2022高一化学教案第8讲 甲烷 烷烃.doc

第8讲 甲烷 烷烃满分晋级 有机化学基础10级脂肪烃有机化学基础2级甲烷 烷烃有机化学基础1级简单有机化合物新课标剖析 高考要求内 容要 求 层 次具 体 要 求甲烷 烷烃初步认识有机物的定义及其特点。了解并掌握甲烷的化学性质、取代反应的特征。掌握烷烃的分子组成、结构等特征及物理性质和化学性质。理解同系物的概念；初步学会烷烃的习惯命名。8.1 有机物概述知识点睛一、定义及组成特点含有碳元素的化合物称为有机化合物，简称有机物。（、H2CO3、碳酸盐、碳酸氢盐、氰化物、金属碳化物、金属氰化物、硫氰化物等由于组成、性质与无机物相似，属于无机物）。仅由碳、氢两种元素组成的有机物称为碳氢化合物，又称为烃。除了碳、氢还含有氧、氮等其他元素的有机物，称为烃的衍生物。二、成键特点有机物中的原子主要是C、H、O、Cl、N（S、P、F）等，它们之间形成的一般是共价键，在成键时一般遵循下列规律： 1碳原子（IVA）形成4个键，2氮原子（VA）形成3个键（除外），3氧原子（VIA）形成2个键，4氢、卤族原子（IA、VIIA）形成1个键。 三、表示方式 结构式：用“”表示原子所形成的共价键，进而表示物质结构的式子。 结构简式：省略了部分“”的结构式。【注意】有机物一般不用化学式来表示，是因为有机物同一个化学式可能写出多种结构，用化学式未必表示具体的一种物质。由于有机物中原子一般形成共用电子对，即形成共价键，所以有机物可以写出其电子式，但原子较多时，电子式书写起来比较麻烦，所以一般只写出简单有机物的电子式。 结构式和结构简式是中学阶段常用的表示方法，结构式可以标明所有的共价键，结构简式书写清晰明了。四、空间结构 大多数有机物的结构不再是平面的，而是呈空间立体结构，由于有机物都含有碳原子，碳原子可以形成四个共价键，当一个碳原子与其他4个原子连接时，这个碳原子将采取四面体取向与之成键，碳原子个数越多，形成的结构越复杂。五、性质特点绝大多数有机物难溶于水，易溶于酒精、汽油、苯等有机溶剂，熔点低，大多数有机物易燃烧，不易导电。有机反应比较复杂，反应速率慢，一般需加热和使用催化剂，常伴有副反应，因而所得产品往往是混合物。六、种类特点有机物中都含有碳原子，碳原子有四个价电子，可以与其他原子形成四个共价键，而且碳碳之间也以共价键（单键、双键、三键）相结合，形成可短、可长的碳链，碳链也可以是直链或带支链或成环状等。碳原子的成键特点和碳原子间的连接方式是有机物结构多样性的一种表现，也是有机物种类繁多的原因。8.2 甲烷知识点睛一、甲烷的结构甲烷是天然气、沼气、油田气和瓦斯气的主要成分。甲烷分子式是，具有正四面体的空间结构，碳原子位于正四面体的中心，键角109°28，碳氢键相同，碳氢之间以共价键结合。分子式元素组成电子式结构式空间构型球棍模型比例模型（正四面体，键角109°28）二、物理性质甲烷是一种无色无味的气体、密度比空气小、极难溶于水。三、化学性质通常情况下，甲烷性质比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但是在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。1燃烧反应【注意】甲烷燃烧时的现象为淡蓝色火焰；点燃前必须检验纯度。2取代反应【实验】取2支硬质大试管，通过排水法先后各收集半试管氯气和半试管甲烷，分别用铁架台固定好。其中一支试管用黑纸包住，另一支试管放在光亮处（不要放在日光直射的地方，以免引起爆炸），观察现象。 图1 图2 实验序号实验现象实验结论1无明显变化和Cl2无光照时不发生反应2试管内液面上升，气体颜色变浅，试管壁出现油状液滴，试管中有少量白雾和Cl2在光照的情况下反应 反应方程式如下：生成的有机物中为气体，其它都为无色油状液体。又名氯仿，又名四氯化碳，、和是重要的有机溶剂。像这样，有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫做取代反应。【总结】取代反应和置换反应的比较如下：取代反应置换反应概念有机物的分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应通式（分别断键，重新组合）A+BC=B+AC比较（1）反应物中不一定有单质；（2）逐步取代，由于共用电子对（共价键）破裂而交换原子或原子团（1）反应物、产物中一定有单质；（2）单质与化合物通过电子的转移而发生氧化还原反应实例例题精讲【例1】 下列物质中属于有机物的是（ ） 乙醇食盐石墨甲烷蔗糖水 一氧化碳碳酸钙乙酸ABC D【答案】B【例2】 下列关于有机物性质的叙述中,不正确的是（ ）A大多数有机物易溶于有机溶剂，而在水中溶解度较小B大多数有机物的熔点，沸点较低，容易燃烧，受热易分解C大多数有机物反应往往比较复杂，副反应较多D有机反应的反应速率通常较大，大多数有机反应可以在瞬间完成【答案】D【例3】 鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法，是将它们分别（ ）A先后通入溴水和澄清的石灰水B点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯C点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和内壁涂有澄清石灰水的烧杯D点燃后罩上内壁涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水【答案】C【例4】 有四种物质：金刚石 白磷 甲烷 石墨，其中分子具有正四面体结构的是（ ）A B C D【答案】A【例5】 在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述中不正确的是（ ）A容器内原子总数不变 B容器内分子总数不变C容器内压强不变 D发生的反应属于取代反应【答案】C【例6】 氯仿可作麻醉剂，容易被氧气氧化，生成剧毒物的光气：。为了防止事故，在使用前需检验氯仿是否变质，应选用的试剂是（ ） A氢氧化钠溶液 BAgNO3溶液 C盐酸 D水【答案】B【例7】 下列反应属于取代反应的是（ ）多选，属于置换反应的是（ ）AC2H6 + Cl2C2H5Cl + HClBNaOH + HCl= NaCl + H2OCCH3COOH + CH3CH2OHCH3COOC2H5 + H2ODFe + CuCl2=Cu + FeCl2【答案】AC；D【例8】 已知某种有机物的化学式为，分子结构如图所示，若将该有机物与适量氯气混合后光照，则生成氯代产物的种类最多有（ ） A2B4C5D6【答案】B 【例9】 现有、的混合气体，其体积比为。当该混合气体完全燃烧时，所需的体积为（ ）ABCD【答案】D 【例10】 一定体积的甲烷在一定量中燃烧后得到的产物为、和水蒸气，测得混合气体的质量为49.6g，将混合气体缓慢经过无水时，增重，则原混合气体中的质量为（ ） ABCD【答案】B【例11】 将甲烷和氧气的混合气体充入含有的密闭容器中，保持容器中温度为150，用电火花引燃充分反应后，压强为0 Pa，若将残留物溶于水，无气体逸出。据此判断下列叙述正确的是（ ）A原混合气体中甲烷和氧气体积比为 B原混合气体中甲烷和氧气体积比为C残留固体中只有 D残留固体中只有【答案】B 【例12】 某课外兴趣小组利用如图装置探究甲烷与氯气的反应，根据题意，回答下列问题：（1）反应前，量筒内与Cl2的体积比为1:4，向量筒中充入100 mL 、Cl2的混合气体的方法是 。（2）与Cl2发生反应的条件是 ；若用日光直射，可能会引起。 （3）实验中可观察到的实验现象有：量筒内壁上出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出， ， 。（4）现将甲烷和氯气按上述方法(体积比为1:4)收集后充入U形管中，如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放在有光的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。 经过几个小时的反应后，U形管右端的玻璃管中水柱变化是 (填字母序号， 下同)。A.升高B.降低C.不变D.无法确定U形管左端的气柱变化可能是 _。A.体积增大B.体积减小 C.消失 D.不变试解释U形管右端的玻璃管中水柱变化的原因： 。【答案】（1）用排饱和食盐水的方法，先后收集20 mL和80 mL Cl2； （2）光照；爆炸；（3）量筒内黄绿色气体颜色变浅；量筒内液面上升；（4）B；BC；随着反应进行，气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左侧压强可能减小至零，故右侧玻璃管中的水柱降低，左侧气柱上升直至消失。8.3 烷烃知识点睛一、烷烃的定义与甲烷结构相似的有机物还有很多例如： 乙烷 丙烷 丁烷 乙烷 丙烷 丁烷这些分子中的碳原子之间只以碳碳单键结合，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，这样的结合使每个碳原子的价键都已充分利用，都达到“饱和”，这样的烃叫饱和烃，又叫烷烃。【注意】烷烃分子里碳原子间都以单键相连接，每个碳原子能形成四个共价键，烷烃分子中含有（n-1）个CC键，（2n+2）个CH，共含有（3n+1）个共价键。烷烃都是立体结构，非平面或直线结构，超过三个碳原子的烷烃分子中，碳原子不在一条直线上，而是呈锯齿状（如上图）。二、烷烃的通式：（n1）三、烷烃的物理性质1常温下，碳原子小于或等于4时均为气体（新戊烷常温下也为气体）；随着碳原子数增加，分子间作用力增大，熔沸点增大。2碳原子数相同时，一般支链越多熔沸点越低。3随着碳原子数增加，相对密度逐渐增大。四、烷烃化学性质烷烃的化学性质和甲烷的类似，通常情况下较稳定，在空气中能燃烧。1燃烧反应：2取代反应烷烃在光照条件下，都能与氯气发生取代反应。五、烷烃的命名习惯命名法分子内所含有的碳原子数后加一个“烷”字，就是简单烷烃的名称。碳原子数的表示方法：1碳原子数在110之间的，依次以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示，如，分别称为甲烷，乙烷，丁烷；2碳原子数大于10时，以汉字数字代表，如称为十二烷。3为了区别和、和碳原子数相同的烷烃，我们习惯把它们分别称为正戊烷（简称戊烷）、异戊烷和新戊烷。【注意】系统命名法讲在选修5中详细讲解。六、同系物通式相同，但符合同一通式的不一定是同系物，如上分子式一定不相同，因它们的组成相差一个或若干个原子团相对分子质量相差14n(n是两种分子的碳原子数的差)结构相似组成不同类别相同，如与 不是同系物 结构相似，但并不完全相同，如(无支链)与是同系物元素相同，如与不是同系物像上面讲到的甲烷、丁烷等结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。【注意】同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化, 如熔、沸点逐渐升高。例题精讲【例13】 下列物质，属于烷烃的是（ ）A BCD【答案】C【例14】 化学式为C8Hm的烷烃，m值等于 ；CnH22的烷烃，n值等于 ；相对分子质量为212的烷烃的分子式为 。【答案】18；10；C15H32。【例15】 下列有关烷烃的叙述中，正确的是（ ）在烷烃分子中，所有的化学键都是单键烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去分子通式为CnH2n2的烃不一定是烷烃所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色A B C D【答案】C【例16】 已知下列烷烃的沸点：物质甲烷乙烷丁烷戊烷沸点/16289136根据以上数据推断丙烷的沸点可能是（ ）A约40 B低于162 C低于89 D高于36【答案】A【例17】 1mol乙烷在光照条件下，最多可以与（ ）mol Cl2发生取代反应 A4 molB8 molC2 molD6 mol【答案】D【例18】 同系物具有：相同的通式；相同的物理性质；相似的化学性质；相似的结构特征；不同的分子式。其中正确的是（ ） A B C D【答案】D【例19】 下列各组物质，其中属于同系物的是（ ）多选 A和 B和C和 D和E和 【答案】DE【例20】 在1.013×105Pa下，测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是（ ）物质名称沸点/正丁烷()-0.5正戊烷()36.1异戊烷 ()27.8新戊烷()9.5正己烷()69.0A在标准状况时，新戊烷是气体B在1.013×105Pa、20时，都是液体C烷烃随碳原子数增加，沸点降低D随支链增加，沸点降低【答案】D直击高考 （2010年全国卷 11）在一定的温度、压强下，向100 mL CH4和Ar的混合气体中通入400 mL O2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460 mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为（ ）A14 B13C12 D11【命题立意】本题主要考查甲烷燃烧及计算。【高考难度】题目难度中等。【难点分析】Ar是稀有气体，不参与反应，反应前后气体的体积变化由CH4燃烧生成的水引起。设混合气体中CH4的体积为x。CH42O2CO22H2OV减小1 mL 2 mL 1 mL 2 mL x (100 mL400 mL)460 mL40 mLx20 mLAr的体积为100 mL20 mL80 mL，CH4与Ar的体积之比为14，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，即n(CH4)n(Ar)14。【答案】A（2008年全国卷 6）2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述中不正确的是（ ）A分子中碳原子不在一条直线上          B光照下能够发生取代反应C比丁烷更易液化                       D是石油分馏的一种产品【命题立意】本题主要考查烷烃的结构及性质。【高考难度】题目难度较低。【难点分析】丙烷可以看作是甲烷分子中的两个氢原子分别被碳原子取代，由于甲烷是正四面体结构，故丙烷中的三个碳原子不可能在一条直线上，A正确。烷烃在光照条件下能够发生取代反应，B正确。石油是由各种烷烃、环烷烃和芳香烃组成的混合物，分馏可以得到丙烷，D正确。烷烃的同系物随着碳原子数的增多，沸点依次升高，丙烷的沸点低于丁烷，丙烷比丁烷更难液化，C错误。【答案】C