高三化学高考复习强化双基系列课件35《甲烷与烷烃》 全国通用.ppt

2010届高考化学复习强化双基系列课件 35 甲烷与烷烃 1 经典例题导入 广东省实验中学08 09学年高三第二次阶段测试试卷 2 甲烷与烷烃的性质与结构全面总结 1 基础盘点 2 深化理解 3 规律总结3 对位练习 08高考题与名校08 09学年阶段试题 提纲 广东省实验中学08 09学年高三第二次阶段测试试卷 答案 1 使气体混合均匀 干燥2 43 吸收多余的氯气4 cd5 ch4 2cl2 c 4hcl6 ab 甲烷的结构和性质 1 分子组成和结构甲烷分子是正四面体构型 碳原子位于中心 氢原子位于顶点 2 物理性质甲烷是无色 无味 不溶于水的气体 密度比空气密度小 甲烷的结构和性质 化学式 分子式 结构式 电子式 ch4 3 化学性质在通常情况下 甲烷是比较稳定的 跟强酸 强碱或强氧化剂等一般不起反应 甲烷不能使酸性kmno4溶液褪色 也不能使溴的四氯化碳溶液褪色 甲烷的氧化反应甲烷在空气中安静地燃烧 火焰呈淡蓝色 无烟 产物为co2和h2o 1mol甲烷完全燃烧可以放出890kj的热量 热化学方程式为 ch4 g 2o2 g co2 g 2h2o l h 890kj mol 1 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替代的反应叫做取代反应 甲烷的取代反应 甲烷与氯气的反应比较复杂 简单地说是分步进行的 第一步 ch4 cl2ch3cl hcl 第二步 ch3cl cl2ch2cl2 hcl 第三步 ch2cl2 cl2chcl3 hcl 第四步 chcl3 cl2ccl4 hcl 甲烷的四种氯代物均不溶于水 常温下 只有ch3cl是气体 其他三种都是液体 chcl3俗称氯仿 ccl4又叫四氯化碳 二者都是重要的有机溶剂 密度比水大 1 有机化学中的取代反应与无机化学中的置换反应的比较 2 甲烷与cl2发生取代反应的产物有5种 3 甲烷是含氢量最高的化合物 4 含甲基的分子 所有原子不可能在同一平面 5 能证明甲烷不是平面结构的理由是ch2cl2不存在同分异构体 1 若甲烷与氯气以物质的量之比1 1混合 在光照下得到的取代产物是 ch3cl ch2cl2 chcl3 ccl4a 只有 b 只有 c 的混合物d 的混合物 解析甲烷和氯气在光照下发生的四步取代反应是连锁反应 反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的 即使是甲烷和氯气的物质的量之比是1 1的情况 也不会仅发生ch4 cl2ch3cl hcl这样一种取代反应 因为一旦生成ch3cl后 ch3cl分子中的氢原子又可继续被氯原子取代 因此其产物不是纯净的ch3cl 而是四种取代产物的混合物 答案d2 甲烷在不同条件下有两种热解反应 ch4 g c s 2h2 g 2ch4 g c2h2 g 3h2 g 现将两份标准状况下等体积的甲烷分别通入两个容积可变的密闭容器中 按 式和 式热解 待完全反应后 恢复至标准状况 则两容器中气体体积关系正确的是 a 和 相等b 小于 c 大于 d 无法判断 解析本题是从气体体积变化的角度来考查甲烷的热解反应 反应 生成物c为固体 所以反应后的气体体积为反应前的2倍 反应 的生成物全为气体 反应后的气体体积也为反应前的2倍 也就是两个反应前后的气体体积比均为1 2 等体积的甲烷发生反应 和反应 后得到的气体体积相等 答案a 烷烃 1 烷烃的概念烃分子中的碳原子跟碳原子都以单键结合 碳原子剩余的价键全部跟氢原子结合 使每个碳原子的化合价都已充分利用 达到 饱和 这样的烃叫做饱和链烃 也称为烷烃 2 结构特点 1 分子里碳原子与碳原子之间都是单键 碳原子剩余的价键全部跟氢结合 2 链状 可能有支链 3 烷烃分子中 以任意一个碳原子为中心都是四面体结构 所以 烷烃分子中的碳原子并不在一条直线上 而是呈锯齿状排列 3 烷烃的分子式通式 cnh2n 2 n 1 4 物理性质递变规律 随碳原子数的递增 烷烃的熔 沸点升高 密度增大 碳原子数在4个及4个以下为气态 5 16个为液态 17个以上为固态 5 化学性质 1 烷烃 cnh2n 2 的燃烧通式为 cnh2n 2 o2nco2 n 1 h2o 2 取代反应ch3 ch3 cl2ch3ch2cl hcl 写一步 1 烷烃还具有裂化断链的性质 在高温或催化剂条件下 烷烃可发生碳链断裂 断裂成两种分子时 有两个特点 一是必须有烯烃和烷烃生成 二是平均式量为原来的一半 完全裂化 但多数情况下 烷烃分子将会进一步断裂 得到多种混合物 使平均式量进一步减小 2 烷烃通常较稳定 不能被酸性高锰酸钾溶液氧化 也不能与强酸 强碱发生反应 3 在空气或氧气中点燃 完全燃烧时生成co2和h2o 在相同情况下 随着烷烃分子里的碳原子数的增加 往往燃烧越来越不充分 燃烧火焰明亮 甚至伴有黑烟 4 在光照条件下 烷烃与cl2 br2等卤素单质的气体发生取代反应 生成种类更多的卤代烃和相应的卤化氢气体 5 在通常状况下 烷烃与卤素单质的水溶液不发生化学反应 例如甲烷 乙烷等烷烃不能使溴水褪色 这一性质常用于区别烷烃和其他的烃 6 烷烃不溶于水 但易溶于有机溶剂 液态烷烃本身就是有机溶剂 7 相同碳原子数的烷烃 支链数越多 熔沸点越低 相对密度越小 3 城市居民用的石油气主要成分是丁烷 在使用的过程中 常有一些杂质以液态沉积于钢瓶中 这些杂质是 a 丙烷和丁烷b 乙烷和丙烷c 乙烷和戊烷d 戊烷和己烷解析烷烃c原子数 4为气体 而沉积于钢瓶中的杂质为液态 答案应为d 4 2008 南宁一模 下列性质中 属于烷烃特征性质的是 a 燃烧的产物只有二氧化碳和水b 它们几乎不溶于水c 它们是非电解质d 分子式通式为cnh2n 2 与氯气发生取代反应 d d 1 直接法直接求算出1mol烷烃中各元素原子的物质的量即可推出烷烃的分子式 如给出一定条件下的密度 或相对密度 以及各元素的质量比求算分子式的途径为 密度 相对密度 摩尔质量 1mol烷烃中c h元素的原子的物质的量 分子式 2 最简式法根据分子式为最简式的整数倍 因此利用相对分子质量和最简式量可确定其分子式 即n c n h a b 最简整数比 最简式为cahb 则分子式为 cahb n n m为烷烃的相对分子质量 12a b为最简式量 烷烃分子式的确定 3 商余法烷烃的通式为cnh2n 2 相对分子质量为14n 2 即用烷烃的相对分子质量除以14 若余数为2 即 x 2 m为烷烃的相对分子质量 则为含x个碳原子的烷烃 cxh2x 2 4 利用燃烧反应方程式 抓住以下关键 1 气体体积变化 2 气体压强变化 3 气体密度变化 1 利用燃烧的产物确定分子式时 应注意看清是完全燃烧 还是不完全燃烧 氢原子由水求算 碳原子完全燃烧可用co2求算 不完全燃烧应用co2和co求算 2 如用体积 压强变化计算 要注意反应温度和h2o的状态 100 以上h2o为气态 100 以下水的体积不考虑 5 某有机物2 8g完全燃烧后生成了8 8gco2和3 6gh2o 已知该有机物在标准状况下的密度为1 25g l 1 通过计算确定该有机物的分子式 解析 答案c2h4 6 2008 西昌一模 标准状况下 体积为2l 碳原子数为x 1和x的两种气态烷烃的混合物质量为3g 则x值为 解析 答案3 有机物结构和组成的几种表示方法 7 以下化学用语正确的是 a 乙烯的结构简式ch2ch2b 乙酸的分子式c2h4o2c 明矾的化学式kalso4 12h2od 氯化钠的电子式 解析本题主要对常见化学用语 物质的几种表示方式 结构简式 分子式 化学式 电子式 的理解和掌握程度 a项中的 结构简式 没有表示出乙烯的官能团 c项中k al3 三种离子的数目比为1 1 2 而不是1 1 1 其正确的化学式为kal so4 2 12h2o d项中的氯化钠是离子化合物 其电子式为 故a c d均不正确 应选b 答案b 例1 把1体积ch4和4体积cl2组成的混合气体充入大试管中 将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里 放在光亮处 片刻后发现试管中气体颜色 试管中的液面 试管壁上有 出现 水槽中还观察到 解析将cl2与ch4混合光照二者发生逐级取代反应生成气体一氯甲烷和氯化氢 液体二氯甲烷 三氯甲烷和ccl4 试管压强减小 hcl易溶于水电离出cl 使c cl 增大 使nacl饱和溶液中的溶解平衡向左移动 析出nacl晶体 答案逐渐变浅逐渐升高油状物有白色晶体生成 甲烷的性质 ch4的取代反应 1 反应物状态 纯卤素 例如甲烷不跟溴水起反应 与溴蒸气见光起取代反应 反应条件 光照 2 由于有机反应副反应较多 所以有机化学方程式中 生成 多用 而不是用 表示 3 ch4与卤素单质的取代反应的特点是逐步取代的连锁反应 反应得到的是各种取代产物的混合物 其中hcl的物质的量为最多 跟踪演练 1 若要使0 5mol甲烷完全和氯气发生取代反应 并生成相同物质的量的四种取代物 则需要氯气的物质的量为 a 2 5molb 2molc 1 25mold 0 5mol解析每种取代物的物质的量为0 5mol 4 0 125mol 根据取代反应特点 甲烷分子中每1个氢原子发生取代时均耗1个氯气分子 则需要氯气的物质的量为0 125mol 1 2 3 4 1 25mol c 2 2007 大庆一模 从石油分馏得到的固体石蜡 用氯气漂白后 燃烧时会产生含氯元素的气体 这是由于石蜡在漂白时与氯气发生过 a 加成反应b 取代反应c 聚合反应d 催化裂化反应解析本题主要考查石油的分馏产品之一石蜡的成分及其所发生的化学反应的知识内容 石蜡与石油成分相同 主要为烷烃 环烷烃和芳香烃 因此与cl2发生过的反应主要为取代反应 应选b b 解析立方体顶点上的每个碳原子与周围的三个碳原子结合 剩余价键与一个氢原子结合 所以立方烷的分子式为c8h8 立方体为一对称结构 其二氯代物的氯原子可以占据同一边上的两个顶点 同一平面对角线的两个顶点 立方体对角线的两个顶点 共有3种同分异构体 c8h8的相对分子质量是104 相同相对分子质量的烷烃 根据烷烃的通式 则有14n 2 104无解 答案 1 c8h8 2 3 3 不存在 一元取代物和二元取代物种类的判断 例2 某些有机化合物的结构可用 键线式 表示 如异丁烷的结构简式 立方烷 是一种烃 其分子为立方体结构 如右图所示 1 写出立方烷的分子式 2 与氯气发生取代反应生成的二氯代物共有 种同分异构体 3 相对分子质量与立方烷相对分子质量相同的烷烃是否存在 1 烃分子中的氢原子被其他原子或原子团所代替形成的产物称为取代产物 如烃分子中的一个氢原子被取代后的产物叫一元取代物 依次类推 3 等效氢原子 种类的判断通常有如下三个原则 1 同一碳原子所连的氢原子是等效的 2 同一碳原子所连的甲基上的氢原子是等效的 3 同一分子中处于轴对称或镜面对称 对称 相当于平面镜成像时 物与像的关系 位置上的氢原子是等效的 2 有机物中位置等同的氢原子叫等效 性 氢原子 烃的一元取代物分子中等效氢原子的种类有多少 则其一元取代物种类就有多少 跟踪演练 3 降冰片键线式的立体结构如右图 其分子中共有7个碳原子 降冰片的分子式为 当它发生一氯取代时 取代物共有 种 解析结构中有5个ch2原子团 2个ch组成为c7h12 分析结构有三种不同的氢原子 所以一氯代物有3种 答案c7h123 4 乙烷在光照条件下与氯气结合 最多可能产生多少种物质 a 6种b 8种c 9种d 10种解析乙烷的一氯取代物有1种 二氯取代物有2种 三氯取代物有2种 四氯取代物有2种 五氯取代物有2种 六氯取代物有1种 共9种 例3 2008 泰安模拟 1 由2个碳原子 1个氮原子 1个氧原子和若干个氢原子构成的共价化合物 h原子数目最多为 个 2 若某共价化合物分子中只含c h n三种元素 且以n c 和n n 分别表示c和n的原子数目 则h原子数目最多等于 3 若某共价化合物分子中只含c n h o四种元素 且以n c n n 和n o 分别表示c n和o的原子数目 则h原子数目最多等于 d 有机物分子中c h o n间的关系 解析 1 问中h原子数目最多为7个 如nh2ch2ch2oh 无环无不饱和键 2 和 3 问可以这样分析 c原子形成甲基 乙基等 所连接的h原子数目为2n c 1 n原子形成氨基 nh2 所连接h原子数目为n n 1 而o原子形成2个共价键 因此不影响h原子的数目 故 2 和 3 中h原子数目是相同的 都为2n c n n 2 答案 1 7 2 2n c n n 2 3 2n c n n 2这类试题现在已成为高考中的热点 我们只要搞清楚一些原子的成键情况就可以解答此类问题 如c原子常形成4个共价键 n原子常形成3个共价键 o原子易形成2个共价键 而要符合所连原子数或官能团数最多的条件是分子中不能形成环状结构或不饱和键 跟踪演练 5 在c3h9n中 n原子以三个单键与其他原子相连接 它具有的同分异构体数目为 a 1b 2c 3d 46 某共价化合物含有碳 氢 氮三种元素 分子中共有四个氮原子 且都位于正四面体的顶点 每两个氮原子间都有一个碳原子 已知分子内无碳碳单键 也没有碳碳双键 则该化合物的分子式为 a ch8n4b c4h8n4c c6h10n4d c6h12n4解析碳氮均以单键与其它原子相连 碳原子必与四个原子相连 而氮必与三个原子相连 d d 例4 室温时20ml某气态烃与过量氧气混合 完全燃烧后的产物通过浓h2so4 再恢复到室温 气体体积减少了50ml 剩余气体再通过苛性钠溶液 体积又减少了40ml 求该气态烃的分子式 解析当烃燃烧的产物通过浓h2so4再冷却至室温 此时的体积差量实为燃烧反应的体积差量 通过naoh被吸收的是co2气体 因此v co2 40ml 有关烃的计算 答案c2h6 跟踪演练 7 某气态烷烃20ml 完全燃烧时 正好消耗同温同压下的氧气100ml 该烃的化学式是 a c2h6b c3h8c c4h10d c5h12 b 解析 8 2008 佳木斯一模 一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为co co2和水蒸气 此混合气体质量为49 6g 当其缓慢经过无水cacl2时 cacl2增重25 2g 原混合气体中co2的质量为 a 12 5gb 13 2gc 19 7gd 24 4g 解析cacl2增重25 2g为水的质量n h2o 1 4mol根据氢元素守恒得 n ch4 0 7mol设co2 co的物质的量分别为x yx y 0 7mol44g mol 1 x 28g mol 1 y 49 6g 25 2gx 0 3moly 0 4molm co2 0 3mol 44g mol 1 13 2g答案b 关于甲烷的性质实验甲烷作为一个清洁能源 对其性质的研究显得非常重要 有关ch4的制备 以信息题的形式出现 和有关性质实验可能会有所体现 实验设计 随着世界性能源危机和环境污染问题的突出 利用甲烷菌在密闭的条件下分解各种有机物产生沼气 已经成为我国广大农村地区获得新能源和保护环境的重要手段之一 沼气的主要成分是ch4 还有少量co2 h2s等 下面是某课外活动小组在实验室模拟沼气池发酵制取沼气 收集较纯净甲烷并测定产生甲烷体积的实验 如图中甲瓶是产生沼气的发酵瓶 将堆沤过的牛 马粪按比例均匀拌入沼气菌种 放进发酵瓶甲内 并加满水 乙瓶中充满水 丙瓶内盛有x溶液 丁为量筒 1 按实验要求 将四个装置a f各个导管口连接起来 其正确的顺序是 填接口序号 a f 2 丙瓶内盛有的x溶液为 填序号 a 浓氨水b naoh溶液c cuso4溶液d 盐酸 3 若要验证ch4中含有h2s气体 要在甲装置后增加一个洗气瓶装置 该装置中可盛的试剂可能是 填序号 a 浓氨水b naoh溶液c cuso4溶液d 盐酸 4 已知1000ml 标准状况 甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水 放出39 75kj的热量 则1mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和液态水所放出的能量为 该反应的热化学方程式为 解析本题是定量实验题 旨在考查学生的实验能力 1 2 从题目所给实验装置看 应用甲装置产生甲烷考虑到ch4中混有co2 h2s等酸性气体杂质 可先用碱液除杂 然后排水 量水 利用量筒中水的体积计算