高中化學(xué)烷烴課件

高中化學(xué)烷烴課件演講人：日期：目錄CONTENTS01烷烴的基本概念02烷烴的物理性質(zhì)03烷烴的化學(xué)性質(zhì)04烷烴的制備方法05烷烴的應(yīng)用06烷烴的環(huán)境影響01烷烴的基本概念烷烴的定義飽和烴烷烴是一類碳?xì)浠衔?，其碳原子之間的鍵全部為單鍵，也稱為飽和烴。通式表示化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定烷烴的通式可以表示為CnH2n+2，其中n為正整數(shù)，表示碳原子的數(shù)目。烷烴在常溫下呈氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)，化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)。123烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)碳原子構(gòu)成骨架烷烴分子中的碳原子通過(guò)單鍵相連構(gòu)成骨架，剩余的價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合。結(jié)構(gòu)對(duì)稱烷烴分子中的碳原子排列具有對(duì)稱性，這種對(duì)稱性對(duì)其物理和化學(xué)性質(zhì)有重要影響。同分異構(gòu)現(xiàn)象分子式相同但結(jié)構(gòu)不同的烷烴稱為同分異構(gòu)體，同分異構(gòu)現(xiàn)象在烷烴中普遍存在。烷烴的命名規(guī)則根據(jù)烷烴的分子結(jié)構(gòu)，選取最長(zhǎng)碳鏈作為主鏈，從離取代基最近的一端開(kāi)始編號(hào)，依次給碳原子編號(hào)，并根據(jù)取代基的名稱和位置來(lái)命名。系統(tǒng)命名法對(duì)于結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、常見(jiàn)的烷烴，通常采用習(xí)慣命名法，如甲烷、乙烷、丙烷等。習(xí)慣命名法對(duì)于復(fù)雜的烷烴，可以通過(guò)將其看作是由簡(jiǎn)單的烷烴經(jīng)過(guò)某些化學(xué)反應(yīng)得到的衍生物來(lái)命名。衍生物命名法02烷烴的物理性質(zhì)烷烴的沸點(diǎn)隨著分子中碳原子數(shù)的增加而升高，這是因?yàn)榉肿娱g的作用力隨著分子量的增大而增強(qiáng)。烷烴的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)增加烷烴的熔點(diǎn)也隨著分子中碳原子數(shù)的增加而升高，但不像沸點(diǎn)那樣有顯著的規(guī)律。熔點(diǎn)隨碳原子數(shù)增加對(duì)于碳原子數(shù)相同的烷烴，支鏈越多，熔點(diǎn)越低。因?yàn)橹ф湹拇嬖谑狗肿娱g的作用力減弱，從而降低了熔點(diǎn)。同分異構(gòu)體熔點(diǎn)差異烷烴易溶于有機(jī)溶劑，如汽油、苯、四氯化碳等。這是因?yàn)橥闊N分子與有機(jī)溶劑分子之間的相互作用力較強(qiáng)。烷烴的溶解性溶于有機(jī)溶劑烷烴不溶于水，因?yàn)橥闊N分子與水分子之間的相互作用力較弱，無(wú)法形成穩(wěn)定的溶液。不溶于水烷烴的溶解度隨著分子中碳原子數(shù)的增加而減小。這是因?yàn)殡S著碳原子數(shù)的增加，烷烴分子的極性減弱，與水分子的相互作用力進(jìn)一步減弱。溶解度隨碳原子數(shù)變化密度隨碳原子數(shù)增加烷烴的密度隨溫度的升高而減小。這是因?yàn)殡S著溫度的升高，分子間的距離增大，分子間的相互作用力減弱。密度與溫度的關(guān)系密度與壓力的關(guān)系烷烴的密度隨壓力的增大而增大。這是因?yàn)殡S著壓力的增大，分子間的距離減小，分子間的相互作用力增強(qiáng)。同時(shí)，壓力增大也會(huì)使烷烴分子發(fā)生壓縮變形，從而增加密度。烷烴的密度隨著分子中碳原子數(shù)的增加而增大。這是因?yàn)殡S著碳原子數(shù)的增加，分子間的距離減小，分子間的相互作用力增強(qiáng)。烷烴的密度03烷烴的化學(xué)性質(zhì)烷烴的燃燒反應(yīng)完全燃燒烷烴在充足的氧氣中燃燒，產(chǎn)生二氧化碳和水，同時(shí)放出大量的熱能，是理想的燃料之一。不完全燃燒燃燒反應(yīng)方程式在氧氣不足的情況下，烷烴燃燒會(huì)產(chǎn)生一氧化碳和炭黑，對(duì)環(huán)境和健康產(chǎn)生危害。以甲烷為例，其燃燒反應(yīng)方程式為CH4+2O2→CO2+2H2O。123烷烴的取代反應(yīng)鹵代反應(yīng)烷烴與鹵素單質(zhì)（如氯氣、溴）在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成鹵代烴和鹵化氫。硝化反應(yīng)烷烴與混酸（濃硝酸和濃硫酸的混合物）在加熱條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成硝基化合物。磺化反應(yīng)烷烴與磺酰氯或硫酸在特定條件下發(fā)生取代反應(yīng)，生成磺酸烷基酯或磺酸等產(chǎn)物。熱裂化烷烴在高溫下發(fā)生斷鏈反應(yīng)，生成較小的烷烴和烯烴，是石油煉制的重要過(guò)程之一。烷烴的裂化反應(yīng)催化裂化在催化劑存在下，烷烴可以在較低的溫度和壓力下發(fā)生裂化反應(yīng)，生成更多的烯烴和較小的烷烴，是工業(yè)上制取乙烯等烯烴的主要方法之一。裂解機(jī)理烷烴的裂化反應(yīng)遵循自由基機(jī)理，即首先形成自由基，然后通過(guò)自由基的轉(zhuǎn)移和結(jié)合生成新的化合物。04烷烴的制備方法通過(guò)鹵代烴與金屬氫化物（如LiAlH4、NaBH4）或無(wú)水金屬（如Zn、Fe）在適當(dāng)條件下反應(yīng)制得。烯烴在催化劑存在下與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，生成相應(yīng)烷烴。醛酮類化合物通過(guò)加氫還原，可以制得相應(yīng)烷烴。通過(guò)格氏試劑與鹵代烴反應(yīng)，再經(jīng)過(guò)水解等步驟制得烷烴。烷烴的實(shí)驗(yàn)室制備鹵代烴還原法烯烴加成法醛酮還原法格氏試劑法烷烴的工業(yè)制備石油煉制石油經(jīng)過(guò)分餾、裂解等工藝過(guò)程，可得到不同碳數(shù)的烷烴。天然氣分離天然氣中含有大量烷烴，通過(guò)分離、提純等工藝可得到工業(yè)級(jí)烷烴。煤化工以煤為原料，通過(guò)氣化、合成等工藝過(guò)程，可制得一定規(guī)模的烷烴。生物質(zhì)轉(zhuǎn)化通過(guò)生物質(zhì)發(fā)酵、熱解等過(guò)程，可制備可再生烷烴。石油和天然氣石油和天然氣是烷烴的主要天然來(lái)源，通過(guò)開(kāi)采和加工即可獲得。動(dòng)植物油脂動(dòng)植物油脂中含有少量烷烴成分，通過(guò)分離和提純可獲得。生物質(zhì)發(fā)酵某些微生物在發(fā)酵過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生烷烴類化合物，如沼氣等。天然氣水合物天然氣水合物是一種新型烷烴資源，存在于深海和凍土中，具有廣闊的開(kāi)采前景。烷烴的天然來(lái)源05烷烴的應(yīng)用烷烴在燃料中的應(yīng)用汽油烷烴是汽油的主要成分之一，不同碳原子數(shù)的烷烴有著不同的燃燒性能和辛烷值，可以調(diào)配出不同標(biāo)號(hào)的汽油。柴油柴油中的烷烴含量也很高，尤其是重柴油，其燃燒產(chǎn)生的能量高，是大型車輛和機(jī)器的主要燃料。液化石油氣（LPG）主要由丙烷、丁烷等輕烷烴組成，是一種清潔、高效的燃料，廣泛應(yīng)用于居民生活、餐飲業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域。烷烴在化工中的應(yīng)用乙烯生產(chǎn)乙烷是生產(chǎn)乙烯的主要原料，乙烯是化學(xué)工業(yè)中最重要的基礎(chǔ)原料之一，可用于生產(chǎn)聚乙烯、聚氯乙烯等塑料制品。烷基化反應(yīng)裂解和重整烷烴可以與苯、甲苯等芳香烴進(jìn)行烷基化反應(yīng)，生成烷基苯等重要的有機(jī)化工原料。長(zhǎng)鏈烷烴可以通過(guò)裂解和重整等工藝，轉(zhuǎn)化為短鏈烷烴和芳香烴，這些產(chǎn)物在化工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。123烷烴在日常生活中的應(yīng)用清潔劑一些低分子量的烷烴，如丙烷、丁烷等，可以用作清潔劑，去除油污和灰塵。030201制冷劑烷烴在低溫下具有較高的蒸發(fā)潛熱，可以用作制冷劑，如冰箱、空調(diào)等設(shè)備中的制冷劑就含有烷烴成分。潤(rùn)滑油烷烴在潤(rùn)滑油中有著廣泛的應(yīng)用，如汽車機(jī)油、潤(rùn)滑脂等，可以減少摩擦和磨損，延長(zhǎng)機(jī)械設(shè)備的使用壽命。06烷烴的環(huán)境影響烷烴揮發(fā)性強(qiáng)，易在空氣中擴(kuò)散，對(duì)大氣環(huán)境造成污染。烷烴對(duì)大氣的影響烷烴易揮發(fā)，造成大氣污染在陽(yáng)光照射下，烷烴會(huì)與大氣中的其他成分反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧，對(duì)環(huán)境和人體健康造成危害。烷烴易產(chǎn)生光化學(xué)煙霧烷烴是一類溫室氣體，能夠吸收和放射紅外輻射，加劇地球溫室效應(yīng)。烷烴的溫室效應(yīng)烷烴不溶于水，會(huì)漂浮在水面，阻礙水體的氧氣交換，導(dǎo)致水質(zhì)惡化。烷烴對(duì)水體的影響烷烴對(duì)水體的直接污染烷烴在水中會(huì)被生物吸收，對(duì)水生生物造成毒性影響，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。烷烴對(duì)水生生物的毒性烷烴沉積在水底，長(zhǎng)期影響底泥質(zhì)量，進(jìn)而影響水體生態(tài)平衡。烷烴對(duì)底泥的污染