學會拓展,優化學習思路與方法
——以烴的通式相關知識學習為例

劉為基 楊明生(正高級教師)

（1.廣東省深圳大學附屬中學 2.安徽省霍邱縣第一中學）

所謂拓展，即在原有知識的基礎上，增加新的內容，拓展所體現的應是“質量”的變化，而不是“數量”的增多.有意義的學習，并不是簡單地停留在對知識點或概念的理解與記憶上，而是要體現在我們學習知識的過程中，讓我們原有的知識體系不斷豐滿，讓書越讀越“厚”.眾所周知，烴的通式，看似非常簡單，表面上看只是作為表達有機化合物組成的化學用語，但如果我們以此拓展開來，會衍生出一些更有意義的知識，讓我們的學習更加有價值.按照烴的結構分類，最新版本的高中化學必修教科書所涉及的烴主要有：烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等，其中芳香烴僅以苯及其同系物為例.這些烴中的每一類烴，其組成都可以用專門的通式來表示.顯然，只是簡單記住這些通式，沒有任何價值與意義，只有以此拓展開來，才能讓我們已經建立或正在建立的知識體系更加豐滿，也讓我們學習有機化學的思路與方法更加優化.

1 在拓展中總結規律

常見的烴的同系物通式可以分別表示如下：

1)烷烴CnH2n＋2.

2)單烯烴、環烷烴CnH2n.

3)炔烴、二烯烴CnH2n－2.

4)苯及其同系物CnH2n－6(n≥6).

如果這樣一個又一個孤立地去記住這些通式，并不是高效的.我們在分析這些通式的表達特點之后不難發現，無論是烷烴、烯烴、炔烴，還是苯及其同系物，其組成都可以用以下通式來表示：CnH2n＋x，x∈{2，0，－2，－6}，分別表示烷烴、單烯烴、炔烴和苯及其同系物.這樣不僅讓我們意外地發現了烴類的通式，“一式在手，各烴皆有”，而且我們還可以根據常見烴的組成通式：CnH2n＋x，x∈{2，0，－2，－6}，表達出常見烴的相對分子質量，即M＝14n＋x，因此，以下關系式也是成立的

2 在拓展中把握概念

在理解或運用烴的通式過程中，我們還需要根據烴分子結構的復雜性和組成的多樣性，拓寬視野，準確把握各種烴的通式表達范圍，辨析一些通式在理解或運用中的不同情況.

1)凡滿足通式CnH2n＋2的有機物一定是烷烴

辨析：正確.由于CnH2n＋2對應的有機物氫原子數達到了最大化，所表示的烴只能為飽和鏈烴.因此，在所有的有機物中，通式與烴類形成一一對應關系的只有烷烴，但需注意的是這并不代表一種分子式下的烷烴只有一種結構.

2)CnH2n－6是芳香烴的通式

辨析：錯誤，這是一個極為普遍的錯誤認識.芳香烴是指結構中含有苯環的一類碳氫化合物，由于芳香烴中可以存在一個苯環，也可以存在多個苯環，而CnH2n－6表示的有機物必須滿足兩個條件：一是只含有1個苯環，二是苯環上的側鏈必須是烷烴的烴基，即側鏈飽和.因此，CnH2n－6是苯及其同系物的通式，而不是芳香烴的通式，當然，滿足通式CnH2n－6的烴也不一定就是苯及其同系物，如果某鏈烴的結構中含有4個C＝C或2個C＝C和1個C C≡ 鍵，其組成也可以用此通式來表示.

3)烴分子中氫原子都為偶數

辨析：正確.根據烴的通式CnH2n＋x，可以看出，x的值決定烴分子中氫原子數的奇偶.由于飽和鏈烴的通式為CnH2n＋2，烴分子結構中每存在1個C＝C或C C≡，分子中的氫原子數就需要從相應碳原子數的通式CnH2n＋2中減去2個或4個.因此，無論從常見烴的組成中的x值來看，還是從烴分子的結構來分析，烴分子中氫原子數都只能為偶數.

4)碳原子的連接方式決定通式中氫原子數

辨析：正確.如果烴分子中碳原子與碳原子之間連接方式不同，那么在碳原子數相同的情況下，氫原子數不同.烴分子中的碳原子有多種連接方式，可以連接成鏈狀成為鏈烴，也可以連接成環狀成為環烴.同時，碳原子與碳原子之間可以形成多種碳碳鍵，如，碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳三鍵等，還可以形成諸如苯環的特殊碳碳鍵.當然，也有更加復雜的情況，鏈環混雜，各種碳碳鍵并存.碳與碳的連接方式與氫原子數之間往往存在如下關系：a)每形成1個單環，分子中的氫原子比飽和狀態下減少2個；b)每形成1個碳碳雙鍵，分子中氫原子數減少2個；c)每形成1個三鍵，分子中氫原子數減少4個.最終通式中的氫原子數的多少，由分子中所含C＝C、C C≡ 的個數以及環數共同決定.

3 在拓展中學會應用

從某種意義上講，通式只是表達烴組成的一個化學用語，并不太可能有實際應用，但如果我們從組成上對烴的通式加以拓展，會有一些重要的發現.

應用1由CnH2n＋x可知，根據烴的相對分子質量被14整除以后的余數(x)，可以確定烴的類型.如，若烴的相對分子質量除以14以后，余數為2，即為烷烴；若恰好整除，即為單烯烴或環烷烴，以此類推.

例1若A是相對分子質量為128的烴，則其分子式可能是________或________，若A是易升華的片狀晶體，則其結構簡式為_________.

解析

應用2一定體積的氣態烴(碳原子數少于或等于4)完全燃燒，反應前后氣體體積(相同條件)變化量只與烴分子中氫原子數有關.設某溫度下VL某氣態烴完全燃燒，前后體積變化量為ΔVL，根據反應則有

推論：當n＝2時，如C2H2，反應前后體積減小；當n＝4時，如CH4、C2H4、C3H4等，反應前后體積不變.

例210 mL某氣態烴在45 mL O2中充分燃燒，生成液態水和體積為30 mL的混合氣體，求烴可能的組成.

解析

應用3烴燃燒可以看成是烴組成中C、H原子的燃燒.烴在完全燃燒時，1 mol(或12g)C原子耗氧量與4mol(或4g)H原子相當.即從烴的組成上判斷，等物質的量烴完全燃燒時，碳原子數多的烴耗氧多.例如，等物質的量的C4H6與C3H8完全燃燒，C4H6耗氧多.等質量的烴完全燃燒時，氫原子數多的烴耗氧多.例如，等質量的C4H6與C3H8完全燃燒，C3H8耗氧多.因此，等物質的量的烴(CnH2n＋x)完全燃燒時，n值大小決定耗氧量，而等質量的烴(CnH2n＋x)完全燃燒時，2n＋x值的大小決定耗氧量.簡單表述為：1)等物質的量烴完全燃燒，烴分子中n值大耗氧多，若n值相同則2n＋x大耗氧多；2)等質量烴完全燃燒，(2n＋x)/n比值高，則耗氧多.

例3(1)完全燃燒等質量的下列物質：①C2H6；②C3H4；③C4H8，耗氧量從多到少的順序為________；(2)完全燃燒等物質的量的：①CH4；②C2H4；③C3H4；④C2H2；⑤C3H8，耗氧量從多到少的順序為_________.

解析

(2)根據有關規律，可以直接判斷出耗氧量從多到少的順序為⑤③②④①.