2019_2020学年高中化学第1章有机化合物的结构与性质烃第3节第2课时烷烃的化学性质烃的燃烧规律学案鲁科版.docx

烷烃的化学性质烃的燃烧规律核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：微观探析烷烃的结构，进而体会烷烃的稳定性和取代反应等化学性质。2.证据推理与模型认知：能根据甲烷化学性质推知烷烃的化学性质，由烷烃通式写出其燃烧的化学方程式，并推知烃完全燃烧的规律，建立解答烃燃烧相关问题的思维模型。一、烷烃的化学性质1稳定性因为烷烃分子中碳氢键和碳碳单键的键能较高，所以常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂都不反应。2取代反应在光照条件下，烷烃能与Cl2、Br2等卤素单质发生取代反应。反应举例：CH3CH3Cl2CH3CH2ClHCl(一氯取代)。3与氧气的反应烷烃可在空气或氧气中燃烧生成CO2和H2O，燃烧的通式为CnH2n2O2nCO2(n1)H2O。烷烃取代反应需注意的5个方面(1)反应的条件光照。(2)反应物状态卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)而不是其水溶液。(3)反应的特点氢原子被卤素原子逐步取代，多步反应同时进行。(4)反应产物混合物(多种卤代烃)，不适宜制备卤代烃。(5)定量关系n(X2)n(一卤代物)2n(二卤代物)3n(三卤代物)n(HX)。例1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()ACH3Cl、HClBHCl、CCl4CCH3Cl、CH2Cl2DCH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl【考点】烷烃的化学性质【题点】烷烃的取代反应答案D解析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发生，所以生成物就是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。易错警示(1)无论Cl2是少量还是足量，烷烃的取代反应的产物一定是多种氯代物的混合物。(2)烷烃和Cl2发生取代反应，每1molH原子被取代，则生成1molHCl，消耗1molCl2，而不是消耗0.5molCl2，参加反应的Cl2的物质的量与生成的HCl的物质的量相等。例2液化气的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是()A丙烷是链状烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上B在光照条件下能够与Cl2发生取代反应C丙烷比其同分异构体丁烷易液化D1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2【考点】烷烃的结构与性质【题点】烷烃结构与性质的综合答案C解析丙烷是直链烷烃，其中碳原子为饱和碳原子，三个碳原子构成锯齿状的链状结构，故3个碳原子不在同一直线上，A正确；丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，B正确；丙烷与丁烷互为同系物，C错误；1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2，D正确。二、烃的燃烧规律1烃类(CxHy)完全燃烧的化学方程式：CxHy(x)O2xCO2H2O。2烃完全燃烧耗氧量与生成CO2和H2O的规律(1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，的值越大，则H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，则完全燃烧时生成的CO2的量一定，生成的H2O的量一定，耗氧量也一定。(4)不同的有机物完全燃烧时，若生成的CO2和H2O的物质的量之比相同，则它们分子中C原子与H原子的原子个数比也相同。3同温同压下，气态烃(CxHy)完全燃烧前后气体体积变化规律(1)燃烧后温度高于100时，水为气态反应前后气体体积变化V前V后V前V后V前V后x、y满足的条件y4y4y4(2)燃烧后温度低于100时，水为液态，反应后气体体积变化是1。利用烃类燃烧通式处理相关问题时的注意事项(1)水的状态是液态还是气态。(2)气态烃完全燃烧前后，气体体积变化只与烃分子中氢原子个数有关。(3)注意烃是否完全燃烧，也就是O2是否足量。例3(2018重庆校级月考)120时，1体积某气态烃和4体积O2混合，完全燃烧后恢复到原来的温度和压强，气体的体积不变，该烃分子中所含的碳原子数不可能是()A1B2C3D4【考点】烃燃烧规律及应用【题点】气态烃完全燃烧前后体积变化规律及应用答案D解析设烃分子式为CxHy，根据气态烃燃烧方程式CxHy(x)O2xCO2H2O(g)，前后体积不变则有x1x，解得y4，又因为该烃完全燃烧，所以有x4，解得x3。易错提醒若反应前后恢复到室温，水为液态，烃完全燃烧后，气体体积减少。例4下列各组化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗O2的质量和生成水或CO2的质量不变的是()ACH4C2H6BC2H6C3H6CC2H4C3H6DC2H4C3H4【考点】烃燃烧规律及应用【题点】混合烃完全燃烧规律及应用答案C解析质量一定时，生成的水或CO2的质量不变，则两种有机物中C、H的质量分数要相等。C项，由于两者的最简式相同，因此两种有机物中C和H的质量分数相同，故只要质量一定时，则完全燃烧时消耗O2的质量、生成水的质量和CO2的质量不变。易错警示若两种有机物，不论以什么比例混合，只要总物质的量一定，则完全燃烧消耗氧气的质量和生成水的量(或CO2的量)不变时，应满足每个分子中H原子数(或C原子数)相等。1下列有关烷烃性质的叙述正确的是()A烷烃分子结构稳定，不发生任何化学反应B烷烃中碳元素表现负价，易被酸性KMnO4溶液氧化C在光照条件下，烷烃可与溴水中的溴发生取代反应D烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物答案D解析烷烃性质的稳定性是相对的，一定条件下可发生取代、燃烧等反应；烷烃不能和酸性KMnO4溶液反应；烷烃发生的自由基取代反应并不能在水溶液中进行，故不能被溴水中的溴取代。2下列化学性质中，烷烃不具备的是()A一定条件下发生分解反应B可以在空气中燃烧C与氯气发生取代反应D能使酸性高锰酸钾溶液退色【考点】烷烃的性质【题点】烷烃的性质综合答案D解析烷烃可以在一定条件下发生分解反应，也可以燃烧、发生取代反应，但烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液退色。3下列烷烃在光照下与Cl2反应只生成一种一氯代物的是()ACH3CH2CH2CH3BCD【考点】烷烃的化学性质【题点】一氯代烃同分异构体判断答案C解析A选项中有2种等效氢；B选项中有2种等效氢；C选项中有1种等效氢；D选项中有4种等效氢。4物质的量相同的下列烃，完全燃烧，耗氧量最多的是()AC2H6BC4H6CC5H10DC7H8【考点】烃燃烧的规律及应用【题点】烃完全燃烧耗氧量比较答案D解析依据1molCxHy耗氧量为mol来确定；1molC2H6耗氧2molmol3.5mol；1molC4H6耗氧4molmol5.5mol；1molC5H10耗氧5molmol7.5mol；1molC7H8耗氧7molmol9mol。5标准状况下35mL气态烷烃完全燃烧，恢复到原来状况下，得到二氧化碳气体140mL，则该烃的分子式为()AC5H12BC4H10CC2H6DC3H8【考点】烃燃烧的规律及应用【题点】由烃完全燃烧的规律推断烃的化学式答案B解析根据同温、同压下气体的体积比等于分子数比，烷烃分子数与二氧化碳气体分子数比为，该烃1个分子中含有4个碳原子，即该烷烃为丁烷。6(2018泰安高二检测)C5H12有3种不同结构，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4，下列相关叙述正确的是()A甲、乙、丙属同系物，均可与氯气、溴蒸气发生取代反应BC5H12表示一种纯净物C甲、乙、丙中，丙的沸点最低D丙有3种不同沸点的二氯取代物【考点】烷烃的结构与性质【题点】烷烃结构与性质的综合答案C71molCH4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，则消耗的Cl2为_mol，被氯原子取代的氢原子有_mol。其中碳含量最小的取代产物的空间构型是_。四种取代产物中有一种不存在同分异构体，且能说明CH4是正四面体结构而不是平面结构，该产物是_。【考点】烷烃的结构与性质【题点】烷烃结构与性质的综合答案2.52.5正四面体形CH2Cl2解析因为CH4与Cl2发生取代反应生成的4种取代产物中的碳原子均来自于CH4，由碳原子守恒可知，共生成1mol取代产物，且每一种产物物质的量均为0.25mol。由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自Cl2，由CH4和Cl2反应的化学方程式知共消耗Cl2：0.25mol0.25mol20.25mol30.25mol42.5mol。一个Cl2分子中的一个氯原子进入HCl，一个氯原子进入有机物，故n(H)取代n(Cl2)2.5mol。碳含量最小的取代产物是CCl4，它的空间构型与甲烷相同。不管CH4是正四面体结构还是平面结构，CH3Cl、CHCl3、CCl4都不存在同分异构现象，对于CH2Cl2，若CH4为正四面体结构，CH2Cl2不存在同分异构现象，若CH4为平面结构，则CH2Cl2有两种同分异构体。题组一烷烃的取代反应1在光照条件下，相等物质的量的CH3CH3与Cl2反应，生成物中物质的量最多的是()ACH3CH2ClBCH2ClCHCl2CCCl3CCl3DHCl【考点】烷烃的化学性质【题点】烷烃的取代反应答案D解析由于乙烷分子中氢原子的性质完全相同，所以下列反应应同时进行，而非只发生一元取代反应。CH3CH3Cl2CH3CH2ClHClCH3CH2ClCl2CH2ClCH2ClHClCH3CH2ClCl2CH3CHCl2HClCHCl2CCl3Cl2CCl3CCl3HCl由此可见，生成的产物中HCl的物质的量最多。2(2018西安八校联考)下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有()A2甲基丙烷B环戊烷C2,2二甲基丁烷D3甲基戊烷【考点】烷烃的化学性质【题点】一氯代烃同分异构体判断答案B解析A项，中含有2种类型的氢原子，其一氯代物有2种；B项，中只有1种类型的氢原子，其一氯代物只有1种；C项，中含有3种类型的氢原子，其一氯代物有3种；D项，中含有4种类型的氢原子，其一氯代物有4种。3(2018银川高二检测)某烷烃发生氯代反应后，只能生成三种沸点不同的一氯代产物，此烷烃是()A(CH3)2CHCH2CH2CH3B(CH3CH2)2CHCH3C(CH3)2CHCH(CH3)2D(CH3)3CCH2CH3【考点】烷烃的化学性质【题点】一氯代烃同分异构体判断答案D解析题组二烷烃性质的综合4(2018河口县民中月考)下列关于烷烃性质的叙述，错误的是()A都能使酸性KMnO4溶液退色B都能燃烧C都不溶于水D都能发生取代反应【考点】烷烃的化学性质【题点】烷烃化学性质的综合答案A解析烷烃都不能使酸性高锰酸钾溶液退色，A错误；烷烃都能燃烧，如果是完全燃烧生成二氧化碳和水，B正确；烷烃都不溶于水，C正确；烷烃都能发生取代反应，D正确。5下列实验能获得成功的是()甲烷气体通入空气中点燃获得热量甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，可使紫色退去甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气A只有B只有C只有D【考点】烷烃的化学性质【题点】烷烃化学性质的综合答案B解析甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，不能使溴水或酸性KMnO4溶液退色。但是在一定条件下，甲烷也会发生某些反应，如燃烧、与氯气的取代反应。6(2018湖北钟祥一中高二月考)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溶液的紫色退去分子式符合CnH2n2的烃不一定是烷烃烷烃在光照条件下能与卤素单质发生取代反应光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水退色ABCD【考点】烷烃的化学性质【题点】烷烃化学性质的综合答案C解析烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，正确；烷烃属于饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应，也不能使溴水退色，错误；因为分子通式CnH2n2中的氢原子已完全饱和，因此符合通式CnH2n2的烃一定是烷烃，错误；烷烃在光照下都能与卤素单质发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，正确；故选C。7下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是()A烷烃随相对分子质量的增大，熔点、沸点逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态B烷烃的密度随相对分子质量的增大逐渐增大C烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应D烷烃能使溴水、酸性KMnO4溶液都退色【考点】烷烃的化学性质【题点】烷烃化学性质的综合答案D解析烷烃是饱和烃，化学性质稳定，具有代表性的反应是取代反应，C对；与烷烃发生取代反应的必须是卤素单质，溴水不能与烷烃反应，酸性KMnO4溶液也不能将烷烃氧化，D错。题组三烃的燃烧规律与应用8等质量的下列烷烃，完全燃烧消耗氧气最多的是()ACH4BC2H6CC3H8DC6H14【考点】烃燃烧规律及应用【题点】烃完全燃烧耗氧量规律及应用答案A解析判断等质量的不同烃燃烧时的耗氧量，可先简化其分子式为CHx，x越大，氢的质量分数就越大，耗氧量就越多。本题中A为CH4；B为CH3；C为CH2.7；D为CH2.3，故答案为A。91mol某烷烃(化学通式为CnH2n2)完全燃烧，需要6.5mol氧气，这种烷烃的化学式为()AC3H8BC4H10CC5H12DC6H14【考点】烃燃烧规律及应用【题点】烃完全燃烧耗氧量规律及应用答案B解析1mol烷烃完全燃烧耗氧量为n6.5，则n4，故选B。10(2018厦门一中高二期末)下列各组有机物，不管它们以何种比例混合，只要总物质的量一定，则完全燃烧时消耗O2为一恒量的是()C2H4和C3H6C5H10和C6H6C3H6和C3H8OC2H2和C6H6C2H5OH和CH3OCH3ABCD全部【考点】烃燃烧规律及应用【题点】烃完全燃烧耗氧量规律及应用答案A解析根据题意可知，要求混合物中的各有机物耗氧量相等，CxHyOz(x)O2xCO2H2O，即x的值相等。C2H43O2、C3H64.5O2，C5H107.5O2，C6H67.5O2；C3H64.5O2，C3H8O4.5O2；C2H22.5O2，C6H67.5O2；C2H5OH3O2，CH3OCH33O2；故满足条件，A项正确。11(2018辽宁省实验中学高二期中)室温下，一气态烃与过量氧气混合完全燃烧，恢复到室温，使燃烧产物通过浓硫酸，体积比反应前减少50mL，再通过NaOH溶液，体积又减少了40mL，原烃的分子式是()ACH4BC4H10CC2H6DC3H8【考点】烃燃烧规律及应用【题点】由烃燃烧规律推断烃的化学式答案C解析设气态烃组成为CxHy，则该气态烃与氧气反应的化学方程式为CxHy(x)O2xCO2H2O，V(x)1x1，使燃烧产物通过浓硫酸，体积比反应前减少了50mL，再通过NaOH溶液，体积又减少了40mL，故，解得y5x4。A项，x1，y4，不符合，错误；B项，x4，y10，不符合，错误；C项，x2，y6，符合关系式，即原烃的分子式为C2H6，正确；D项，x3，y8，不符合，D错误。12两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随混合烃的总物质的量的变化如图所示，则下列对混合烃的判断正确的是()一定有乙烯一定有甲烷一定有丙烷一定无乙烷可能有乙烷可能有丙炔ABCD【考点】烃燃烧规律及应用【题点】混合烃燃烧规律及应用答案C解析由图可知两种气态烃的平均组成为C1.6H4，根据碳原子平均数可知，混合气体一定含有CH4，由氢原子平均数可知，另一气态烃中氢原子数目为4，碳原子数目大于1.6，不超过4。13有A、B、C三种烃，已知：B完全燃烧的产物n(CO2)n(H2O)23；C为饱和链烃，通常状况下呈气态，其二氯代物有三种；A是B分子中的氢原子全部被甲基取代的产物；A遇Br2的CCl4溶液不退色，其一氯代物只有一种。请完成下列问题：(1)B的最简式为_，分子式为_，其二溴代物有_种。(2)C的三种二氯代物的结构简式为_、_、_。(3)A的结构简式为_。【考点】烷烃的结构与性质【题点】烷烃结构与性质的综合答案(1)CH3C2H62(2)(3)解析(1)由B的燃烧产物可推出B中n(C)n(H)13，B的最简式为CH3，故B的分子式只能是C2H6，B为乙烷，二溴代物有两种。(2)由可推断C应为异丁烷，在饱和气态链烃中只有异丁烷的二氯代物有三种。(3)甲基取代乙烷中的所有氢原子生成2,2,3,3四甲基丁烷。14(1)10个碳原子以内的烷烃，一氯代物只有一种的共有四种，试写出其结构简式：_、_、_、_。(2)烃A与含氢量最高的烃B互为同系物，在光照条件下，1体积A最多可与6体积Cl2完全反应(同温同压)，烃A的结构简式是_。(3)烃B的相对分子质量为72，每个B分子中有42个电子，B的一溴