高中化学 1.3.1 烷烃课件 鲁科版选修5.ppt

第3节烃第1课时烷烃 一 烃的概述1 概念 只由 两种元素组成的化合物 2 分类 请在下面框图中填写相应的内容 链烃 环烃 烷烃 烯烃 炔烃 脂环烃 芳香烃 碳 氢 3 几类常见烃的比较 4 烃类物质的物理通性 1 颜色 均为 色物质 2 溶解性 都 溶于水 而 溶于苯 乙醚等有机溶剂 3 密度 随着碳原子数增多 密度逐渐 但都比水的 4 状态 含有 个碳原子的开链脂肪烃 室温下呈气态 5 沸点 随着碳原子数增多 沸点逐渐 无 难 增加 小 1 4 升高 易 二 烷烃的化学性质常温下烷烃很不活泼 与 和还原剂等都不能发生反应 只有在特殊的条件下才会发生以下化学反应 1 氧化反应 与酸性高锰酸钾溶液不反应 溶液颜色 燃烧反应 烷烃燃烧的通式为 强酸 强碱 强氧化剂 不变 2 取代反应 反应物 烷烃 卤素单质 反应条件 光照 反应方程式 以乙烷与Cl2反应生成一氯乙烷为例 CH3CH3 Cl2CH3CH2Cl HCl 1 辨析下列说法的正误 1 分子通式符合CnH2n的烃一定是烯烃 2 烷烃在常温下均是气体 均易燃烧 3 烷烃在一定条件下均能与卤素单质发生取代反应 4 烷烃在足量氧气中燃烧 生成物除了二氧化碳和水之外 还有大量的其他含碳化合物生成 答案解析 1 分析 不一定 因为分子通式符合CnH2n的烃既有可能是烯烃又有可能是环烷烃 2 分析 只有1 4个碳原子的烃在常温下才是气体 但是所有的烷烃均易燃烧 且完全燃烧的产物只有水和二氧化碳 3 分析 烷烃与卤素单质在光照条件下均能发生取代反应 4 分析 由于烷烃中只含有碳 氢两种元素 所以烷烃在足量氧气中完全燃烧的生成物只有二氧化碳和水 2 下列说法正确的是 A 含有双键的物质是烯烃B 能使溴水褪色的物质是烯烃C 分子式为C4H8的链烃一定是烯烃D 分子中所有原子在同一平面的烃是烯烃 解析 选C 分子式为C4H8的链烃中含有一个碳碳双键 所以一定是烯烃 3 下列化学性质中 烷烃不具备的是 A 不能使溴水褪色B 可以在空气中燃烧C 与Cl2发生取代反应D 能使酸性KMnO4溶液褪色 解析 选D 烷烃分子中不含不饱和碳碳双键或叁键 故不能使酸性KMnO4溶液褪色 4 下列有关烷烃的叙述中 不正确的是 A 在烷烃分子中 所有的化学键都是单键B 烷烃中除甲烷外 很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去C 分子通式为CnH2n 2的烃一定是烷烃D 所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 解析 选B 烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状 碳原子的剩余价键全部跟氢原子相结合而达到饱和 无论是碳碳键还是碳氢键 都是单键 选项A说法正确 烷烃属于饱和链烃 其化学性质一般比较稳定 通常情况下 烷烃不与酸 碱 氧化剂 如酸性KMnO4溶液 反应 选项B说法不正确 因分子通式CnH2n 2中的氢原子已达到完全饱和 因此符合通式CnH2n 2的有机物一定是烷烃 选项C说法正确 烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应 这是烷烃的主要特征反应之一 选项D说法正确 5 在光照条件下 将1mol甲烷和1mol氯气混合充分反应后 得到的产物为 A CH3Cl HClB HCl CCl4C CH3Cl CH2Cl2D CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl 解析 选D 本题主要考查CH4与Cl2的取代反应 如果忽视了有机反应的复杂性 多步性 多副反应的特点 易错选为A 虽然甲烷和氯气按等物质的量混合 但实际上反应不会只停留在生成CH3Cl的第一步取代 而是四步取代反应几乎同时都发生 所以生成物是CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl 6 在同温同压下 相等质量的下列各烃在氧气中完全燃烧时 耗氧量由多到少的顺序是 A 乙炔 乙烯 甲烷 乙烷B 乙烯 乙烷 甲烷 乙炔C 甲烷 乙烯 乙炔 乙烷D 甲烷 乙烷 乙烯 乙炔 解析 选D 设烃的分子式为CxHy 烃在氧气中完全反应生成CO2和H2O 由C O2 4H O2可知 氢的质量分数越大 耗氧量越多 因此 当质量相等时 将CxHy转化成CHy x形式可以快速地比较出耗氧量的多少 即越大 耗氧量越多 CH4 CH4 C2H4 CH2 C2H6 CH3 C2H2 CH 故D正确 7 已知几种烷烃的沸点数据 据此可判断丙烷的沸点可能是 A 高于 0 5 B 约是 90 C 低于 88 6 D 高于 88 6 解析 选D 烷烃的沸点随碳原子数的递增而升高 丙烷的沸点应介于乙烷和丁烷的沸点之间 一 烷烃的卤代反应 点拨 关于判断取代反应和置换反应的简单方法 1 看参与反应的物质类别 若物质类别是无机物 一定是置换反应 若物质类别均是有机物 则一定不是置换反应 2 看产物中是否有单质生成 若产物中有单质生成 一定不是取代反应 3 看是否是氧化还原反应 若不是氧化还原反应 则一定不是置换反应 微思考 1 甲烷能与氯水反应而使氯水褪色吗 提示 不能 甲烷只能与氯气在光照条件下发生取代反应 甲烷不能使氯水褪色 2 乙烷与氯气在光照条件下反应 生成1mol六氯乙烷需要多少摩尔氯气 提示 6mol 取代烷烃分子中一个氢原子需要一个氯分子 1mol六氯乙烷中含有6mol氯原子 故生成1mol六氯乙烷需要6mol氯气 过关题组 1 某课外活动小组利用下图所示装置探究甲烷与氯气的反应 根据题意 回答下列问题 1 CH4与Cl2发生反应的条件是 若用日光直射 可能会引起 2 实验中可观察到的实验现象有 量筒内壁出现油状液滴 饱和食盐水中有少量固体析出 等 3 写出甲烷与氯气生成一氯代物的化学反应方程式 此反应属于 反应 填反应类型 4 用饱和食盐水而不用水的原因是 5 实验中生成的油状液滴中的氯仿可作局部麻醉剂 常因保存不慎而被空气氧化 产生剧毒气体 光气 反应的化学方程式为2CHCl3 O2 2COCl2 2HCl 为防止事故发生 在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是 A 氢氧化钠溶液B 硝酸银溶液C 稀盐酸D 水E 湿润的蓝色石蕊试纸F 湿润的无色酚酞试纸 解题指南 解答本题要注意以下两点 1 明确甲烷与氯气的反应类型及产物性质 分析因物质状态的改变而引发的实验现象 2 有机化合物分子中的氯原子往往不能自行电离出氯离子 解析 1 甲烷和氯气的反应需在漫射光的作用下进行 阳光直射可能会因反应剧烈而爆炸 2 CH4和Cl2光照反应生成CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl等物质 随着反应的进行 Cl2不断被消耗 黄绿色逐渐消失 又由于生成的CH2Cl2 CHCl3 CCl4常温下是无色液体 且Cl2易溶于有机溶剂 故量筒内壁上有油状液滴 因生成的HCl易溶于水 量筒内的压强减小 量筒内液面上升 HCl溶于水后 溶液中Cl 浓度增大 使NaCl固体析出 3 甲烷与氯气生成一氯代物的化学反应方程式为CH4 Cl2CH3Cl HCl 该反应为取代反应 4 饱和食盐水中Cl 的浓度大 可抑制氯气与水的反应 减小Cl2在水中的溶解度 5 氯仿变质后产生HCl 检验产物HCl即可 取少许待测液加入硝酸银溶液后 若产生沉淀 则氯仿变质 HCl溶于水为盐酸 可以使湿润的蓝色石蕊试纸变红 答案 1 漫射光照 或光亮处 爆炸 2 量筒内黄绿色气体颜色变浅量筒内液面上升 3 CH4 Cl2CH3Cl HCl取代 4 降低Cl2在水中的溶解度 抑制Cl2和水的反应 5 B E 2 2014 泰安高二检测 在标准状况下 22 4LCH4与氯气在光照下发生取代反应 待反应完全后 测得四种有机取代物的物质的量相等 则消耗的氯气为 A 0 5molB 2molC 2 5molD 4mol 解题探究 1 甲烷的四种取代产物与甲烷的物质的量之间有什么关系 提示 根据碳原子守恒 可以判断甲烷的四种有机取代产物的总物质的量就是甲烷的物质的量 2 氯气中的两个氯原子在发生取代反应时 是否都进入取代产物中 提示 不是 在发生取代反应时 氯气分子中的两个氯原子只有一个取代了甲烷中的氢原子 另一个氯原子与氢原子结合生成了HCl 解析 选C 1molCH4与氯气发生取代反应 生成CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4各0 25mol 该四种取代物中n Cl 0 25mol 1 2 3 4 2 5mol 根据取代反应特点 参加反应的氯气为n Cl2 2 5mol 互动探究 1 题1中若将饱和的氯化钠溶液换成饱和的硅酸钠溶液 该实验现象又将如何 提示 生成的氯化氢溶于水得盐酸 可与硅酸钠溶液反应生成白色胶状沉淀 2 题1 5 中的反应是取代反应吗 提示 2CHCl3 O2 2COCl2 2HCl不符合取代反应的特点 不是取代反应 应是氧化还原反应 变式训练 1 2014 舟山高二检测 在光照条件下 将等物质的量的甲烷和Cl2充分反应 得到产物的物质的量最多的是 A CH3ClB CH2Cl2C CCl4D HCl 解析 选D CH4与Cl2在光照条件下反应时 得1molCH3Cl同时得1molHCl 得1molCH2Cl2同时得2molHCl 可见在产物中得到的HCl的物质的量最多 2 2014 厦门高二检测 如图 一端封闭的U形管 封闭着的一端有一段CH4和Cl2的混合气体 在水平部分有一段气柱 其他两段为液柱 已知液体与气体不反应 使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应 则中间气柱的长度如何变化 假设中间气柱未移出U形管的水平部分 A 变大B 变小C 不变D 难以确定 解析 选A CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应 气体总体积减小 右边液面下降 左右液柱高度差减小 中间气体压强减小 体积膨胀 二 烃的燃烧规律总结1 烃燃烧的通式 CxHy x O2xCO2 H2O 1 当温度高于100 时 生成物全部是气体 气体体积变化为 V V前 V后 1 分三种情况 当y 4时 V 0 反应前后气体体积不变 当y0 气体体积减小 当y 4时 V 0 气体体积增大 通常把 V 0的情况称为氢4规律 即分子中含4个氢原子的烃分子在温度高于100 时完全燃烧 反应前后气体体积不变 如CH4 C2H4 C3H4等 与碳原子数无关 反过来也可以根据燃烧前后体积不变来判断烃的分子组成 2 当温度低于100 时 气态烃完全燃烧 由于生成的水为液态 则 V V前 V后 1 此时 V总大于0 即气体体积减小 2 烃的燃烧规律 1 等质量的烃 CxHy 完全燃烧时 的值越大 则氢元素的质量分数越大 耗氧量越多 生成的水越多 生成的CO2越少 2 等物质的量的烃 CxHy 完全燃烧时 x 的值越大 耗氧量越多 其中x值越大 生成的CO2越多 y值越大 生成的水越多 3 最简式 实验式 相同的有机物不论以何种比例混合 只要混合物的总质量一定 完全燃烧生成的CO2的量一定 生成的H2O的量一定 耗氧量也一定 4 对于一定物质的量的不同的有机物或它们组成的混合物完全燃烧时生成的CO2 H2O的量值为一常量时物质的组成情况如下表 警示 利用烃类燃烧的通式进行计算时要注意的三点 1 水的状态是液态还是气态 从条件上看温度是在100 以下还是以上 2 气态烃完全燃烧前后 体积变化值也只与烃中的氢原子个数有关 根据体积差值可以求出氢原子的个数或氢原子的平均个数 3 要注意氧气是否足量 微思考 1 为什么等质量的烃 含氢量越高耗氧量越大 提示 因为12g 1mol 碳原子消耗1molO2 4g 4mol 氢原子消耗1molO2 故等质量的烃的含氢量越高 耗氧量越大 2 已知 某两种气态烃的1L混合气体 完全燃烧生成1 4LCO2和2 0L水蒸气 体积均在相同状况下测得 某同学判定混合物一定含有甲烷 请问这种判断正确吗 提示 正确 混合烃的平均分子式为C1 4H4 由平均碳原子数可知一定有甲烷 过关题组 1 有一混合气体由一种气态烷烃A和一种气态烯烃B组成 它对H2的相对密度为12 把1体积的混合物和4体积氧气混合 放在密闭容器中 用电火花点燃 使两种烃都充分氧化 如果反应前后的温度都为150 测得容器内压强均为1 00 105Pa 1 写出结构简式 A B 2 若V A V B 分别表示混合气体中A B的体积 则V A V B 解题指南 解答本题应注意以下两点 1 运用燃烧通式确定混合烃的平均组成 2 根据平均相对分子质量确定两种烃的物质的量比 等于体积比 解析 1 平均相对分子质量为12 2 24 其中一定有甲烷 设混合烃的平均组成为CxHy 其燃烧通式为CxHy x O2xCO2 H2O根据完全燃烧前后温度压强没变 可列式 1 x x 解得y 4平均含氢原子数为4 可见另一种烯烃为乙烯 结构简式为CH2 CH2 2 设甲烷的物质的量为amol 乙烯的物质的量为bmol 则有关系式16g mol 1 amol 28g mol 1 bmol a b mol 24g mol 1解得a b 1 2答案 1 CH4CH2 CH2 2 1 2 2 2014 保定高二检测 由两种烃组成的混合气体2L与足量的氧气充分反应后生成5LCO2 7LH2O 所有体积都在120 测定 则这两种混合气体的可能组成是 A C2H4 C3H8B CH4 C5H8C CH4 C4H8D C2H6 C3H8 解析 选D 同温同压下 气体的体积之比等于物质的量之比 可得混合气体的最简式为C2 5H7 当C 2 5时 两种烃的物质的量之比为1 1 含氢原子数为6 不符合 故A错误 当C 2 5时 两种烃的物质的量之比为5 3 含氢原子数为5 5 不符合 故B错误 当C 2 5时 两种烃的物质的量之比为1 1 含氢原子数为6 不符合 故C错误 当C 2 5时 两种烃的物质的量之比为1 1 含氢原子数为7 符合 故D正确 方法规律 十字交叉法 在两组分混合气体中的应用已知混合气体的某平均物理量 两组分该物理量与平均物理量差值之反比 等于两组分的体积比或物质的量之比 如甲 乙两种气体的相对分子质量分别为M 甲 M 乙 当二者混合所得混合气体的平均相对分子质量为时 混合气体中甲 乙的体积比为或甲 乙的物质的量之比为 变式训练 1 2014 咸阳高二检测 下列各组混合物的总质量一定时 无论二者的物质的量比如何改变 完全燃烧生成的CO2恒为一定值的是 A 乙烯 丙烯B 甲烷 丙烷C 乙烷 1 丁烯D 甲烷 丁烷 解析 选A 符合要求的两种烃应该满足一个条件 含碳量相等 由于烯烃的最简式为CH2 因此所有烯烃的含碳量都相等 故A符合题意 烷烃的通式为CnH2n 2 n不同时 任何一种烷烃的含碳量都不相同 故B D不符合题意 任何一种烷烃的最简式都不可能是CH2 即任何烷烃和烯烃的含碳量都不可能相等 故C不符合题意 2 双选 1mol烃完全燃烧时 在标准状况下生成89 6LCO2 又知0 1mol此烃能与标准状况下4 48LH2加成 则此烃的结构简式可能是 A CH3CH2CH2CH3B CH3 C C CH3C CH3CH2CH CH2D CH2 CH CH CH2 解析 选B D 1mol烃完全燃烧生成89 6LCO2 CO2的物质的量是4mol 说明该烃分子中含有4个碳原子 0 1mol此烃加成时消耗4 48LH2 H2的物质的量是0 2mol 说明1mol该烃能加成2molH2 则该烃应含有一个三键或两个双键 故选B D 提分必备关键点 1 了解烃的分类需要注意的 两个 问题 1 注意饱和烃和不饱和烃的区别 饱和烃包含烷烃和环烷烃 2 注意脂环烃和芳香烃的区别 含有苯环的才是芳香烃 含有其他环的是脂环烃 2 烷烃的取代反应注意的 三个 问题 1 注意取代反应的条件 光照 2 注意取代反应的特点 多步进行 3 注意取代反应的生成物 化合物 3 记住 两个 重要的方程式 1 烷烃的取代反应 CH3CH3 Cl2CH3CH2Cl HCl 2 烃类物质的燃烧通式 CxHy x O2xCO2 H2O 甲烷的取代反应的探究 真题判断 在括号内打 或 1 2014 山东高考 CH3CH3 Cl2CH3CH2Cl HCl CH2 CH2 HCl CH3CH2Cl 以上两个反应均为取代反应 分析 CH2 CH2 HCl CH3CH2Cl的反应为加成反应 2 2013 海南高考 2 甲基丙烷在光照下与氯气反应 只生成一种一氯代物 分析 2 甲基丙烷的结构简式为CH CH3 3 有两种一氯代物 3 2012 福建高考 甲烷能与溴的四氯化碳发生取代反应 分析 甲烷只能与溴蒸气在光照的情况下发生取代反应 4 2012 山东高考 甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应 分析 前者属于取代反应 后者属于加成反应 案例探究 利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实 某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程 设计的模拟装置如下 1 B装置有三种功能 试简要叙述 提示 控制气流速度 均匀混合气体 干燥混合气体 2 设V Cl2 V CH4 x 若理论上欲获得最多的氯化氢 则x大于等于多少 提示 氯气与甲烷发生取代反应 反应特点是1mol氯气可取代1mol氢原子生成1molHCl 设V Cl2 V CH4 x 若理论上欲获得最多的氯化氢 则x值应保证甲烷被完全取代 x 4 3 D装置的石棉中均匀混有KI粉末 其作用是什么 提示 氯气具有氧化性 KI中 1价的碘能被氯气氧化 产物为氯化钾固体和碘单质 所以 D装置的石棉中均匀混有KI粉末 能吸收过量的氯气 4 写出C装置中所发生反应的化学方程式 任意写一个 提示 甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的方程式为CH4 Cl2CH3Cl HCl 5 E装置中除盐酸外 还含有有机物 从E中分离出盐酸的最佳方法是什么 提示 E装置中除了有盐酸生成外 还含有二氯甲烷 三氯甲烷和四氯化碳 二氯甲烷 三氯甲烷和四氯化碳不溶于水 能分层 可用分液法分开 6 E装置还有缺陷 原因是没有进行尾气处理 其尾气主要成分是什么 提示 反应生成的二氯甲烷 三氯甲烷 四氯化碳均是油状的液体 只有一氯甲烷是气体 还可能有没反应的甲烷和氯气 探究归纳 有机物的分离方法分离和提纯有机物的一般原则是根据混合物中各成分的化学性质和物理性质的差异进行化学和物理处理 以达到分离和提纯的目的 其中化学处理往往是为物理处理做准备 最后均要用物理方法进行分离和提纯 其方法和操作简述如下 1 分液法 常用于两种均不溶于水或一种溶于水 而另一种不溶于水的有机物的分离和提纯 步骤如下 分液前所加试剂必须与其中一种有机物反应生成溶于水的物质或溶解其中一种有机物 使其分层 如分离溴乙烷与乙醇 一种溶于水 另一种不溶于水 2 蒸馏法 适用于均溶于水或均不溶于水的几种液态有机混合物的分离和提纯 步骤为 蒸馏前所加化学试剂必须与其中部分有机物反应生成难挥发的化合物 且本身也难挥发 如分离乙酸和乙醇 均溶于水 3 洗气法 适用于气体混合物的分离提纯 步骤为 探究体验 下列各组物质中 可以用分液漏斗分离的是 A 溴和水B 苯和硝基苯C 正己烷和水D 酒精和碘 解析 选C 能用分液漏斗分离的应该是两种互不相溶的液体 溴和水 苯和硝基苯 酒精和碘均相互溶解 只有正己烷和水互不相溶 所以可以用分液漏斗分离 巩固训练 下列物质的分离与提纯所用的方法不正确的是 A 酒精和水 分液B 淀粉溶液中混有氯化钠 用半透膜进行渗析C 汽油和柴油 分馏D 三氯甲烷和水 分液 解析 选A 酒精和水互溶 不能使用分液的方法进行分离 淀粉是胶体 胶粒不能透过半透膜 而氯化钠可以透过半透膜 所以可以用半透膜进行渗析 汽油和柴油可以相互溶解 所以可以利用分馏的方法进行分离 三氯甲烷和水互不相溶 所以可以用分液的方法进行分离