【本讲教育信息】

一. 教学内容：

第3节：烃

教学目的：

1. 了解烃的分类及物理性质特点，并会比较同类烃的熔沸点高低。

2. 掌握烷烃、烯烃、炔烃的性质。

3. 了解共轭二烯烃的结构特点和加成特点。

4. 掌握苯及其同系物的重要性质。

二. 重点、难点：

烷、烯、炔、苯及其同系物的化学性质。

知识分析：

（一）烃的概述

烃的概念：仅由碳、氢元素组成的有机物。

烃的分类：可以分为三类链烃、脂环烃、芳香烃。

1. 开链脂肪烃：开链脂肪烃即链烃，因跟脂肪类物质有类似结构而得名，但其分子中一定不含苯环。根据开链脂肪烃的结构，把含有碳碳双键或碳碳叁键等不饱和键的烃通常叫做不饱和烃，不含有不饱和键的脂肪烃称为饱和链烃,即烷烃。

烷烃、烯烃、炔烃的物理性质的规律性变化：

（1）随着分子中碳原子数的递增，它们的沸点_逐渐升高__,相对密度逐渐_增大__。

（2）常温下，随碳原子数的增多，它们的状态由气态变为液态又变为固态。CxHy中，x≤4的烃，在常温、常压下都是气体。

（3）它们均为无色物质，不溶于水而易溶于苯、乙醚等有机溶剂。液态烃本身就是有机溶剂，密度都比水小。

2. 脂环烃

烃分子里，碳原子间相互连接成环状而又无苯环，这种烃叫做脂环烃。

环烷烃指：分子中碳碳原子之间只以单键相结合的脂环烃。

环烯烃指：分子中含有碳碳双键的脂环烃。

环炔烃指：分子中含有碳碳叁键的脂环烃。

练一练：写出下列脂环烃的结构简式

环戊烷、环己烷、C₄H₈、环戊烯

解答：

3. 苯和其他芳香烃

（1）概念

①芳香族化合物：是指含有苯环的化合物，如硝基苯、苯酚、甲苯等都属于芳香族化合物。

②芳香烃：仅有C、H两种元素组成的芳香族化合物称为芳香烃，或含有苯环的烃叫芳香烃，如苯、萘等。

③苯的同系物：只含有一个苯环并和苯相差一个或若干个CH₂的物质，叫做苯的同系物，或苯分子中的氢原子被烷基取代所得的一系列化合物叫做苯的同系物，如甲苯、二甲苯、乙苯、六甲基苯等。苯及其同系物一定符合通式（n≥6）

（2）苯及苯的常见同系物的物理性质

苯是没有颜色、有特殊气味的液体，密度比水小，不溶于水，能溶解许多物质，是良好的有机溶剂。苯的沸点是80℃，熔点是5.5℃。如果用冷水来冷却，苯可以凝结成无色晶体。常见的甲苯、乙苯、二甲苯等苯的同系物，都是良好的有机溶剂，密度比水小。

注意：不要受溴苯、硝基苯等物质比水的密度大的影响而误认为甲苯等也比水的密度大。

（3）苯的同系物的同分异构体的书写

以C₈H₁₀为例，试写出其属于芳香烃的同分异构体：

①先写出苯环；（因要求写的是芳香烃的同分异构体）

②侧链的排法：为了避免多写或少些的情况出现，应像烷烃的推导一样做到有序排列。因此按由整到散的法则，应先写出乙基。散开后的两个甲基应按邻、间、对的顺序书写，即可得出分子式为C₈H₁₀的属于芳香烃的4种同分异构体的结构简式为：

___________ ___________ ___________ ___________

（4）多环芳烃

有些芳香烃分子中含有多个苯环，这样的芳香烃称为多环芳烃。多环芳烃中的苯环有些通过脂肪烃基连接在一起（多苯代脂烃），有些是苯环之间通过碳碳单键直接连接的（联苯或联多苯），还有一些则是分别共用苯环的两个碳原子而形成的（稠环芳烃）。

思考：写出二苯甲烷、联苯、萘、蒽的结构简式，并判断它们的一氯代物各有几种？

3种 3种 2种 3种

（二）烷烃的化学性质

思考：甲烷的化学性质有哪些？

（解答：稳定性、燃烧、与氯气取代、热分解等）

归纳：其他烷烃在化学性质上与甲烷相似，在通常状况下性质稳定，不与强酸、强碱

强氧化剂等物质发生反应，也难与其他物质化合。在一定条件下可以燃烧、取代、裂化。

1. 与卤素单质的反应

在室温下，烷烃和氯气的混合物可以在黑暗中长期保存而不起反应，但把混合物放在光照的地方就会发生反应，黄绿色逐渐变浅。例如乙烷与氯气在光照条件下发生反应：

写出乙烷与氯气发生一氯取代的化学方程式：

反应没有到此终止，生成的一氯乙烷继续与氯气反应，依次生成二氯代物到六氯代物的混合有机取代物。

思考：1mol丙烷在光照情况下，最多可以与8mol氯气发生取代反应。

烷烃可以与F₂、Cl₂、Br₂、I₂在光照下发生取代反应。

卤代烃：烃分子中的氢原子被卤素原子取代的化合物称为卤代烃。

卤代烃的种类很多，根据所含卤素原子种类的不同，可以分为氟代物、氯代物、溴代物等。

根据分子中卤素原子的多少可以分为一卤代物、二卤代物、多卤代物；

根据烃基又可以分为饱和卤代烃、不饱和卤代烃等。

试写出下列物质的结构简式：

氯苄 碘甲烷 二氯甲烷 氯仿

CH₃I CH₂Cl₂ CHCl₃

2. 与氧气反应

写出烃CxHy的燃烧方程式：

写出烷烃CnH2n+2的燃烧方程式：

在处理有关烃的燃烧问题时，应注意的问题：

（1）当等物质的量的烃CxHy燃烧时，耗氧量大小看“x＋y/4”的大小。

（2）等质量的烃完全燃烧时，质量分数H％越大，耗氧量越大。

（3）气态烃CxHy完全燃烧时，气体体积的变化由y值决定（假设温度100⁰C以上，水为气态）：

y>4，气体体积增大；y＝4，气体体积不变；y<4,气体体积减小。

（三）烯烃和炔烃的化学性质

乙炔的分子结构不同于乙烯，乙烯分子中有C＝C键，而乙炔分子中有C≡C键。但乙炔分子与乙烯分子又有相似性：乙烯分子中有一个π键易断裂，乙炔分子中有两个π键易断裂。

1. 与卤素单质、卤化氢的反应

（1）与卤素单质的加成

回忆写出乙烯与溴的CCl₄溶液反应化学方程式：

上述反应即可以区别甲烷和乙烯，又可以除去乙烯。鉴别甲烷和乙烯又可以用酸性KMnO₄溶液，但两个反应原理不同，后者是氧化反应，前者是加成反应。

乙炔通入溴的CCl₄溶液中，也会使溶液退色，这说明乙炔也与之发生加成反应。其分步反应的化学方程式表示如下：

说明：其他的烯烃、炔烃都可以与卤素单质发生加成反应，生成无色的卤代烃。

（2）与氢气、卤化氢等的加成

完成下列化学方程式，并注明反应条件：

（3）自身加成反应（加聚反应）

烯烃发生加聚反应，生成高分子化合物，例如：

炔烃通常难自身加成生成高分子化合物，在特殊条件下，乙炔能够发生加聚反应生成聚乙炔：

（4）共轭二烯烃及其加成反应

共轭二烯烃是指分子中含有两个碳碳双键，且两个碳碳双键之间只有一个单键。

试写出下列物质的结构简式：

1，3丁二烯：CH₂＝CHCH＝CH₂；

异戊二烯

1，3戊二烯在下列情况下发生反应:

①与H₂发生1，2加成 ②与H₂发生1，4加成 ③与H₂发生完全加成 ④ 加聚反应

2. 与酸性高锰酸钾溶液的反应

乙烯可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，使之退色，反应的化学方程式为：(配平系数)

此反应可用于区别甲烷和乙烯，但不能除乙烯杂质，因为反应生成CO₂，产生新的杂质。

乙炔也能被酸性高锰酸钾氧化，从而使溶液紫色退去。

视野拓展：烯烃或炔烃在酸性高锰酸钾溶液的作用下，分子中的不饱和键完全断裂，生成羧酸、或二氧化碳、或酮，产物要取决于原不饱和烃的碳原子骨架：

CH₂＝→CO₂H₂O；RCH＝→RCOOH；

（四）苯及其同系物的化学性质

苯分子的结构决定了苯分子既有饱和烃的性质，又具有不饱和烃的性质。表现在易取代，但较难加成。

1. 与卤素单质、硝酸、浓硫酸的取代反应

（1）卤代：写出苯与溴发生取代反应的化学方程式：

注意：

①苯不能与溴水取代，只能与液溴发生上述反应

②此反应的催化剂实际不是Fe，而是FeBr₃

③本反应如果在实验室中进行，考虑装置是怎样的?

④产品溴苯是无色、密度大于水的液体。不纯的显褐色，欲除去其中溶解的溴，可以加入NaOH溶液，再洗涤、分液即可。

（2）硝化：

写出苯与浓硝酸发生硝化反应的化学方程式：

注意本反应的条件是浓硫酸作催化剂，水浴加热55℃～60℃，描述硝基苯的物理性质：无色油状液体，不溶于水，密度大于水，有苦杏仁味。

硝基苯可以被铁在盐酸条件下还原为苯胺（C₆H₅NH₂）。

（3）磺化：

苯与浓硫酸共热至70℃～80℃就会发生反应。在反应中，苯分子中的氢原子被硫酸分子里的磺酸基（－SO₃H）所取代而生成苯磺酸，这种反应叫磺化反应，属于取代反应。

写出该反应方程式：

此外，苯的同系物在性质上与苯有许多相似之处，如燃烧产生浓烟，易卤代、硝化等。例如甲苯与浓硝酸、浓硫酸的混合酸发生硝化反应，制得TNT,写出该反应方程式：

思考：甲苯与氯气分别在光照下和Fe作催化剂时各发生一氯取代，各生成什么物质？试分别写出上述反应方程式：

2. 与氢气的反应

苯环上的碳碳键不是碳碳双键，不易发生加成反应（不能使溴的四氯化碳退色），在特定条件下苯和苯的同系物也能发生加成反应，注意反应条件：试完成下列方程式，并注明条件：

3. 苯的同系物与酸性高锰酸钾溶液的反应

由于苯环和侧链的相互影响，使苯的同系物有一些化学性质跟苯不同。如果将甲苯和二甲苯各2ml分别注入两支试管，各加入酸性高锰酸钾溶液3滴，用力振荡，或稍稍加热，结果紫色退去。这一实验表明，甲苯、二甲苯都能被酸性高锰酸钾溶液氧化。写出二者的物质转化式：

说明：苯的其他同系物，不管侧链有多长，只要侧链中直接与苯环相连的碳原子上有氢原子，就能被热的酸性高锰酸钾溶液氧化而使紫色退去，侧链烃基通常被氧化为羧基。

【典型例题】

例1. 乙烷和丙烷的混合气体完全燃烧后，先将产物通过浓硫酸，浓硫酸增重2.04g，然后通过Na₂O₂，Na₂O₂增重2.24g，则混合气体中乙烷和丙烷的体积比为 （ ）

A. 1：1 B. 2：3 C. 3：2 D. 3：5

解析：浓硫酸增重2.04g，即m(H₂O )＝2.04g,由Na₂O₂增重2.24g，可以通过差量法求出m（CO₂）：

2Na₂O₂+2CO₂＝2Na₂CO₃+O₂ △m(固)

2×44 32 56

m（CO₂） 2.24g

m（CO₂）＝（2.24g×2×44）/56＝3.52g

再设乙烷、丙烷的物质的量分别为x、y

2x+3y＝3.52g/44g/mol

6x＋8y＝(2.04g/18g/mol)×2

x＝1/50mol y＝1/75mol

x:y＝3：2

答案：C

点评：本题考查有机混合气体的燃烧计算，常常运用差量法，结合原子守恒规律解决问题。

例2. 1mol某链烃最多能和2molHCl发生加成反应，生成1mol卤代烷，1mol该卤代烷能和6molCl₂发生取代反应，生成只含有碳、氯两种元素的卤代烃，该链烃可能是（ ）

A. CH₃CH＝CH₂ B. CH₃C≡CH

C. CH₃CH₂C≡CH D. CH₂＝CHCH＝CH₂

解析：1mol该链烃能和2molHCl发生加成反应，可知此烃分子中含有两个C＝C键或一个C≡C键。1mol该卤代烷能和6molCl₂发生取代反应，且取代后生成物不含氢原子，说明此卤代烷中含有6个氢原子，故原来的烃分子含有4个氢原子。

答案：B

点评：本题考查从分子组成的变化角度区别加成反应与取代反应。

例3. 由乙炔制取CHClBr－CH₂Br,下列方法可行的是（ ）

A. 先与HBr加成后再与HCl加成

B. 先与H₂完全加成后再与Cl₂、Br₂发生取代反应

C. 先与HCl加成后再与Br₂加成

D. 先与Cl₂加成后再与HBr加成

解析：加成反应在控制相关反应物的比例时，往往反应的结果单一；而取代反应则常常发生的是一系列反应，生成一系列产物，乙炔先与HCl按物质的量1：1加成，生成一氯乙烯，然后与Br₂发生加成反应，即可得到目标产物。

答案：C

点评：本题从反应实质上考查、区别取代反应与加成反应的特点，特别是卤代反应生成一系列产物的特点。

例4. 取一定量苯的同系物完全燃烧，生成的气体依次通过浓硫酸和NaOH溶液，经测定前者增重10.8g,后者增重39.6g。又知经氯化处理后，该苯的同系物苯环上的一氯代物、二氯代物、三氯代物分别都只有一种。根据上述条件推断，该苯的同系物的分子式为_____________，结构简式为________________。

解析：（1）其分子式中C、H原子个数比为(39.6g/44g/mol)：(10.8g/18g/mol)＝3：4，又苯的同系物的通式为CnH2n-6，故n＝9，分子式为C9H12。

（2）分子式为C9H12的苯的同系物可能结构很多，这将取决于苯环上烷烃取代基的种类和位置关系（3个甲基或一个甲基一个乙基或一个丙基或一个异丙基），由题意知，苯环上的一氯代物、二氯代物、三氯代物分别都有一种，可知该物质有高度对称性结构。

答案：C9H12，

点评：本题考查苯的同系物的概念和同分异构体，这是平时必须熟练掌握的知识。

【模拟试题】（答题时间：45分钟）

一. 选择题

1. 下列各组物质中既不是同分异构体又不是同系物、同素异形体或同位素的是（ ）

A. HCOOC₂H₅、CH₃CH₂COOH

B.

C. O₂、O₃

D. H、D、T

2. 丙烷的6氯代物的同分异构体有（ ）

A. 3种 B. 4种 C. 5种 D. 6种

3. 下列有机物命名正确的是（ ）

A. 2－乙基丁烷 B. 3－甲基－2－戊烯

C. 2，3，3－三甲基丁烷 D. 2，2－二甲基丁烷

4. 甲烷分子中的4个氢原子都可以被取代。若甲烷分子中的4个氢原子分别被苯基和氯原子代替，则可以得到下图分子，对该分子的描述正确的是（ ）

A. 此分子可以产生两种同分异构体

B. 所有碳原子都在同一平面内

C. 此分子属于极性分子

D. 此物质属于芳香烃

5. 在容积一定的玻璃容器中充满常温常压下的某气态烃，向其中加入足量的液溴，不久测得容器中压强迅速下降，几乎为零。在光亮处观察又发现容器内压强上升，直达原压强的四倍时，压强稳定，则原来容器中充入的气态烃是（ ）

A. 乙烯 B. 乙烷 C. 丙炔 D. 丙烷

6. X、Y、Z三种物质的分子组成分别符合烷烃、烯烃、炔烃的通式，若在一定条件下VL的X、Y、Z的混合气体可与VLH₂发生加成反应，则混合气体中X、Y、Z的体积比可能是（ ）

A. 1：1：1 B. 1：2：3

C. 1：4：1 D. 3：2：1

7. 关于芳香族化合物的叙述中正确的是（ ）

A. 其分子组成的通式是C_nH_2n-6

B. 分子中含有苯环的烃

C. 分子中含有苯环的有机物

D. 苯及其同系物的总称

8. 有8种物质：①甲烷 ②苯 ③聚乙烯 ④1，3－丁二烯 ⑤2－丁炔 ⑥己烷 ⑦邻二甲苯 ⑧裂解气，其中既能使酸性高锰酸钾溶液退色，又能使溴水退色的是（ ）

A. ③④⑤⑧ B. ①②④⑧

C. ④⑤⑧ D. ③④⑤⑦⑧

9. 关于分子结构的下列叙述中，正确的是（ ）

A. 除苯环外的其余碳原子有可能都在一条直线上

B. 除苯环外的其余碳原子不可能都在一条直线上

C. 12个碳原子不可能都在同一平面上

D. 12个碳原子有可能都在同一平面上

10. 分子式为C₈H₁₀的芳香烃，苯环上的一硝基取代物只有一种，该芳香烃的名称是 （ ）

A. 乙苯 B. 邻二甲苯 C. 间二甲苯 D. 对二甲苯

二. 填空题

11. 某烃A0.2mol在氧气中完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各1.2mol。试回答：

（1）烃A的分子式为________________。

（2）若取一定量的烃完全燃烧后，生成CO₂和H₂O各0.3mol，则有________g烃参加了反应，燃烧时消耗标况下氧气的体积为___________。

（3）若烃A不能使溴水退色，但在一定条件下能与氯气发生取代反应，其一氯代物只有一种，则烃A的结构简式为__________________________。

（4）若烃A能使溴水退色，在催化剂作用下，与H₂加成，其加成产物经测定分子中含有4个甲基，烃A可能有的结构简式为______________________________________。

（5）比烃A少一个碳原子且能使溴水退色的A的同系物有________种同分异构体。

12. 已知碳原子数小于或等于8的单烯烃与HBr反应，其加成产物只有一种结构。

（1）符合此条件的单烯烃有________种，判断的依据是________________________。

（2）在这些单烯烃中，若与H₂加成后，所得烷烃的一氯代物的同分异构体有3种，这样的单烯烃的结构简式为________________________________________________。

13. 某烃A，相对分子质量为140，其中碳的质量分数为0.857，烃A分子中有两个碳原子不与氢原子直接相连。A在一定条件下氧化只生成G，G能使紫色石蕊试液变红，又知：

试写出：

（1）A的分子式_________________。

（2）化合物A和G的结构简式：A______________,G_____________________。

（3）与G同类的同分异构体（含G）可能有__________种。

三. 计算题

14. 某同学测得某有机物中含有C、H、O三种元素。取该样品0.46g，放在氧气中充分燃烧后，将混合气体通过浓硫酸和过氧化钠后，测得二者分别增重0.54g、0.56g,试确定该有机物。

【试题答案】

一. 1B 2. B 3. BD 4. C 5. AC 6. AC 7. C

8. C 9. BD 10. D

二. 11. （1）C₆H₁₂ （2）4.2；10.08L （3）

（4）(CH₃)₂C＝C(CH₃)₂；CH₂＝CHC(CH₃)₃；CH₂＝C(CH₃)CH(CH₃)₂

（5）5

12. （1）7；由题意可知，符合条件的烯烃分子应该以C＝C为中心左右对称。

（2）CH₃CH₂CH＝CHCH₂CH₃，(CH₃)₂CHCH＝CHCH(CH₃)₂

13. （1）C₁₀H₂₀；（2）(CH₃)₃CCH＝CHC(CH₃)₃；(CH₃)₃CCOOH；（3）4。

三. 14. CH₃CH₂OH