乙烯和烯烃(接教学案第11页)
【学习目标】
1、了解乙烯的物理性质和用途,掌握乙烯的分子组成、结构式、化学性质和实验室制法。
2、了解加成反应、聚合反应以及不饱和烃的概念。
3、了解烯烃在组成、结构、系统命名、重要化学性质上的共同点,以及物理性质随分子中的碳原子数目的增加而变化的规律性。
4、认识乙烯是一种重要的化工原料。是衡量一个国家石油化学工业水平的标志。
【重点难点】
重点:1、乙烯和乙烷比较 2、乙烯的实验制法。
难点:1、烯烃的系统命名法。烯烃的命名与烷烃相似,所不同的是先要表示出双键的位置。
【要点分析】
一、乙烯的分子结构
乙烯是一个平面型分子,即“六点共面”:二个C原子和四个H原子均在同一平面内,有一个C=C双键和四个C-H单键,它们彼此之间的键角约为120º。
乙烯共价键参数:
乙烯 乙烷
键长(m) 1.33×10-10 1.54×10-10
键角 约120º 109º28'
键能(kJ/mol) 615 348
通过乙烯与乙烷分子中键长、键能等数据的比较,可以看出乙烯分子结构中碳碳双键(C=C)键长小于碳碳单键(C-C);键能大于单键键能,但小于单键键能的两倍,结合乙烯的性质可认为双键中,两个键并不等同,其中一个键较稳定,另 一个键较不稳定。从而说明乙烯的双键中有一个键容易断裂,这是乙烯化学性质比乙烷活泼的理论根据,这就在本质上加深了烯烃重要性质—加成反应和加聚反应的认识,进一步理解分子结构与性质的辩证关系。另外由于乙烯中存在碳碳双键结构,双键不能扭曲、旋转,这一点与乙烷有很大差异。
二、乙烯的重要化学性质
1.发生氧化反应:
(1)可燃性:
C2H4+3O2 2CO2+2H2O
现象:火焰较明亮,略带黑烟(与甲烷燃烧相比较)
(2)使酸性KMnO4溶液褪色:
2.发生加成反应:
(1)乙烯能使溴水褪色
乙烯通过溴水,现象:溴水褪色
1,2-二溴乙烷(液态)
(2)乙烯与氢气加成:
(3)与HX加成:
注:乙烯能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,这是检验饱和烃与不饱和烃的方法。但两者的反应类型是不同的,前者是加成反应,后者是氧化反应。加成反 应有二个特点:①反应发生在不饱和的C=C键上,双键中的不稳定的共价键断裂,不饱和的C原子与其它原子或原子团以共价键结合。乙烯可以与多种物质发生加成反应,例如卤素单质、卤化氢、水、氢气等。②加成反应后 生成物只有一种(不同于烷烃的取代反应)。
3.加聚反应,C=C双键里的一个键断裂,然后,分子里的C原子互相结合成为高分子长链。
这种聚合反应是通过加成而聚合,所以习惯上也称为加聚反应,其实质是加成反应,断的是C=C双键中的一个键。
三、实验室制乙烯的原理、装置及注意事项:
1.药品:乙醇和浓硫酸(体积比:1∶3)
2.装置:根据反应特点属于液、液加热制备气体,所以选用反应容器圆底烧瓶。需要控制反应物温度在反应物170℃左右,所以需要用温度计且温度计水银球浸入液面以下,但又不能与烧瓶底部接触。由于有气体生成,所以需要在烧瓶中加入沸石(碎瓷片)防止暴沸。
3.反应原理:
浓H2SO4作用:既是催化剂又是脱水剂,在有机物制取时,经常要使用较大体积比的浓硫酸,通常都是起以上两点作用。
4.收集:乙烯难溶于水,且由于乙烯的相对分子质量为28,仅比空气的相对平均分子质量29略小,故不用排空气取气法而采用排水取气法收集。
5.气体净化:由于在反应过程中有一定的浓硫酸在加热条件下与有机物发生氧化-还原反应使生成的气体中混有SO2、CO2,将导致收集到的气体带有强烈的刺激性气味