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第 二 章   烷烃 Alkanes 本章提纲 σ键的定义 烷烃的异构现象 （2）乙烷交叉式构象与重叠式构象的表示方法★ （3）乙烷交叉式构象与重叠式构象的能量分析 （4）乙烷构象势能关系图 2. 正丁烷的构象 （2）正丁烷的构象势能关系图 （3） 正丁烷的构象分布和能量计算 3. 丙烷的构象 高级烷烃的碳链呈锯齿形 4. 乙烷衍生物的构象分布 第五节 烷烃的物理性质 当溶剂分子之间的吸引力和溶质分子之间，以及溶剂分子与溶质分子之间的相互吸引力相近时，溶解容易进行。 裂化——在高温下使烷烃分子发生裂解的过程。 CH3CH2CH2CH3?混合物 (较低级的烯，烷，H2) 热裂化反应——通常在5MPa及500~600℃下进行的裂化反应。 催化裂化——在催化剂存在下的裂化.碳链断裂的同时伴有异构化，环化，脱氢等反应，生成带有支链的烷烃，烯烃和芳香烃等。催化裂化一般在450~500 ℃ ,常压下进行。能提高汽油的质量(高辛烷值，2,2,4-三甲基戊烷为100)。 裂解——在更高温度下（700℃）进行深度裂化，这种以得到更多低级烯烃（乙烯，丙烯，丁烯等）为目的的裂化过程，叫“裂解”。 1. 自由基 自由基的产生 自由基的稳定性 两点说明 2. 自由基反应 3. 过渡态理论 反应势能图 （1） 甲烷的氯化 CH3 ·+ Cl-Cl ? [CH3…Cl…Cl] ≠ ? CH3-Cl + ·Cl 甲烷氯化反应势能图的分析 （3）烷烃氯化反应的选择性 指导实验 (1) 石油(分馏产物); (2) 天然气 干天然气--甲烷86%~99%(体积) 湿天然气--甲烷60%~70%,还含有一定的乙烷, 丙烷,丁烷等气体. (3) 油田气--低级烷烃,如甲烷,乙烷,丙烷,丁烷和戊烷等; (4) 煤层气,沼气--甲烷等; (5) 甲烷冰. 1 第一步反应的活化能比较大，是速控步骤。 2 第二步反应利于平衡的移动。 3 反应 1 吸热，反应 2 放热，总反应放热，所以反应 只需开始时供热。 4 过渡态的结构与中间体（中间体是自由基）相似， 所以过渡态的稳定性顺序与自由基稳定性顺序一致。 推论：3oH最易被取代，2oH次之，1oH最难被取代。 解释下列实验现象 ⑴ 为什么甲烷光照后与氯气在黑暗中混合，不发生反应？ ⑵ 为什么第二步不能生成一氯甲烷和氢自由基？ ⑶为什么反应不能停留在一氯代烷，而生成多氯代烷？ 画出反应的能线图 CH4 + Cl· CH3 ·+HCl CH3Cl+Cl· 位能 反应过程 E活 1 该反应只适宜工业生产而不适宜实验室制备。 2 该反应可以用来制备一氯甲烷或四氯化碳，不适宜 制备二氯甲烷和三氯甲烷。 3 无取代基的环烷烃的一氯化反应也可以用相应方法 制备，C(CH3)4的一氯化反应也能用此方法制备。 甲烷氯化反应的适用范围 ?X + CH3-H ? CH3 + H-X F Cl Br I 439.3 568.2 431.8 366.1 298.3 -128.9 +7.5 +73.2 +141 H (KJ/mol) Ea (KJ/mol) +4.2 +16.7 +75.3 +141 总反应热(KJ/moL)： F(-426.8) Cl(-104.6) Br(-30.96) I(53.97) 1. 氟化反应难以控制。 2. 碘化反应一般不用。碘自由基是不活泼的自由基。 3. 氯化和溴化反应常用，氯化比溴化反应快5万倍。 （2） 甲烷卤代反应的比较 V : V = 28/6 : 72/4 = 1 : 4 1oH 2oH 1oH V : V = 63/9 : 37/1 = 1 : 5.3 3oH 氯化 V : V : V = 1 : 4 : 5.3 1oH 2oH 3oH 伯,仲,叔氢原子的反应活性 3oH 2oH 1oH V : V : V = 1 : 82 : 1600 （4） 烷烃溴化反应的选择性★ 氯化反应和溴化反应都有选择性，但溴化反应的选择性 比氯化反应高得多。 溴化 例题1 例题2 光 光 写出下列反应的主要产物和机理 实验事实和现象 实验 反应方程式 反应机理 实验数据 反应势能图 启发和讨论 从烷烃与卤素的反应可以看出，化学工作者应建立起以实验为依据的思维方式。 五 烷烃的天然来源 六