新教材2023-2024学年高中化学第1章有机化合物的结构与性质烃第3节烃第1课时烷烃及其性质课件鲁科版选择性必修3

第1章第3节第1课时烷烃及其性质基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目录索引

素养目标1.能根据甲烷的性质推理烷烃的化学性质,如取代反应、氧化反应等,培养证据推理与模型认知的化学学科核心素养。2.由烷烃的通式能写其燃烧的化学方程式,会分析有关的燃烧规律,培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。基础落实·必备知识全过关必备知识一、烷烃烷烃是一种饱和链烃,属于脂肪烃,通式为

(n≥1)。

二、烷烃的性质1.物理性质(1)颜色:均为无色物质。

相同碳原子数时,支链越多,熔、沸点越低(2)熔、沸点:烷烃的熔、沸点一般随碳原子数的增加而

。

CnH2n+2升高

新戊烷常温下为气态(3)状态:常温、常压下烷烃的状态随碳原子数的增加逐渐由

、

变到

。

(4)密度:随着碳原子数增多,密度逐渐

,但都比水的密度

。

(5)溶解性:烷烃都

溶于水,易溶于苯、乙醚等有机溶剂。

气态液态固态增大小不2.化学性质(1)常温下烷烃很不活泼,与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂等都不发生反应。(2)氧化反应:烷烃燃烧的通式为

。

(3)取代反应:可以与卤素单质在一定条件下发生取代反应。①反应条件:纯净的卤素单质、

。

②反应举例:CH3CH3+Cl2

。

光照

CH3CH2Cl+HCl【微思考1】戊烷有三种同分异构体,这三种同分异构体的沸点有什么规律?【微思考2】丙烷的一氯代物有几种?试写出它们的结构简式。丙烷的二氯代物有几种?提示

戊烷有三种同分异构体,它们的沸点从高到低的顺序是:正戊烷>异戊烷>新戊烷,新戊烷在常温下是气态。一般来说,碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低。提示

丙烷的一氯代物有2种,分别为CH3CH2CH2Cl和

。丙烷的二氯代物有4种。自我检测1.判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)甲烷与氯气发生取代反应生成的产物是纯净物。(

)(2)1molCH3CH3与氯气发生反应生成CCl3CCl3最多消耗3molCl2。(

)(3)甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应。(

)(4)含有多个碳原子的直链烷烃中碳链是直线形的。(

)(5)甲烷跟氯气反应生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的空间结构均为正四面体形。(

)××√××2.在光照条件下,等物质的量的CH3CH3与Cl2充分反应后,得到产物中物质的量最大的是(

)A.CH3CH2Cl B.CH2ClCH2ClC.CCl3CH3

D.HClD解析

在光照条件下,等物质的量的CH3CH3与Cl2充分反应后,有多种有机取代产物,它们的物质的量不确定,但各有机取代产物的物质的量之和与生成的HCl的物质的量相等,则产物中物质的量最大的是HCl,D项正确。重难探究·能力素养全提升探究一烷烃的取代反应问题探究为了探究甲烷与氯气的反应,某同学设计了如图所示装置,在U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。请思考并回答下列问题:(1)反应结束后能否只得到一种有机取代产物?(2)经过几个小时的反应后,U形管左端的气柱体积怎样变化?(3)若水中含有Na2SiO3,在U形管的左端会观察到什么现象?提示

(1)不能。因为甲烷与氯气的取代反应不能只停留在某一步,最终得到四种有机取代产物的混合物,同时还生成HCl。(2)体积减小。(3)有白色沉淀生成。应用体验视角1烃类的物理性质1.已知有一种烃的结构类似自行车,简称“自行车烃”,其键线式如下图。下列关于该烃的叙述正确的是(

)A.易溶于水

B.可用于灭火C.密度大于水

D.沸点高于环己烷D解析

烃类物质都难溶于水,故“自行车烃”难溶于水,A错误;烃类物质都易燃烧,“自行车烃”不能用于灭火,B错误;烃的密度比水的密度小,C错误;“自行车烃”的相对分子质量大于环己烷,其沸点高于环己烷,D正确。应用体验视角2烃类的取代反应2.丙烷(C3H8)是一种环保型燃料。下列有关丙烷的说法正确的是(

)A.丙烷既能发生取代反应,又能发生加成反应B.丙烷完全燃烧,其产物对空气没有污染C.丙烷燃料电池中,丙烷在正极发生反应D.丙烷的一氯代物有三种同分异构体B解析

烷烃能发生取代反应,但不能发生加成反应,A错误;丙烷完全燃烧生成CO2和H2O,不会对空气造成污染,B正确;丙烷燃料电池中,丙烷发生氧化反应,应在负极上发生反应,C错误;丙烷中存在对称碳原子,只有两种氢原子,故其一氯代物只有两种,D错误。3.分子式为C4H8Cl2的有机化合物(不考虑立体异构)有(

)A.7种B.8种C.9种D.10种C解析

C4H8Cl2可以看作C4H10中的2个H原子被2个Cl原子取代,C4H10有CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2两种同分异构体,这两种同分异构体中均含有2种氢原子。因此第一个氯原子(用①表示)连接的位置有4种:规律方法

判断有机化合物二元取代产物的同分异构体数目时可用定一动一法。首先确定有机化合物中可被取代的氢原子有几种,据此确定第一个取代基可连接的位置;判断有机化合物连接第一个取代基后有几类氢原子,确定第二个取代基可连接的位置。注意如果两个取代基相同,还应注意不要出现重复。4.[2023浙江宁波高一校考阶段练习]下列有关烷烃性质的叙述不正确的是(

)A.烷烃不会发生分解B.在通常情况下,烷烃与酸、碱、强氧化剂不反应C.烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应D.烷烃均为难溶于水的无色物质A解析

甲烷在大于1

000

℃下就能够分解为氢气和炭黑,高级烷烃在加热或者分子筛催化下也可以发生裂化反应,生成碳原子数较少的烷烃和烯烃,A错误;烷烃性质稳定,在通常情况下不与强酸、强碱和强氧化剂反应,烷烃不与酸性高锰酸钾溶液反应,但在点燃条件下能与氧气反应,B正确;烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应,例如甲烷与氯气,C正确;烷烃均为难溶于水的无色物质,易溶于有机溶剂,其熔点、沸点和密度一般随着分子中碳原子数的增加而增加,D正确。5.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。

光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(

)D6.如图所示,一端封闭的U形管,封闭的一端有一段CH4和Cl2的混合气体,在水平部分有一段气柱,其他两段为液体,已知液体与气体不反应,使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应,则中间气柱的长度的变化情况是(假设中间气柱未移出U形管的水平部分)(

)A.变大

B.变小C.不变

D.难以确定A探究二烃的燃烧规律问题探究把某纯净气体点燃,在火焰上方罩一烧杯,观察到烧杯内壁有水珠生成,迅速倒转烧杯,倒入少量澄清石灰水并振荡,石灰水变浑浊。(1)若该气体为甲烷,请写出上述过程中发生反应的化学方程式。(2)上面实验能否证明该气体一定属于烃类化合物?提示

不能。可证明该气体中含有C、H两种元素,不能确定是否含有氧元素或其他元素。深化拓展烃完全燃烧的规律(1)对于气态烃CxHy完全燃烧后生成CO2和H2O,可表示为①当H2O为液态时,1体积气态烃燃烧后气体总体积减小,减小量ΔV=+1。②当H2O为气态时,1体积气态烃燃烧后气体总体积与燃烧前气体总体积的差为-1,根据y值不同有三种情况:a.当y=4时,ΔV=0,即反应前后气体总体积相等。b.当y<4时,ΔV=(-1)<0,即反应后气体总体积减小。c.当y>4时,ΔV=(-1)>0,即反应后气体总体积增大。(2)当等物质的量的烃完全燃烧时,消耗氧气的量取决于(x+)的值,此值越大,耗氧量越多。(3)等质量的烃完全燃烧时,消耗氧气的量取决于CxHy中

的比值,此值越大,耗氧量越大。(4)若烃分子的组成中碳、氢原子个数比为1∶2,则完全燃烧后生成的二氧化碳和水的物质的量相等。(5)等质量的且最简式相同的各种烃完全燃烧时,其耗氧量、生成的二氧化碳和水的量均相等。应用体验视角烃的燃烧1.现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物:(1)等质量的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是

。

(2)相同状况、相同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是

。

(3)等质量的以上三种物质完全燃烧时,生成二氧化碳最多的是

,生成水最多的是

。

(4)在120℃、1.01×105Pa时,上述其中两种气态烃和足量的氧气混合点燃,相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化,这两种气体是

。

CH4C2H6

C2H4

CH4

CH4和C2H42.一般来说,分子中碳原子数小于5的烷烃在常温下为气态,现有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷四种烷烃,请用它们的分子式填空。(1)相同状况下,等体积的上述气态烃充分燃烧后,消耗氧气的量最多的是

(写出分子式,下同)。

(2)等质量的上述气态烃充分燃烧后,消耗氧气的量最多的是

。

(3)10mL上述某气态烃在50mLO2中完全燃烧后,得到液态水及体积为35mL的混合气体(所有气体的体积均在相同条件下测定),则该气态烃是

。

C4H10CH4

C2H6B.二者属于同系物

D解析

(CH3)2CHCH2CH3分子内有四种氢原子,则其一氯代物有四种,A正确;二者结构相似、通式相同、相差3个