1.3.1 烷烃及其性质 课件 高二下学期化学鲁科版（2019）选择性必修3

第1章有机化合物的结构与性质烃第3节烃第1课时烷烃及其性质素养目标学习要点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。烷烃的结构:饱和链烃。烷烃的通式:CnH2n+2。烷烃的化学性质:①取代反应,②燃烧反应。知识点一烷烃的结构和物理性质基础落实•必备知识全过关1.烷烃的结构

碳碳单键链状氢原子2.烷烃的物理性质(1)递变规律(随碳原子数n递增)(2)相似性烷烃

于水,

于苯、乙醚等有机溶剂,密度

水。

气态升高增大不溶易溶小于正误判断(1)烷烃的通式为CnH2n+2,符合通式为CnH2n+2的烃必为烷烃。(

)(2)烷烃的密度随相对分子质量的增大逐渐增大。(

)(3)丙烷的球棍模型图为

。(

)√√×提示

丙烷分子中三个碳原子不在一条直线上,而且中间碳原子上还连有2个氢原子。(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。(

)×提示

烷烃中碳原子为sp3杂化,碳链呈锯齿形。

×提示

CCl4的空间结构为正四面体形,CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3均不是正四面体形。重难突破•能力素养全提升探究角度

烷烃的结构和物理性质例题

下列关于CH3CH3和CH3CH2CH2CH3的叙述正确的是(

)A.均能用CnH2n+2(n≥1)组成的通式表示B.与所有烷烃互为同素异形体C.因为它们的结构相似,所以它们的化学性质相似,物理性质相同D.二者都存在同分异构现象A解析

二者均是烷烃,可以用通式CnH2n+2(n≥1)表示其组成,故A正确;同种元素形成的不同单质互为同素异形体,二者均为化合物,故B错误;二者均是烷烃,结构相似,因此它们的化学性质相似,物理性质不同,如熔、沸点,故C错误;CH3CH3不存在同分异构现象,故D错误。【变式设问】(1)常温常压下,CH3CH3和CH3CH2CH2CH3是什么状态?密度有何大小关系?(2)写出CH3CH2CH2CH3的同分异构体的结构简式,并比较CH3CH2CH2CH3与其同分异构体的沸点高低。提示

均为气态,CH3CH2CH2CH3密度大于CH3CH3。

[对点训练]居民所用石油液化气的主要成分是丁烷等,在使用过程中,常有一些杂质以液态沉积于钢瓶中,这些杂质可能是(

)A.甲烷和丙烷

B.丁烷和甲醛C.乙烷和丁烷

D.戊烷和己烷D解析

常温常压下呈液态的烃碳原子数应大于4,因此可能是戊烷和己烷,D正确。规律方法

烷烃物理性质规律(1)同种烷烃的不同异构体中,支链越多,熔、沸点越低,如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。(2)直馏汽油主要成分为烷烃的混合物,密度小于水,用直馏汽油做萃取剂时,有机层在上层。知识点二烷烃的化学性质基础落实•必备知识全过关1.稳定性常温下烷烃很不活泼,与

、

、

和

都不发生反应。

2.取代反应在

条件下,烷烃能与Cl2、Br2等卤素单质发生取代反应。

反应举例:CH3CH3+Cl2

(一氯取代)。

3.与氧气的反应烷烃可在空气或氧气中燃烧生成CO2和H2O,燃烧的通式为强酸强碱强氧化剂还原剂光照CH3CH2Cl+HCl正误判断(1)甲烷与氯气发生取代反应生成的产物是纯净物。(

)(2)1

mol

CH3CH3与氯气发生反应生成CCl3CCl3,最多消耗3

mol

Cl2。(

)(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)甲烷能与溴水发生取代反应而使溴水褪色。(

)×提示

甲烷与Cl2发生取代反应得到HCl和卤代烃的混合物。

×提示

1

mol

CH3CH3与氯气发生反应生成CCl3CCl3需消耗6

mol

Cl2。

√×提示

甲烷不能使溴水褪色,甲烷与溴发生取代反应需用纯溴,并需在光照条件下进行。重难突破•能力素养全提升探究角度1

烷烃的取代反应例1如图所示,U形管中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混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢反应一段时间。(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出化学方程式:

,该反应的反应类型是

。

CH4+4Cl2

CCl4+4HCl取代反应

(2)经过几个小时的反应后,U形管右端的水柱变化是

。

A.升高

B.降低 C.不变

D.无法确定(3)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察到

。

(4)若把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,试推测可观察到的现象是

(填字母)。

①黄绿色逐渐消失②试管壁上有油珠出现③水位在试管内上升到一定高度④水槽内有少量晶体析出A.①③

B.①②③

C.①②③④ D.①②④B有白色絮状沉淀生成C(5)将1molCH4和一定物质的量的Cl2混合均匀,以漫射光照射使CH4与Cl2发生反应。反应后CH4与Cl2均无剩余,且生成的四种有机取代物的物质的量之比为n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,则参加反应的Cl2的物质的量是

。

3mol解析

(3)CH4和Cl2在光照条件下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,为取代反应,生成的HCl溶于水后与Na2SiO3反应生成白色絮状沉淀。(4)随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失,生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为油状液体且HCl易溶于水,增大了溶液中Cl-的浓度,使氯化钠晶体析出,反应后试管内气体压强减小,试管内液面上升。(5)因为CH4与Cl2发生取代反应生成的取代产物中的碳原子均来自CH4,由碳原子守恒可知,1

mol

CH4共生成1

mol取代产物,且关系满足n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,设CH3Cl的物质的量为x

mol,则CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量分别为2x

mol、3x

mol、4x

mol,因此有x+2x+3x+4x=1,解得x=0.1,故生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量分别为0.1

mol、0.2

mol、0.3

mol、0.4

mol。由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自Cl2,由CH4和Cl2反应的方程式知有机物中含有氯原子的物质的量:0.1

mol+0.2

mol×2+0.3

mol×3+0.4

mol×4=3

mol,故参加反应的n(Cl2)=3

mol。思路剖析

CH4和Cl2在光照条件下发生反应注意:(1)CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应,生成四种卤代烃及HCl。(2)取代反应产物的量的计算:①根据碳原子守恒,烃的物质的量等于所有卤代烃的物质的量之和。②每取代1

mol

H原子需要1

mol

Cl2。【变式设问】(1)上述取代反应中的有机物分子空间结构为正四面体的有哪些?(2)题中生成HCl的物质的量是多少?提示

CH4和CCl4。

提示

3

mol。Cl2与CH4发生取代反应时,反应生成的卤代烃中的氯原子的物质的量等于HCl中氯原子的物质的量。[对点训练1]1mol丙烷在光照情况下,最多消耗氯气(

)A.4mol B.8molC.10mol D.2molB解析

烷烃发生取代反应时,取代1个氢原子,需要1个氯分子。

规律方法

烷烃的取代反应

反应物烷烃和气态卤素单质(烷烃与卤素单质的水溶液不反应)反应条件光照化学键变化断键:C—H键和X—X键;成键:C—X键和H—X键取代特点分子中的氢原子被卤素原子逐步取代,往往是各步反应同时发生产物特点种类多种卤代烷烃、HX的混合物,HX的物质的量最多产物的量①根据碳元素守恒,烷烃的物质的量等于所有卤代烃的物质的量之和②根据取代反应的特点,有机物中卤素原子的物质的量等于HX的物质的量等于反应的X2的物质的量,即反应的n(X2)=n(一卤代物)+2n(二卤代物)+3n(三卤代物)+……=n(HX)探究角度2

烃燃烧的规律和应用例2现有CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8五种有机物。(1)等质量的以上物质中,在相同状况下体积最大的是

;

(2)等质量的以上物质完全燃烧时,消耗O2的量最多的是

;

(3)等物质的量的以上物质完全燃烧时,消耗O2的量最多的是

;

(4)等质量的以上物质完全燃烧时,生成的CO2最多的是

,生成水最多的是

。

CH4

CH4

C3H8C2H4、C3H6

CH4解析

(1)V=Vm·,等质量的气体,摩尔质量越小气体体积越大,所以等质量的五种气体,在相同状况下CH4的体积最大。(2)(4)对于等质量的烃CxHy,完全燃烧时耗氧量的多少取决于

的大小,越大,耗氧量越多,生成的H2O物质的量越大,CO2的物质的量越小。等质量的五种气体,消耗O2最多的是CH4,生成H2O最多的也是CH4,生成CO2最多的是C2H4和C3H6。(3)等物质的量的烃CxHy完全燃烧,耗氧量取决于(x+)的相对大小,因此五种气体中C3H8耗氧量最多。[对点训练2]25℃时某气态烃与O2混合,在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25℃,此时容器内压强为原来的一半,再经NaOH溶液处理,容器内几乎成为真空。该烃的分子式可能为(

)A.C2H4

B.C2H6C.C3H6

D.C4H8A当y=4时,x=2,该烃可为C2H4;当y=6时,x=2.5,不合题意;当y=8时,x=3,该烃可为C3H8。故只有A项符合题意。思维建模

1.烃的燃烧规律

(2)烃完全燃烧的三个规律①等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时,x+的值越大,耗氧量越多。其中x值越大,生成的CO2越多;y值越大,生成的水越多。②等质量的烃(CxHy)完全燃烧,烃(CxHy)燃烧可看作烃中的C和H分别与氧结合。其关系式为C

+

O2~CO2

4H

+

O2~2H2O12

g

32

g

4

g

32

g由上面关系可知,等质量的烃的耗氧量的大小取决于

的值越大,则H元素的质量分数越大,耗氧量越多,生成的水越多,生成的CO2越少。③最简式(实验式)相同的有机物不论以何种比例混合,只要混合物的总质量一定,则完全燃烧时生成的CO2的物质的量一定,生成的H2O的物质的量一定,消耗O2的物质的量也一定。④不同的有机物完全燃烧时,若生成的CO2和H2O的物质的量之比相同,则它们分子中C原子与H原子的原子个数比也相同。2.同温同压下,气态烃(CxHy)完全燃烧前后气体体积变化规律(1)燃烧后温度高于100

℃时,水为气态,则故反应前后气体体积的变化ΔV仅与氢原子数y有关。

(2)燃烧后温度低于100

℃时,水为液态,反应后气体体积变化ΔV(V后-V前)=-(1+),气体体积一定减少。随堂检测全达标12345题组1烷烃的结构和物理性质1.①丁烷、②2-甲基丙烷、③戊烷、④2-甲基丁烷、⑤2,2-二甲基丙烷的沸点由高到低的排列顺序正确的是(

)A.①>②>③>④>⑤

B.⑤>④>③>②>①C.③>④>⑤>①>②

D.②>①>⑤>④>③C解析

烷烃的沸点随着碳原子数目的增加而增大,碳原子数目相同时,支链越多,沸点越低。①②都是有4个碳原子的烷烃,②的支链数目大于①,因此沸点①>②;③④⑤都是有5个碳原子的烷烃,③④⑤中,支链数目⑤>④>③,故沸点③>④>⑤;③④⑤的沸点高于①②,因此选C。123452.下列关于丁烷的叙述不正确的是(

)A.在常温、常压下,C4H10是气体B.C4H10与CH4互为同系物C.丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体D.C4H10进行一氯取代后最多生成两种沸点不同的有机产物D解析

因为丁烷有两种同分异构体:C