高考有機化學二輪復習甲烷知識點

　　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)

　　①甲烷的燃燒

　　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。

　　②將CH4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。

　　①化學反應方程式

　　CH4＋Cl2→CH3Cl＋HCl；

　　CH3Cl＋Cl2→CH2Cl2＋HCl；

　　CH2Cl2＋Cl2→CHCl3＋HCl；

　　CHCl3＋Cl2→CCl4＋HCl。

　　②取代反應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。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。