2020化学新人教必修：烷烃含解析.doc

教学资料范本2020化学新人教必修：烷烃含解析编 辑：_时 间：_第2课时烷烃学习目标核心素养建构1.了解烷烃的概念、通式及结构特点。2了解烷烃的物理性质和化学性质。3理解同系物、同分异构体的概念、并会判断及书写简单的烷烃的同分异构体。知 识 梳 理一、烷烃1分子结构特点【自主思考】1多碳原子烷烃(如CH3CH2CH2CH2CH3)分子中、碳链是直线状吗？提示不是。烷烃分子中的碳原子以单键与其他原子相连、因此与之成键的4个原子构成四面体结构。碳原子一定不在同一直线上、因为直链烷烃中碳原子的排列呈锯齿状。2物理性质(1)递变规律(随碳原子数n递增)(2)相似性烷烃均难溶于水、相对密度均小于1。3化学性质(与CH4相似)(1)稳定性在通常情况下、烷烃比较稳定、跟强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等都不反应。(2)燃烧反应烷烃燃烧通式：CnH2n2O2nCO2(n1)H2O。(3)取代反应烷烃能与氯气等卤素单质在光照条件下发生取代反应、如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学方程式为C2H6Cl2C2H5ClHCl。4习惯命名法(1)表示碳原子数(n)及其表示n1012345678910甲乙丙丁戊己庚辛壬癸n10相应数字(2)举例：C6H14命名为己烷、C18H38命名为十八烷。(3)碳原子数n相同结构不同时、用正、异、新表示、如C4H10的两种分子的命名：无支链时、CH3CH2CH2CH3：正丁烷。有支链时、：异丁烷。【自主思考】2正丁烷与异丁烷的沸点哪一个更高、有何规律？提示正丁烷的沸点高。碳原子数相同的烷烃、一般支链越多、沸点越低、所以沸点：正丁烷异丁烷。二、同系物同分异构体1同系物(1)特点：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。(2)实例：CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3等烷烃互为同系物。特别提醒(1)同系物具有相同的通式、但是通式相同的有机物不一定互为同系物、同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。(2)同系物的组成元素相同、同系物之间相对分子质量相差14n(n1,2,3)。2同分异构体(1)概念：具有相同的分子式、但具有不同的结构的物质。(2)实例：CH3CH2CH2CH3与互为同分异构体。(3)同分异构体的沸点：支链越多、沸点越低。(4)同分异构现象是有机化合物种类繁多的原因之一。效 果 自 测1判断正误、正确的打“”、错误的打“”。(1)烷烃的分子通式是CnH2n2(n1)、但符合通式CnH2n2的不一定是烷烃()(2)烷烃的特征性质是能与卤素单质发生取代反应()(3)烷烃性质稳定、不能使酸性KMnO4溶液褪色()(4)同分异构体具有相同的组成元素()(5)组成元素相同的化合物互为同分异构体()(6)同分异构体具有相同的相对分子质量()(7)相对分子质量相同的化合物互为同分异构体()(8)互为同分异构体的化合物也可能互为同系物()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2下列性质中、属于烷烃特征的是()A完全燃烧只生成二氧化碳和水B它们不溶于水C分子的通式为CnH2n2、与氯气发生取代反应D它们密度都较小答案C3下列各物质：O2和O312C和14CC2H6和C3H8(1)互为同位素的是_。(2)互为同素异形体的是_。(3)同属于烷烃的是_。(4)互为同分异构体的是_。(5)互为同系物的是_。答案(1)(2)(3)(4)(5)探究一、同系物的组成与结构特点【合作交流】1CH2=CHCH3和的组成相同、二者中哪一个与CH2CH2互为同系物？由此判断：分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物吗？提示与CH2=CH2互为同系物的是CH2=CHCH3、因为CH2CH2和CH2CHCH3分子中都含有、结构相似、且分子组成上相差1个CH2原子团。分子中含碳碳单键而不含双键、化学键类型不同、结构不相似。由此可知分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物结构不一定相似、故不一定是同系物。2CH3CH2CH2CH3与是否属于同系物？为什么？提示不是。因为同系物在分子组成上必须相差1个或若干个CH2原子团、一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3与分子式相同、属于同分异构体。3同系物具有同一通式、具有同一通式的有机物一定是同系物吗？提示不一定、如CH2=CH2和通式相同、均为CnH2n、再如CH3CH2CH2CH3与通式也相同、但它们均不为同系物、所以具有同一通式的有机物不一定是同系物。【点拨提升】1同系物判断的三个关键点：(1)“同”互为同系物的物质必须属于同一类物质。(2)“似”结构相似、是指化学键类型相似、分子中各原子的结合方式相似。(3)“差”组成上相差n个CH2原子团(n1)。同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。2判断同系物时应注意的两个问题：(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同、也可能不同。(2)同系物和同分异构体的区别、同系物结构相似、组成不同、分子式不同；同分异构体分子式相同、结构可能相似也可能不相似。3同系物判断的几个“一定”和“不一定”(1)同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。(2)同系物具有同一通式、但具有同一通式的有机物不一定是同系物。(3)同系物的化学性质一定相似、但化学性质相似的物质不一定是同系物。(4)同系物的相对分子质量一定不相同。【典题例证1】下列各组内的物质不属于同系物的是(双选)()解析虽然A中的3个选项有的是直链结构、有的是带支链的结构、但它们通式相同、都属于烷烃、在分子组成上分别相差一个CH2原子团、故为同系物；B选项中的3种物质均只含一个碳碳双键、在分子组成上分别相差一个CH2原子团、也属于同系物；C中和分子式相同、结构不同、是同分异构体；D中3种物质互为同分异构体、因此选C、D。答案CD【学以致用1】下列说法中错误的是()化学性质相似的有机物一定是同系物分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物一定是同系物若烃中碳、氢元素的质量分数相同、它们必定是同系物互为同系物的两种有机物的物理性质有差异、但化学性质必定相似A B只有C只有 D只有解析互为同系物的有机物结构相似、化学性质相似、物理性质随碳原子数的递增呈规律性变化、正确；化学性质相似的有机物、结构不一定相似、故不一定是同系物、错误；CH2=CH2和在分子组成上相差一个CH2原子团、碳、氢元素的质量分数均相同、但二者结构不相似、不是同系物、错误、故选D。答案D探究二、同分异构体的判断【合作交流】1同分异构体的相对分子质量相同、那么、相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗？提示相对分子质量相同、但分子式不一定相同、如相对分子质量为28的分子有CO、N2、C2H4、它们不是同分异构体。2同分异构体的分子中各元素的质量分数分别相等、分子中各元素的质量分数分别相等的物质一定是同分异构体吗？提示各元素的质量分数相同的物质、分子式不一定相同、如CH2=CH2、CH3CH=CHCH3和分子中碳元素和氢元素的质量分数均为85.7%和14.3%、但它们不是同分异构体。3CH3CH=CH2与互为同分异构体吗？同分异构体的化学性质一定相同吗？提示二者分子式相同、碳原子与碳原子间的连接方式不同、结构不同、是同分异构体；同分异构体可能是不同类的物质、如题干所述两种物质、它们的化学性质不同。4丁烷有几种同分异构体？其一氯代物有几种？提示丁烷有两种同分异构体、它们分别是正丁烷和异丁烷。其一氯代物共有4种、它们分别是CH3CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CHClCH3、(CH3)2CHCH2Cl、(CH3)2CClCH3。【点拨提升】1同分异构体判断时的易错点碳碳单键可以旋转、因此烷烃(主链的碳原子数4)的碳链形状可以改变。在判断是否为同分异构体时、要特别注意与同一物质相区分。2简单烷烃的同分异构体数目烷烃分子组成越复杂、同分异构体越多、如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体、C4H10有2种同分异构体、C5H12有3种同分异构体。【典题例证2】下列说法中正确的是()AC3H7Cl有3种同分异构体B相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体C同分异构体之间的转化是化学变化答案C【学以致用2】下列烷烃在光照下与氯气反应、生成3种二氯代烃的是()解析B项、两个氯原子可取代同一个甲基上的H、也可取代两个甲基上的H、还可以一个取代甲基上的H、一个取代上的H。答案B探究三、烷烃的结构和性质【合作交流】1根据甲烷的空间构型、试分析多个碳原子的烷烃中碳键为什么不是直线形而是锯齿状？提示烷烃分子中碳原子间只能以单键结合成链状、碳原子的其他价键都与氢原子结合、使每个碳原子的价键充分利用达到“饱和”。因碳原子形成的4个单键伸向四面体的4个顶点、故多个碳原子的烷烃中碳链不会呈直线形、而是呈锯齿状。2根据甲烷的化学性质、推测丙烷的化学性质主要有哪些？提示在光照条件下能和氯气、溴蒸气发生取代反应、能和O2发生燃烧反应。3根据烃的元素组成特点、试分析如何通过烃的燃烧实验、推导出烃的分子式？提示通过一定量的烃燃烧生成CO2和H2O的量计算出烃、CO2、H2O的定量关系、求出1 mol烃分子中碳、氢原子的物质的量。【点拨提升】1烷烃的结构特点(1)单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。(2)饱和：碳原子剩余价键全部跟氢原子结合、烷烃是饱和烃、相同碳原子数的有机物分子里、烷烃的含氢量最大。(3)链状：碳原子结合成的链可以是“直链”、也可以含有支链。2常见的呈四面体结构的物质(1)正四面体结构的物质：甲烷、四氯化碳。(2)四面体结构的物质：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷。3烷烃的化学性质(1)在光照条件下与卤素单质发生取代反应。CnH2n2X2CnH2n1XHX(2)燃烧反应。CnH2n2O2nCO2(n1)H2O【典题例证3】下列说法正确的是()A碳碳间以单键结合、碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃B分子组成符合CnH2n2的烃一定是烷烃C正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上D碳、氢原子个数比为13的烷烃有两种解析A项中环烷烃也符合要求、但它不是链烃、属于环烃；C项中由碳原子的成键方式和键角特征知、碳原子呈折线方式排列、因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上；D项中n(C)n(H)13时必为C2H6、一定是乙烷。答案B【学以致用3】正己烷是优良的有机溶剂、其球棍模型为、下列有关说法正确的是()A正己烷的分子式为C6H12B正己烷的一氯代物有3种C正己烷能与溴发生取代反应而使溴水褪色D主链上含有4个碳原子的正己烷的同分异构体只有1种解析正己烷分子式为C6H14、A项错误；正己烷的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3、分子中存在三种位置不同的氢原子、故其一氯代物有3种、B项正确；烷烃不能与溴水发生反应、C项错误；主链上有4个碳原子时、正己烷的同分异构体有2种：、D项错误。答案B1.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溶液的紫色褪去分子通式为CnH2n2的烃不一定是烷烃所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应光照条件下、乙烷通入溴水中、可使溴水褪色A. B. C. D.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、通常情况下烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应、错误；因分子通式CnH2n2中的每个碳原子的价键都达到饱和、因此符合通式CnH2n2的烃一定是烷烃、错误；烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应、这是烷烃的主要性质之一、正确；烷烃与溴水不反应、故乙烷不能使溴水褪色、错误。答案D2.主链上有5个碳原子、含甲基、乙基两个支链的烷烃有()A.5种 B.4种 C.3种 D.2种解析主链上有5个碳原子、则乙基只能在中间C上、甲基可以在中间C上、也可以在2号C上、所以有如下2种同分异构体：、。答案D3下列有关说法正确的是()A石墨和金刚石互为同位素B乙烷和丙烷互为同素异形体CCH3CH2CH2CH3与CH(CH3)3互为同分异构体D12C和13C互为同系物解析石墨和金刚石互为同素异形体、A项错误；乙烷和丙烷互为同系物、B项错误；12C和13C互为同位素、D项错误。答案C4某有机化合物6.2 g在氧气中完全燃烧、只生成8.8 g CO2和5.4 g H2O。下列说法正确的是()A该化合物仅含碳、氢两种元素B该化合物中碳、氢原子个数比为14C无法确定该化合物是否含有氧元素D该化合物一定含有氧元素解析8.8 g CO2中含有碳元素的物质的量为0.2 mol、碳元素的质量为2.4 g、5.4 g水中含有氢原子的物质的量为0.6 mol、氢元素的质量为0.6 g。m(C)m(H)2.4 g0.6 g3.0 g6.2 g、该化合物不仅含碳、氢两种元素、还一定含有氧元素；其中所含C、H两种元素原子的物质的量之比为n(C)n(H)0.2 mol0.6 mol13。答案D5观察下面几种烷烃的球棍模型：(1)与C互为同系物的是_、与C互为同分异构体的是_。(2)在烷烃的同系物中、随碳原子数增加、其熔、沸点依次_(其中碳原子数满足_条件的烷烃常温下呈气态)、液态时密度依次_。解析理解同系物、同分异构体的概念、会判断同系物、同分异构体。了解随碳原子数增加、烷烃熔点、沸点、密度的递变规律。答案(1)ABD(2)升高小于或等于4增大课时作业1.设NA为阿伏加德罗常数的值、下列说法正确的是()A.标准状况下、11.2 L戊烷所含的分子数为0.5NAB.0.5 mol C3H8分子中含CH共价键的个数为2NAC.11.2 L二氯甲烷所含分子数为0.5NAD.30 g乙烷分子中含有的共用电子对数为7NA解析标准状况下、戊烷是液体、无法通过气体摩尔体积计算其物质的量、则无法求得其所含的分子数、A错误；0.5 mol C3H8分子中含CH共价键的个数为0.5 mol8NA mol14NA、B错误；未标明物质所处状况、无法通过气体摩尔体积计算气体的分子数、且二氯甲烷在常温常压下是液体、C错误；30 g乙烷的物质的量为1 mol、1个乙烷分子中共用电子对数目为7、故1 mol乙烷分子中所含的共用电子对数为7NA、D正确。答案D2.下列说法正确的是()A.乙烷一氯代物的同分异构体有1种、二氯代物的同分异构体有3种B.丙烷一氯代物的同分异构体有2种、二氯代物的同分异构体有5种C.正丁烷一氯代物的同分异构体有2种、二氯代物的同分异构体有5种D.正戊烷一氯代物的同分异构体有3种、二氯代物的同分异构体有9种解析乙烷分子中只有1种氢原子、所以其一氯代物的同分异构体只有1种、二氯代物的同分异构体有2种、即CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、A错误。丙烷分子中有2种氢原子、所以其一氯代物的同分异构体有2种、二氯代物的同分异构体有4种、即CH3CH2CHCl2、CH3CCl2CH3、CH3CHClCH2Cl、ClCH2CH2CH2Cl、B错误。正丁烷分子中有2种氢原子、所以其一氯代物的同分异构体有2种、二氯代物的同分异构体有6种、即CH3CH2CH2CHCl2、CH3CH2CHClCH2Cl、CH3CHClCH2CH2Cl、CH2ClCH2CH2CH2Cl、CH3CCl2CH2CH3、CH3CHClCHClCH3、C错误。正戊烷分子中有3种氢原子、所以其一氯代物的同分异构体有3种：CH3CH2CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CH2CHClCH3、CH3CH2CHClCH2CH3；当一氯代物为CH3CH2CH2CH2CH2Cl时、在此基础上形成的二氯代物有5种：CH3CH2CH2CH2CHCl2、CH3CH2CH2CHClCH2Cl、CH3CH2CHClCH2CH2Cl、CH3CHClCH2CH2CH2Cl、CH2ClCH2CH2CH2CH2Cl；当一氯代物为CH3CH2CH2CHClCH3时、在此基础上形成的二氯代物有3种：CH3CH2CH2CCl2CH3、CH3CH2CHClCHClCH3、CH3CHClCH2CHClCH3；当一氯代物为CH3CH2CHClCH2CH3时、在此基础上形成的二氯代物有1种：CH3CH2CCl2CH2CH3；所以正戊烷二氯代物的同分异构体共有9种、D正确。答案D3下列各组物质中、不管它们以何种比例混合、只要总物质的量一定、充分燃烧后消耗氧气的量也一定的是()AC2H2和C6H6BC2H6O和C3H6O2CCH2O和C2H4O2DC3H8和C4H8O2解析根据有机物燃烧通式、知1 mol CxHyOz的耗氧量为(xy/4z/2) mol、不管它们以何种比例混合、只要总物质的量一定、充分燃烧后消耗氧气的量一定、则xy/4z/2的值相等时、符合题意、正确选项为D。答案D4在1.01105 Pa、常温下、测得某些烷烃的沸点如下表所示。物质名称及结构简式沸点/正丁烷CH3(CH2)2CH30.5正戊烷CH3(CH2)3CH336.0异戊烷27.8新戊烷9.5正己烷CH3(CH2)4CH369.0下列选项正确的是()A石油液化气罐中的正丁烷为气体B在1.01105 Pa、常温下、C5H12都是液体C异戊烷的一溴代物有5种DC5H12随支链的增加、沸点逐渐降低解析石油液化气罐中气压较大、正丁烷应该呈液态、A项错误；在1.01105 Pa、常温下、新戊烷是气体、B项错误；的一溴代物只有4种、C项错误；C5H12的三种同分异构体中、随支链的增加、沸点逐渐降低、D项正确。答案D5下列关于同系物的说法中、错误的是()A同系物具有相同的最简式B同系物能符合同一通式C同系物中、相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团D同系物的化学性质基本相似、物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化解析结构相似、必属同一类物质、因此有同一通式、但不一定有相同的最简式、A错误、B正确；相邻同系物组成上相差一个CH2原子团、C正确；因结构相似、所以化学性质基本相似、但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化、D正确。答案A6某气态烃在恒容密闭容器内与氧气混合完全燃烧、如果燃烧前后容器内(温度高于100)压强保持不变、该烃可能是()AC2H6 BC2H4CC3H8 DC3H6解析烃燃烧的化学方程式为CxHy(x)O2xCO2H2O(g)、因为燃烧前后容器内压强不变、说明燃烧前后气体总体积不变、即1xx、得y4、B项正确。答案B7.有一种无色的混合气体可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl组成。为确定其组成、进行了以下实验：将此混合气体通过浓硫酸、气体总体积基本不变；再通过过量的澄清石灰水、未见浑浊、但气体体积减小；把剩余气体在足量氧气中点燃、燃烧产物不能使无水硫酸铜变色。则原混合气体一定含有()A.CO和HCl B.CH4和NH3C.CH4和HCl D.H2和CO2解析将混合气体通过浓硫酸、气体总体积基本不变、则不含有NH3；再通过过量的澄清石灰水、未见浑浊、但气体体积减小、所以混合气体一定不含CO2、一定含有HCl；把剩余气体在足量氧气中点燃、燃烧产物不能使无水硫酸铜变色、说明燃烧产物不含水、混合气体一定没有CH4和H2、故原混合气体中含有CO和HCl。答案A8.烷烃分子可看成由CH3、CH2、和等结构组成的。如果某烷烃分子中同时存在这4种基团、所含碳原子数又最少、这种烃分子应含_个碳原子、其结构简式可能为_或_或_。.(1)请写出烷烃CnH2n2(n1)在足量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、试回答下列各题(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)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_。解析.四种基团有、和三种连接方式；由此可知至少需要4个CH3才能形成烷烃、故这种烃最少应有8个碳原子、结构简式为和。.(1)烷烃CnH2n2在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式为CnH2n2O2nCO2(n1)H2O。(2)相同状况下、等体积即物质的量相同、消耗O2的量取决于、即丁烷消耗O2的量最多。(3)等质量时消耗O2的量取决于氢的含量、即甲烷消耗O2的量最多。(4)反应前后体积之差为25 mL、根据燃烧化学方程式可知该烃为乙烷。答案.8.(1)CnH2n2O2nCO2(n1)H2O(2)(3)(4)9有下列结构的物质：CH3(CH2)3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3于同系物的是_；属于同分异构体的是_；属于同种物质的是_。ABCDEF解析7种物质均为烷烃、若碳原子数不同、则互为同系物；若碳原子数相同、而结构不同、则互为同分异构体；若碳原子数相同、且结构也相同、则为同一种物质。7种物质的分子式分