2022年知识讲解-甲烷、烷烃教案 .pdf
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1、优秀教案欢迎下载甲烷、烷烃要点一、有机物1、有机物的定义含碳元素的化合物叫有机化合物,简称有机物。要点:个别含碳的化合物如CO、CO2及碳酸和碳酸盐等结构与性质跟无机物相似,故仍属无机物。有机物一定是含碳元素的化合物。有机物除含有氢、氧元素外,还含有氮、硫、卤素、磷等。有机物与无机物的区别见下表所示性质和反应有机物无机物溶解性多数不溶于水,易溶于有机溶剂大多数溶于水,而不溶于有机溶剂耐热性多数不耐热,熔点较低,一般在400以下多数耐热,难熔化,熔点一般比较高可燃性多数可以燃烧多数不能燃烧电离性多数是非电解质多数是电解质2、有机物种类繁多的主要原因:碳原子的结构特征是最外层有4 个电子,常常以共
2、价键与碳原子或别的原子结合;碳碳间除能形成单键外,还能形成双键和三键,并且能形成长的碳链或碳环,;有机物普遍存在同分异构现象。3、烃的定义仅由碳和氢两种元素组成的一类有机物称为烃,也叫碳氢化合物。要点二、甲烷1、分子结构在甲烷分子里,1 个碳原子与4 个氢原子形成4 个 CH 共价键。甲烷分子是正四面体形,C 原子居于正四面体的中心,4 个 H 原子位于4 个顶点, 4 个 CH 键的键长、键能相等,键角均为10928。分子式: CH4 电子式:结构式:2、物理性质甲烷是无色无味的气体,标准状况下的密度为0.717g/L,极难溶于水。3、化学性质( 1)稳定性:通常情况下,甲烷与强酸、强碱、强
3、氧化剂一般都不发生反应,也不能使酸性KMnO4溶液和精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 15 页优秀教案欢迎下载溴水褪色。但在特定的条件下,也会发生某些反应。( 2)取代反应:有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。要点:反应需在光照条件下进行,参加反应的物质必须是氯气不能是氯水。反应后生成的有机物中,常温下只有CH3Cl 为气态,其余三种均为液体。四种产物均不溶于水。四氯甲烷也叫四氯化碳,是一种效率较高的灭火剂。在取代反应中,甲烷的四个氢原子可以依次逐步被取代,最终完全被取代,四级反应同时发
4、生,无先后次序,产物是混合物,通常不能用于制取某卤代烃。实验现象: Cl2的黄绿色逐渐变淡;管壁上有油状液滴生成;用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近瓶口,能看见有白烟产生。书写有机反应的化学方程式通常用“” ,而不用“” 。取代反应与置换反应的区别反应类型取代反应置换反应定义有机分子内的原子或原子团被其他原子或原子团所替代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反应特点反应物:有机物与单质或化合物生成物:不一定有单质很多反应进行不完全,速度慢反应物:一种单质和一种化合物;生成物:新的单质和新的化合物;一般能反应完全,速度快本质反应中无电子得失反应中有电子转移反应条件反应受催化剂、
5、温度、光的影响水溶液中置换遵循“以强制弱”的原则( 3)氧化反应:甲烷易燃,燃烧时发出蓝色火焰。1mol CH4完全燃烧放出890kJ 热量。要点: 甲烷在点燃前必须验纯。如果点燃甲烷和氧气或空气的混合物,就会立即发生爆炸。4、存在和用途存在:是天然气、沼气、坑道气或瓦斯气的主要成分用途: (1)高效清洁燃料; (2)化工原料甲烷高温分解可得炭黑,用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等;氯仿和CCl4都是重要的溶剂。要点三、烷烃1、结构特点和通式:烃分子里碳原子间都以单键互相连接成链状,碳原子的其余的价键全部跟氢原子结合,达到饱和状态, 这种精选学习资料 - - - - - - - - - 名
6、师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 15 页优秀教案欢迎下载类型的烃叫饱和烃,也称为烷烃。若C-C 连成环状,称为环烷烃。烷烃的通式: CnH2n+2 (n1) 2、物理性质随着分子里碳原子数的递增,它们在常温下的状态由气态、液态到固态:C1C4为气态, C5 C16为液态,C17以上为固态;它们的沸点和液态时的密度也都逐渐升高和增大。其原因是烷烃是分子晶体,随着碳原子数增多,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力增大,因而熔沸点逐渐升高。当相对分子质量相同时,烷烃支链越多,熔沸点越低。注意分析随着碳原子数增加,烷烃分子的含碳量和含氢量的递变规律:含碳量逐渐增大,含氢量逐渐减小。
7、3、化学性质烷烃的化学性质与其代表物甲烷的相似。一般比较稳定,在通常情况下跟酸、碱和酸性高锰酸钾等氧化剂都不起反应,也不跟其它物质化合。但在特定条件下也能发生下列反应:在光照条件下均可与氯气发生取代反应;氧化反应:均可点燃;烷烃燃烧的通式为:要点四、同系物同系物: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。要点:( 1)同系物必须结构相似,即组成元素相同、分子组成通式相同。( 2)同系物间相对分子质量相差14 或 14 的整数倍。( 3)同系物有相似的化学性质,物理性质有一定的递变规律。要点五、同分异构现象与同分异构体1、定义化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现
8、象,叫做同分异构现象。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。要点:同分异构体必须是分子式相同而结构不同的物质。它们可以是同一类(系列)物质,如:正丁烷和异丁烷,也可以是不同类(非同系物)的物质,如:丙烯和环丙烷。同分异构体可以是有机物和有机物,还可以是无机物和有机物之间构成。如:NH4CNO 和 CO(NH2)2。“四同”总结如下表:2、烷烃同分异构体的写法书写规律可概括为:主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边。要点:先写出碳原子数量最多的主链;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 15 页优秀教案欢迎下载写出少一个碳
9、原子的主链,另一个碳原子作为甲基接在主链某碳原子上。写出少两个碳原子上的主链,另两个碳原子作为乙基或两个甲基接在主链碳原子上,以此类推。对由于碳原子的连接方式不同而产生异构的同分异构体,称为碳链异构。常常采用“碳链缩短法”来书写并确定异构体的数目。现以C6H14为例,具体说明如下:先写出六个碳原子都在同一条线上,即主链上为6 个碳原子:CH3 CH2CH2CH2CH2CH3缩减主链(注意主链位置的对称性):去掉主链上一个碳原子,使主链为五个碳原子,将取下来的碳原子摆放在主链不同位置上,并由主链中间位置开始摆放,逐渐向外移,但不能移到端碳上。可形象的称为:去一个,挂中间;向外移,不靠边(只分叉,
10、不拐弯)。再去掉一个碳原子,使主链为四个碳原子,将两个碳原子摆放在主链不同位置上(去两个, 同碳挂; 去两个,肩并肩):不能再缩短碳链了,碳原子也没有可摆放的位置了(否则,会出现重复)。在书写同分异构体时一定要随时注意满足碳四价、氢一价的原则。因此C6H14共有 5 种同分异构体。要点七、等量的烃完全燃烧时耗氧量的计算一;有机物的质量一定时:等质量的烃完全燃烧耗氧量比较的规律:对于同质量 的任意 烃,完全 燃烧,耗氧量的大小取决于( y/x) 的值的大小, 该值越大,耗氧量越多。生成二氧化碳的量与x/y 成正比,生成水的量则与y/x 成正比。例 1:等质量的CH4, C2H4, C2H6, C
11、3H4, C3H6完全燃烧,耗氧量最大的是哪个?解:根据上述规律,得到结论( y/x) 值越大,耗氧量越多,则对于 质量 的上述 烃,完全 燃烧 CH4的耗氧量最多。例 2 下列各组化合物中,不论二者以什么比例混合,只要总质量一定,则完全燃烧时消耗 O2 的质量和生成H2O 的质量不变的是(C )A CH4 C2H6 B C2H6 C3H6 C C2H4 C3H6 D C2H4 C3H4 例 3、燃烧某混合气体,所产生的CO2 的质量一定大于燃烧相同质量丙烯所产生的CO2 的质量,该混合气体是(B ) 。A 丁烯丙烷B 乙炔乙烯C 乙炔丙烷D 乙烷环丙烷二. 有机物的物质的量一定时:1 对于
12、等物质的量 的任意 烃(CxHy) ,完全 燃烧,耗氧量的大小取决于(x+y/4)的值的大小,该值越大,耗氧量越多 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 15 页优秀教案欢迎下载例 1 等物质的量的CH4, C2H4, C2H6, C3H4, C3H6完全燃烧,耗氧量最大的是哪个?解:根据 等物质的量 的任意 烃,完全燃烧 ,耗氧量的大小取决于(x+y/4)的值的大小,该值越大,耗氧量越多。得到 C3H6中,(x+y/4) 的值最大,所以,C3H6的耗氧量最多。例2 (1) 请 写 出 烷 烃CnH2n2(n1) 在 足 量
13、 的 氧 气 中 充 分 燃 烧 的 化 学 方 程 式 :_ 。有甲烷,乙烷,丙烷,丁烷4 种烷烃,试回答(2)(5)题(填序号 ):(2)相同状况下,等体积的上述气态烃充分燃烧,消耗O2的量最多的是 _。(3)等质量的上述气态烃,在充分燃烧时,消耗O2的量最多的是_。(4)在 120 、 1.0105 Pa 条件下,某气态烃与足量的O2完全反应后,测得反应前后气体的体积没有发生改变,则该烃为 _。(5)10 mL 某气态烃,在50 mL O2中充分燃烧,得到液态水,以及体积为35 mL 的混合气体 (所有气体体积均在同温、同压下测定)。该气态烃是_。答案(1)CnH2n23n12O2点燃n
14、CO2(n1)H2O (2)(3)(4)(5)例 3现有CH4、C2H4、C3H4、C2H6、C3H6五种有机物。同质量的以上物质中,在相同状况下体积最大的是_;同质量的以上物质完全燃烧时,耗氧量最大的是_;同状况、同体积的以上物质燃烧时,耗氧量最大的是_;同质量的以上物质完全燃烧时,生成CO2的量最多的是_,生成 H2O 的量最多的是 _。答案CH4CH4C3H6C3H4CH4解析相同质量的烃 (CxHy)完全燃烧时的耗氧量由yx决定,yx越大,耗氧量越大, 且生成 H2O 的量越多, 生成 CO2的量越少;相同物质的量的烃完全燃烧时的耗氧量由xy4决定,同碳 (x)看氢 (y),同氢 (y
15、)看碳 (x),1 个碳原子与 4 个氢原子的耗氧量相同。【典型例题】1 在 1.013105 Pa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 CH3(CH2)2CH30.5 正戊烷 CH3(CH2)3CH336.1 异戊烷 CH3CH2CH(CH3)227.8 新戊烷 C(CH3)49.5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 15 页优秀教案欢迎下载正己烷 CH3(CH2)4CH369.0 A在标准状况下,新戊烷是气体B在 1.013105 Pa、 20时, C5H12都是液体C烷
16、烃随碳原子数的增加,沸点降低DC5H12随着支链数的增加,沸点降低【答案】 D 【解析】新戊烷的沸点是9.5,标准状况下是液体,20时是气体,则A、B 均错误;烷烃随碳原子数的增加,沸点逐渐升高;C5H12的 3 种同分异构体中,随支链数增加,沸点逐渐降低。2 下列有关烷烃的叙述中,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,很多都能使紫色KMnO4溶液褪色C分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃D所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应【答案】 AD 【解析】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饱和,无论是碳碳键还是
17、碳氢键,都是单键。选项A 说法正确;烷烃属饱和链烃,其化学性质一般比较稳定,通常烷烃不与酸、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 说法不正确;烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应,这是烷烃的主要特性之一,选项D 说法正确。3 (浙江九校联考)下列有关烷烃的叙述中,正确的是() 。A烷烃分子中,所有碳原子都位于同一条直线上B除甲烷外,大多数烷烃都能使KMnO4酸性溶液褪色C在一定条件下,烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应D烷烃在空气中都能燃烧,但不一定产生淡蓝色火焰【思路点拨】
18、烷烃就是饱和链烃,结构和性质稳定。【答案】 D【解析】烷烃分子中,碳原子间呈锯齿形排列(除甲烷、乙烷外),其分子中碳原子不可能位于同一条直线上;烷烃属于饱和链烃,其化学性质一般比较稳定,通常烷烃不与强酸、强碱、强氧化剂(如KMnO4酸性溶液) 反应;烷烃在空气中都能燃烧,甲烷、 乙烷等燃烧时还产生淡蓝色必焰,但随着烷烃中碳原子数的增加,其含碳量升高,燃烧会越来越不充分,燃烧时火焰明亮,甚至伴有黑烟。4 (冀州期末) 四川有丰富的天然气资源,天然气的主要成分是甲烷,还含有一定量的乙烷、丙烷等可燃性气体。下列有关说法不正确的是()A甲烷与丙烷互为同系物B甲烷是烃类物质中氢的质量分数最高的化合物C甲
19、烷、乙烷、丙烷中的化学键都是极性共价键D乙烷和氯气在光照的条件下可发生取代反应,生成多种氯代烃【答案】 C【解析】 A 项甲烷与丙烷结构相似,在分子组成上相差一个CH2原子团,互称为同系物,故A 正确;B 项甲烷是烃类物质中氢的质量分数最高的化合物,故 B 正确;C 项甲烷中只有碳氢键,属于极性共价键,乙烷、丙烷中既有碳氢键,也有碳碳键,所以既有极性共价键,也有非极性共价键,故C 错误; D 项乙烷和氯气在光照的条件下可以发生取代反应,生成一氯代乙烷、二氯代乙烷、三氯带乙烷直至六氯代乙烷等多种氯代烃,故D正确。故选C。5有关烯烃的下列说法中,正确的是()A烯烃分子中所有的原子一定在同一平面上B
20、烯烃在适宜的条件下只能发生加成反应不能发生取代反应C分子式是C4H8的烃分子中一定含有碳碳双键D烯烃既能使溴水褪色也能使酸性KMnO4溶液褪色【答案】 D 【解析】 烯烃分子中, 与双键碳原子相连的6 个原子处于同一平面上,而其他的原子则不一定处于该平面上,精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 15 页优秀教案欢迎下载如丙烯CH3CHCH2分子中 CH3上的氢原子最多只有一个处于其他6 个原子所在的平面上,故选项A 说法不正确; 加成反应是不饱和键的特征反应,但若烯烃中还含有烷基等其他原子团时,一定条件下也可发生取代反应,选项
21、B 说法也不正确;分子式为C4H8的烃可以是烯烃,也可以是环烷烃,而环烷烃中并不含碳碳双键,选项 C 说法不正确;烯烃中的碳碳双键既可以与Br2加成而使溴水褪色,也可以被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色,选项D 说法正确。6进行一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是()A(CH3)2CHCH2CH3B(CH3CH2)2CHCH3C(CH3)2CHCH(CH3)2D(CH3)3CCH2CH3【答案】 D 【解析】 确定烃的一卤代物的同分异构体的数目,关键是找出烃中有多少种等效氢原子,有多少种氢原子就有多少种一卤代物。将本题各项分子式展开,然后进行判断:、,可见 A、B
22、 中含四种等效氢原子,C 中含两种,只有D 中含三种,即能生成三种沸点不同的产物。7.(九江月考) 从柑橘中可提炼出结构为的有机物, 有关它的下列叙述中,不正确的是 () 。A分子式为C10H16 B常温下呈液态,难溶于水C其一氯代物有8 种D能与溴水发生加成反应【答案】 C 【解析】由价键原则易知的分子式为C10H16;烃类都难溶于水,分子中碳原子数大于4 时一般呈液态;该分子中有10 个碳原子,其中只有1 个碳原子上没有氢原子,且另外9 个碳原子上的氢原子类型各不相同,故其一氯代物应有9 种;该分子中含有碳碳双键,可与溴水发生加成反应。8. 1 mol 乙烯与氯气发生加成反应后,再与氯气发
23、生取代反应,整个过程中最多消耗氯气()A3 mol B4 mol C5 mol D6 mol 【答案】 C 【解析】乙烯与Cl2按物质的量之比为11 加成;同时1 mol 乙烯的分子中有4 mol 氢原子,与Cl2发生取代反应时,需要消耗4 mol Cl2,故总共需要5 mol Cl2。【总结升华】单烯烃与卤素单质、H2等物质发生加成反应时,按物质的量之比为11 加成;卤素单质与烃发生取代反应时,1 mol 卤素单质只能取代1 mol 氢原子,同时生成1 mol HCl 。13 相同物质的量的下列有机物,充分燃烧,消耗氧气量相同的是AC3H4和 C2H6B C3H6和 C3H8O CC3H6O
24、2和 C3H8O DC3H8O 和 C4H6O2【答案】 BD 19两种气态烃以一定比例混合,在105时, 1 L 该混合烃与9 L 氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体的体积为11 L。下列各组混合烃中不符合此条件的是() 。AC3H6、C4H10BC3H8、C4H8CC2H4、C4H10DCH4、C3H819D 【解析】根据题给数据可求得混合烃的平均氢原子数是8,由平均值原理知,混合烃中要么两种烃的氢原子数都是 8,要么一种烃的氢原子数少于8,而另一种烃的氢原子数大于8。仅有选项D 不符合此条件。24下列各种物质中,碳氢质量比为一定值的是()A甲烷和乙烷B乙烯和丙烯C苯和乙炔D乙炔和
25、丙炔24BC 【解析】碳氢质量比为一定值,如果都是烃,即最简式相同。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 15 页优秀教案欢迎下载【典型例题】1、 (福建省建瓯二中期中考)下列有关有机物的组成和结构的叙述中,正确的是() 。A仅由碳、氢两种元素组成B仅由碳、氢、氧三种元素组成C有机化合物中的碳原子只能以共价键形成碳链,不能形成碳环D有机化合物分子中可存在碳碳单键,也可以存在碳碳双键或碳碳三键【思路点拨】有机物除了含有碳元素外,还含有其它多种元素;有机物中碳原子间可以以碳碳单键、双键或三键的形式形成碳链、碳环。【答案】 D 【解
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