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第三单元脂肪烃石油第三单元脂肪烃石油化学工业化学工业专题九认识有机化合物专题九认识有机化合物 常见的烃常见的烃2013高考导航高考导航考纲要求考纲要求1.以烷、烯、炔烃的代表物为例以烷、烯、炔烃的代表物为例, 比较它比较它们在组成、结构、性质上的差异们在组成、结构、性质上的差异. 2.了解有机反应的主要类型了解有机反应的主要类型(如加成反应、如加成反应、取代反应、消去反应等取代反应、消去反应等). 3.了解天然气、石油液化气和汽油的主要了解天然气、石油液化气和汽油的主要成分及其应用成分及其应用. 命题热点命题热点预测预测2013高考命题高考命题, 甲烷、乙烯及其同甲烷、乙烯及其同系物将会与新能源、环境保护等问题相系物将会与新能源、环境保护等问题相结合进行考查结合进行考查, 不仅考查烃分子的结构和不仅考查烃分子的结构和性质性质, 反应类型的判断反应类型的判断, 还会考查同分异还会考查同分异构体的书写、判断构体的书写、判断. 教材回扣教材回扣 夯实双基夯实双基一、甲烷、乙烯、乙炔一、甲烷、乙烯、乙炔1组成和结构组成和结构名名称称分子分子式式结构式结构式结构结构简式简式键角键角空间空间构型构型甲甲烷烷CH4CH4_正四正四面体面体10928名名称称分子分子式式结构式结构式结构简式结构简式键角键角空间构空间构型型乙乙烯烯C2H4_120_乙乙炔炔C2H2_180_平面平面形形直线直线形形2.化学性质化学性质(1)甲烷的取代反应甲烷的取代反应(以与以与Cl2的取代的取代为例为例)反应原理反应原理: 反应特点反应特点: CH4分子中的氢原子逐分子中的氢原子逐步被氯原子替代步被氯原子替代, 每从每从CH4分子中取分子中取代代1 mol H原子原子, 就消耗就消耗1 mol Cl2分分子子. (2)乙烯、乙炔的加成反应乙烯、乙炔的加成反应思想感悟思想感悟1 与与Br2加加成成能生成几种物质？能生成几种物质？【提示提示】4种种. 结构中存在单、双键交替结构中存在单、双键交替, 这样在这样在发生加成反应时发生加成反应时, 可以发生可以发生1,2- 加成或加成或3,4- 加成加成, 也可也可以发生以发生1,4- 加成加成, 还可以发生全加成还可以发生全加成, 故与故与Br2反应时反应时, 加成产物有加成产物有: 二、脂肪烃的来源和石油化学工业二、脂肪烃的来源和石油化学工业1石油的分馏石油的分馏(1)原理原理: 利用烷烃沸点不同利用烷烃沸点不同, 对石油对石油加热加热, 使其汽化使其汽化, 再按沸点的不同再按沸点的不同, 分分离出不同的馏分离出不同的馏分. (2)常压分馏与减压分馏的区别常压分馏与减压分馏的区别常压分馏常压分馏减压分馏减压分馏原原理理在较低压强下在较低压强下, 沸沸点高的烃在较低温点高的烃在较低温度下汽化度下汽化产产品品石油气、汽油、煤石油气、汽油、煤油、轻柴油等油、轻柴油等重柴油、润滑油、重柴油、润滑油、石蜡等石蜡等产产品品特特点点分子中含碳原子数分子中含碳原子数较少较少, 沸点相对较沸点相对较低低分子中含碳原子数分子中含碳原子数较多较多, 沸点相对较沸点相对较高高2.天然气、液化石油气的主要成分天然气、液化石油气的主要成分(1)天然气天然气: 主要成分为主要成分为CH4. (2)液化石油气液化石油气: 主要是烷烃的混合物主要是烷烃的混合物. 思考感悟思考感悟2石油的裂化和裂解相同吗？石油的裂化和裂解相同吗？【提示提示】不相同不相同. 在一定条件下在一定条件下(加加热加压或存在催化剂热加压或存在催化剂)把相对分子质把相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量大、沸点高的烃断裂为相对分子质量小、沸点低的烃量小、沸点低的烃, 这种方法叫裂化这种方法叫裂化, 其目的是提高轻质液体燃料的产量其目的是提高轻质液体燃料的产量, 特别是提高汽油的产量特别是提高汽油的产量. 在石油化工生产中在石油化工生产中, 采用更高的温度采用更高的温度(700 800 , 有时甚至选有时甚至选1000 以上以上), 使石油分馏产物中长链烃断使石油分馏产物中长链烃断裂成乙烯、丙烯等小分子气态烃和少裂成乙烯、丙烯等小分子气态烃和少量液态烃的加工过程量液态烃的加工过程, 称为石油的裂解称为石油的裂解. 其目的是获得乙其目的是获得乙烯、丙烯等有机化工原料烯、丙烯等有机化工原料, 是工业获是工业获得乙烯的主要方法得乙烯的主要方法. 裂解又称深度裂裂解又称深度裂化化. 考点串讲考点串讲深度剖析深度剖析考点一考点一不饱和烃的化学性质不饱和烃的化学性质1加成反应加成反应(1)构成有机物不饱和键的两个原子与构成有机物不饱和键的两个原子与其他原子或原子团直接结合生成新物其他原子或原子团直接结合生成新物质的反应质的反应. 如如烯烃的不对称加成烯烃的不对称加成氢加到含氢多的不饱和碳原子一侧氢加到含氢多的不饱和碳原子一侧. 共轭二烯烃的加成共轭二烯烃的加成共轭二烯烃与一定量的卤素单质发生共轭二烯烃与一定量的卤素单质发生加成反应时加成反应时, 加成方式有加成方式有1,2- 加成加成, 1,4- 加成和完全加成加成和完全加成. (2)炔烃也能发生加成反应炔烃也能发生加成反应. 如如2加聚反应加聚反应一些具有不饱和键的有机化合物可以一些具有不饱和键的有机化合物可以通过加成反应得到高分子化合物通过加成反应得到高分子化合物, 如如乙烯加聚得到聚乙烯乙烯加聚得到聚乙烯:炔烃通常难以自身加聚炔烃通常难以自身加聚, 但乙炔在一但乙炔在一定条件下发生加聚反应得到聚乙炔定条件下发生加聚反应得到聚乙炔:不同烯烃分子间也可发生加聚反应不同烯烃分子间也可发生加聚反应, 如如【特别提醒特别提醒】(1)上述两种加聚反应的产物虽然写上述两种加聚反应的产物虽然写法不同法不同, 但代表了同一种物质但代表了同一种物质. (2)加聚反应属于加成反应加聚反应属于加成反应. 3氧化反应氧化反应不但能燃烧不但能燃烧, 而且还能使酸性而且还能使酸性KMnO4溶液褪色溶液褪色. 即时应用即时应用1.如下图如下图, 在光照条件下在光照条件下, 将盛有将盛有CH4和和Cl2的量筒倒扣于盛有饱和食的量筒倒扣于盛有饱和食盐水的烧杯中进行实验盐水的烧杯中进行实验, 对实验现象对实验现象及产物的分析中错误的是及产物的分析中错误的是_. A混合气体的颜色变浅混合气体的颜色变浅, 量筒中液量筒中液面上升面上升B量筒内壁上出现的油状液滴量筒内壁上出现的油状液滴, 应应是三氯甲烷、四氯甲烷的混合物是三氯甲烷、四氯甲烷的混合物C烧杯中有白色固体物质析出烧杯中有白色固体物质析出D甲烷与氯气反应后的产物只有甲烷与氯气反应后的产物只有CCl4.根据烯烃的性质回答下列问题根据烯烃的性质回答下列问题: (1)一瓶无色气体一瓶无色气体, 可能含有可能含有CH4和和CH2=CH2, 或其中的一种或其中的一种, 与一瓶与一瓶Cl2混合后光照混合后光照, 观察到黄绿色逐渐褪观察到黄绿色逐渐褪去去, 瓶壁有少量无色油状小液滴瓶壁有少量无色油状小液滴. 由上述实验现象推断出该瓶气体中由上述实验现象推断出该瓶气体中一定含有一定含有CH4, 你认为是否正确你认为是否正确, 为什为什么？么？_。上述实验中可能涉及的反应类型有上述实验中可能涉及的反应类型有_. (2)含有含有 的化合物与的化合物与CH2=CH2一样一样, 在一定条件下可聚在一定条件下可聚合成高分子化合物合成高分子化合物. 广泛用作农用薄膜的聚氯乙烯塑广泛用作农用薄膜的聚氯乙烯塑料料, 是由是由 聚合而成的聚合而成的, 其其化学方程式是化学方程式是_. 电器包装中大量使用的泡沫塑料的电器包装中大量使用的泡沫塑料的主要成分是聚苯乙烯主要成分是聚苯乙烯( ), 它是由它是由_(写结构简式写结构简式)聚合聚合而成的而成的. 解析解析: .反应中反应中Cl2被消耗被消耗, 产物有产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl, 其中其中CH2Cl2、CHCl3、CCl4为为不溶于水的油状液体不溶于水的油状液体, HCl溶于水溶于水, 气体体积减小气体体积减小, 且溶液中且溶液中c(Cl)增增大大, 而析出而析出NaCl白色固体白色固体, 故故A、C正正确确, B、D错误错误. .(1)因为因为CH2=CH2Cl2CH2ClCH2Cl, 经反应也能使黄经反应也能使黄绿色逐渐褪去绿色逐渐褪去,且且CH2ClCH2Cl为油状为油状液体液体,故不能说明无色气体中一定含故不能说明无色气体中一定含CH4. 涉及到的反应类型可能有取代反应涉及到的反应类型可能有取代反应和加成反应和加成反应. 答案答案: .BD.(1)不正确不正确, 因为因为CH2=CH2也也可以与可以与Cl2发生加成反应发生加成反应, 而使黄绿色而使黄绿色逐渐褪去逐渐褪去, 生成的生成的CH2ClCH2Cl也是也是油状液体油状液体取代反应、加成反应取代反应、加成反应考点二考点二烃燃烧的规律烃燃烧的规律1气态烃完全燃烧前后气体体积的气态烃完全燃烧前后气体体积的变化变化y4时时, V0, 体积不变体积不变. y4时时, V0, 体积增大体积增大. y4时时, V0, 体积减小体积减小. (2)燃烧后温度低于燃烧后温度低于100 , 即水为液即水为液态时态时: (3)无论水为气态还是液态无论水为气态还是液态, 燃烧前后燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子数有关原子数有关, 而与烃分子中的碳原子而与烃分子中的碳原子数无关数无关. 2有机物的组成与燃烧产物的关系有机物的组成与燃烧产物的关系(3)不同的有机物完全燃烧时不同的有机物完全燃烧时, 若生成若生成的的CO2和和H2O的物质的量之比相同的物质的量之比相同, 则它们分子中则它们分子中C原子与原子与H原子的原子原子的原子个数比也相同个数比也相同. 3耗氧量大小比较耗氧量大小比较(1)等质量的烃等质量的烃(CxHy)完全燃烧完全燃烧, 耗氧耗氧量与碳的百分含量或氢的百分含量有量与碳的百分含量或氢的百分含量有关关. 碳的百分含量越高碳的百分含量越高, 耗氧越少耗氧越少, 或或y/x值越小值越小, 耗氧量越少耗氧量越少. (2)等质量的烃等质量的烃, 若最简式相同若最简式相同, 完全完全燃烧耗氧量相同燃烧耗氧量相同, 且燃烧产物也相同且燃烧产物也相同. 推广推广: 最简式相同的烃无论以何种比最简式相同的烃无论以何种比例混合例混合, 只要总质量相同只要总质量相同, 耗氧量就耗氧量就相同相同. 【特别提醒特别提醒】烃完全燃烧实质是将烃中的碳转化为烃完全燃烧实质是将烃中的碳转化为二氧化碳二氧化碳, 烃中的氢转化为水烃中的氢转化为水, 要学要学会运用质量守恒定律进行有关计算和会运用质量守恒定律进行有关计算和推断推断, 解决相关实际问题解决相关实际问题. 即时应用即时应用2400 K、101.3 kPa时时, 1.5 L某烃某烃蒸气能在蒸气能在a L氧气中完全燃烧氧气中完全燃烧, 体积增体积增大至大至(a3) L(相同条件下相同条件下). 请回答下请回答下列问题列问题: (1)该烃在组成上必须满足的基本条该烃在组成上必须满足的基本条件是件是_. (2)当当a10 L时时, 该烃可能的分子式该烃可能的分子式为为_. (3)当该烃的分子式为当该烃的分子式为C7H8时时, a的取的取值范围为值范围为_. 解析解析: (1)根据烃完全燃烧的通式和差根据烃完全燃烧的通式和差量法可以求解量法可以求解, 即即: (2)由于该烃在由于该烃在O2中完全燃烧中完全燃烧, 故故O2足量足量, 即即: 1.5(xy/4)10, 且且y8, 解得解得x14/3, 且且x为整数为整数, 结合该烃结合该烃中的氢原子数为中的氢原子数为8, 可知该烃可能为可知该烃可能为C4H8或或C3H8. (3)当烃的分子式为当烃的分子式为C7H8时时, 烃完全烃完全燃烧燃烧, 即即: a1.5(xy/4), 且且y8, 求得求得a13.5. 答案答案: (1)该烃分子中氢原子数为该烃分子中氢原子数为8(2)C4H8、C3H8(3)a13.5命题视角命题视角 把脉高考把脉高考教材高频考点教材高频考点例例1 甲烷中混有乙烯甲烷中混有乙烯, 欲除去乙烯欲除去乙烯得到纯净的甲烷得到纯净的甲烷, 最好依次通过盛有最好依次通过盛有何种试剂的洗气瓶何种试剂的洗气瓶()A澄清石灰水、浓硫酸澄清石灰水、浓硫酸B酸性酸性KMnO4溶液、浓硫酸溶液、浓硫酸C溴水、浓硫酸溴水、浓硫酸D浓硫酸、酸性浓硫酸、酸性KMnO4溶液溶液【解析解析】乙烯分子中存在双键乙烯分子中存在双键, 能能与与Br2发生加成反应而被除去发生加成反应而被除去. 酸性酸性KMnO4溶液具有强氧化性溶液具有强氧化性, 能将能将乙烯氧化成乙烯氧化成CO2混入混入CH4中中, 使使CH4不纯净不纯净. 浓硫酸虽有强氧化性浓硫酸虽有强氧化性, 但常但常温下却无法氧化乙烯温下却无法氧化乙烯, 只能吸收乙烯只能吸收乙烯中的水分中的水分. 【答案答案】C【名师指津名师指津】除去烷烃气体中的烯除去烷烃气体中的烯烃、炔烃气体的问题烃、炔烃气体的问题乙烷是烷烃气体中的代表物乙烷是烷烃气体中的代表物, 乙烯是乙烯是烯烃气体中的代表物烯烃气体中的代表物, 乙炔是炔烃气乙炔是炔烃气体中的代表物体中的代表物, 这里以它们为例来说这里以它们为例来说明问题明问题. 乙烷不溶于溴水乙烷不溶于溴水, 乙烯、乙炔跟溴水乙烯、乙炔跟溴水中的溴发生加成反应生成液态溴代中的溴发生加成反应生成液态溴代物物. 因此因此, 可用溴水除去混在乙烷气可用溴水除去混在乙烷气体中的乙烯气体或乙炔气体体中的乙烯气体或乙炔气体. 乙烷不溶于酸性乙烷不溶于酸性KMnO4溶液溶液, 乙烯、乙烯、乙炔在酸性乙炔在酸性KMnO4溶液中被氧化溶液中被氧化, 会会生成生成CO2气体气体. 因此因此, 不宜用酸性不宜用酸性KMnO4溶液除去混溶液除去混在乙烷气体中的乙烯气体或乙炔气体在乙烷气体中的乙烯气体或乙炔气体乙烯、乙炔在溴的四氯化碳溶液中发乙烯、乙炔在溴的四氯化碳溶液中发生加成反应生成液态溴代物生加成反应生成液态溴代物, 乙烷易乙烷易溶于四氯化碳溶于四氯化碳. 因此因此, 不能用溴的四不能用溴的四氯化碳溶液除去混在乙烷气体中的烯氯化碳溶液除去混在乙烷气体中的烯烃气体或炔烃气体烃气体或炔烃气体. 跟踪训练跟踪训练下列说法中下列说法中, 错误的是错误的是()A无论是乙烯的加成反应无论是乙烯的加成反应, 还是乙还是乙烯使酸性烯使酸性KMnO4溶液褪色都与分子溶液褪色都与分子含有碳碳双键有关含有碳碳双键有关B无论使用溴的四氯化碳溶液还是无论使用溴的四氯化碳溶液还是酸性酸性KMnO4溶液都可以鉴别乙烯和溶液都可以鉴别乙烯和乙烷乙烷C相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同后产生的水的质量相同D乙烯的化学性质比乙烷的化学性乙烯的化学性质比乙烷的化学性质活泼质活泼解析解析: 选选C. 乙烯中的氢元素的质量分乙烯中的氢元素的质量分数小于甲烷中氢的质量分数数小于甲烷中氢的质量分数, 等质量等质量的乙烯和甲烷燃烧的乙烯和甲烷燃烧, 甲烷生成甲烷生成H2O的的质量大质量大. 追踪命题热点追踪命题热点 如何从石油中获得更多的轻质如何从石油中获得更多的轻质燃油一直是化学家探索的课题燃油一直是化学家探索的课题, 将石将石油分馏得到的重油进行裂化可以获得油分馏得到的重油进行裂化可以获得更多的轻质燃油更多的轻质燃油. 资料资料1: 石蜡是含有石蜡是含有2030个碳原子个碳原子的烷烃的混合物的烷烃的混合物, 常温下呈固态常温下呈固态. 例例2资料资料2: 石油催化裂化中通常使用石油催化裂化中通常使用Al2O3作催化剂作催化剂. 某研究性学习小组在实验室中模拟石某研究性学习小组在实验室中模拟石油的催化裂化油的催化裂化, 装置如图装置如图, 实验过程实验过程中可观察到烧瓶中可观察到烧瓶中固体石蜡先熔化中固体石蜡先熔化, 试管试管中有少量液体凝结中有少量液体凝结, 试管试管中中酸性高锰酸钾溶液褪色酸性高锰酸钾溶液褪色, 实验后闻试管实验后闻试管中液体中液体, 具有汽油的具有汽油的气味气味. (1)为保证实验成功为保证实验成功, 实验前必须进行实验前必须进行的操作是的操作是_, 装置中较长导管的作用是装置中较长导管的作用是_; (2)试管试管中少量液体凝结说明了中少量液体凝结说明了_; (3)试管试管中溶液褪色说明了中溶液褪色说明了_; (4)判断能否用试管判断能否用试管中的液体萃取中的液体萃取溴水中的溴并说明理由溴水中的溴并说明理由: _; (5)写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯写出二十烷裂化得到癸烷和癸烯的化学方程式的化学方程式_. (6)石油裂化的重要意义是石油裂化的重要意义是_. 【解析解析】炼制石油能得到许多有机炼制石油能得到许多有机化合物化合物. 石油的分馏、催化裂化、裂石油的分馏、催化裂化、裂解都是炼制石油的重要手段解都是炼制石油的重要手段. 为了提为了提高从石油得到的汽油等轻质油的产量高从石油得到的汽油等轻质油的产量和质量和质量, 可以用石油分馏产品为原料可以用石油分馏产品为原料, 在加热、加压和催化剂存在下在加热、加压和催化剂存在下, 使相使相对分子质量较大、对分子质量较大、沸点较高的烃断裂成相对分子质量较沸点较高的烃断裂成相对分子质量较小、沸点较低的烃小、沸点较低的烃, 这种炼制过程叫这种炼制过程叫催化裂化催化裂化. 【答案答案】(1)检查装置的气密性检查装置的气密性导气、冷凝气体导气、冷凝气体(2)裂化生成了五个碳原子数以上的裂化生成了五个碳原子数以上的烃烃(3)裂化生成了碳原子数小于裂化生成了碳原子数小于5的烯烃的烯烃(4)不能不能, 因为裂化产物中有烯烃因为裂化产物中有烯烃, 易易与溴发生加成反应与溴发生加成反应【名师指津名师指津】石油化工是高考的重要命题内容石油化工是高考的重要命题内容, 常常结合石油的组成、石油化工基本原结合石油的组成、石油化工基本原理、利用石油产品合成有机物等并联理、利用石油产品合成有机物等并联系烃类及烃的衍生物进行综合命题系烃类及烃的衍生物进行综合命题. 直馏汽油中含很少不饱和烃直馏汽油中含很少不饱和烃, 可用作卤素单质的萃取剂可用作卤素单质的萃取剂, 而裂化汽而裂化汽油含有较多不饱和烃油含有较多不饱和烃, 易与卤素单质易与卤素单质发生加成反应发生加成反应, 故不能用作卤素单质故不能用作卤素单质的萃取剂的萃取剂. 易错易误剖析易错易误剖析 以石油裂解气为原料以石油裂解气为原料, 通过一通过一系列化学反应可得到重要的化工产品系列化学反应可得到重要的化工产品增塑剂增塑剂G. 例例3请完成下列各题请完成下列各题: (1)写出反应类型写出反应类型: 反应反应_, 反应反应_. (2)写出反应条件写出反应条件: 反应反应_, 反应反应_. (3)反应反应的目的是的目的是: _. (4)写出反应写出反应的化学方程式的化学方程式: _. 【常见错误常见错误】问题问题常见错误常见错误(1)常把反应类型写成常把反应类型写成“加成加成”、“取代取代”(2)对卤代烃反应的条件对卤代烃反应的条件“NaOH/醇溶醇溶液、加热液、加热”和和“NaOH/水溶液、加热水溶液、加热”混淆混淆, 易漏掉易漏掉“加热加热”条件或直接写成条件或直接写成“NaOH溶液溶液”或写为或写为“浓硫酸加浓硫酸加热热”“”“催化剂加热催化剂加热”等等问题问题常见错误常见错误(3)本小题错误主要是不明确本小题错误主要是不明确步的步的原理和目的原理和目的, 不知如何回答或乱答不知如何回答或乱答(4)本小题错误主要是不能正确逆推而本小题错误主要是不能正确逆推而错写成错写成【错因分析错因分析】(1)答题不规范是导答题不规范是导致错误的原因致错误的原因, 不能把不能把“取代反应取代反应”写为写为“取代取代”等等. (2)对典型的有机物转化的特殊反应对典型的有机物转化的特殊反应条件识记不准确是导致错误的原因条件识记不准确是导致错误的原因. (3)错误原因错误原因: 不明确各步操作步骤的不明确各步操作步骤的原理和作用或答题不规范等原理和作用或答题不规范等. 本题考查的是本题考查的是CH2 CH CH CH2与与X2发生加成反应发生加成反应, 生成生成CH2X CH CH CH2X, 再在再在NaOH水溶水溶液作用下发生水解反应生成二元醇液作用下发生水解反应生成二元醇(HO CH2 CH CH CH2 OH), 因在将醇催化氧化生成羧酸因在将醇催化氧化生成羧酸C时时, 碳碳碳双键更易被氧化碳双键更易被氧化, 故先用故先用HCl保护保护 生成生成B, 再将醇再将醇催化氧化生成羧酸催化氧化生成羧酸C, 然后通过卤代然后通过卤代烃的消去反应烃的消去反应(NaOH醇溶液和加热醇溶液和加热条件下条件下)重新生成重新生成 , 再酸化得再酸化得到丁烯二酸到丁烯二酸; 而而CH3 CH CH2在在一定条件下发生取代反应生成一定条件下发生取代反应生成CH2 CH CH2Br, 再和再和HBr发生加成反应得到发生加成反应得到CH2Br CH2 CH2Br, 在在NaOH水溶液作用水溶液作用下发生水解反应生成丙二醇下发生水解反应生成丙二醇, 与丁烯与丁烯二酸发生缩聚反应生成二酸发生缩聚反应生成G. (4)对题干信息的提取有误对题干信息的提取有误, 或框图中或框图中信息信息( 邻位邻位H的取代反应的取代反应)的理的理解和应用错误解和应用错误. 【答案答案】(1)加成反应加成反应取代反应取代反应(2)NaOH/醇溶液、加热醇溶液、加热(或或KOH/醇醇溶液、加热溶液、加热)NaOH/水溶液、加热水溶液、加热(3)防止双键被氧化防止双键被氧化(合理即可合理即可)CH2 Br CH2 CH2Br实验探究实验探究 专项突破专项突破甲烷与氯气的取代反应甲烷与氯气的取代反应有些实验室实验就是化学工业制法的有些实验室实验就是化学工业制法的缩影缩影, 甲烷作为一种新型的清洁能源甲烷作为一种新型的清洁能源, 越来越受到重视越来越受到重视, 在历年高考中频频在历年高考中频频出现出现, 但主要是作为一种新能源的考但主要是作为一种新能源的考查方式来简单考察查方式来简单考察. 甲烷的性质实验与其他无机知识相结甲烷的性质实验与其他无机知识相结合的题目较为新颖合的题目较为新颖, 应是今后高考命应是今后高考命题的一个方向题的一个方向. 典例探究典例探究某研究小组为了探究甲烷和氯气反应某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况的情况, 设计了几个实验设计了几个实验. 请填写下请填写下列空白列空白: 实验一实验一用如图所示装置用如图所示装置, 收集一试收集一试管甲烷和氯气的混合气体管甲烷和氯气的混合气体, 光照后观光照后观察到量筒内形成一段水柱察到量筒内形成一段水柱, 认为有氯认为有氯化氢生成化氢生成. (1)该反应的反应类型为该反应的反应类型为_; (2)该反应的化学方程式为该反应的化学方程式为_(只写第一步只写第一步); (3)水槽中盛放的液体应为水槽中盛放的液体应为_(填填标号标号); A水水B饱和石灰水饱和石灰水C饱和食盐水饱和食盐水 D饱和饱和NaHCO3溶液溶液实验二实验二收集一试管甲烷和氯气的收集一试管甲烷和氯气的混合气体混合气体, 光照反应后光照反应后, 滴加滴加AgNO3溶液溶液, 看到有白色沉淀生成看到有白色沉淀生成, 认为有氯化氢生成认为有氯化氢生成. (4)该实验设计的错误之处为该实验设计的错误之处为_; 实验三实验三步骤一步骤一: 收集半试管氯气收集半试管氯气, 加入加入10 mL蒸馏水蒸馏水, 充分振荡充分振荡, 采用采用DIS系统的系统的pH传感器测溶液的传感器测溶液的pH(下同下同), 测得测得pH3.26. 步骤二步骤二: 收集一试管甲烷和氯气的混收集一试管甲烷和氯气的混合气体合气体(各占各占50%), 在在40 W的日光灯的日光灯下光照下光照6 min后后, 加入加入10 mL蒸馏水蒸馏水, 充分振荡充分振荡, 测得测得pH1.00. (5)判断该反应中有氯化氢生成的依判断该反应中有氯化氢生成的依据是据是_; (6)假设氯气完全参与反应假设氯气完全参与反应, 且不考虑且不考虑氯气溶解于水氯气溶解于水. 往反应后的溶液中加往反应后的溶液中加水稀释到水稀释到100.00 mL, 分别取分别取20.00 mL稀释液稀释液, 以以K2CrO4为指示剂为指示剂, 用浓度为用浓度为0.01 molL1的的AgNO3溶溶液滴定溶液中的液滴定溶液中的Cl, 滴定终点时消滴定终点时消耗耗AgNO3溶液的体积平均为溶液的体积平均为10.00 mL, 则试管中原有氯气在标准状况下则试管中原有氯气在标准状况下的体积为的体积为_mL; 步骤三步骤三: 将将5 支充满甲烷和氯气混合支充满甲烷和氯气混合气体气体(各占各占50%)的试管的试管, 分别放在分别放在40 W的日光灯下光照不同的日光灯下光照不同时间后时间后, 加入加入10 mL蒸馏水蒸馏水, 充分振荡充分振荡, 测得测得pH如下表如下表: 编号编号12345光照时间光照时间2 min4 min6 min8 min10 min反应后反应后pH1.861.621.001.001.00(7)该实验可得到结论该实验可得到结论: _; 步骤四步骤四: 探究不同光照条件对甲烷与探究不同光照条件对甲烷与氯气反应速率的影响氯气反应速率的影响. (8)试设计一个可行的实验方案试设计一个可行的实验方案: _.
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