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烷烃的性质
第七章 有机化合物
1. 知道甲烷的物理性质和甲烷具有可燃性、稳定性和高温分解性，能建立性质与用途之间的联系
2. 通过实验探究，从宏观上认识甲烷与氯气的取代反应；能从化学键角度，于微观层面认识取代反应的本质
3.能通过学习甲烷的性质为模型，认识烷烃的物理和化学性质
问题：甲烷在大自然中主要以什么形式存在？
天然气、坑道气、油田气、沼气
可燃冰
思考：以上物质有什么用途？
燃料
一、甲烷的性质
【任务一】情境探究：阅读以下材料，从中可得知甲烷的哪些性质，甲烷的哪些性质与它用作燃料有关？
甲烷在自然界的分布很广，是天然气、沼气、油田气的主要成分。常温常压下的甲烷是一种无色、无味、难溶于水的气体，家用天然气的特殊味道，是为了安全而添加的人工气味。甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。
由于甲烷中碳原子与氢原子间的化学键为较稳定，化学性质比较稳定，因此甲烷能参与的反应较其他有机物少。然而，其具有高度的易燃性，和空气混合时也可能造成爆炸。在隔绝空气的条件下加热到将近1000℃，甲烷开始分解得炭黑，可用作颜料、油墨、油漆等。
1. 物理性质
思考2：实验室通常用向下排空气法和排水法
收集甲烷，为什么？
……常温常压下的甲烷是一种无色、无味、难溶于水的气体，家用天然气的特殊味道，是为了安全而添加的人工气味。甲烷对人基本无毒，但浓度过高时，使空气中氧含量明显降低，使人窒息。……
密度比空气小
难溶于水
思考1：为什么家用天然气要加入人工气味？
甲烷是一种无色、无味的气体
2. 甲烷的分子构成
球棍模型
空间充填模型
分子式 结构式 结构简式 电子式
CH4
CH4
请同学们阅读下列表格，归纳出烷烃的物理性质及规律。
烷烃的物理性质
1.烷烃均为难溶于水的无色物质，可溶于有机溶剂(汽油、乙醇、苯等)。如甲烷是一种难溶于水的无色气体。。
2.烷烃的熔点、沸点、密度随着分子中碳原子数的增加（同时相
对分子质量也在增大）而升高，在常温下的状态由气态变为液
态，再到固态。
室温时C1～C4气态，C5～C17液态，C18以上固态。
新戊烷为气态
密度都比水小
通常情况下比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。
烷烃的化学性质
1.稳定性
2.氧化反应（燃烧）
CH4 + 2O2 CO2 + 2H2O
点燃
C3H8 + 5O2 3CO2 + 4H2O
点燃
CnH2n+2 + O2 CO2 + H2O
点燃
（液化石油气LPG燃烧）
n
(n+1)
用途：用作燃料
注意：通风、严禁烟火，确保安全生产
甲烷点燃前需验纯
3. 分解反应（高温）
C16H34 C8H18 + C8H16
催化剂
加热、加压
（石油的裂化）
炭黑：橡胶工业的原料
可以用于制造颜料、油墨、油漆等
合成氨
CH4 C + 2H2
隔绝空气
1000~1200℃
生成化工原料和燃料
烷烃的化学性质
【实验7-1】甲烷与氯气的反应
如何收集甲烷？如何收集氯气？
甲烷：排水法集气
氯气：排饱和NaCl溶液集气
静置一段时间，观察两支试管内的现象
套上铝箔
饱和
NaCl溶液
光亮处
饱和
NaCl溶液
试管内黄绿色逐渐变浅
试管内液面上升
试管壁出现油状液滴
有少量白雾
【实验7-1】
现象：
Cl2发生反应
气体体积减小
生成难溶于水的物质
有HCl生成
注意：
暗处不反应
强光会爆炸
4. 取代反应
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替代的反应。
如：
H
C
H
H
Cl
H Cl
光
H
C
H
H
H
Cl Cl
+
+
一氯甲烷（气态）
其实，一氯甲烷还可以继续跟Cl2发生取代反应
烷烃的化学性质
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
俗称：氯仿
四氯化碳（有机溶剂，灭火剂）
四氯甲烷
液态
取代反应的演示
CH4 ＋ Cl2 CH3Cl ＋HCl
光
CH3Cl ＋ Cl2 CH2Cl2 ＋ HCl
光
CH2Cl2 ＋ Cl2 CHCl3 ＋ HCl
光
CHCl3 ＋ Cl2 CCl4 ＋ HCl
光
甲烷的取代反应的化学方程式
练：下列反应属于取代反应的是 (填序号)。
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 反应物类型：反应物至少有一种是有机物；
② 反应形式：“上一下一，取而代之” ；
③ 断键特点：反应中旧化学键不一定全断开，可能部分断开；
④ 反应条件：一般都需要加热、光照或催化剂等
取代反应的计算方法：
① 定量关系：每有 1mol H 原子被取代，则消耗 1mol Cl2，
同时生成 1mol HCl；
② 守恒关系:“原子守恒”，反应前后 C、H、Cl 数目不变 ；
取代反应的特点：
请以乙烷、丙烷为例，写出其与氯气反应生成一氯代物的方程式。
CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl
光
CH3CH2CH3 + Cl2 CH3CH2CH2Cl + HCl
光
CH3CHCH3
Cl
或
[练] 1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔Cl2发生取代？
A、4mol B、8mol C、2mol D、6mol
D
1、甲烷与氯气发生取代反应后产物可能有几种？
思考与讨论
2、乙烷与氯气发生取代反应后产物可能有几种？哪种产物最多？
5种 CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
7种 HCl一定是最多的
3、计算1 mol甲烷与4 mol氯气在光照条件下反应足够长时间后得到的产物的物质的量。
最终得到 1 mol CCl4 和 4 mol HCl
反应物 反应条件 生成物 反应特点
甲烷与卤素的气态单质(如氯气、溴蒸气，不能用氯水、溴水)
漫散光照(不用太阳光直射，以防爆炸)
甲烷与氯气反应生成四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多（产物复杂）
连锁反应
甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行
数量关系
每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
CH3CH3 + Cl2 →CH3CH2Cl + HCl
光
烷烃
物理性质
化学性质
稳定性
氧化反应
高温分解
取代反应
密度比水小，难溶于水
不与强酸、强碱、溴水、酸性KMnO4反应
1.下列有关说法不正确的是（ ）
A.天然气的主要成分为CH4
B.1 mol Cl2与1 mol CH4在光照条件下恰好完全反应，则产物
只有CH3Cl和HCl
C.反应CH3CH3 + Br2 CH3CH2Br + HBr,属于取代反应
D.CH4的二氯代物只有一种，此事实可说明CH4为正四面体结构
光
B
2.关于烷烃的叙述不正确的是(　　)
A.分子式符合CnH2n+2的烃一定是烷烃
B.烷烃均能与氯水发生取代反应
C.正戊烷的熔点、沸点比异戊烷的高
D.烷烃不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化
B
3.常温下，1 mol某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完全取代需要消耗6 mol Cl2，则下列判断正确的是(　　)
A.该烷烃的分子式为C5H12
B.反应所生成的有机产物能直接使AgNO3溶液褪色
C.该烷烃的四氯代物有2种
D.反应容器中，一氯代物所占的物质的量分数最大
C
4.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)
A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3Cl
B.甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多
C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气
C
5.不属于有机物的特点是（ ）
A.大多数有机物难溶于水，易溶于有机溶剂
B.有机反应比较复杂，一般反应速率较慢
C.绝大多数有机物受热不易分解，且不易燃烧
D.绝大多数有机物是非电解质，不易导电，熔点较低
C
6.将1 mol CH4与氯气发生取代反应，待反应完全后，测定四种有机物的物质的量相等，则产生HCl的物质的量是（ ）
A．0.5 mol B．2 mol
C．2.5 mol D．4 mol
C
7.将1 mol甲烷与适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl2的物质的量为（ ）
A. 3 mol B. 4.5 mol
C. 6 mol D. 7.5 mol
A
8.某气态烷烃20 mL，完全燃烧时，恰好消耗同温同压下的氧气100 mL，该烃的化学式是( )
A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C5H12
B
9.在常温常压下，取下列等质量4种气态烃分别在足量的氧气中燃烧其中消耗氧气最多的是(　 )
A. CH4 B. C2H6 C. C3H8 D. C4H10
A
规律：等质量的烃燃烧，氢的质量分数越大，即y/x越大，耗氧量越多。
若是等物质的量烃燃烧？
CxHy耗氧量取决于x+y/4
10.一定量的CH4燃烧后得到的产物是CO、CO2、H2O（g），此混合物的质量为49.6g，当其缓缓通过足量的无水CaCl2时气体质量减少25.2g，则混合气中CO的质量为（　　）
A．24.4g B．13.2g C．12.5g D．11.2g
D
11.下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是（ ）
A．CH3CH2CH2CH3 B．CH3CH(CH3)2
C．CH3C(CH3)3 D．(CH3)2CHCH2CH3
C
12.烷烃与卤素单质发生取代反应生成卤代烃,卤代烃在生产、生活中有非常重要的应用。如氯仿(三氯甲烷，CHCl3)在医学上常用作麻醉剂；还可用作抗生素、香料、油脂、树脂、橡胶的溶剂和萃取剂;与四氯化碳混合可制成不冻的防火液体。某课外活动小组利用下图所示装置探究甲烷与氯气的反应。回答下列问题：
　　　　　　　　　
(3)写出甲烷与氯气反应生成一氯代物的化学方程式：________________
________________。此反应属于_______ (填反应类型)反应。
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是________________;若用日光直射,可能会引起_________。　
漫射光照(或光亮处)
爆炸
(2)实验中可观察到的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，_________________，________________等。　　　　　　　　　　
量筒内黄绿色气体颜色变浅　量筒内液面上升
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl　
取代
12.烷烃与卤素单质发生取代反应生成卤代烃,卤代烃在生产、生活中有非常重要的应用。如氯仿(三氯甲烷，CHCl3)在医学上常用作麻醉剂；还可用作抗生素、香料、油脂、树脂、橡胶的溶剂和萃取剂;与四氯化碳混合可制成不冻的防火液体。某课外活动小组利用下图所示装置探究甲烷与氯气的反应。回答下列问题：
(4)用饱和食盐水而不用水的原因是___________________________。
(5)实验中生成的油状液滴中的氯仿可作局部麻醉剂,常因保存不慎而被空气氧化，产生剧毒气体——光气，反应的化学方程式为2CHCl3+O2
2COCl2+2HCl，为防止事故发生，在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是____。
A.氢氧化钠溶液 B.硝酸银溶液 C.稀盐酸 D.水
E.湿润的蓝色石蕊试纸 F.湿润的无色酚酞试纸
降低Cl2在水中的溶解度,抑制Cl2和水的反应
BE

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