2024年高中化学新教材同步必修第二册 第7章 第2节 第2课时　烃　有机高分子材料

第2课时烃有机高分子材料[核心素养发展目标]1.了解烃的概念及分类,了解常见烃的组成及结构,培养“证据推理与模型认知”能力。2.初步认识有机高分子材料的组成、性能,了解塑料、橡胶、纤维的性能及其在生活和生产中的应用,培养“宏观辨识与微观探析”的学科素养。一、烃1．烃的概念仅含碳和氢两种元素的有机化合物称为碳氢化合物,也称为烃。2．烃的分类(1)依据：根据碳原子间成键方式的不同可分为饱和烃和不饱和烃；根据碳骨架的不同可分为链状烃和环状烃。(2)分类特别提醒苯是芳香烃的母体,分子式为C6H6,结构简式为或,苯分子具有平面正六边形结构,相邻碳原子之间的键完全相同,其键长介于碳碳单键和碳碳双键的键长之间。思考搭建分子的球棍模型,借助模型认识烃的分子结构。烃甲烷乙烯乙炔电子式化学键C—HC—H、C—H、—C≡C—结构式H—C≡C—H分子结构特点正四面体平面形直线形分析烃的分子结构和性质,回答下列问题：(1)比较甲烷和乙烯的化学性质,分析其与二者的分子结构之间存在哪些联系？提示甲烷分子只存在单键,能发生取代反应；乙烯由于存在碳碳双键,能发生加成反应、加聚反应、氧化反应。(2)结合烃的分子组成,判断乙炔与甲烷或乙烯互为同系物吗？提示乙炔、甲烷、乙烯的分子式分别为C2H2、CH4、C2H4,从组成上,乙炔和甲烷、乙烯并没有相差一个或若干个CH2原子团,从结构上,乙炔分子中含有—C≡C—,甲烷分子中全为C—H单键,乙烯分子中含有,结构不相似,故乙炔与甲烷或乙烯均不互为同系物。(3)已知乙炔的化学性质与乙烯相似,试写出乙炔与溴加成的化学方程式。结合乙烷、乙烯和乙炔的化学性质,分析不同的碳碳键对有机物性质的影响。提示CH≡CH＋Br2→、＋Br2→。碳碳单键有稳定的化学性质,典型反应是取代反应；碳碳双键中有一个键易断裂,典型反应是氧化反应、加成反应和加聚反应；碳碳三键中有两个键易断裂,典型反应是氧化反应、加成反应和加聚反应。1．判断正误(1)一种有机物完全燃烧,产物只有CO2和H2O,则该有机物一定属于烃(×)(2)乙烯的分子式为C2H4,故分子组成为C6H12的烃一定属于烯烃(×)(3)和都属于芳香烃(×)(4)苯的分子式为C6H6,结构简式为,分子高度不饱和,故苯分子中一定含有碳碳双键,属于烯烃(×)2．(2023·青岛高一月考)下列物质中,属于有机物,但不属于烃的是()A．H2CO3B．C．CH2=CH－CH3D．CH≡CH答案B解析H2CO3属于无机物,A错误；含有氧元素,所以不为烃,B正确；CH2=CH—CH3和CH≡CH分别属于烯烃和炔烃,C、D错误。3．(1)烃是一类重要的有机化合物,其结构与性质密切相关。①下列有机化合物与甲烷互为同系物的是________(填字母,下同)。a．乙烯b．乙烷c．乙炔②下列试剂可用于鉴别乙烷和乙烯的是___________________________________。a．水b．四氯化碳c．酸性KMnO4溶液③下列有机化合物属于芳香烃的是_______________________________________。a.b.c.(2)某气态烃在标准状况下密度是2.59g·L－1,其相对分子质量等于____________；该烃中含碳82.8%,则分子中碳、氢原子的个数比是____________,分子式是____________,可能的结构简式有__________________________。答案(1)①b②c③a(2)582∶5C4H10CH3CH2CH2CH3、解析(1)①结构相似,分子组成相差一个或多个CH2原子团的有机物互为同系物,乙烯、乙炔均含有不饱和键,与甲烷结构不相似,乙烷和甲烷均为烷烃,互为同系物,所以选b。②乙烷和乙烯均为不溶于水的气体,故a无法鉴别；乙烷和乙烯均为可溶于四氯化碳的气体,故b无法鉴别；乙烯含有碳碳双键可以使酸性高锰酸钾溶液褪色,而乙烷不可以,故c可以鉴别。③含有苯环的烃类属于芳香烃。(2)标准状况下1mol气体的体积为22.4L,则质量为22.4L×2.59g·L－1≈58g,即该气体的摩尔质量为58g·mol－1,相对分子质量为58；含碳量为82.8%,则一个分子中C原子的个数为eq\f(58×82.8%,12)≈4,H原子的个数为eq\f(58－12×4,1)＝10,所以碳、氢原子的个数比是2∶5；分子式为C4H10；可能的结构简式有CH3CH2CH2CH3、。二、有机高分子材料1．有机高分子材料的分类有机高分子材料eq\o(→,\s\up7(来源))eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(天然有机高分子材料：如棉花、羊毛、天然橡胶等,合成有机高分子材料：如塑料、合成纤维、合成,橡胶、黏合剂、涂料等))2．合成有机高分子材料(1)塑料种类性能聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、脲醛塑料等强度高、密度小、耐腐蚀、易加工等(2)橡胶具有高弹性的高分子材料,是制造汽车、飞机轮胎和各种密封材料所必需的原料。天然橡胶线型结构,有一定弹性,但强度和韧性差合成天然橡胶(异戊橡胶)硫化橡胶网状结构,有更好的强度、韧性、弹性和化学稳定性特种橡胶耐热和耐酸、碱腐蚀的氟橡胶；耐高温和严寒的硅橡胶(3)纤维天然纤维棉花、羊毛、蚕丝和麻等化学纤维再生纤维用化学方法将农林产品中的纤维素、蛋白质等天然高分子加工成黏胶纤维、大豆蛋白纤维等合成纤维以石油、天然气和煤等为原料制成有机小分子单体,再经聚合反应制得思考1以异戊二烯()为单体发生加聚反应,制得聚异戊二烯橡胶的化学方程式是什么？提示eq\o(→,\s\up7(催化剂))。思考2ABS树脂()是一种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。用于制备仪表、电气、电器、机械等各种零件。(1)ABS树脂的链节为__________________。(2)合成ABS树脂的单体为________________、________________、________________。提示(1)(2)CH2=CH—CNCH2=CH—CH=CH2CH2=CH—C6H5思考3思考并回答下列问题。(1)实验室盛放浓硝酸、氯水、酸性高锰酸钾溶液的试剂瓶为什么不能用橡胶塞？提示天然橡胶的主要成分为聚异戊二烯(),分子中存在碳碳双键,能被强氧化剂氧化而变硬变脆。(2)乙烯和聚乙烯都能使Br2的CCl4溶液褪色吗？为什么？提示乙烯分子中含有碳碳双键,可以和Br2发生加成反应而使Br2的CCl4溶液褪色；而聚乙烯中不存在碳碳双键,故聚乙烯不能使Br2的CCl4溶液褪色。1．判断正误(1)塑料包装袋都可以包装食品()(2)有机高分子材料是一类结构非常复杂的有机物()(3)真丝、塑料和涤纶都是合成高分子材料()(4)天然橡胶硫化的过程没有发生化学变化()(5)以石油、煤、天然气为原料可以生产某些有机高分子材料()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√2．人们在日常生活中大量使用各种高分子材料,下列说法正确的是()A．天然橡胶易溶于水B．羊毛是合成高分子材料C．聚乙烯塑料是天然高分子材料D．聚氯乙烯塑料会造成“白色污染”答案D解析聚氯乙烯塑料在自然界中难以降解会造成“白色污染”,天然橡胶、羊毛和聚乙烯塑料都是高分子材料,难溶于水,羊毛是天然高分子材料,而聚乙烯塑料是合成高分子材料。3．腈纶又名“人造羊毛”,其结构简式为,按要求回答问题。(1)“人造羊毛”的链节为________,单体为________。(2)实验测得“人造羊毛”的相对分子质量(平均值)为32800,则该高聚物的聚合度n为_____。(3)工业上以乙炔和HCN为原料合成腈纶,合成路线如下：CH≡CHeq\o(→,\s\up7(HCN),\s\do5(①一定条件))CH=CH2—CNeq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(②))。写出有关反应的化学方程式并注明反应类型：①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。答案(1)CH2=CH—CN(2)619(3)①CH≡CH＋HCNeq\o(→,\s\up7(一定条件))CH2=CH—CN,加成反应②nCH2=CH—CNeq\o(→,\s\up7(催化剂)),加聚反应解析(2)高聚物链节的化学式为C3H3N,式量为53,链节的个数也就是聚合度n,故n＝eq\f(32800,53)≈619。(3)根据反应流程,CH≡CH和HCN先发生加成反应生成CH2=CHCN,再发生加聚反应生成聚丙烯腈,故化学方程式为①CH≡CH＋HCNeq\o(→,\s\up7(一定条件))CH2=CH—CN；②nCH2=CH—CNeq\o(→,\s\up7(催化剂))。加聚产物单体的判断方法(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的聚合物,其单体必为一种,将两个半键闭合即得对应单体。如的单体为CH2=CH—CH3。(2)凡链节的主链有四个碳原子(无其他原子),且链节无双键的聚合物,其单体必为两种,以两个碳原子为一个单元划线断开,然后分别将两个半键闭合即得对应单体。如的单体为和CH2=CH2。(3)凡链节的主链上只有碳原子,并存在碳碳双键结构的聚合物,其断键规律是“见双键,四个碳；无双键,两个碳”,划线断开,然后将单键变双键,双键变单键即得对应单体。如①CH2—CH=CH—CH2的单体为CH2=CH—CH=CH2；②的单体为CH2=CH—CH=CH2和。1．下列对烃的分类不正确的是()A．CH4、CH2=CH2、CH2=CHCH=CH2均属于饱和烃B．CH3CH2CH3、CH3CH=CH2、CH3CH=CHCH2CH=CH2均属于链状烃C．CH3CH3、、C18H38均属于饱和烃D．、、均属于芳香烃答案A解析CH2=CH2、CH2=CHCH=CH2分子中含有碳碳双键,属于不饱和烃,A项错误；链状烃指的是分子中无环状结构的烃,B项正确；CH3CH3、、C18H38三种分子中每个C原子均达到饱和状态,属于饱和烃,C项正确；含苯环的烃属于芳香烃,D项正确。2．(2023·浙江省平湖中学高一检测)下列有关有机高分子材料的说法不正确的是()A．橡胶分为天然橡胶和合成橡胶,均具有弹性B．高分子材料中的有机物分子均呈链状结构C．橡胶硫化是化学变化,形成的硫化橡胶具有更好的强度、韧性、弹性和稳定性D．家用不粘锅涂层的主要成分聚四氟乙烯()的单体是CF2=CF2答案B解析橡胶有天然橡胶和合成橡胶之分,通常使用的橡胶大部分为合成橡胶,不管是哪种橡胶,都具有一定的弹性,A项正确；在高分子材料中,有机物分子有的呈链状结构,有的呈网状结构,B项不正确；天然橡胶的弹性虽好,但稳定性差,易老化,利用化学反应得到的硫化橡胶,具有更好的强度、韧性、弹性和稳定性,C项正确。3．再生纤维与合成纤维的区别在于()A．再生纤维的主要原料是天然纤维,合成纤维的主要原料是石油等B．再生纤维的原料是石油、天然气等,合成纤维的原料是天然纤维C．再生纤维的成分是纤维素,合成纤维的成分是不饱和烃或烃的衍生物D．再生纤维的成分是不饱和烃或烃的衍生物,合成纤维的成分是纤维素答案A解析再生纤维与合成纤维的主要区别在于合成它们的原料不同,再生纤维主要由天然纤维制得,合成纤维的主要原料是石油等。4．如表是A、B、C、D四种烃的有关信息。ABCD①球棍模型为②能和Cl2在光照条件下生成多种氯代物①能使溴水褪色②标准状况下,气体密度为1.25g·L－1①既不能使溴水褪色,也不能使酸性KMnO4溶液褪色②平面结构③球棍模型为①能使溴水褪色②1mol该物质能和2molH2加成③空间填充模型为(1)A的电子式：________,B分子的空间结构为_____,D的结构式为________,空间结构为______________。(2)四种烃中,和甲烷互为同系物的是________(填结构简式,下同),完全燃烧,生成CO2和H2O的物质的量之比为1∶1的是________。(3)写出B和H2O在一定条件下发生反应的化学方程式：____________________________。(4)已知B和D具有相似的化学性质,试写出烃D与Br2按物质的量之比为1∶1反应的化学方程式：________________,将D通入酸性KMnO4溶液的现象是___________。(5)下列有关C的说法正确的是________(填字母)。A．C的分子式为C6H6,属于不饱和烃B．从C的组成上看,分子结构应该存在碳碳双键,故应属于烯烃C．C分子中的12个原子都在同一平面内D．C分子中的化学键应当比较特殊,化学键不同于一般的碳碳单键和碳碳双键E．1molC分子和H2在一定条件下反应,最多需要3molH2答案(1)平面结构H－C≡C－H直线形(2)CH3CH3CH2=CH2(3)CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化剂),\s\do5(加热、加压))CH3CH2OH(4)CH≡CH＋Br2→溶液紫红色褪去(或变浅)(5)ACDE解析根据信息及四种烃的结构,可推断A为乙烷(CH3CH3),B为乙烯(CH2=CH2),C为苯(),D为乙炔(CH≡CH)。乙烷为饱和烷烃,和甲烷互为同系物；乙烯、乙炔和苯为不饱和烃,其中乙烯和乙炔性质相似,可以发生氧化反应,乙炔通入酸性高锰酸钾溶液中的现象是溶液紫红色褪去或变浅；苯分子的分子式为C6H6,根据信息和碳原子的四价键原则,苯分子中不存在一般的碳碳单键和碳碳双键,而是一种特殊的共价键。题组一常见烃的结构、性质及分类1．下列有关烃的说法正确的是()A．烃分子中除了含碳、氢元素之外,还可能含其他元素B．根据烃分子中碳原子间成键方式不同,可把烃分为饱和烃与不饱和烃C．分子中含有苯环的有机物就是芳香烃D．乙烯和乙炔分子中都含有不饱和键,故它们互为同系物答案B解析烃是分子中只有碳和氢两种元素的有机物,A错误；含苯环的碳氢化合物才属于芳香烃,C错误；乙烯和乙炔分子结构不相似,不互为同系物,D错误。2．科学家对探测器发回的数据进行了分析,发现土卫六的大气层中含有95%的氮气,剩余的气体为甲烷和其他碳氢化合物。下列关于碳氢化合物的叙述正确的是()A．碳氢化合物的通式为CnH2n＋2B．燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物C．有些烷烃在光照下不能与氯气发生取代反应D．碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数答案D解析CnH2n＋2是链状烷烃的通式,而不是所有碳氢化合物的通式,A错误；燃烧产物为CO2和H2O的化合物不一定为碳氢化合物,有可能含有氧元素,B错误；烷烃都能在光照下与Cl2发生取代反应,C错误；因为碳的相对原子质量为偶数且成的价键为4个,结合的氢原子一定为偶数,因此碳氢化合物的相对分子质量一定为偶数,D正确。3．有A、B两种烃,碳元素的质量分数相同,下列关于A和B的叙述中正确的是()A．A和B一定互为同分异构体B．A和B不可能互为同系物C．A和B的最简式相同D．A和B各1mol完全燃烧生成的二氧化碳的质量一定相等答案C解析因烃中只有碳、氢两种元素,碳元素的质量分数相同,所以氢元素的质量分数也相同,则两种烃的最简式相同,C正确；最简式相同的烃,可能互为同分异构体,如丙烯与环丙烷,也可能不互为同分异构体,如乙炔和苯,A错误；最简式相同的烃,可能互为同系物,如乙烯与丙烯,B错误；若互为同分异构体,则A和B各1mol完全燃烧生成的二氧化碳的质量一定相等,若互为同系物,则A和B各1mol完全燃烧生成的二氧化碳的质量一定不相等,D错误。题组二有机高分子材料4．(2023·大连高一检测)如图为某品牌服装标签的部分内容,其中面料中的“涤纶”属于()A．塑料 B．天然纤维C．橡胶 D．合成纤维答案D5．(2023·广西南宁一中高一段考)熔喷布是医用口罩的核心材料,它是以聚丙烯为主要原料制成的。下列说法错误的是()A．丙烯合成聚丙烯属于加聚反应B．丙烯与Br2发生加成反应生成CH3CHBrCH2BrC．聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色D．聚丙烯属于难降解的物质,随意丢弃会造成白色污染答案C6．(2022·洛阳高一检测)现代以石油化工为基础的三大合成材料是()①合成氨②塑料③合成盐酸④合成橡胶⑤合成尿素⑥合成纤维⑦合成洗涤剂A．②④⑦ B．②④⑥C．①③⑤ D．④⑤⑥答案B7．(2023·江西宜春清江中学高一期末)聚丁二烯(英文缩写为PB)是一种有机物,结构简式为CH2CH=CHCH2,用于制备轮胎、胶管、胶板等。下列有关聚丁二烯的说法错误的是()A．聚丁二烯属于纯净物B．聚丁二烯的链节为—CH2CH=CHCH2—C．聚丁二烯的单体为CH2=CH—CH=CH2D．聚丁二烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色答案A解析聚丁二烯由多种不同聚合度的分子组成,是混合物,A错误；其链节为—CH2CH=CHCH2—,单体为CH2=CH—CH=CH2,B、C正确；含有碳碳双键,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,从而使其褪色,D正确。8．具有单、双键交替长链(如……—CH=CH—CH=CH—CH=CH—……)的高分子有可能成为导电塑料。下列分子中可能成为导电塑料的是()A．聚乙炔 B．聚乙烯C．聚苯乙烯 D．聚丁二烯答案A解析具有单、双键交替长链的高分子有可能成为导电塑料,聚乙烯(CH2—CH2)、聚苯乙烯()的链节中只有单键,聚丁二烯(CH2—CH=CH—CH2)不是单、双键交替结构；只有聚乙炔是单、双键交替结构。9．下列说法错误的是()A．甲烷、乙烯和乙炔分子中的化学键类型完全不同B．碳元素含量大小关系：乙炔＞乙烯＞甲烷C．由乙烯与氢气反应生成乙烷可知,乙炔与氢气反应可能生成乙烯D．甲烷、乙烯和乙炔既可都属于烃类,又可分别属于不同类别答案A解析A项,三种物质分子中均含有碳氢键,错误；B项,乙炔、乙烯、甲烷分子中碳原子和氢原子的个数比分别为1∶1、1∶2、1∶4,因此乙炔分子中碳含量最大,甲烷分子中碳含量最小,正确；C项,乙烯能发生加成反应,由结构可判断乙炔也能发生加成反应,正确；D项,三种物质均属于烃,但又分别属于烷烃、烯烃和炔烃,正确。10．桥环烃是指由两个碳环共用两个或两个以上碳原子的一类环烃,二环[1,1,0]丁烷()是最简单的一种桥环烃。下列关于该化合物的说法错误的是()A．与CH2=CHCH=CH2互为同分异构体B．二氯代物共有4种C．所含碳碳键不都是单键D．每个碳原子均处于与其直接相连的原子构成的四面体内部答案C解析由二环[1,1,0]丁烷的结构简式可知其分子式为C4H6,它与CH2=CHCH=CH2互为同分异构体,A项正确；二环[1,1,0]丁烷的二氯代物中,两个氯原子取代同一个碳原子上的氢原子的结构有1种,两个氯原子取代不同碳原子上的氢原子的结构有3种,共有4种,B项正确；二环[1,1,0]丁烷分子中的碳碳键均是单键,C项错误；二环[1,1,0]丁烷分子中,每个碳原子均形成4个单键,类似于甲烷分子中的碳原子,处于与其直接相连的原子构成的四面体内部,D项正确。11．(2023·山东聊城高一段考)不粘锅的内壁有一薄层聚四氟乙烯涂层,因此用不粘锅烧饭菜时不易粘锅,下列说法正确的是()A．聚四氟乙烯分子中含有双键B．聚四氟乙烯的单体是不饱和烃C．聚四氟乙烯的化学性质很稳定D．聚四氟乙烯的熔、沸点很低答案C解析聚四氟乙烯为四氟乙烯的聚合物,分子中没有双键,根据其用途可知,聚四氟乙烯性质较为稳定,化学性质很不活泼,熔、沸点较高,单体是不饱和烃的衍生物,C错误。12．甲烷分子中的四个氢原子都可以被取代。甲烷分子中的四个氢原子都被乙烯基(CH2=CH—)取代得到产物的结构简式如下：下列对所得分子的描述不正确的是()A．分子式为C9H12B．1mol该物质在一定条件下最多能与4molH2发生加成反应C．所有碳原子都在同一平面上D．该物质属于烯烃答案C解析A项,根据结构简式可直接数出碳、氢原子的数目,从而得出其分子式为C9H12,正确；B项,1mol该物质含4mol碳碳双键,故最多可与4molH2发生加成反应,正确；C项,甲烷分子中四个氢原子被四个—CH=CH2取代后,其正四面体的基本结构不变,因此所有碳原子不可能都处在同一平面上,错误；D项,因含碳碳双键,且只含有C、H两种元素,因此属于烯烃,正确。13．(2023·杭州师大附中高一期中)聚氯乙烯英文缩写为PVC,是当今世界上产量最大、应用最广的热塑性塑料之一。(1)工业上以乙烯和氯气为原料合成PVC的流程如下：乙烯eq\o(→,\s\up7(一定条件))1,2-二氯乙烷(CH2ClCH2Cl)eq\o(→,\s\up7(一定条件))氯乙烯(CH2=CHCl)eq\o(→,\s\up7(一定条件))PVC①氯乙烯的分子式为____________。②乙烯生成1,2-二氯乙烷的化学方程式为__________,反应类型是__________________。③氯乙烯生成PVC的化学方程式为__________________。(2)一定条件下,乙炔(HC≡CH)与HCl发生加成反应也可以得到氯乙烯,写出反应的化学方程式：_______。(3)下列有关PVC的说法正确的是______________(填字母)。A．能使溴的四氯化碳溶液褪色B．在空气中燃烧,但产物易引起环境污染C．能使酸性KMnO4溶液褪色答案(1)①C2H3Cl②H2C=CH2＋Cl2eq\o(→,\s\up7(一定条件))CH2ClCH2Cl加成反应③nH2C=CHCleq\o(→,\s\up7(一定条件))(2)HC≡CH＋HCleq\o(→,\s\up7(一定条件))H2C=CHCl(3)B解析(1)②乙烯与Cl2加成生成1,2-二氯乙烷,反应为H2C=CH2＋Cl2eq\o(→,\s\up7(一定条件))CH2ClCH2Cl。③氯乙烯中有碳碳双键可发生加聚反应形成高分子PVC,反应为nH2C=CHCleq\o(→,\s\up7(一定条件))。(2)乙炔含有不饱和键可与HCl发生加成反应：HC≡CH＋HCleq\o(→,\s\up7(一定条件))H2C=CHCl。(3)PVC中不存在不饱和键,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,A错误；PVC能燃烧但产物会造成空气污染,B正确；PVC中不存在不饱和键,只有单键不能被高锰酸钾氧化,C错误。14．(1)请写出烷烃CxHy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,试回答下列问题：(2)相同状况下,等体积的上述气态烃充分燃烧,消耗O2最多的是______________。(3)等质量的上述气态烃,在充分燃烧时,消耗O2最多的是______________。(4)在120℃、1.01×105Pa条件下,某气态烃与足量的O2完全反应后,测得反应前后气体的体积没有发生改变,则该烃为______________。(