 要点一、烷烃和烯烃（一）烷烃、烯烃的组成结构及其物理性质的变化规律物理性质通式官能团状态熔沸点密度溶解性烷烃CnH2n+2无随碳原子数的递增，气体 （C1C4）液体 （C5C16）固体（C17以上）随碳原子数的 递增，逐渐升 高随碳原子数的递 增，逐渐增大 （均小于水）难溶于水烯烃CnH2n碳碳双键随碳原子数的递增，气体 液体固体（常温常压 n4 时是气体）随碳原子数的 递增，逐渐升 高随碳原子数的递 增，逐渐增大 （均小于水）难溶于水注意：随碳原子数的增加，烷烃的含碳量逐渐增大，烯烃的含碳量不变。烷烃、烯烃的物理性质随碳原子数的递增呈规律性变化的原因：同属分子晶体，组成和结构相似，分子 间作用力随相对分子质量的增大而增大。分子式相同的烃，支链越多，熔沸点越低。例如：沸点：CH3(CH2)3CH3(CH3)2CHCH2CH3C(CH3)4。新戊烷在常温下也是气体。烃的密度随碳原子数的增多而增大，但都小于水。 【高清课堂：高清课堂：烷烃和烯烃#化学性质】（二）烷烃的化学性质由于烷烃的结构与甲烷的结构相似，所以其化学性质与甲烷的化学性质相似。1常温下的稳定性：由于 CH 键、CC 键的键能大，故常温下烷烃性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化 剂和强还原剂反应，不能使溴的四氯化碳溶液或酸性高锰酸钾溶液褪色。2高温或光照条件下可发生反应（1）取代反应烷烃都可与卤素单质在光照下发生反应，生成相应的卤代烃和卤化氢。如：CH3CH3+Cl2 光照CH3CH2Cl+HCl（2）氧化反应可燃性烷烃在充足的空气中都可以燃烧生成 CO2和 H2O，分子中碳原子数比较少的烃在燃烧时会产生淡蓝色的火焰， 但随着碳原子数的增加，分子中的含碳量不断增大。所以在燃烧时会燃烧不完全，甚至会在燃烧中产生黑烟。烷烃完全燃烧可用下列通式表示：CnH2n+2+31 2nO2 点燃nCO2+(n+1)H2O。（3）分解反应烷烃在隔绝空气的条件下加热或加催化剂可发生裂化或裂解。如：C8H18 C4H10+C4H8，C4H10 CH4+C3H6。（三）烯烃的化学性质由于烯烃分子结构与乙烯的分子结构相似，都含有一个碳碳双键，所以烯烃的化学性质与乙烯的化学性质2相似。1烯烃的氧化反应（1）将烯烃通入酸性高锰酸钾溶液中会使溶液的颜色变浅直至消失。（2）催化氧化：在催化剂作用下，烯烃可直接被氧气氧化。如：2CH2CH2+O2 催化剂2CH3CHO（3）可燃性：烯烃都可燃烧，由于其分子中的含碳量较高，所以在燃烧时火焰明亮，伴有黑烟。其完全燃烧方程式可用下式表示：CnH2n+3 2nO2 点燃nCO2+nH2O。2烯烃的加成反应烯烃可与 H2、X2、HX、H2O 等发生加成反应，如：反应物与烯烃 RCHCH2反应的方程式溴水，卤素单质（X2）RCHCH2+Br2RCHBrCH2Br（常温下使溴水褪色）氢气（H2）RCHCH2+H2 催化剂RCH2CH3水（H2O）RCHCH2+HOH 催化剂 加热, 加压RCHCH3或 RCH2CH2OH氯化氢（HCl）RCHCH2+HCl 催化剂RCHCH3或 RCH2CH2Cl氰化氢（HCN）RCHCH2+HCN 催化剂RCHCH3或 RCH2CH2CN3烯烃的加聚反应单烯烃加聚的通式为：【高清课堂：高清课堂：烷烃和烯烃#烯烃的顺反异构】 要点二、烯烃的顺反异构1顺反异构的含义：由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团的空间排列方式不同所产生的异构 现象。称为顺反异构。2产生顺反异构现象的条件：每个双键碳原子上连接两个不同的原子或原子团。即在中，R1和 R2不能相同，R3和 R4不能相同。注意：顺反异构体中的原子或原子团的连接顺序及双键的位置相同，只是空间排列方式不同，故它们的化 学性质相似，物理性质有一定的差异。要点三、等效氢法判断烷烃氯代物的数目等效氢就是指在位置上等同的氢原子，一般情况相同碳原子上以及具有对称面、对称轴的碳原子上所连的 氢为等效氢。 “等效氢原子”判断原则：（1）同一碳原子上的氢原子等效。如 CH4分子中的 4 个氢原子是等效 氢原子。OHClCN3（2）同一碳原子所连甲基上的氢原子等效，如中与相连的两个甲基上的氢原子等效，即与是同种结构。（3）处于镜面对称位置上的氢原子等效。如中 1 号和 4 号、2 号和 3 号碳原子上的 氢原子等效，即丁烷的一氯代物有 2 种。【典型例题典型例题】 类型一：烷烃和烯烃的结构与性质例 1 在 1.013×105 Pa 下，测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是（ ）物质名称沸点（）正丁烷 CH3(CH2)2CH30.5正戊烷 CH3(CH2)3CH336.1 异戊烷 CH3CH2CH(CH3)227.8 新戊烷 C(CH3)49.5 正己烷 CH3(CH2)4CH369.0A在标准状况下，新戊烷是气体B在 1.013×105 Pa、20时，C5H12都是液体C烷烃随碳原子数的增加，沸点降低DC5H12随着支链数的增加，沸点降低【答案】D【解析】新戊烷的沸点是 9.5，标准状况下是液体，20时是气体，则 A、B 均错误；烷烃随碳原子数的 增加，沸点逐渐升高；C5H12的 3 种同分异构体中，随支链数增加，沸点逐渐降低。【总结升华】烷烃的沸点随碳原子数的增加而升高，随支链数的增加而降低。举一反三：举一反三：【变式 1】下列有关烷烃的叙述中，正确的是（ ）A在烷烃分子中，所有的化学键都是单键B烷烃中除甲烷外，很多都能使紫色 KMnO4溶液褪色C分子通式为 CnH2n+2的烃不一定是烷烃D所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应【答案】AD【解析】烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状，碳原子的剩余价键全部跟氢原子相结合而达 饱和，无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键。选项 A 说法正确；烷烃属饱和链烃，其化学性质一般比较稳定， 通常烷烃不与酸、碱、氧化剂（如酸性 KMnO4溶液）反应，选项 B 说法不正确；因分子通式 CnH2n+2中的氢原子 已达完全饱和，因此符合通式 CnH2n+2的有机物一定是烷烃，选项 C 说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生 取代反应，这是烷烃的主要特性之一，选项 D 说法正确。【总结升华】符合通式 CnH2n+2的一定是烷烃，取代反应是烷烃的主要特征反应之一。例 2 有关烯烃的下列说法中，正确的是（ ）A烯烃分子中所有的原子一定在同一平面上B烯烃在适宜的条件下只能发生加成反应不能发生取代反应4C分子式是 C4H8的烃分子中一定含有碳碳双键D烯烃既能使溴水褪色也能使酸性 KMnO4溶液褪色【答案】D【解析】烯烃分子中，与双键碳原子相连的 6 个原子处于同一平面上，而其他的原子则不一定处于该平面 上，如丙烯 CH3CHCH2分子中CH3上的氢原子最多只有一个处于其他 6 个原子所在的平面上，故选项 A 说法 不正确；加成反应是不饱和键的特征反应，但若烯烃中还含有烷基等其他原子团时，一定条件下也可发生取代 反应，选项 B 说法也不正确；分子式为 C4H8的烃可以是烯烃，也可以是环烷烃，而环烷烃中并不含碳碳双键， 选项 C 说法不正确；烯烃中的碳碳双键既可以与 Br2加成而使溴水褪色，也可以被酸性 KMnO4溶液氧化而使酸性 KMnO4溶液褪色，选项 D 说法正确。【总结升华】碳碳双键是烯烃的官能团，官能团能体现有机物的主要化学性质，但不是全部的化学性质。举一反三：举一反三：【变式 1】既可以用来鉴别乙烷和乙烯，又可以用来除去乙烷中乙烯得到纯净乙烷的方法是（ ）A通过足量的 NaOH 溶液 B通过足量的溴水C在 Ni 催化、加热条件下通入 H2 D通入足量的酸性 KMnO4溶液中【答案】B【解析】乙烷和乙烯都不与 NaOH 溶液反应，故用 NaOH 溶液无法实现二者的鉴别和提纯，A 不正确；溴水 与乙烷不反应，但可与乙烯发生加成反应而褪色，故可用溴水鉴别乙烷和乙烯，也可除去乙烷中的乙烯，B 正 确；用 H2无法鉴别乙烷和乙烯，也无法得到纯净的乙烷，C 不正确；酸性 KMnO4溶液可用于鉴别乙烷和乙烯， 但不能用于除去乙烷中的乙烯，因为 KMnO4会将乙烯氧化为 CO2，达不到除杂的目的，D 不正确。【总结升华】烯烃能被酸性 KMnO4溶液氧化，其氧化产物的对应关系是“CH2”氧化为 CO2；“RCH”氧化为 RCOOH；“”氧化为。类型二：同分异构体例 3 进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是（ ）A(CH3)2CHCH2CH3 B(CH3CH2)2CHCH3 C(CH3)2CHCH(CH3)2 D(CH3)3CCH2CH3 【答案】D 【解析】确定烃的一卤代物的同分异构体的数目，关键是找出烃中有多少种等效氢原子，有多少种氢原子 就有多少种一卤代物。将本题各项分子式展开，然后进行判断：、，可见 A、B 中含四种等效氢原子，C 中含两种，只有 D 中含三种，即能生成三种沸点不同的产物。