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1、化学 烃单元知识总结【知识结构】1各类烃的结构和性质2有机化学基本概念(1)烃基：烃失去一个氢原子后所剩余的原子团。烷基：，苯基： 。(2)同系物：结构相似，分子组成上相差一个或若干个原子团的物质的互称。如烷烃同系物，烯烃同系物，炔烃同系物，苯的同系物。(3)同分异构体：具有相同分子式，但具有不同的结构式的化合物的互称。有碳链异构、位置异构、种类异构等。(4)烷烃的系统命名法：选定分子中最长的碳链为主链，按主链上碳原子数目称为“某烷”；以主链中最靠近支链的一端为起点，给主链碳原子编号；把支链作为取代基，按取代基位置、取代基数目、取代基名称、主链名称的顺序命名。(5)几种有机化学的反应类型取代反
2、应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。加成反应：有机物分子里不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。聚合反应：由相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量大的高分子的反应。【拓展延伸探究】一、烃的组成和物理性质1由烃的相对分子质量确定烃的分子式商余数法将烃的相对分子质量除以12得整数商和余数，商为可能的最大碳原子数，余数为最小的氢原子数。当整数商不小于 6或余数为0时，将碳原子数每减少一个，氢原子数即增加12个，直到饱和为止。例：相对分子质量为128的烃。其分子式是_或_。将128除以12，得整数商为10，余数为8。分子式为；将碳原子数减少1个
3、，H原子数增加12个，得分子式为(已是饱和烃了)。2烷烃、烯烃、炔烃、苯的同系物含碳质量分数的变化规律烷烃：随n的增大，烷烃的w(c)逐渐增大，但永远小于85.7，甲烷是烷烃中W(C)最小的。烯烃：。即烯烃的w(c)是固定不变的。炔烃：随n的增大，炔烃的w(c)逐渐减小，但总是大于857。乙炔是炔烃中W(C)最高的。苯的同系物：随n的增大，w(c)逐渐减小，但总是大于857。苯是苯的同系物中W(C)最高的。3烃的物理性质的变化规律在各类烃的同系物中，随c原子数增加，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点逐渐升高。以下常温下呈气态，呈液态。分子式相同的链烃(同分异构体)，支链越多，熔、沸点
4、越低。例：沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。芳香烃的同分异构体及其衍生物的同分异构体的熔、沸点，一般来说：邻位间位对位。二、烃类燃烧的规律1气态烃燃烧前后气体体积的变化1体积气态烃完全燃烧，当生成的水为液态时，体积减少，。1体积气态烃完全燃烧，当生成的水为气态时：若体积不变，则；若体积减少，；若体积增大，。2烃完全燃烧时的耗氧量物质的量相同的烃完全燃烧时，耗氧量多少取决于，生成的量取决于x值，生成的量取决于值。越大，耗氧量越大。质量相同的烃完全燃烧时，耗氧量取决于越大，耗氧量越大。实验式相同的有机物(包括烃类)，不论以何种比例混合，只要混合物总质量一定，完全燃烧后生成的及耗总量都是定值。3烃燃烧时的现
5、象含碳量越高，燃烧现象越明显，表现为火焰越明亮，黑烟越浓，如、(923)、燃烧时火焰明亮，伴有大量的浓烟；而含碳量越低，燃烧现象越不明显，往往火焰不明亮，无黑烟，如就是如此；对于及其他烯烃，含碳量均为857，燃烧时火焰较明亮，并有少量黑烟。在含碳原子数较少的烷烃、烯烃、炔烃、苯及其同系物的鉴别中，应用燃烧来区别是一种简单而又有效的方法。而碳原子数很多时，质量相等的烷、烯、炔、苯及其同系物燃烧时，冒的黑烟几乎一样浓，所以不宜用燃烧来区别。三、有机化学实验的一般特点1冷凝回流装置的使用多数有机化学反应缓慢，常需加热较长时间。有机反应物大多数沸点低而易挥发散失，为提高原料的利用率，防止污染环境，经常
6、对某些有机反应物进行冷凝回流操作。如：溴苯、硝基苯的制取实验。2碎瓷片(沸石)的使用有机物的沸点较低且易产生局部过热、暴沸现象。为防止加热时液体溢出等事故的发生，一般在给有机物液体(无固体物质存在)加热时，要先加入碎瓷片(或沸石)3温度计的使用有机反应较复杂，主要产物往往与温度有关。同样的反应物，当反应温度不同时，主要产物也可能不同，为直效控制反应温度，经常使用温度计。要注意在不同实验中温度计水银球放置的位置不同。4水浴的使用有机反应比较复杂，副反应多，因而对温度的要求比较严格。为避免反应液体局部温度过高、上下部温度不相同等等弊端，常采用水浴加热。使用水浴加热可以使反应物受热均匀，温度变化幅度
7、较小，便于控制反应温度。当反应温度超过100时，不能使用水浴加热，可改用油浴、沙浴等加热方式。【难题巧解点拨】例1 A、B两种有机化合物，当混合质量一定时，无论A、B以何种比洌混合，完全燃烧时产生的的量为一定值，则符合上述条件的是 ( )同分异构体 同系物 各元素的原子个数比相同 含碳的质量分数相等A B C D解析 当A、B两种有机物总质量一定时，无论以什么比例混合，完全燃烧时产生的的量为一定值，则A、B必须满足的条件是两种物质中含碳的质量分数相同。同分异构体、各元素的原子个数比相同的有机物含碳的质量分数都相同，同系物中除烯烃含碳的质量分数相同外，其佘都不相同。答案 C点拨 由可知，生成的量
8、是由有机物中碳元素的质量决定的。设混合物的总质量为m克，A、B两种有机物含碳的质量分数分别为a、b，则当ab时，无论m(A)为何值,m(C)都为定值,因而生成的量也为一定值。在解题时，应敏锐地抓住关键含碳的质量分数相等，进行分析判断。例2 美籍埃及人泽维尔用激光闪烁照相机拍摄到化学反应中化学键断裂和形成的过程，因而获得1999年诺贝尔化学奖。激光有很多用途，例如波长为103 pm的红外激光能切断分子中的一个BC键，使之与HBr发生取代反应：。而利用9.6m的红外激光却能切断两个BC键，并与HBr发生二元取代反应。(1)试写出二元取代的化学方程式_。(2)现有5.6g和9.72gHBr正好完全反
9、应，则生成物中除了甲烷外，其他两种产物的物质的量之比为多少?解析 (1)由题目所提供的信息知：与HBr反应时，BC键断裂，分子中被溴原子所取代。则二元取代反应就是分子中两个被两个溴原子所取代。(2)。设生成的物质的量为的物质的量为y，则根据B原子和Br原子守恒得：所以。本题也可根据正好完全反应时，反应物的物质的量之比等于化学方程式中反应物化学计量数比，然后依次配平、的化学计量数。由化学方程式知：答案 (1) (2)点拨 从化学键的断裂情况和题目所提供的化学方程式来看，反应的实质就是中的被HBr中溴原子取代生成,二元取代反应即是中两个被溴原子取代生成了。5.6g和9.72 gHBr正好完全反应，
10、可以看做0.1mol先与0.1mol HBr反应生成0.1mol。剩余的0.02molHBr再与生成的反应生成0.02 mO1。例3 工业上合成氨的原料气之一有一种来源是取自石油气，如丙烷。(1)有人设计了以下反应途径(假设反应都能进行)，你认为最合理的是 ( )(2)按照所选反应途径，理论上1 mol丙烷最多可制得氨 ( )A2.7 mol B4 mol C4.7 mol D10 mol(3)所选反应途径最显著的特点是 ( )A简单易行 B所得纯度高C所得产量高 D可获得大量热能解析 这是一道与化工生产实际相联系的题目。在工业生产中应考虑经济效益，反应机理要低成本、低能耗。从所给的几种反应途
11、径来看，A、B都耗能高、原料利用率低，而C选项使用催化剂，能耗低、原料利用率高。根据反应方程式。从反应条件和生成物来看，所选反应途径最显著的特点并不是简单易行、所得纯度高，而是所得产量高。答案 (1)C (2)C (3)C点拨 第(1)小题易错选A。思维障碍的原因是未能从工业生产的实际出发。仅仅考虑得到纯净的。而忽略了反应条件是极高温，消耗大量的能源。第(3)小题易错选A或B，错选A的原因是不了解有机反应和实际生产的复杂性，从而误以为反应简单易行；错选B是因为第(1)小题错选了A，导致第(3)小题的选择错误。解决方法是提高将所学知识与实际社会生产生活相结合的应用能力。例4 在沥青蒸气里含有多种
12、稠环芳香烃，其中一些可看做通过苯稠合而成，它们可视为同系物。如：(1)写出化合物的分子式：_。(2)这组化合物的分子式通式是_(请以含m的表示式填在横线上，m是正整数)(3)由于取代基的位置不同，产生的异构现象称为位置异构。一氯并五苯有_(填数字)个异构体，二氯蒽有_(填数字)个异构体。解析 (1)根据苯稠合后得到的有机物结构简式，结合分子中的双键数和碳环数，可推导出碳原子数与H原子数的关系，依次得出化合物的分子式。(2)由(1)得到的分子式不难发现，每多稠合一个苯环，分子组成上比前一个烃分子增加了一个基团，因而这组化合物的通式为。(3)根据并五苯的对称性，可推知并五苯分子中有4种不同位置的H
13、原子，分别被氯原子取代，得到四种结构不同的一氯并五苯。二氯蒽的同分异构体数目的推导，可借助于分子的对称性对分子中可被取代的氢原子进行分类，运用组合的方法来确定。答案 (1) (2) (3)4,15点拨 (1)根据“键线式”确定分子式，首先要明确：每个短线代表一个碳碳键，短线的端点代表一个碳原子。然后根据碳为“四键”的原理，剩余键数即为H原子数。较好的方法是先数出碳原子数，再根据一个双键或一个碳环就比同碳原子数的烷烃少两个H原子的原则，计算出H原子数。如并五苯，碳原子数为22，双键数和碳环数共是16，则H原子数为4616214，分子式为。(2)归纳同一系列有机物通式的关键是确定相邻两物质间的组成
14、差（如同数学中等差数列的公差）。然后根据首项和组成确定通式（如同数学中等差数列的通项公式）。如本题意的首项为组成差为，则通式为。(3)烃的取代产物同分异构数目的确定，首先要理解烃的对称性情况，给不同位置的H原子分类。多元取代物要运用空间想像力，结合数学的排列组合知识，确定同分异构体数。本题还要注意苯是非常对称的，分子中并没有单键、双键之分别，包括稠环芳香烃中的苯环。例5 由两种均能使溴水褪色的气态脂肪烃组成的一种混合气体。1体积这种混合气体完全燃烧，可得3.6体积的和3体积水蒸气(同温同压)。(1)分析推断这两种脂肪烃各是哪一类烃?(2)通过计算和推理,写出这两种烃的分子式及它们在混合气体中的
15、体积比。解析 由于两种烃均为气体，即碳原子数都不大于4，且可使溴水褪色，故是两种不饱和烃。设混合烃的平均分子组成为。则：1x1体积3.6体积3体积X=3.6,y=6即此混合烃的平均组成为。(1)若两种烃均为烯烃，则混合烃中C、H原子个数比肯定是1:2，所以它们不都是烯烃。若两种烃均为炔烃，则是、中的两种，无论哪两种的组合，平均组成中H原子数都小于6。由以上推理可知，这两种脂肪烃分别为烯烃和炔烃(2)设烯烃分子式为，炔烃分子式为，炔烃的体积为a，则：1nn1-a(1-a)n(1-a)n1mm-1ama(m-1)a则解得a=0.6体积，代入上述方程组得讨论：不合理合理不合理由此可得这两种烃的分子式
16、分别为，其体积比为2:3。答案 (1)烯烃和炔烃 (2)，2:3。点拨 本题属于讨论型计算题，要结合烃的组成、性质等进行讨论，培养分析推理能力和思维的严密性。【拓展延伸探究】例6 内燃机是将化学能转化为机械能的装置，根据燃料不同可为汽油机和柴油机等类型。汽油机和柴油机工作原理的区别在于压缩的物质和点火的方式不同：汽油机是将汽油雾化后和空气混合，利用活塞下行吸入气缸，然后活塞上行将其压缩，到一定体积后采用火花塞(一种采用高压放电产生火花的装置)打火,从而点燃混合气体使之体积剧烈膨胀推动活塞运行；而柴油机则是吸入空气进行压缩，到一定程度产生高温高压后，喷入雾化的柴油，由于此时压缩空气的温度已超过柴
17、油的燃点，柴油立即燃烧推动活塞运行。根据上述信息回答下列问题：(1)内燃机推动活塞往复的直线运动要通过连杆和_转换为圆周运动，从而驱动车辆和其他机械进行运转。(2)某195柴油机的压缩比为1:10，已知室温27，大气压强。测得压缩到最大限度时，气缸内压强，此时混合气体的温度是_。(3)测发动机尾气发现，汽油机尾气中氮的氧化物(以表示)含量远远高于柴油机尾气，请解释原因，并写出相关的化学方程式。(4)近日羊城晚报登载了这样一条新闻：某摩登少女驾摩托车上街购物，不幸遭遇飞贼抢劫，开走她的摩托车。此时少女迅速从手袋中拿出一小物件，对着已逃出几十米开外的摩托车一按按钮。只见远处疾驰的摩托车立即熄火停车
18、而将飞贼抛出老远。你认为这种“遥控停车装置”最可能的原理是什么?(请用最简洁的文字回答，不超过20字。)解析 第(1)小题是中学物理所学过的内燃机工作原理。第(2)小题可应用高中物理中的气态方程，将数据代入即可。第(3)小题由题目中所给信息可知，汽油机与柴油机的点火方式不同，汽油机采用高压放电产生的火花点火，而在高压放电的条件下可使空气中的和化合生成氮的氧化物。第(4)小题的摩托车是汽油机，可通过遥控器切断火花塞供电电源使之熄火。答案 (1)曲轴 (2)627 (3)由于汽油机采用电火花点火，空气中的和在放电的条件下化合产生，继续和反应生成。化学方程式为：。 (4)利用遥控器控制火花塞电源，断
19、开即可停车。点拨 本题涉及物理和化学两方面的诸多知识，同时渗透了环保和新技术、新产品信息。要充分运用题目中的关键信息汽油机和柴油机的点火方式，结合物理、化学方面的知识进行分析推理。第(3)小题要掌握和的反应条件才能解释产生氮的氧化物的原因。第(4)小题根据燃烧三要素，欲使摩托车熄火可从三个角度来考虑：一是停止供油，二是停止吸入空气，三是断开火花塞电源。前两个角度涉及油路或气体通道的机械控制，遥控技术复杂，可靠性差。惟有通过断开火花塞供电电源(类似于电视机的遥控关机)使之不能点火最简单易行。由于本题限制了答题字数，所以需要较强的语言表达能力。【本章习题解答】一、1、。；丁烷、2一甲基丙烷；2。3
20、 ； 。4。5一个碳碳双键；烯烃。一个碳碳三键；炔烃一个苯；苯。61，二、1不能与溴发生加成反应，说明分子里不含碳碳双键或碳碳三键，而与溴发生取代反应的可以是烷烃或芳香烃。选A、C2选项A是氧化反应；选项B既是聚合反应，又是加成反应；选项C是取代反应(也是硝化反应)；选项D是加成反应。选B、D3乙烯、乙炔、甲苯能使酸性溶液褪色，而甲烷、苯不能使酸性溶液褪色。选B、D4汽车的尾气中主要污染物是汽油不完全燃烧时产生的一氧化碳，以及空气中和在电火花作用下产生的氮氧化物。选A、C5氯仿和乙烷只能发生取代反应，苯能发生加成反应，也能发生取代反应，但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，只有苯的同系物符合题目的要求
21、。选C6根据各类烃的通式可知，只有烯烃中碳、氢两元素的质量比为一定值。选B7根据同温同压下气体的密度比等于它们的相对分子质量之比，运用“十字交叉法”可得出甲烷和丙烷的体积比为1:1，选D8由题目所给的化学方程式可知，同体积的和完全燃烧时，的耗氧量小。由液化气灶改烧天然气，应减小空气进量，增大天然气进量。选A。三、l不正确。分子式相同而结构式不同的化合物互称同分异构体。2不正确。某有机物完全燃烧后只生成二氧化碳和水，说明该有机物中必定含有碳、氢两种元素，有无氧元素不能确定。3不正确。甲烷与氯气的混合气体在光照下反应，生成、和的混合物。4正确。5不正确。石油主要是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物。四、1分别将这三种气体通人酸性溶液中，褪色的为乙烯，不褪色的是氢气、甲烷。将这两种气体分别点燃，火焰上方罩一个内壁涂有澄清石灰水的烧杯，变浑浊的是甲烷，否则为氢气。2分别取少量这三种液体置于三个坩埚中，分别滴加两滴酸性溶液，不能使酸性溶液褪色的是己烷。将剩余两种液体分别滴人溴的四氯化碳溶液中，溴的红棕色很快褪去的为己烯，否则为甲苯。五、1。2加聚反应。3 加成反应，加成反应。4。 反应后气体体积为：通入足量石灰水后，剩余气体为过量的，其体积为：2解：2863.51t3解：22.4L11.2L4解：12, 2 7,共需空气的体积为：第 12 页 共 12 页