逍遥右脑 2013-03-27 11:13
第二 第一节 脂肪烃
一。内容与解析
内容：乙烷、乙烯、乙炔分子结构的比较。乙炔的性质。乙炔的实验室制法和注意事项。炔烃的通式及变化规律。烷烯炔各类含碳（含氢）质量分数的变化规律。炔烃、烃的燃烧规律、计算和分子式的确定 。苯的概述。苯的组成和结构。芳香烃和苯的同系物的概念。苯及其同系物的化学性质。苯和烷烃、烯烃、炔烃的代表物的分子结构的比较。有机物分子中原子共平面的确定方法。
解析：在学习乙烯和烯烃的基础上，教会学生应用类比的方法推测和验证乙炔或炔烃可能具有的性质，总结烷烃、烯烃、炔烃的基本结构和性质特点，为学好有机化学打下坚实基础。根据碳化钙与水反应的特点，教会学生水解反应的规律。了解苯是一种很好的有机溶剂，可作萃取剂。掌握甲烷、乙烯、乙炔、苯的分子结构特点。需重点掌握苯的卤代反应和硝化反应。
二。目标与解析
目标： 1..了解乙炔的结构特征。 2了解炔烃的结构特征、通式和主要的用途。 3.掌握乙炔的化学性质。 4.掌握的乙炔的实验制法。 5了解氧炔焰作用。 6.了解用乙炔制取聚氯乙烯的反应原理。8、使学生了解苯的组成和结构特征，掌握苯的主要性质。 9、使学生了解芳香烃的概念。 10、使学生了解甲苯、二甲苯的某些化学性质。
解析：本节的重点是实验室制乙炔的反应原理及实验装置，理解乙炔分子结构与性质的关系，理解饱和碳原子、不饱和碳原子与其它物质反应时的基本特点。
在学习本节内容时，要求学生从下列几个方面理解与掌握：苯及其同系物与其它烃分子的空间结构组成、同分异构现象和同分异构体。熟悉以苯、甲苯为原料的综合推断题。了解苯的两个取代反应实验。
三。问题诊断分析
一是要掌握乙炔的实 验室制法及注意事项，二是再复习巩固加聚反应的特和规律。
四。支持条
实验仪器和药品
五。教学过程
（一）、乙炔的分子结构
分子式为 、结构式为 、结构简式为 、电子式为 。乙炔是直线型分子，键角为 ，属非极性分子。
说明：乙炔中 C＝C中的三个键并不完全相同，其中两个键易断裂，另一个键难断裂，这决定了乙炔的化学性质比烷烃活泼。
（二）、乙炔的实验室制法
1、反应原理：CaC2+2H2O→Ca(OH)2+C2H2↑
2、药品：电石、水
3、仪器：铁架台（铁夹）、圆底烧杯、双孔橡皮塞、分液漏斗、导气管、水槽、集气瓶（或试管）等。
4、装置：使用“固体+液体→气体”的装置（如右图）。
5、收集：排水法。
说明：①电石和水反应剧烈，为控制反应速率，常用饱和食盐水代替水，用块状而不用粉末状
的CaC2，以减小慢反应速率。
②由于反应激烈，并产生大量泡沫，因此若用容积小的仪器（如：试管、广口瓶等）作反应器时，为防止泡沫堵塞导管，常在导气管口附近塞入少量棉花。若用容积大的仪器（如烧瓶、锥形瓶等）作反应器且反应物的量较少时，可不用棉花。
③电石中因含有少量硫化钙（CaS）、砷化钙（Ca3As2）、磷化钙（Ca3P2）等杂质，与水
作用时制得的乙炔常有特殊难闻的气味，这是由于同时生成了H2S、AsH3、PH3等气体之故。
④该反应不能在启普发生器中进行，因反应过于剧烈，不易控制，且反应放出热量较多，易炸裂反应器。
⑤金属碳化物与水反应规律：CaC2和ZnC2、Al4C3、g2C3、 Li2C2等都属离子型碳化物，
它们一般都能与水反应，反应后生成该金属的氢氧化物和一种碳氢化合物，反应前后各元素的价态不发生变化。
如：Al4C3+12H2O→4Al(OH)3+3CH4↑
g2C3+4H2O→2g(OH)2+C3H4↑
（三）、乙炔的物理性质
乙炔俗称电石气，常温下为无色、无味的气体，密度比空气略小，微溶于水，易溶于有机溶剂。
（四）、乙炔的化学性质
1、氧化反应
1）易燃烧，
甲烷、乙烯、乙炔的燃烧对比
名称甲烷乙烯乙炔
含碳量75%85.7%92.3%
明亮度不明亮较明亮最明亮
烟量无烟稍有黑烟有浓烟
说明：由于乙炔的燃烧是放热反应，因而在点燃乙炔前须检验其纯度（可燃性气体在点燃前一般需要检验其纯度），以防可能发生爆炸。乙炔燃烧时放出大量的热，在O2中燃烧时产生的氧炔焰的温度可达3000℃以上，可用氧炔焰焊接和切割金属。
2）使酸性nO4溶液褪色。此性质可用于乙炔和其它烷烃气体的鉴别。
2、加成反应——含 C C有机物的共性，但加成是逐步进行的。
Br Br
CH CH+Br2→CH=CH CH=CH+Br2→CH—CH
Br Br Br Br
当Br2足量 时常写成：CH三CH+2Br2→CHBr2CHBr2
同理：CH CH也可与其它卤素（X2）发生加成反应：
CH CH+X2→CHX=CHX， CHX=CHX+X2→CHX2CHX2
X2足量时，常写成： CH CH + 2X2 → CHX2CHX2
同理：CH CH+ H2 CH2=CH2 CH CH+2H2 CH3CH3
CHCH+HCl CH2=CHCl nCH2=CHCl [ CH2-CHCl ]n
CH2=CHCl+HCl
说明：①乙炔与卤素（X2）水溶液的反应常用于烷烃与炔烃的鉴别，也可用除去混 在气态烷烃中的气态炔烃。
②工业上常利用CH CH与HCl在特定条下（150-160℃，HgCl2作催化剂）反应只生成CH2=CHCl，再用CH2=CHCl在适当的条下通过加聚反应生成聚氯乙烯。
（五）、炔烃的通式及性质
1、炔烃：含 C C的烃。
2、通式：CnH2n-2(n≥2)。最简单的炔烃为CH CH。
说明：有机物分子中，C、C间每多一个键（或C、C间每形成一个环），其分子中比相应的烷烃中少两个氢原子，这时有机物分子中增加了一个不饱和度。根据烃的结构简式，可求得烃分子的不饱和度(Ω)=碳原子环的数目+C=C数目+2倍C C的数目。若已知烃的分子式为CxHy，则该烃的不饱和度（Ω）= 。若卤代烃的分子式为CxHyXz，则其不饱和度（Ω）= 。若有机物分子式为：CxHyOz，则其不饱和度（Ω）= 。（与z的多少无关）
例1、某有机物的结构简式： ，则其分子式为 。
分析：根据该结构简式中每个顶点与端点都表示碳原子，氢原子省略不写，及每个碳原子都必须满足四价的原则，可数出该物质中的碳原子数为11，氢原子数为16。但在数氢原子数的 时候，很容易出错，因其结构中有环、也有C=C，不同碳原子上连接的氢原子数不一定相同 。若利用不饱和度计算，可由其结构简式很容易得出Ω=4（含两个碳原子环，两个C=C），再利用Ω= ，求得氢原子数y=16（∵x=11），即该有机物的分子式为C11H16。
例2、下列有机物的 分子式只能表示一种结构的是（ ）
A、C3H6 B、C3H8 C、C2H4 D、C4H6
分析：由烃的分子式首先确定其不饱和度Ω。若Ω=0，则为烷烃，再考虑该烷烃有无同分异构体。若Ω=1，则其结构中可能含一个C=C或一个碳环（若含碳环，则烃分子中至少有3个碳原子）。若Ω=2，则其结构中可能含一个C C，或两个C=C（此时分子中至少含4个碳原子），或一个C=C同时还有一个碳环（此时分子中至少有3个碳原子）。据上面分析，本题正确选项应为B、C。
3、常见的炔烃：
乙炔；CH CH、 丙炔；CH3C CH、 1-丁炔：CH3CH2 C CH、
1-戊炔：CH3CH2 CH2C CH 2-丁炔：CH3C C C H3
2-戊炔：CH3C CCH2CH3
说明：上述几种炔烃中：乙炔、丙炔、丁炔、戊炔之间是互为同系物的关系，而1-丁炔与2-丁炔、1-戊炔与2-戊炔则是互为同分异构体的关系。
4、物理性质：碳原子数小于5的炔烃常温时呈气态。一般地炔烃分子中碳原子数越多，其熔、沸点越高，相对密度越大。
5、化学反应
1)氧化反应
①可使酸性nO4溶液常温下褪色——不饱和有机物(含C=C或C C)的共性。
②燃烧——现象同CH CH相似：火焰明亮有黑烟。
应用：可利用燃烧时的不同现象区别烷烃、烯烃、炔烃气体。
完全燃烧时：CnH2n-2+ O2 nCO2+(n-1)H2O。
说明：据烷烃、 烯烃、炔烃的通式：CnH2n+2、CnH2n、CnH2n-2，可得出它们分子中碳原子数增加后，分子中碳元素的质量分数c%的变化关系(如右上图)。由此可见，常见的烃中：炔烃的c%>烯烃的c%>烷烃的c%。所以这三类烃燃烧时，由于炔烃的c%较大，碳元素不能充分燃烧，黑烟最多；而烷烃的c%较小，一般都能较充分燃烧，几乎没有黑烟。
2)加成反应——这也是不饱和(含C=C或C C)有机物的共性
例3、某温度和压强下，将4g由3种炔烃(分子中只含 一个C C)组成的混合气体与足量H2反应。充分加成后，生成4.4g3种对应的烷烃，则所得烷烃中一定有
A、异丁烷 B、乙烷 C、丙烷 D、丁烷
分析：炔烃转化成烷烃时，炔烃与H2的物质的量之比为1:2，依题可知参加反应的H2的物质的量n(H2)=(4.4g-4.0g)/2g•mol-1=0.2mol。所以参加反应的炔烃为0.1mol，则炔烃的平均分子量 。由平均值法可知，3种炔烃中必有分子量小于40的炔烃，而分子量小于40的炔烃只有乙炔，由此可推知加成后所得烷烃中必含有乙烷。故本题正确选项为B。
例4、分子式为C7H12的某炔烃在一定条下充分加氢后生成物为3—甲基己烷，则此有机物可能的结构简式是什么？
分析：由分子式可知，该炔烃中只含一个C C，其与H2充分加成时按1:2分子个数比反应。因此，本题可视为3—甲基己烷分子中每相邻的两个碳原子上各脱掉两个氢原子，并形成1个C C
键的可能性有几种。依CH3CH2CHCH2CH2CH3可知，这样的可能性有3种：1和2碳原子间，4和气碳原子间，5和6碳原子间。在这里须特别注意的是，由于3碳原子上只有1个氢原子，故它与其相邻的碳原子间不可能各脱两个氢原子，即原炔烃在该处不存在三键。故该有机物可能的结构简式是：CH C—CHCH2CH2CH3、CH3CH2CHC CCH3、CH3CH2CHCH2C CH。
六、苯的结构
分子式：C6H6，结构式： 可简写为： 或 。分子构型：某分子中所有
的C、H原子都处于同一平面上（具有平面正方边形结构），苯分子中不存在一般的C=C键。苯环中所有的碳原子间的键完全相同，是一种介于C—C和C=C之间的独特的键，键间的夹角为120°。苯和甲烷、乙烯、乙炔都属于非极性分子。
七、苯的物理性质
苯是无色、带有特殊气味的液体，不溶于水，密度比水小，熔、沸点较低，且苯有毒。
说明：由于苯的熔点较低，只有5.5℃，因此有关苯的实验若需加热，一般用水浴加热，而不用酒精灯直接加热。苯是致癌物质，主要损害人的中枢神经和肝功能，尤其是危及血液和造血器官，易引起白血病和感染败血症等疾病。
三、苯的化学性质——由于苯分子中C 、C原子间的键介于C=C和C—C之间，其结构上既类似于饱和烃，又类似于烯烃，因此苯兼具有饱和烃和不饱和烃的性质。但苯的性质比不饱和烃稳定，具体表现在苯较易发生取代反应(但比烷烃的取代反应要困难些，因苯的取代反应一般需催化剂或加热等条)，较难发生加成反应，难以发生氧化反应(除燃烧外)。
1、不能使酸性nO4溶液褪色，也不能使溴水褪色——说明苯具有类似饱和烃的性质，即通常情况下较稳定。
说明：苯和溴水混合后，由于苯的密度比水小，且不溶于水，而溴在水中的溶解度较小，且易溶于有机溶剂(如苯等)，这样混合液振荡后，本无色的上层——有机苯层，较变为橙红色，而本黄色的下层——无机水层，则转变为无色。
2、取代反应
1)卤代反应——苯环上的氢原子被卤原子(X)取代
。
+Br2 —Br+HBr
对于其它卤素(X2、如Cl2、I2)，可用通式表示：
+X2 —X+HX
说明：①X2须用纯的单质，不能用卤素(X2)的水溶液。
②苯的卤代反应产物一般只考虑其—取代的产物，而不同于烷烃的卤代反应产物——多种多元卤代烃同时共存。
③苯环上一个 氢原子被取代时，仍需一个卤素(X2)分子，同时生成1个HX分子，和烷烃的取代反应的这一特点相同。
④溴苯是一种无色油状液体，密度比水大，且不溶于水。
⑤该反应中常会看到液面上有大量白雾出现，这是由于生成的HBr不溶于该体系中的液体，而挥发到空气中形成了酸雾。
2)硝化反应——苯环上的氢原子被硝基(—NO2)所取代。
+HNO3 —NO2+H2O
(硝基苯)
说明：①反应中的用的HNO3、H2SO4都是浓溶液，不用稀溶液。
②浓H2SO4的作用：催化剂、吸水剂。
③该反应的温度一般用55～60℃，不能太高、太低。用温度太低，反应速率较小，而温度太高时，苯易于挥发，且浓HNO3易分解，同时还易发生更多的副反应。
④硝基苯是一种带有苦杏仁味的、无色油状液体，密度比水大，且不溶于水。
⑤硝基苯在写结构简式时，硝基(—NO2)中应是氮原子与苯环上的碳原子相连，而不能写
成氧原子与碳原子相连。
⑥注意比较“—NO2”、“NO2-”、“NO2”三种表示形式的异同。相同点：都由一个氮原子和两个氧原子构成。不同点：“—NO2”表示硝基，是一种中性基团，不能单独稳定存在，短线“—”与氮原子相连。也可写成“O2N—”。“NO2-”表示亚硝酸根离子，是带一个单位负电荷的阴离子，也不能单独稳定存在，短线“—”只能写在基团“NO2”的右上角。“NO2”表示二氧化氮气体分子，是一种中性物质，可以单独稳定存在，在其周围不能标出短线“—”。
3）磺化反应——苯环上的氢原子被硫酸分子里的磺酸基（—SO3H）所代替。
+ 2SO4(浓) —SO3H+H2O
(苯磺酸)
说明：①苯磺酸是一种一元强酸。
②该反应的逆向强度较大，一般用“ ”表示，而其它有机反应常用“→”表示。
③苯磺酸在写结构简式时，磺酸基(—SO3H)中应是硫原子与苯环上的碳原子相连，而
不能写成其它原子(O或H)与碳原子相连
④注意比较“—SO3H”与“HSO3-”两种表示形式的异同。相同点：都由一个硫原子、三个氧原子及一个氢原子构成。不同点：“—SO3H”表示磺酸基，是一种中性基团，不能单独稳定存在，短线“—”只能与硫原子相连，也可写成“HO3S—”。而“HSO3-”表示亚硫酸根离子，是带一个单位的负电荷的阴离子，也不能单独稳定存在，短线“—”只能写在基团“HSO3”的右上角。
3、加成反应——说明苯具有不饱和烃(烯烃)的性质，此时苯可看作含三个C=C考虑，即 苯 与H2完全加成时其物质的量之比为1:3。
+3H2 (环己烷)
说明：①苯的加成反应在中学里常见的就是苯与H2的加成，而不考虑苯与其它物质的加成。
②苯与H2的加成比烯烃的加成要困难些，因其苯环上C、C间的键不具有典型C=C的特性。
4、氧化反应——仅指燃烧
现象：火焰明亮，有浓烟(与C2H2燃烧的现象相似)
2C6H6 +15O2 12CO2+6H2O
说明：①苯与乙炔分子的最简式相同：CH，即它们C、H元素的质量分数都相同，因而燃烧的现象相同。
②应用：该燃烧的现象可区别苯与己烷等烷烃液体。
③有关烃中若计算得到的C、H原子数比为1:1时，常首先考虑到乙炔或苯这两种情况。
八、苯的用途
苯是一种重要的化工原料，它广泛用于合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料和香料等，也是常用的有机溶剂。
九、苯的同系物
1、概念：苯环上的氢原子的被烷基(CnH2n+1—)取代后的产物。
2、通式：CnH2n-6(n≥6)
说明：烃分子符合CnH2n-6通式时，一般只考虑其为苯的同系物，而不考虑其它结构。
3、命名：一般从取代基的名称及取代基的位置考虑。
—CH3 —甲苯(C7H8) —C2H5 —乙苯(C8H10)
——邻—二甲苯(C8H10) CH3
CH3 —间一二甲苯(C8H10)
H3C— —CH3 ——对一二甲苯(C8H10)
说明：① 与 表示的是同一种物质，而不是同分异构体。
②分子式为C8H10的苯的同系物共用四种结构。
4、同分异构体——分子式符合CnH2n-6的苯的同系物在写其同分异构体时，先确定苯环结构，再把余下的基团先当作一个取代基，再当作两个取代基（此时从邻、间对三种情况考虑），然后当作三个取代基考虑，依此递推下去。如分子式C9H12的苯的同系物的同分异构体有：
说明：同分异构体中，一般地分子结构越对称，分子的极性越小，其沸点越低。如三种二甲苯的沸点：邻—二甲苯>间—二甲苯>对一二甲苯。
5、化学性质——由于苯环和侧链的相互影响，苯的同系物的化学性质与苯既有不同之处，也有相同之处。
1)不能使溴水褪色——与苯相似，只发生萃取作用。
2)氧化反应
A、能使酸性nO4溶液褪色——这是由于苯环对侧链的影响，使侧链较易被氧化：
(中学里一般不考虑R的结构)
说明：①该性质可区别苯与苯的同系物。
②不能使溴水褪色而能使酸性nO4溶褪色的烃，常见的只有苯的同系物这种类型。
③利用该性质可除去苯中的苯的同系物的杂质。如除去苯中的甲苯杂质，可采取先向样品中加入足量的nO4溶液，振荡后，再加入足量的NaOH溶液中和生成的 ，最后用分液漏斗分离出的上层即为苯。
B)燃烧—现象：产生带浓烟的火 焰。
2CnH2n-6+(3n-3)O2 2nCO2+2(n-3)H2O
3)取代反应： +X2
A、卤代反应
说明：①苯的同系物的卤代反应与条有关。在光照条下，一般是苯环侧链上的氢原子被取代，产物主要为多元卤代烃的混合物。而在某些催化剂的作用下，一般是苯环上的氢原子被取代，产物主要是一元取代。
②二甲苯苯环上的某一种卤素的一取代物共有6种结构，其中邻—二甲苯的一取代物有两种结构，间—二甲苯的一取代物有3种结构，对—二甲苯的一取代物只有一种结构。
B、硝化反应：
+3HNO3 +3H2O
(2，4，6—三硝基甲苯，又名：TNT)
说明：①甲苯与HNO3的硝化反应，主要产物为三取代，而苯的硝化反应，产物主要是一取代。
②注意苯环上三个硝基(—NO2)的位置及写法。三个硝基(—NO2)均处于彼此的间位上，且都是氮原子与苯环上的碳原子相连。
③TNT是一种淡黄色的晶体，不溶于水。它是一种烈性炸药，常用于国际开矿，筑路、兴修水利等。
例1、下列物质中，一定能使酸性nO4溶液和溴水都因发生化学反应而褪色的是（ ）
A、 B、 C 、 D、C6H12
分析：本题看起是考查苯和平共处苯的同系物的性质，实际上是一道全面考察已学各类烃性质中的共同甘共苦点。列表小结如下：
试剂类型
是否反应
烃种类nO4(H+)溴水液溴
氧化加成取代
烷烃××光
稀、炔烃√√——
苯××FeBr3
苯的同系物√×FeBr3，苯环，光，侧链
注：“×”代表不反应，“√”代表反应。
只有稀烃、炔烃才能使酸性nO4溶液和溴水都因发生化学反应而褪色。苯乙烯分子中含侧链乙稀基(—CH=CH2)，故反应。而C6H12虽符合烯烃的通式，但并不一定是烯烃，也可能结构中含碳环。故本题答案为B。
例2、将下列各种液体分别与溴水混合并振荡。不能发生反应，但静置后溶液分液，且溴水层几乎无色的是（ ）
A、CCl4 B、戊烯 C、苯 D、酒精
分析：戊烯可与溴水发生加成反应。酒精易溶于水不会发生分层。而CCl4、苯均不溶于水，且二者均能提取溴水中的溴，使溴水成无色。故本题答案为A、C。
例3、下列各组物质中，可以用分液漏斗分离的是（ ）
A、液溴和溴苯 B、溴苯和苯
C、硝 基苯和水 D、苯和硝基苯
分析：溴为非极性分子易溶于有机溶剂（如苯、溴苯等），而溴苯、硝基苯等也易溶于有机溶剂。只有硝基苯与水不互溶，可用分液漏斗分离。故本题答案为C。
例4、用式量为43的烷基取代甲苯苯环上的1个氢原子，所得芳香烃产物的数目为（ ）
A、3 B、4 C、5 D、6
分析：烷基的通式为CnH2n+1—，则12n+2n+1=43，n=3，故该烷基的化学式为C3H7—，它有两种可能的结构：CH3CH2CH2—和(CH3)2CH—，它们可分别取代苯环上与甲基处于邻、间、对位上的氢原子，因此所得的芳烃产物的数目为2×3=6。故本题的答案为：D。
六。目标检测
阅读《优化设计》P24－30的内容，完成P30的《随堂练习》。
七。配餐作业
完成《优化设计》P93－95的习题。