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烷烴的性質
第七章 有機化合物
1. 知道甲烷的物理性質和甲烷具有可燃性、穩定性和高溫分解性，能建立性質與用途之間的聯系
2. 通過實驗探究，從宏觀上認識甲烷與氯氣的取代反應；能從化學鍵角度，于微觀層面認識取代反應的本質
3.能通過學習甲烷的性質為模型，認識烷烴的物理和化學性質
問題：甲烷在大自然中主要以什么形式存在？
天然氣、坑道氣、油田氣、沼氣
可燃冰
思考：以上物質有什么用途？
燃料
一、甲烷的性質
【任務一】情境探究：閱讀以下材料，從中可得知甲烷的哪些性質，甲烷的哪些性質與它用作燃料有關？
甲烷在自然界的分布很廣，是天然氣、沼氣、油田氣的主要成分。常溫常壓下的甲烷是一種無色、無味、難溶于水的氣體，家用天然氣的特殊味道，是為了安全而添加的人工氣味。甲烷對人基本無毒，但濃度過高時，使空氣中氧含量明顯降低，使人窒息。
由于甲烷中碳原子與氫原子間的化學鍵為較穩定，化學性質比較穩定，因此甲烷能參與的反應較其他有機物少。然而，其具有高度的易燃性，和空氣混合時也可能造成爆炸。在隔絕空氣的條件下加熱到將近1000℃，甲烷開始分解得炭黑，可用作顏料、油墨、油漆等。
1. 物理性質
思考2：實驗室通常用向下排空氣法和排水法
收集甲烷，為什么？
……常溫常壓下的甲烷是一種無色、無味、難溶于水的氣體，家用天然氣的特殊味道，是為了安全而添加的人工氣味。甲烷對人基本無毒，但濃度過高時，使空氣中氧含量明顯降低，使人窒息。……
密度比空氣小
難溶于水
思考1：為什么家用天然氣要加入人工氣味？
甲烷是一種無色、無味的氣體
2. 甲烷的分子構成
球棍模型
空間充填模型
分子式 結構式 結構簡式 電子式
CH4
CH4
請同學們閱讀下列表格，歸納出烷烴的物理性質及規律。
烷烴的物理性質
1.烷烴均為難溶于水的無色物質，可溶于有機溶劑(汽油、乙醇、苯等)。如甲烷是一種難溶于水的無色氣體。。
2.烷烴的熔點、沸點、密度隨著分子中碳原子數的增加（同時相
對分子質量也在增大）而升高，在常溫下的狀態由氣態變為液
態，再到固態。
室溫時C1～C4氣態，C5～C17液態，C18以上固態。
新戊烷為氣態
密度都比水小
通常情況下比較穩定，與強酸、強堿或高錳酸鉀等強氧化劑不反應。
烷烴的化學性質
1.穩定性
2.氧化反應（燃燒）
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
點燃
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
點燃
CnH2n+2 + O2 CO2 + H2O
點燃
（液化石油氣LPG燃燒）
n
(n+1)
用途：用作燃料
注意：通風、嚴禁煙火，確保安全生產
甲烷點燃前需驗純
3. 分解反應（高溫）
C16H34 C8H18 + C8H16
催化劑
加熱、加壓
（石油的裂化）
炭黑：橡膠工業的原料
可以用于制造顏料、油墨、油漆等
合成氨
CH4 C + 2H2
隔絕空氣
1000~1200℃
生成化工原料和燃料
烷烴的化學性質
【實驗7-1】甲烷與氯氣的反應
如何收集甲烷？如何收集氯氣？
甲烷：排水法集氣
氯氣：排飽和NaCl溶液集氣
靜置一段時間，觀察兩支試管內的現象
套上鋁箔
飽和
NaCl溶液
光亮處
飽和
NaCl溶液
試管內黃綠色逐漸變淺
試管內液面上升
試管壁出現油狀液滴
有少量白霧
【實驗7-1】
現象：
Cl2發生反應
氣體體積減小
生成難溶于水的物質
有HCl生成
注意：
暗處不反應
強光會爆炸
4. 取代反應
有機物分子里的某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應。
如：
H
C
H
H
Cl
H Cl
光
H
C
H
H
H
Cl Cl
+
+
一氯甲烷（氣態）
其實，一氯甲烷還可以繼續跟Cl2發生取代反應
烷烴的化學性質
H
C
H
Cl
Cl
H Cl
光
H
C
H
H
Cl
Cl Cl
+
+
H
C
Cl
Cl
Cl
H Cl
光
H
C
H
Cl
Cl
Cl Cl
+
+
Cl
C
Cl
Cl
Cl
H Cl
光
H
C
Cl
Cl
Cl
Cl Cl
+
+
二氯甲烷
三氯甲烷
俗稱：氯仿
四氯化碳（有機溶劑，滅火劑）
四氯甲烷
液態
取代反應的演示
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋HCl
光
CH3Cl ＋ Cl2 CH2Cl2 ＋ HCl
光
CH2Cl2 ＋ Cl2 CHCl3 ＋ HCl
光
CHCl3 ＋ Cl2 CCl4 ＋ HCl
光
甲烷的取代反應的化學方程式
練：下列反應屬于取代反應的是 (填序號)。
①CH4 C＋2H2　
②CuSO4＋Fe == FeSO4＋Cu
③CH3Cl＋Cl2 CH2Cl2＋HCl　
④2NaBr＋Cl2 == 2NaCl＋Br2　
⑤CH3OH＋HCl CH3Cl＋H2O
⑥CH3CH2Br＋H2O CH3CH2OH＋HBr
⑦CH4＋2O2 CO2＋2H2O
③⑤⑥
① 反應物類型：反應物至少有一種是有機物；
② 反應形式：“上一下一，取而代之” ；
③ 斷鍵特點：反應中舊化學鍵不一定全斷開，可能部分斷開；
④ 反應條件：一般都需要加熱、光照或催化劑等
取代反應的計算方法：
① 定量關系：每有 1mol H 原子被取代，則消耗 1mol Cl2，
同時生成 1mol HCl；
② 守恒關系:“原子守恒”，反應前后 C、H、Cl 數目不變 ；
取代反應的特點：
請以乙烷、丙烷為例，寫出其與氯氣反應生成一氯代物的方程式。
CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl
光
CH3CH2CH3 + Cl2 CH3CH2CH2Cl + HCl
光
CH3CHCH3
Cl
或
[練] 1mol乙烷在光照條件下，最多可以與多少摩爾Cl2發生取代？
A、4mol B、8mol C、2mol D、6mol
D
1、甲烷與氯氣發生取代反應后產物可能有幾種？
思考與討論
2、乙烷與氯氣發生取代反應后產物可能有幾種？哪種產物最多？
5種 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
7種 HCl一定是最多的
3、計算1 mol甲烷與4 mol氯氣在光照條件下反應足夠長時間后得到的產物的物質的量。
最終得到 1 mol CCl4 和 4 mol HCl
反應物 反應條件 生成物 反應特點
甲烷與鹵素的氣態單質(如氯氣、溴蒸氣，不能用氯水、溴水)
漫散光照(不用太陽光直射，以防爆炸)
甲烷與氯氣反應生成四種有機產物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和無機物HCl，其中HCl的產量最多（產物復雜）
連鎖反應
甲烷中的氫原子被氯原子逐步取代，各步反應同時進行，即第一步反應一旦開始，后續反應立即進行
數量關系
每取代1 mol氫原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
CH3CH3 + Cl2 →CH3CH2Cl + HCl
光
烷烴
物理性質
化學性質
穩定性
氧化反應
高溫分解
取代反應
密度比水小，難溶于水
不與強酸、強堿、溴水、酸性KMnO4反應
1.下列有關說法不正確的是（ ）
A.天然氣的主要成分為CH4
B.1 mol Cl2與1 mol CH4在光照條件下恰好完全反應，則產物
只有CH3Cl和HCl
C.反應CH3CH3 + Br2 CH3CH2Br + HBr,屬于取代反應
D.CH4的二氯代物只有一種，此事實可說明CH4為正四面體結構
光
B
2.關于烷烴的敘述不正確的是(　　)
A.分子式符合CnH2n+2的烴一定是烷烴
B.烷烴均能與氯水發生取代反應
C.正戊烷的熔點、沸點比異戊烷的高
D.烷烴不能被酸性高錳酸鉀溶液等強氧化劑氧化
B
3.常溫下，1 mol某烷烴在光照條件下與氯氣發生取代反應，若在適當的條件下，完全取代需要消耗6 mol Cl2，則下列判斷正確的是(　　)
A.該烷烴的分子式為C5H12
B.反應所生成的有機產物能直接使AgNO3溶液褪色
C.該烷烴的四氯代物有2種
D.反應容器中，一氯代物所占的物質的量分數最大
C
4.下列有關甲烷的取代反應的敘述正確的是(　　)
A.甲烷與氯氣的物質的量之比為1∶1，混合發生取代反應只生成CH3Cl
B.甲烷與氯氣的取代反應，生成的產物中CH3Cl最多
C.甲烷與氯氣的取代反應生成的產物為混合物
D.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯氣
C
5.不屬于有機物的特點是（ ）
A.大多數有機物難溶于水，易溶于有機溶劑
B.有機反應比較復雜，一般反應速率較慢
C.絕大多數有機物受熱不易分解，且不易燃燒
D.絕大多數有機物是非電解質，不易導電，熔點較低
C
6.將1 mol CH4與氯氣發生取代反應，待反應完全后，測定四種有機物的物質的量相等，則產生HCl的物質的量是（ ）
A．0.5 mol B．2 mol
C．2.5 mol D．4 mol
C
7.將1 mol甲烷與適量的Cl2混合后光照，充分反應后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機產物的物質的量依次增大0.1 mol，則參加反應的Cl2的物質的量為（ ）
A. 3 mol B. 4.5 mol
C. 6 mol D. 7.5 mol
A
8.某氣態烷烴20 mL，完全燃燒時，恰好消耗同溫同壓下的氧氣100 mL，該烴的化學式是( )
A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C5H12
B
9.在常溫常壓下，取下列等質量4種氣態烴分別在足量的氧氣中燃燒其中消耗氧氣最多的是(　 )
A. CH4 B. C2H6 C. C3H8 D. C4H10
A
規律：等質量的烴燃燒，氫的質量分數越大，即y/x越大，耗氧量越多。
若是等物質的量烴燃燒？
CxHy耗氧量取決于x+y/4
10.一定量的CH4燃燒后得到的產物是CO、CO2、H2O（g），此混合物的質量為49.6g，當其緩緩通過足量的無水CaCl2時氣體質量減少25.2g，則混合氣中CO的質量為（　　）
A．24.4g B．13.2g C．12.5g D．11.2g
D
11.下列烷烴在光照下與氯氣反應，只生成一種一氯代烴的是（ ）
A．CH3CH2CH2CH3 B．CH3CH(CH3)2
C．CH3C(CH3)3 D．(CH3)2CHCH2CH3
C
12.烷烴與鹵素單質發生取代反應生成鹵代烴,鹵代烴在生產、生活中有非常重要的應用。如氯仿(三氯甲烷，CHCl3)在醫學上常用作麻醉劑；還可用作抗生素、香料、油脂、樹脂、橡膠的溶劑和萃取劑;與四氯化碳混合可制成不凍的防火液體。某課外活動小組利用下圖所示裝置探究甲烷與氯氣的反應。回答下列問題：
　　　　　　　　　
(3)寫出甲烷與氯氣反應生成一氯代物的化學方程式：________________
________________。此反應屬于_______ (填反應類型)反應。
(1)CH4與Cl2發生反應的條件是________________;若用日光直射,可能會引起_________。　
漫射光照(或光亮處)
爆炸
(2)實驗中可觀察到的實驗現象有：量筒內壁出現油狀液滴，飽和食鹽水中有少量固體析出，_________________，________________等。　　　　　　　　　　
量筒內黃綠色氣體顏色變淺　量筒內液面上升
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl　
取代
12.烷烴與鹵素單質發生取代反應生成鹵代烴,鹵代烴在生產、生活中有非常重要的應用。如氯仿(三氯甲烷，CHCl3)在醫學上常用作麻醉劑；還可用作抗生素、香料、油脂、樹脂、橡膠的溶劑和萃取劑;與四氯化碳混合可制成不凍的防火液體。某課外活動小組利用下圖所示裝置探究甲烷與氯氣的反應。回答下列問題：
(4)用飽和食鹽水而不用水的原因是___________________________。
(5)實驗中生成的油狀液滴中的氯仿可作局部麻醉劑,常因保存不慎而被空氣氧化，產生劇毒氣體——光氣，反應的化學方程式為2CHCl3+O2
2COCl2+2HCl，為防止事故發生，在使用前檢驗氯仿是否變質可選用的試劑是____。
A.氫氧化鈉溶液 B.硝酸銀溶液 C.稀鹽酸 D.水
E.濕潤的藍色石蕊試紙 F.濕潤的無色酚酞試紙
降低Cl2在水中的溶解度,抑制Cl2和水的反應
BE

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