2011届状元之路化学选.ppt

第十三章 烃和卤代烃,学案36 脂肪烃,轻松学教材,一甲烷乙烯乙炔,1.组成和结构,2.物理性质 实验室收集甲烷乙烯乙炔,均可采用排水集气法,理由是三者均难溶于水,也可采用向下排空气法,理由是三者的密度均比空气小,但乙烯一般不用这种收集方法,因为乙烯和空气的密度相差甚小,3.化学性质 (1)甲烷的取代反应(以甲烷与Cl2的取代为例) 反应条件:光照 反应原理:(用化学方程式表示),反应特点 CH4分子中的氢原子逐步被氯原子替代,每从CH4分子中取代1 mol H原子,消耗1 mol Cl2分子 (2)乙烯乙炔的加成反应 乙烯使溴水褪色的化学方程式为: CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br 乙烯与HCl反应的化学方程式为: CH2=CH2+HCl CH3CH2Cl,乙炔与足量溴水反应的化学方程式为: CHCH+2Br2CHBr2 CHBr2 乙炔与足量H2反应的化学方程式为: CHCH+2H2 CH3CH3 乙炔与HCl反应制氯乙烯的化学方程式: CHCH+HCl CH2=CHCl (3)乙烯的加聚反应 乙烯制聚乙烯的化学方程式为:,(4)氧化反应 燃烧,乙烯、乙炔均能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色。,特别提醒:掌握有机反应时,不但要理解反应的原理,还要特别注意反应条件及参加反应的物质的状态,如烷烃可以和溴蒸气或液溴在光照条件或加热时发生反应,和溴水却不反应,而烯烃和溴蒸气液溴及水溶液中的Br2均能发生加成反应,且不需特别的反应条件,4.乙烯和乙炔的实验室制法 原理分别为:,二烷烃烯烃和炔烃,1.概念:烷烃是分子中碳原子之间以单键结合成链状,碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合的烃,其通式为CnH2n+2(n1);单烯烃是分子里含有一个碳碳双键的不饱和链烃,分子通式为CnH2n(n2);单炔烃是分子里含有一个碳碳三键的不饱和链烃,分子通式为CnH2n-2(n2),2.物理性质 (1)沸点及状态:随着碳原子数的增多,沸点逐渐升高常温下14个碳原子的烃为气态(新戊烷例外),随碳原子数的增多,逐渐过渡到液态固态 (2)相对密度:随着碳原子数的增多,相对密度逐渐增大,密度均比水的小 (3)在水中的溶解性:均难溶于水 (4)烃的同分异构体,支链越多,沸点越低,3.化学性质 (1)均易燃烧,燃烧的化学反应通式为: (2)烷烃不能被酸性KMnO4溶液等氧化剂氧化,在光照条件下易和卤素单质发生取代反应 (3)烯烃和炔烃易被酸性KMnO4等氧化剂氧化,易发生加成反应和加聚反应,三脂肪烃的来源及应用,四烃的燃烧规律,1.耗氧量大小比较 (1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧,耗氧量与C或H的质量分数有关C的质量分数越高,耗氧量越少,或y/x值越小,耗氧量越少 (2)等质量的烃,若最简式相同,完全燃烧耗氧量相同,且燃烧产物也相同推广:最简式相同的烃无论以何种比例混合,只要总质量相同,耗氧量就相同,(3)等物质的量的烃完全燃烧时,耗氧量取决于(x+ )值的大小其值越大,耗氧量越多 (4)等物质的量的不饱和烃与该烃和水加成的产物(如乙烯和乙醇)或加成产物的同分异构体完全燃烧时,耗氧量相同,2.气态烃CxHy在氧气中完全燃烧后,气体物质的量变化(在一定压强100 以上条件下) 反应前后气体总体积不变的有甲烷乙烯和丙炔,3.烃完全燃烧后(相同状况下)CO2与H2O物质的量关系 (1)n(CO2)n(H2O) (2)在烃分子中,具有相同碳原子数的烃混合,只要混合物总物质的量恒定,完全燃烧后生成CO2的量一定,特别提醒:气态混合烃在足量氧气中充分燃烧时,若体积缩小,氢原子平均数小于4,则必含C2H2(温度在100 以上),两气态烃混合,充分燃烧后,生成CO2气体体积小于2倍原混合气体的体积,则原混合烃中必含CH4,若生成水的物质的量小于2倍原混合烃的物质的量,则必含C2H2,体验热身,1.分别燃烧下列各组物质中的两种有机化合物,所得CO2和H2O的物质的量之比相同的是( ) A.乙烯乙炔 B.乙醇乙醚(C2H5OC2H5) C.甲苯乙苯 D.乙酸丁醛,答案:D,解析:有机物燃烧后所得CO2和H2O的物质的量之比相同,则组成两种有机物的碳原子与氢原子个数比也相同,符合这一组成的是乙酸(C2H4O2)和丁醛(C4H8O),2.某烃的结构简式为 有关其分子结构的叙述正确的是( ) A.分子中一定在同一平面上的碳原子数为6 B.分子中一定在同一平面上的碳原子数为7 C.分子中在同一直线上的碳原子数为4 D.分子中在同一直线上的碳原子数为5,答案:A,3.下列叙述中,正确的是( ) A.变质的油脂有特殊难闻的气味,是由于油脂发生了水解反应 B.除去苯中的少量乙醇,加浓硫酸乙酸加热,通过酯化反应而除去乙醇 C.将乙烯通入溴水中,溴水褪色,是因为发生了加成反应 D.高分子材料盐酸水煤气沼气石油等是混合物,而C5H12一定是纯净物,答案:C,解析:A项发生了氧化反应,B项乙酸乙酯易溶于苯,且酯化反应为可逆反应,C项溴与乙烯发生了加成反应,D项C5H12有三种同分异构体,4.分子式为C5H10的烯烃共有(要考虑顺反异构体)( ) A.5种 B.6种 C.7种 D.8种,答案:B,5.3种气态烃的混合物与足量的氧气共a mL,混合点燃后,恢复到原来的状态(150 1.01105 Pa),体积仍为amL,则3种烃可能是( ) A.CH4C2H4C3H4 B.C2H6C3H6C4H6 C.CH4C2H6C3H6 D.C2H4C2H2C3H6,答案:AD,6.有机物A可视为是烃B分子中的所有氢原子被烃C分子中最简单的烃基取代而得到的且已知: A遇Br2的CCl4溶液不褪色,其一氯代物只有一种 一定量的B完全燃烧,产物中n(CO2)n(H2O)=21,且26Mr(B)78 烃C为饱和链烃,通常情况下呈气态,其同分异构体不超过2种,而二溴代物有3种,试回答下列问题: (1)烃B的最简式为_,分子式为_ (2)烃C的3种二溴代物的结构简式为_, _,_,CH,C4H4,(3)A的分子式为_,C8H12,解析:由(2)可知,B的最简式为CH,又因为烃中的氢原子数为偶数,且26Mr(B)78,故B的分子式只能为C4H4;由(3)可知烃C为异丁烷,因为只有异丁烷的二溴代物有3种最简单的烃基为甲基(CH3),取代B中的四个氢原子,则A为C4(CH3)4,分子式为 C8H12,重点探究,乙烯的实验室制法,(4)注意事项: 浓H2SO4的作用是催化剂与脱水剂,碎瓷片的作用是防止反应液暴沸 温度计水银球的位置应插入液面以下又不与烧瓶底接触,作用是测量反应液的温度,以便控制反应的进行 反应温度要迅速升高至170,目的是为了减少副反应的发生 在反应过程中,有黑色的炭颗粒和CO2气体产生:,乙炔的实验室制法 1.化学反应原理 CaC2+2H2OHCCH+Ca(OH)2 说明:碳化钙(CaC2)属于离子型碳化物,它遇水可以水解,即碳化钙中的钙离子跟H2O中的OH-生成氢氧化物,伴随产生的H与碳化物中的碳原子结合成相应的烃即CaC2+2HOH Ca(OH)2+HCCH 同理:ZnC2+2HOHZn(OH)2+CHCH Al4C3+12H-OH4Al(OH)3+3CH4,2.仪器装置设计 从物质的状态反应条件等方面看,电石跟水反应制备乙炔气体的反应属于“ ”的类型,与实验室中以Zn和稀H2SO4溶液制备H2的反应类型相同因此,制乙炔气体可采用“制氢简易装置”,如图所示,3.实验操作步骤设计 该实验与大多数制备实验相似,操作步骤为:连接各仪器组装为整套装置;检验装置的气密性;将化学药品加到各仪器中去;使反应物混合;收集气体,4.应注意的问题 (1)由于CaC2与H2O的反应太剧烈,即便是CaC2与H2O的蒸气接触,它们也能顺利地反应,反应又是放热的,所以实验中要获得平稳的乙炔气流,主要措施有:以饱和NaCl溶液代替水;通过分液漏斗向广口瓶中加水(或饱和NaCl溶液)时,要慢要少 (2)实验室中不可用启普发生器或具有启普发生器原理的实验装置作制备乙炔气体的实验装置主要原因是:当关闭启普发生器导气管上的活塞使液态水和电石固体分离后,CaC2和水蒸气的反应还在进行;反应使启普发生器内气体物质的量增大,气体温度升高,气体压强增大,很可能引发事故,(3)以电石制得的乙炔气体中往往含有H2SPH3等杂质,使混合气体通过盛有CuSO4溶液的洗气瓶可使杂质除去 (4)由于电石易跟水反应,所以电石要密封后放于干燥处 注意:(1)实验中棉花团的作用: 为了防止产生的泡沫进入导气管,应在导气管附近塞入少量棉花,(2)另三个涉及“棉花团”的化学实验 用KMnO4制O2:防止KMnO4粉末进入导气管 实验室制氨气:把棉花团放在收集NH3的试管口处,防止NH3与空气对流把浸有稀H2SO4的棉花团放在试管口吸收多余NH3,以防污染 干燥:干燥管的出气口塞一团棉花,防止粉末被气流冲出干燥管,命题聚焦,聚焦1 乙炔的实验室制取,【例1】 图中的实验装置可用于制取乙炔请填空: (1)图中,A管的作用是_,制取乙炔的化学方程式是 _,通过管高度的调整来控制电石与水的反应，达到随用随制的目的,CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH,(2)乙炔通入KMnO4酸性溶液中观察到的现象是_,乙炔发生了_反应 (3)乙炔通入溴的CCl4溶液中观察到的现象是_,乙炔发生了_反应 (4)为了安全,点燃乙炔前应_,乙炔燃烧时的实验现象是_,紫色的KMnO4溶液褪色,氧化,溴的CCl4溶液由橙色变为无色,加成,验纯,明亮的火焰,有黑烟,解析:本题考查实验室制取乙炔的原理以及乙炔的性质,同时,通过合理的设计反应发生器考查学生对实验的理解及灵活应变的能力 实验室通过电石和H2O反应制取乙炔:CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH图示装置可通过调节A管的高度,控制反应的发生和停止;将A管提高,右管中水面上升,与电石接触发生反应;将A管降低,右管中水面下降,与电石脱离,反应停止C2H2能使KMnO4溶液和Br2的CCl4溶液褪色,分别发生氧化反应和加成反应C2H2等可燃性气体在点燃前必须验纯,以免发生爆炸,聚焦2 烃的燃烧计算,【例2】 某一定量的苯的同系物完全燃烧,生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰,经测定,前者质量增加10.8 g,后者质量增加39.6 g(设均为完全吸收),又知经氯化处理后,该苯的同系物苯环上的一氯代物二氯代物三氯代物都只有一种,根据上述条件: (1)推断该苯的同系物的分子式;,答案：C9H12,(2)写出该苯的同系物的结构简式,(2)由该苯的同系物的苯环上的一氯代物二氯代物三氯代物分别都只有1种,可推知该烃的结构高度对称,进而推出其 结构简式为,聚焦3 甲烷的结构与性质,【例3】 1 mol CH4与Cl2发生取代反应,待反应完成后测得四种有机取代产物物质的量相等 (1)消耗的Cl2为_mol,被氯原子取代的氢原子有_mol (2)产生的碳含量最小的有机化合物的空间几何构型是_,2.5,2.5,正四面体,解析:题目中可应用的信息有:CH4 1 mol,CH4与Cl2发生取代反应,四种有机产物物质的量相等,有机化合物碳含量最小解题时,抓住取代反应的本质及甲烷的空间几何构型进行分析即可 (1)因为CH4与Cl2发生取代反应生成的4种有机取代产物中的碳原子均来自CH4,由碳原子守恒可知,共生成1 mol取代产物,且每一种取代产物物质的量均为0.25 mol由于CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4分子中的氯原子均来自Cl2,由CH4和Cl2反应的方程式知共消耗Cl2:0.25 mol+0.25 mol2+0.25 mol3+0.25 mol4=2.5 molCl2中的,Cl进入HCl, Cl进入有机化合物,故n(H)取代=n(Cl2)=2.5 mol(2)碳含量最小的有机化合物是CCl4,它的空间几何构型与甲烷相同,方法归纳:烷烃只能与纯净的卤素单质在光照条件下发生取代反应,不能与卤水发生取代反应 烷烃与卤素单质发生取代反应时,一个卤素分子中只有一个卤素原子进入有机化合物,因此取代1 mol H原子需要1 mol卤素单质在烷烃中所有的氢原子都可以被取代,因此其取代后的有机产物可以有多种,高效作业,1.既可用于鉴别乙烷和乙烯,又可用于除去乙烷中的乙烯以得到乙烷的方法是( ) A.通过足量的氢氧化钠溶液 B.通过足量的溴水 C.通过足量的酸性高锰酸钾溶液 D.通过足量的浓盐酸,答案:B,解析:乙烷和乙烯都不与NaOH溶液浓盐酸反应,乙烯与溴水反应,使溴水褪色,所以溴水既可鉴别乙烷与乙烯又可除去乙烷中的乙烯,酸性KMnO4溶液可以与乙烯反应而褪色,但乙烯被KMnO4溶液氧化而得到CO2,故不能用于除去乙烷中的乙烯,2.下列有关乙炔性质的叙述中,既不同于乙烯又不同于乙烷的是( ) A.能燃烧生成CO2和H2O B.能与溴水发生加成反应 C.能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应 D.能与HCl反应生成氯乙烯,答案:D,解析:乙烯乙炔都能与溴水发生加成反应,也都能使酸性KMnO4溶液褪色,烃燃烧都生成CO2和H2O只有乙炔与氯化氢反应生成氯乙烯 ,3.烷烃 是烯烃R和氢气发生加成反应后的产物,则R可能的结构简式有( ) A.4种 B.5种 C.6种 D.7种,答案:C,解析:根据烯烃与H2加成的原理,推知该烷烃分子中相邻碳原子上均带氢原子的碳原子间可以是对应烯烃存在碳碳双键的位置,如下所示: (标号处为对应碳碳双键的位置),4.两种气态烃的混合物共1 L,在空气中完全燃烧得到1.5 L二氧化碳和2 L水蒸气(体积均在同温同压下测定)关于此混合烃的判断正确的是( ) A.可能是甲烷和乙烯的混合物 B.一定不是甲烷和乙烯的混合物 C.一定含乙烯,不含甲烷 D.两种烃分子中氢原子数都是4,答案:AD,解析:根据题目条件,混合烃的平均组成为C1.5H4,因此混合烃中一定存在CH4,根据平均值含义,另一种烃分子中存在4个氢原子,且碳原子数多于1.5,因此另一种气态烃为C2H4或C3H4,5.质子核磁共振谱是研究有机化合物结构的有力手段之一结构中的等效氢原子在核磁共振谱中都给出了相应的峰值(信号),谱中峰的强度与结构中的H原子数成正比试回答: (1)结构简式为 的有机化合物,在核磁共振谱中观察到峰值给出的强度之比为_,11111,(2)实践中可根据核磁共振谱上观察到H原子给出的峰值情况,确定有机化合物的结构分子式为C3H6O2的链状有机化合物的核磁共振谱上峰给出的稳定强度之比仅有四种,它们分别是:33;321;3111;1221 请分别推断出其对应的结构简式: _; _;,CH3COOCH3,CH3CH2COOH(或HCOOCH2CH3), _; _,HOCH2CH2CHO,(3)在CH3CH2CH2CH3的核磁共振谱上可观察到两种峰,而CH3CH=CHCH3的核磁共振谱有4种峰,结合其空间结构(如 CHBr=CHCl有2种空间结构: 解释产生4个峰的原因:,答案:因为CH3CH=CHCH3有两种空间结构: 每种结构在核磁共振谱上给出2个峰,所以共给出4个峰,6.分析下列有机化合物的结构简式,完成填空 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2OH,请你对以上化合物进行分类,其中: 属于烷烃的是_; 属于烯烃的是_; 属于芳香烃的是_; 属于卤代烃的是_; 属于醇的是_; 属于醛的是_; 属于羧酸的是_(均填编号),7.下图是一套制取乙烯并验证乙烯具有还原性的实验装置 (1)实验步骤:_;,连接好装置并检查装置的气密性,在各装置中注入相应的试剂(如图所示);,_ 实验时,烧瓶中液体混合物逐渐变黑,加热烧瓶中的混合液,使其温度迅速升高到170 ,(2)写出此实验制取乙烯的化学方程式(注明反应条 件)_ (3)能够说明乙烯具有还原性的现象是_;装置甲的作用是_ 若无甲装置,是否也能检验乙烯具有还原性,简述其理由:_,乙中酸性KMnO4溶液的紫色褪去,除去乙烯中混有的SO2CO2气体,不能,因为SO2具有还原性,也可使酸性KMnO4溶液褪色,8.某同学设计了如下图所示的实验装置来粗略地测定电石中碳化钙的质量分数,(1)烧瓶中发生反应的化学方程式为_;装置BC的作用是_;烧瓶在放入电石前要干燥,放入电石后应塞紧橡皮塞,这是为了_,CaC2+2H2OC2H2+Ca(OH)2,答案：用于测定生成乙炔气体的体积,B中贮水,A中产生的乙炔气体进入B并排出与气体等体积的水进入量筒,而C用以测定水的体积,间接测得生成乙炔的体积,防止电石与残留的水或水蒸气作用产生乙炔散逸到空气中,(2)所用电石质量不能太大,也不能太小,简述其原因_