CnH2n+2
烷烃的通式为 CₙH₂ₙ+₂ (n≥1),其结构特点和性质如下:
一、通式说明
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饱和烃的定义
烷烃是仅含碳碳单键(C-C)和碳氢单键(C-H)的饱和烃,其氢原子数达到最大值,分子结构中无碳碳双键或三键。
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公式的推导
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以甲烷(CH₄)为基础,每增加一个碳原子,需增加2个氢原子以保持饱和状态。例如:
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乙烷(C₂H₆):C₂H₂×3=CH₄+2H₂
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丙烷(C₃H₈):C₃H₂×3=CH₄+4H₂
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通用公式为 CₙH₂ₙ+₂ 。
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二、相关性质
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物理性质
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随碳原子数增加,熔沸点逐渐升高(例如,戊烷沸点高于甲烷);
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相对密度小于水,常温下多为气态(C₄及以下为气态,C₅及以上为液态或固态)。
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化学性质
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燃烧反应 :完全燃烧生成二氧化碳和水,通式为:
$$C_nH_{2n+2} + \frac{3n+1}{2}O_2 \rightarrow nCO_2 + \frac{n+1}{2}H_2O$$ -
取代反应 :在光照下易发生卤代反应(如甲烷与氯气反应生成氯代甲烷)。
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三、同系物与分类
- 直链烷烃 :通式为 H-CH₂-CH₂-…-CH₂-H (n个碳原子),例如正丁烷(C₄H₁₀)。- 环烷烃 :通式为 CₙH₂n (n≥1),如环己烷(C₆H₁₂),性质与直链烷烃相似。
四、应用与来源
烷烃是石油、天然气和沼气的主要成分,工业用途广泛(如制造塑料、溶剂等)。