鲁科版必修2 认识有机化合物 学案6.docVIP

典题精讲例11 mol ch4与cl2发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗cl2的物质的量为多少？产物最多的物质是什么？a.0.5 mol b.2 mol c.2.5 mol d.4 mol e.ch3cl f.ch2cl2 g.chcl3 h.ccl4 i.hcl思路解析：本题考查的知识点是氯气取代反应特点和定量关系。取代反应是逐步进行的，每摩尔的卤素只能取代1摩尔的氢原子，每一步取代反应中都有hcl生成，所以每生成1摩尔ch3cl则消耗1摩尔氯气并产生1摩尔hcl，每生成1摩尔ch2cl2则消耗2摩尔氯气并产生2摩尔hcl，每生成1摩尔chcl3则消耗3摩尔氯气并产生3摩尔hcl，每生成1摩尔ccl4则消耗4摩尔氯气并产生4摩尔hcl。由此可见，生成物中物质的量最多的是hcl。 将1 mol ch4与cl2发生取代反应，得到四种取代物的物质的量相等,则生成的ch3cl、ch2cl2、chcl3、ccl4各为0.25 mol，该四种取代物中n(cl)=0.25 mol(1+2+3+4)=2.5 mol，根据取代反应的特点知，n(hcl)=2.5 mol，故生成物中含氯原子的物质的量为5 mol，则n(cl2)=2.5 mol。答案：c和i绿色通道：ch4与cl2的取代反应有以下特点：产物为ch3cl、ch2cl2、chcl3、ccl4、hcl的混合物；烃中有几摩尔h原子，则最多能跟与氢原子物质的量相同的cl2发生取代反应。变式训练1如图3-1所示，一端封闭的u形管，封闭着的一端有一段ch4和cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，其他两端为液柱，已知液体与气体不反应，使甲烷和氯气在稍暗的光线下缓慢反应，则中间气柱的长度如何变化（设中间气体未移出u形管的水平部分）（ ）图3-1a.变大 b.变小 c.不变 d.难以确定思路解析：如图所示中间气柱的长度跟压强大小有关，压强越大，气柱越短；左端甲烷和氯气的混合气体在光照下发生一系列的反应，总体积减小，所以使左端气体压强减小；所以右端液柱降低，使中间气柱的压强减小，长度变大。答案：a变式训练2将ch4和cl2组成的混合气体经光照完全反应后生成的气态产物共有（ ）a.2种 b.3种 c.4种 d.1种思路解析：甲烷与氯气进行一系列的反应，生成5种产物，气态产物为一氯甲烷和氯化氢，而其余三种产物为液体。答案：a例21 l丙烷与x l o2混合点燃，丙烷完全反应后，生成混合气体体积为 a l(气体体积均在120 、1.01105 pa压强下)。将a l混合气体通过足量碱石灰后，测得剩余气体体积为b l。若a-b=6，则x的值为 （ ）a.4 b.4.5 c.5.5 d.6思路解析：本题考查的知识点是有关烃燃烧的计算。解题的关键在于正确理解“丙烷完全反应”的含义，即丙烷可能充分燃烧生成二氧化碳和水，也可能不充分燃烧生成一氧化碳、二氧化碳和水。如图3-2所示，由题意分析:图3-2因为a-b=6，即v(co2)+v(h2o)=6 l，所以v(co2)=2 l；又由碳原子守恒可知v(co)=1 l。所以，据上可计算得出:v(o2)=(4+1)1/2+21=4.5 l。答案：b绿色通道：考查烃的燃烧反应，根据元素守恒和燃烧是完全还是充分共同判断产物。变式训练1常温下，将某气态烃与氧气组成的混合气体充入密闭容器中，点燃后恢复至室温，此时容器内压强为原压强的一半，再经naoh溶液处理，容器内几乎成为真空，此烃分子式是（ ）a.c2h6 b.c2h4 c.c3h8 d.c3h6思路解析：依题意，气态烃与氧气恰好完全反应，利用有关反应式：cxhy+(x+)o2xco2+h2o，在相同条件下，反应前后压强之比等于反应前后物质的量之比。，化简得y=4(x-1)。讨论：当x=1时，y=0舍去；当x=2时，y=4；当x=3时，y=8。答案：bc变式训练2某气态烃10 ml完全燃烧后,生成相同状况下的co2 30 ml,水蒸气40 ml,则烃的分子式为 （ ）a.ch4 b.c2h6 c.c3h8 d.c4h8思路解析：烃中只含有碳和氢两种元素，根据碳氢守恒：n（cxhy）n（co2）n（h）=1030（402）=138，所以该烃为c3h8。答案：c例3（经典回放）作为国家正在实施的“西气东输”工程的终点站，上海将逐步改变以煤、石油为主的能源结构，这对解决城市环境污染意义重大。(1)目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气，浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料。管道煤气的主要成分是co、h2和少量烃类，天然气的主要成分是ch4。它们的燃烧反应如下:2co+o22co2，2h2+o22h2o，ch4+2o2co2+2h2o 根据以上化学方程式判断:燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是_。因此燃烧管道煤气的灶具如要改烧天然气，灶具的改进方法是_(填“增大”或“减小”)进风口，如不作改进可能产生的不良结果是_。(2)管道煤气中含有的烃类，除甲烷外，还有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它们的某些性质见下表:乙烷丙烷丁烷熔点/-183.3-189.7-138.4沸点/-88.6-42.1-0.5试根据以上某个关键数据解释严寒的冬季有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是_。思路解析：2 mol co或2 mol h2燃烧需要1 mol o2，而1 mol ch4燃烧需要2 mol o2。因此，燃烧相同体积的管道煤气和天然气，消耗空气体积较大的是天然气。燃烧管道煤气的灶具如要改烧天然气，灶具的改进方法是增大进风口，如不作改进，氧气供给不足，甲烷燃烧不充分，生成有毒气体，如co。严寒的冬季有时管道煤气火焰很小，并且呈断续状态的原因是丁烷遇冷凝结为液体，使管道内气流不畅通。答案：(1)天然气 增大 氧气供应不充分，ch4燃烧不充分生成有毒气体co(2)丁烷遇冷凝结为液体，使管道内气流不畅通绿色通道：解此题的前提需知道管道煤气和天然气的主要成分，根据燃烧反应的化学方程式可确定消耗空气体积的大小。变式训练1（经典回放）天然气的燃烧产物无毒、热值高、管道输送方便，将成为我国西部开发的重点之一。天然气常和石油伴生，其主要的成分是_。能说明它是正四面体而非正方形平面结构的理由是（ ）a.其一氯取代物不存在同分异构体 b.其二氯取代物不存在同分异构体c.其三氯取代物不存在同分异构体 d.它的键长和键角都相等思路解析：天然气的主要成分是甲烷，若为平面正方形结构，则其二元取代物有两种同分异构体，而正四面体的二元取代物不存在同分异构体。答案：ch4 b变式训练2（经典回放）为了减少大气污染，许多城市推广汽车使用清洁燃料。目前使用的清洁燃料主要有两类：一类是压缩天然气（cng），另一类是液化石油气（lpg）。这两类燃料的主要成分都是（ ）a.碳水化合物 b.碳氢化合物c.氢气 d.醇类思路解析：天然气的主要成分是ch4，液化石油气的成分主要是c1c4的各种烃，它们都属于碳氢化合物。答案：b变式训练3下列叙述中错误的是（ ）a.点燃甲烷前必须事先进行验纯b.甲烷燃烧能放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料c.煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火，以防爆炸事故的发生d.在空气中，将甲烷加热到1 000 以上，能分解成炭黑和氢气思路解析：a中可燃性气体在燃烧前必须进行验纯，防止发生爆炸；甲烷燃烧能放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料，所以b正确；煤矿的矿井中含有大量的甲烷，所以要注意通风和严禁烟火，以防爆炸事故的发生，c正确；d中甲烷必须在隔绝空气的条件下加热到1 000 以上，才能分解成炭黑和氢气。答案：d例4化学工作者从反应rh+cl2rcl(g)+hcl(g)(光照条件下)受到启发，提出在农药和有机合成工业中可获得副产品盐酸，这一设想已变为现实。试指出上述反应产物所得盐酸可能用到的最佳分离方法是 （ ）a.蒸馏法 b.水洗分液法 c.升华法 d.有机溶剂萃取法思路解析：掌握有机物和无机物的区别以及常见分离方法是正确解答此题的前提。选择分离方法应首先判断混合物的状态，若是固-固选择升华法，液-液(互溶)选择蒸馏法，液-液(不溶)选择分液法，因为有机物rcl难溶于水，盐酸极易溶于水，故选择b。答案：b黑色陷阱：解答此题时容易犯的错误有:不能根据有机物的特点和无机物的区别来解答；不会选择最简捷的方法。变式训练 氯仿（chcl3）可作麻醉剂，但常因保存不妥而被氧气氧化，产生剧毒物光气（cocl2）；2chcl3+o22hcl+2cocl2。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.naoh溶液 b.agno3溶液 c.盐酸 d.水思路解析：只要证明生成了hcl，就证明了氯仿被氧化。因氯仿不与硝酸银反应，所以试剂为b。答案：b例5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)2chch2ch3 b(ch3ch2)2chch3c(ch3)2chch(ch3)2 d(ch3)3cch2ch3思路解析：考查知识点：烷烃的同分异构体的判断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，就有多少种一卤代物。等效氢的判断方法：（1）同一碳原子上的氢原子等效；(2)同一碳原子所连甲基上的氢原子等效；(3)处于镜面对称位置上的氢原子等效。将本题各项分子展开，然后按上述原则判断：可见a、b中含四种等效氢原子，c中含两种，只有d中含三种，即只能生成三种沸点不同的产物。答案：d绿色通道：同分异构体化学性质相似，物理性质不同。所以三种沸点不同的产物说明烷烃一氯取代后可生成三种不同的有机产物。变式训练分子式为c7h16的烷烃中，含有三个甲基的同分异构体数目是（ ）a.2种 b.3种 c.4种 d.5种思路解析：如果只考虑两个甲基在碳链两端，余下一个甲基作为取代基，会错选a。若思维一经发散，考虑到其他烷基照样含有甲基，就不会受三个甲基的假象蒙蔽，可选择乙基(ch3ch2)作取代基，这样可得同分异构体数目为三个。答案：b问题探究问题1如何通过实验证明甲烷中含碳和氢两种元素？导思：考查确定有机物所含元素的种类，常用的方法有可利用燃烧并检验其燃烧产物的方法来证明，但不能确定是否含有氧元素。另外还有其他的一些方法在后面的学习中，需要不断积累。探究：点燃纯净的甲烷气体，将一个干燥、洁净的小烧杯倒扣在火焰上方约半分钟，停止通入甲烷气体，将烧杯正置于石棉网上稍冷，观察烧杯内壁上的现象，若烧杯内壁有水膜出现，说明甲烷气体中含有氢元素；然后将烧杯迅速倒转过来，向烧杯里注入少量的澄清石灰水，轻轻振荡烧杯，观察烧杯内液体的现象，若石灰水变为白色浑浊状态，说明甲烷气体燃烧生成了二氧化碳气体，甲烷中含有碳元素。问题2你能根据甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的分子式，推出烷烃的化学通式吗？(设碳原子数为n)导思：推有机物的通式一种方法是利用数学关系推导，另一种方法就是根据分子的结构进行推导。 利用数学关系推导：根据甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的分子式找出规律，判断烷烃碳原子数和氢原子数之间的关系，从而推出烷烃的化学通式。 根据分子的结构进行推导：根据甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的结构找出规律，判断烷烃碳原子数和氢原子数之间的关系，从而推出烷烃的化学通式。探究：观察法：首先写出乙烷、丙烷和丁烷的分子式c2h6、c3h8、c4h10，不难发现，相邻的两个烷烃