高中化學(xué)競賽蘇教版選修一：烷烴 - 副本.doc

金太陽新課標(biāo)資源網(wǎng) 7.2.1 烷烴 烷烴是指分子中的碳原子以單鍵相連，其余的價鍵都與氫原子結(jié)合而成的化合物。烷烴屬于飽和烴，飽和意味著分子中的每一個碳原子都達(dá)到了與其他原子結(jié)合的最大限度。烷烴中最簡單的是甲烷，分子式是CH4，乙烷、丙烷、丁烷和戊烷的分子式分別為：C2H6，C3H8，C4H10和C5H12。上述烷烴的性質(zhì)也很相似。這樣的一系列化合物叫做同系列。同系列中的各個化合物彼此互稱為同系物。CH2則叫做同系列的系差。同系物具有相類似的化學(xué)性質(zhì)，其物理性質(zhì)一般隨分子中碳原子的遞增而有規(guī)律的變化?？傮w來說，分子量越大的烷烴，其熔沸點(diǎn)越高，密度越大。通式： CnH2n+2簡式：CH3(CH2)3CH3, CH3CH2CH(CH3)2, C(CH3)41. 烷烴的結(jié)構(gòu) 甲烷是最低級的烷烴，在討論烷烴分子結(jié)構(gòu)之前，首先介紹甲烷的分子結(jié)構(gòu)。甲烷的分子式為CH4，一般把其結(jié)構(gòu)式寫成：（）。但這只能說明分子中碳原子與四個氫原子直接相連，而沒有表示出氫原子與碳原子在空間的相對位置，即分子的立體形象。實驗證明甲烷分子里的碳原子和四個氫原子不在一個平面上，而是形成正四面體的立體結(jié)構(gòu)，可用模型來表示（見下圖）。甲烷中的碳原子采取sp雜化HCH間鍵的夾角是10928。圖：甲烷分子模型 sp雜化又稱正四面體雜化，四個sp雜化軌道對稱地分布在碳原子的周圍，它的對稱軸之間的夾角是109.5 ，這樣的排布可以使四個軌道彼此在空間的距離最遠(yuǎn)，電子之間的相互斥力最小，體系最穩(wěn)定。 由碳原子的四個sp雜化軌道與四個氫原子的s軌道進(jìn)行重疊，形成四個相等的CH共價鍵而構(gòu)成甲烷分子。在構(gòu)成甲烷分子時，碳?xì)滏I是軌道沿著對稱軸方向相互重疊所形成的共價鍵，其特點(diǎn)是電子云分布呈圓柱形軸對稱，兩核連線之間電子云密度最大，這種鍵叫做鍵。鍵比較牢固，能自由旋轉(zhuǎn)，而不影響電子云重疊程度。一個碳原子的sp雜化軌道與另一個碳原子的sp雜化軌道也能形成CC之間的鍵。任何兩個原子軌道，只要是沿著軌道對稱軸方向相互重疊所形成的鍵都叫鍵。2. 烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴中的碳都是飽和的，所以化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。常溫下與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑及還原劑都不易反應(yīng)，所以通常除作為燃料外，常用作溶劑，潤滑油來使用，在較特殊的條件下，烷烴也顯示一定的反應(yīng)性能，而這些化學(xué)性質(zhì)在基本有機(jī)原料工業(yè)及石油化工中都非常重要。結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)，同系列中各化合物的結(jié)構(gòu)是相似的，因此它們的化學(xué)性質(zhì)也基本相似，但是同系列中碳原子數(shù)差別較大的同系物間，反應(yīng)速率會有較大差別，有時甚至不反應(yīng)。（1）取代反應(yīng) 烷烴分子中的氫原子被其它原子或基團(tuán)所取代的反應(yīng)稱為取代反應(yīng)。如被鹵素取代的反應(yīng)稱鹵代反應(yīng)。鹵代反應(yīng) 烷烴與鹵素在室溫和黑暗中并不起反應(yīng)，但在高溫下或光照下，可以發(fā)生反應(yīng)生成鹵代烷和鹵化氫。工業(yè)上常用甲烷的氯代反應(yīng)來生產(chǎn)氯甲烷，所生成的氯甲烷可以繼續(xù)反應(yīng)生成二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）及四氯化碳.不同鹵素的反應(yīng)活性為：F2Cl2Br2I2 不同氫原子的反應(yīng)活性: 3氫2氫1氫(參見課本p174)鹵代反應(yīng)的機(jī)理自由基歷程 反應(yīng)機(jī)理是指化學(xué)反應(yīng)所經(jīng)歷的途徑和過程（也叫反應(yīng)歷程、反應(yīng)機(jī)制）。反應(yīng)機(jī)理是基于大量的實驗事實而做出的理論推導(dǎo)。了解反應(yīng)機(jī)理對掌握反應(yīng)規(guī)律，控制反應(yīng)條件等生產(chǎn)實踐有指導(dǎo)意義。 烷烴的鹵代反應(yīng)屬于自由基反應(yīng)，反應(yīng)機(jī)理大致經(jīng)歷以下三個步驟：(i) 鏈的引發(fā) 在光照或高溫下，氯分子吸收能量而分解為兩活潑的氯原子：(ii) 鏈的增長氯原子可以奪取烷烴分子中的氫原子而生成甲基自由基CH3，CH3 再與氯分子作用生成一氯甲烷和一個新的氯原子，反應(yīng)可重復(fù)進(jìn)行。鏈的增長階段根據(jù)反應(yīng)物的量，也可以逐步生成二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷：(iii) 鏈的終止自由基之間的彼此結(jié)合，反應(yīng)就會逐漸停止。如：自由基反應(yīng)一般是由高溫、光照、輻射或引發(fā)劑（如過氧化物）所引起。通常在氣相或非極性溶劑進(jìn)行。（2）氧化反應(yīng)：引入氧或出去氫為氧化；引入氫或去掉氧為還原。 烷烴在空氣中燃燒、完全氧化而生成碳和水，同時放出大量熱能。烷烴燃燒時放出大量的熱。這就是沼氣、天然氣、石油能作為能源的基礎(chǔ)。3. 烷烴的物理性質(zhì)沸點(diǎn)（bp）：烷烴的沸點(diǎn)隨分子量的增加而升高（因為分子間作用力隨分子量增加而增大）一般：C4以下為氣體，C5C17為液體，C17為固體。支鏈烷烴的沸點(diǎn)奇數(shù)碳鏈烷烴的熔點(diǎn)，（因偶數(shù)碳鏈具有較高的對稱性，分子間作用力增大）。相對密度：烷烴的相對密度隨其分子量的增加而逐漸增大，因為烷烴分子間的作用力隨其分子量的增大而