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第二章 · 第一节
烷烃
饱和链烃 · 取代反应 · 性质递变

📖 知识点学习

🎯 学习目标

  • 掌握甲烷的结构与性质
  • 理解烷烃的通式与同系物
  • 掌握取代反应原理
  • 了解烷烃物理性质递变规律
知识点一：甲烷的结构
甲烷CH₄
最简单的有机物。碳为sp3杂化，正四面体构型，键角109度28分，C-H键长相同。
知识点二：烷烃通式与同系物
烷烃
碳碳间均为单键的饱和链烃。通式CnH2n+2(n≥1)。相邻同系物相差CH2，组成上相差14。
甲烷
CH4
n=1
常温气体
乙烷
C2H6
n=2
常温气体
丁烷
C4H10
n=4
常温气体
知识点三：物理性质递变
递变规律
  • 随碳数增多，状态：气态(n≤4)→液态→固态
  • 熔沸点、密度随碳数增多而升高
  • 均难溶于水，易溶于有机溶剂
知识点四：化学性质
取代反应
有机物分子中某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。甲烷在光照下与氯气发生取代。
甲烷氯代(光照)
  • CH4 + Cl2 → CH3Cl + HCl(一氯甲烷)
  • 继续取代得CH2Cl2、CHCl3、CCl4
  • 属自由基取代，产物为混合物
燃烧反应
烷烃易燃：CnH2n+2 + (3n+1)/2 O2 → nCO2 + (n+1)H2O。燃烧时火焰呈淡蓝色，放出大量热。

🎬 动画讲解

📢
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🧪 互动实验：烷烃氯代反应

💡 调节氯气用量，观察甲烷逐步取代过程
⚙️ 反应条件
📋 实验结论
甲烷与氯气在光照下发生自由基取代，每取代1个H需1分子Cl2并生成1分子HCl。随Cl2增多，产物由CH3Cl变为CCl4。

📝 例题精讲

💡 提示：点击「下一步」按钮，逐步查看详细解题过程
例题 1燃烧方程式书写
写出丙烷(C3H8)完全燃烧的化学方程式。
🔍 解题过程
1烷烃通式CnH2n+2，丙烷n=3，C3H8。按通式配平：C3H8 + (3×3+1)/2 O2 → 3CO2 + 4H2O。
2(3n+1)/2 = (9+1)/2 = 5。即需要5分子O2，生成3分子CO2和4分子H2O。
✅ C3H8 + 5O2 →(点燃) 3CO2 + 4H2O。
例题 2同系物判断
下列物质与CH4互为同系物的是？(A)C2H6 (B)C2H4 (C)C6H6
🔍 解题过程
1同系物须结构相似(同属烷烃)、组成相差CH2。CH4是烷烃。
2C2H6符合CnH2n+2(n=2)属烷烃，与CH4差CH2，是同系物。C2H4是烯烃，C6H6是芳香烃，不符。
✅ A(C2H6)与CH4互为同系物。

🚀 拓展提升

天然气与沼气

甲烷是天然气和沼气的主要成分(约90%)，是清洁能源。天然气埋藏于地下，沼气由有机物厌氧发酵产生，主要成分均为CH4。

自由基取代机理

  • 链引发：Cl2在光照下均裂为Cl自由基
  • 链增长：Cl自由基夺取CH4中H生成HCl和CH3自由基
  • CH3自由基与Cl2反应生成CH3Cl
  • 链终止：自由基结合

烷烃的稳定性

烷烃C-C、C-H键能较大，常温下化学性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应。但在光照下可发生卤代取代。

✏️ 练习巩固

💡 提示：每道题作答后会立即显示解析，请认真思考后再作答
第 1 题★☆☆ 基础
甲烷分子的空间构型是？
A正方形
B正四面体
C平面三角形
D直线型
第 2 题★☆☆ 基础
烷烃的通式是？
ACnH2n
BCnH2n+2
CCnH2n-2
DCnHn
第 3 题★★☆ 巩固
甲烷与氯气反应属于什么反应类型？
A加成反应
B取代反应
C加聚反应
D消去反应
第 4 题★★☆ 巩固
常温常压下含4个碳的烷烃(丁烷)的状态是___态。(填气/液/固)
第 5 题★★★ 拓展
2分子乙烷(C2H6)完全燃烧消耗___分子O2。(填数字)

🧠 知识点问答

老师来考考你！下面的问题都来自本节课的知识点，看看你掌握了多少。每次点击"再考一次"题目顺序都会随机打乱哦！
🎉

课程完成！

恭喜你完成了「烷烃」的学习！

📌 核心要点：
① 甲烷CH4，正四面体，sp3杂化
② 烷烃通式CnH2n+2，单键饱和
③ 取代反应：与Cl2光照下取代
④ n≤4为气态，熔沸点随碳数升高