脂肪烃

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脂肪烃

【本节学习目标】

学习目标

1、了解烷烃、烯烃、炔烃物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系；

2、了解、掌握烷烃、烯烃、炔烃的结构特点和主要化学性质以及乙炔的实验室制法；

3、根据有机化合物组成和结构的特点，认识加成、取代反应。

学习重点：烷烃和烯烃的结构特点和主要化学性质

学习难点：烯烃的顺反异构

【知识要点梳理】

知识点一、前言：

1、烃的衍生物：

烃分子中的氢原子被其他原子或原子团取代的产物称为烃的衍生物；如烃分子中的氢原

子被卤素原子取代后生成的化合物称为卤代烃。

2、有机反应的特点：

①反应缓慢。有机分子中的原子一般以共价键结合，有机反应是分子之间的反应；

②反应产物复杂。有机物往往具有多个反应部位，在生成主要产物的同时，往往伴有其

他副产物生成；

③反应常在有机溶剂中进行。有机物一般在水中的溶解度较小，而在有机溶剂中的溶解

度较大。

知识点二、烷烃：

（又叫饱和链烃，分子中的原子全部以单键相连，易发生取代反应）

1、基本概念：

烷烃：仅含C—C键和C—H键的饱和链烃。（若C—C连成环状，称为环烷烃。）

通式：CnH2n+2(n≥1)

2、物理性质递变规律：

烷烃的物理性质随着分子中碳原子数的递增，呈规律性变化，沸点逐渐升高（碳原子数

相同时，支链越多，沸点越低）；相对密度逐渐增大；常温下的存在状态，也由气态(n≤4)

逐渐过渡到液态、固态。

还有，烷烃的密度比水小，不溶于水，易溶于有机溶剂。

说明：沸点的高低与分子间作用--范德华力（包括静电引力、诱导力和色散力）有关。

烃的碳原子数目越多，分子间作用力就越大，因而沸点升高。支链增多时，使分子间的距离

增大，分子间作用力减弱，因而沸点降低。

3、化学性质的相似性：

（同系物结构相似，决定了其他烷烃与甲烷性质相似）

①取代反应（烷烃的特征反应）

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如：CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl

说明：取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所取代的反应。

如烃的卤代反应。

②氧化反应（指烷烃的燃烧，烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色）

烷烃燃烧的通式：

说明：随着碳原子数的增加，燃烧越来越不充分，火焰明亮，并伴有黑烟。

③分解反应

甲烷高温下可分解成碳和氢气；长链烷烃高温下可分解成短链烷烃和烯烃，这在石油化

工上有很重要的应用，称为石油的裂解。

知识点三、烯烃：

（分子中含有碳碳不饱和双键，易发生加成反应，易被酸性高锰酸钾溶液氧化）

1、基本概念：

烯烃：分子里含有碳碳双键的不饱和链烃。

通式：CnH2n(n≥2)——指分子中含有一个双键的，又称单烯烃，另外还有二烯烃、多烯

烃。

2、物理性质递变规律：

状态的变化、熔沸点的变化、密度的变化、溶解性的特点等与烷烃的递变规律相同。

3、化学性质的相似性：

（结构的相似性决定了性质的相似性。其他烯烃与乙烯性质相似）

①氧化反应：

a、燃烧：烯烃燃烧的通式

b、氧化反应：（双键的还原性，烯烃的特征反应）

能够被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色。

②加成反应：（烯烃的特征反应）

现象：将乙烯通入溴的四氯化碳溶液中，溴的四氯化碳溶液褪色。

加成反应：有机物分子中双键（叁键）两端的碳原子与其他原子或原子团所直接结合生

成新的化合物的反应。如不饱和碳原子与H2、X2、H2O的加成。

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注意：丙烯与卤化氢发生加成反应后，可能会生成两种产物，即卤素原子可以加在左边

的C上，也可以加在中间的C上，产物分别是1—卤丙烷和2—卤丙烷。

③聚合反应：

由相对分子质量小的化合物分子结合成相对分子质量较大的高分子化合物的反应。如加

聚反应、缩聚反应。

聚乙烯

聚丙烯

聚丁烯

单烯烃加聚反应的通式是

注意：聚乙烯、聚氯乙烯等白色塑料废弃物，微生物不能降解，是白色污染物。现在利

用可降解塑料聚乳酸来代替，它可以被乳酸菌分解为无毒物质。

知识点四、烯烃的顺反异构

在烯烃中，由于双键的存在，使得烯烃的同分异构体的数目要比含有相同数目碳原子的

烷烃的同分异构体多。除因双键位置不同而产生的同分异构体外，在烯烃中还有一种称为顺

反异构（也称几何异构）的现象。

两个相同的原子或原子团居于同一边的为顺式，分居两边的为反式。例如，在2-丁烯

中，两个甲基可能同时位于分子的一侧，也可能分别位于分子的两侧。

由于与双键相连接的两个碳原子不能旋转（否则就意味着双键的断裂），导致原子或原

子团在空间排列方式不同产生的异构现象。两个相同的原子或原子团居于同一边的为顺式，

分居两边的为反式。

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引起顺反异构的条件：当C＝C双键上的两个碳原子连接两个不同的原子或原子团时，

就会有两种不同的排列方式。这是由于与双键相连接的两个碳原子不能围绕它们之间的σ键

键轴自由旋转的缘故。

如果用a、b、c表示双键碳原子上的原子或原子团，那么，因双键所引起的顺反异构如

下所示：

说明：烯烃的同分异构现象包括：碳链异构、官能团类型异构、官能团位置异构、顺反

异构。

知识点五、炔烃：

（分子中含有碳碳不饱和叁键，易发生加成反应、易被酸性高锰酸钾溶液氧化）

1、基本概念：

分子中含有-C≡C-的不饱和烃，称为炔烃。

通式：CnH2n-2(n≥2)——链状单炔烃

2、乙炔的组成和结构：

分子式：C2H2实验式：CH电子式：

结构式：H-C≡C-H分子构型：直线型键角：180°

3、乙炔的实验室制取：

①反应原理：CaC2＋2H2O→CH≡CH↑＋Ca(OH)2

②装置：固-液不加热制气装置

③收集方法：排水法

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④注意事项：a、为有效地控制产生气体的速率，可用饱和食盐水代替水；b、点

燃乙炔前必须检验其纯度。

4、乙炔的性质：

①氧化反应——可燃性（验纯后点燃）

2C2H2+5O24CO2+2H2O

现象：燃烧，火焰明亮并伴有浓烈的黑烟。

原因：由于其含碳的质量分数比乙烯还大，所以燃烧时必然有黑烟产生。

用途：乙炔在氧气中燃烧时放出热量，氧炔焰的温度可达3000℃。常用来焊接或切割

金属。

注意：乙炔跟空气的混合物遇火会发生爆炸（其在空气中的爆炸极限是2.5%~80%），

在生产和使用乙炔时，必须注意安全。

②氧化反应——易被KMnO4酸性溶液氧化

将乙炔通入KMnO4酸性溶液中，现象：溶液的紫色褪去，但比乙烯慢。

烯烃、炔烃等含有不饱和键的脂肪烃，能被高锰酸钾酸性溶液氧化。

③加成反应：（乙炔属于不饱和烃，能发生加成反应）

将乙炔通入溴的四氯化碳溶液，现象：颜色逐渐褪去，但比乙烯慢。

乙炔与溴发生加成反应：

说明：乙炔分子中含有一个碳碳三键，碳原子远没有达到饱和。因此，乙炔具有与乙烯

相似的性质——可以被高锰酸钾溶液氧化、可以在一定条件下发生加成反应、也应该能够在

一定条件下发生聚合反应。当然，作为烃，它也能够燃烧。

知识点六、脂肪烃的来源及应用

石油工艺的比较：

工艺原理所得主要产品或目的

分

馏

常压分馏利用各组分的沸点不同而加以分离的技术

石油气、汽油、煤油、柴油、

重油(润滑油、石蜡、凡士林)

减压分馏

利用在减压时，液体的沸点降低，使重油中各成分进

一步分馏，避免了高温下有机物的炭化

催化裂化

将重油（石蜡）在催化剂作用下，在一定的温度、压

强下，将长链烷烃断裂成短链烷烃和烯烃

提高汽油的产量

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裂解又称深度裂化，使短链烃进一步断裂生成气态烯烃

气态烯烃(乙烯、丙烯、丁烯

等)

催化重整提高汽油的辛烷值和制取芳香烃汽油、芳香烃

【规律方法指导】

一、烯烃和炔烃被高锰酸钾溶液氧化的产物

高锰酸钾是强氧化剂，它能和许多有机物发生化学反应，但在不同介质中，高锰酸钾的

还原产物是不同的。一般来说，在中性和弱碱性溶液中，高锰酸钾被还原为二氧化锰；在酸

性溶液中，高锰酸钾被还原为二价锰盐。而且，高锰酸钾的氧化能力在酸性溶液中比在中性

或碱性溶液中强得多。

1、烯烃与高锰酸钾溶液的反应

在酸性高锰酸钾溶液中氧化，烯烃分子中碳碳双键完全断裂，CH2＝基被氧化成CO2，RCH

＝基被氧化成羧酸，基被氧化成酮。

2、炔烃与高锰酸钾溶液的反应

炔烃被高锰酸钾氧化时，叁键断裂，RC≡基变成羧酸，CH≡基变成CO2。

二、实验室制备乙炔的有关问题：

1、乙炔是无色无味的气体，实验室制的乙炔会有臭味

这是因为电石中含有CaS、Ca3P2等，也会与水反应，产生H2S、PH3等气体，因此所制

乙炔气体会有难闻的臭味；因H2S气体具有较强还原性，能与溴水反应，易被酸性高锰酸钾

溶液氧化，使其褪色，会对验证乙炔性质的实验造成干扰；可用CuSO4溶液除去乙炔气体中

混有的H2S、PH3等气体。

2、不能用启普发生器制取乙炔

因为碳化钙与水反应剧烈，启普发生器不易控制反应；碳化钙与水的反应是放热反应，

短时间内放出大量的热，启普发生器是厚玻璃壁仪器，容易因胀缩不均，引起破碎；生成物

Ca(OH)2微溶于水，易形成糊状泡沫堵塞导气管和球形漏斗的下口；关闭导气阀后，水蒸气

仍与电石作用，反应并不能及时停止。

3、用饱和食盐水代替水可以有效控制此反应的速率

饱和食盐水滴到电石的表面上后，水迅速跟电石作用，使原来溶于其中的食盐析出，附

着在电石表面，能从一定程度上阻碍后边的水与电石表面的接触，从而降低反应的速率。

三、共轭二烯烃的加成反应：

1,3-丁二烯可发生1,4-加成和1,2-加成两种反应形式。

1、共轭二烯烃的1,4-加成

1,3-丁二烯有两个双键，在发生加成反应时，两个双键一起断裂，而同时又生成一个新

的双键。例如，它跟Cl2进行的加成反应。

CH2=CH—CH=CH2+Cl2→Cl—CH2─CH=CH—CH2—Cl

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这种形式的加成反应叫1,4-加成反应。

2、共轭二烯烃的1,2-加成

除生成这种1,4-加成的产物外，同时还会生成1,2-加成产物：

二烯烃的加成反应：（1,4-加成反应是主要的）

四、烃完全燃烧时的耗氧规律：

1、等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧时：

其耗氧量的大小取决于（x＋y/4）的值，其值越大，耗氧量越大。

2、等质量的烃完全燃烧时：

其耗氧量的大小取决于该烃分子中氢原子数与碳原子数的比值，其值越大，耗氧量越大。

3、最简式相同的烃：

不论它们以何种比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时所消耗的氧气以及燃烧后生成

的二氧化碳和水的量均为定值。满足上述条件的烃有C2H2与C6H6；烯烃与烯烃或烯烃与环烷

烃等。

【经典例题透析】

类型一：有关烃燃烧的计算

题1、下列各组化合物中，不论二者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全

燃烧时消耗O2的质量和生成水的质量不变的是（）

A、CH4、C2H6B、C2H6、C3H6C、C2H4、C3H6D、C2H4、C3H4

思路点拨:根据题目要求找出有关烃燃烧的规律。

解析：设烃的分子式为CxHy，燃烧一定质量（设为mg）的烃

CxHy+(x+y/4)O2→xCO2+y/2H2O

根据方程式可表示出消耗O2的物质的量为：m/(12x+y)×(x+y/4)，

化简得m/12×[1+2/(12x/y+1)]=定值，即x/y=定值；

根据方程式可表示出生成水的物质的量为：m/(12x+y)×y/2，

化简得m/(24x/y+2)=定值，即x/y=定值。

【答案】C

总结升华：等质量的烃完全燃烧时，其耗氧量的大小取决于氢原子数与碳原子数的比值；

等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧时，其耗氧量的大小取决于（x＋y/4）的值；最简式相同

的烃，不论它们以何种比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时所消耗的氧气以及燃烧后生

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成的二氧化碳和水的量均为定值。

举一反三：

【变式1】相同质量的下列脂肪烃，在空气中充分燃烧产生二氧化碳最多的是（）

A、C2H2B、C3H6C、C4H10D、C6H6

【答案】AD

类型二：典型的的有机反应——加成反应、取代反应、加聚反应

题2、下列各组物质之间的化学反应，反应产物一定为纯净物的是（）

思路点拨:本题考查常见的有机反应类型，分清是什么有机反应，准确写出所有可能的

产物，进行判断。

解析：题中涉及的四种烯烃，除CH2==CH2以外其他三种的分子结构都是“不对称”结构。

在Br2、HCl、H2O中，除Br2以外，其他两种的分子结构也都是“不对称”结构。在加成反

应中，不对称结构分子与不对称结构分子相加成时，产物往往不只一种，所以A项可选，B、

C两项不可选。D项中的反应是加聚反应，产物为高分子化合物，高分子化合物一般为混合

物，所以D项也不可选。

【答案】A

总结升华：有机反应类型是联系有机物结构和性质的桥梁，在有机化学学习中的地位非

常重要，也是高考考查的热点。常见的有机反应类型有取代、加成、消去、聚合(加聚和缩

聚)、氧化和还原反应等，掌握有机反应类型要注意：一是概念的从属问题，即有的概念从

属另外一个概念，如酯化反应、水解反应均属于取代反应；二是概念的专用性问题，如有机

反应中的氧化(或还原)反应特指有机分子中加氧去氢(或加氢去氧)反应，再如一般不将有单

质参加和生成的取代反应描述为置换反应；三是概念隐含的机理问题，如醇的消去反应是指

消去-OH和β-H且引入碳碳双键(或三键)的反应，而不是指一般的脱水反应(如醇脱水成醚、

羧酸脱水成酸酐等)。

举一反三：

【变式2】下列反应的生成物为纯净物的是（）

A、CH4和Cl2光照时的取代反应B、氯乙烯的聚合反应

C、乙炔在空气中的燃烧反应D、乙烯和氯化氢加成

【答案】D

类型三：有机化合物的制备实验

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题3、已知实验室制取乙炔时常混有H2S等杂质气体，右图是甲、乙两学生设计的

实验装置，其目的是测定CaC2试样的纯度。其右边反应装置相同，而左边的气体发生装置

则不同，分别为Ⅰ和Ⅱ所示。回答：

①实验室制取乙炔的化学反应方程式为________________________________________。

②装置Ⅰ、Ⅱ检查气密性方法中的不同之处是：________________________________。

③A瓶的作用是____________，反应的离子方程式为_____________________________。

④为了减缓反应速率，得到平稳的乙炔气流，通常用_________代替水，其理由是

___________。

⑤装置Ⅰ的主要缺点是____________________________。

⑥若选用装置Ⅱ来完成实验，则应采取的措施是：________________；

_____________________。

⑦装置Ⅰ和Ⅱ均有缺点，能否改用启普发生器_______(填“能”或“不能”)，其原因

是____________

⑧若称取agCaC2，反应完成后，B处溴水增重bg，则CaC2的纯度为____________。

思路点拨：本题考查实验室制备乙炔的知识。除对基础知识的理解记忆外，还应对问题

进行深入分析。左边是气体制备装置，右边是性质检验装置。

解析：气密性的检验应注意，长颈漏斗无活塞，直接与大气相通，检验气密性或使用时

应当采取“液封”；根据溴水增重的质量(生成乙炔的质量)可以计算CaC2试样的纯度，但

要注意CaC2试样与水反应生成的杂质也能与溴水反应，进入溴水前要先进行除杂质。

【答案】

①CaC2＋H2O→Ca(OH)2＋C2H2↑

②装置Ⅰ需要用水封住漏斗的下端才可检验

③除去乙炔中的H2S等杂质气体H2S＋Cu2+＝CuS↓＋2H+（用FeCl3、NaOH等均可）

④饱和食盐水反应发生后，水量减少，使食盐晶体附着在CaC2表面，减弱其与水的

接触

⑤部分乙炔气体会从漏斗口逸出造成实验误差用长颈漏斗不易控制加水量

⑥选择块状电石在导管口加上一团棉花

⑦不能反应太剧烈，不便于控制，且该反应系放热反应，易使启普发生器炸裂，同

时，生成的Ca(OH)2为糊状物，易堵塞球形漏斗下端

⑧32b/13a

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总结升华：可用CuSO4溶液除去乙炔气体中混有的H2S、PH3等气体。

其它一些高中有机化学常见的除杂质的例子：甲烷中含不饱和烃(乙烯，乙炔等)，用溴

水(注意：不能用KMnO4)；溴苯中含溴，用NaOH溶液(注意：不能用苯等有机溶剂萃取)；

有机液体用蒸馏(如：石油的分馏)；高级脂肪酸钠溶液分离，加NaCl(盐析)；酒精中含

水,用CaO干燥，蒸馏(工业制无水酒精)。

举一反三：

【变式3】有8种物质：①甲烷；②苯；③聚乙烯；④邻二甲苯；⑤乙炔；既能使酸

性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应褪色的是：

A、③④⑤B、④⑤C、只有⑤D、全部

【答案】C