第11讲 烷烃的性质（寒假预习讲义）（原卷版）高一化学人教版

2/14第11讲烷烃的性质内容导航——预习四步曲第一步：学析教材学知识：教材精讲精析、全方位预习第二步：练练习题强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法练考点会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用第三步：记串知识识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握第四步：测过关测稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升知识点1：甲烷1.存在、沼气、油田气、煤矿坑道气（煤层气或瓦斯气)、页岩气的主要成分都是甲烷。“可燃冰”是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中的天然气水合物(CH4·xH2O)。2.物理性质甲烷是、的气体，标准状况下的密度为0.717g/L，溶于水，熔点-182℃，沸点-164℃。3.化学性质（1）稳定性通常情况下，甲烷性质比较，与、、都不反应，也不能使溶液和褪色。（2）氧化反应——可燃性①现象：放出大量的热，产生色的火焰。②结论：甲烷可以在空气中完全燃烧，发生反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热。①甲烷属于可燃性气体，点燃前一定要，当空气中CH4含量为5%～15.4%(体积分数)时，遇火花将发生爆炸。②由甲烷的物理性质可知，实验室可用或收集甲烷。③实验室常用燃烧法测定有机物的组成元素，先通过定性研究，初步得出有机物的元素组成，再通过定性、定量相结合的方法，测定并推断有机物是否含有其他元素。（3）取代反应A.实验探究甲烷与氯气的反应实验装置实验步骤取两支硬质大试管，均通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气，分别用铁架台固定好。其中一支试管用铝箔套上，另一支试管放在光亮处（不要放在日光直射的地方）。静置，比较两支试管内的现象。实验现象及分析实验现象原因分析光照试管内气体颜色说明参与了反应，逐渐消耗试管壁上有液滴说明反应生成的有机物试管中液面上升说明反应后气体体积观察到白雾说明生成了气体（HCl遇水蒸气形成）水槽中有析出析出的固体为无光照无明显变化无光照该反应不能发生实验结论CH4与Cl2在光照下发生反应，生成不溶于水的一氯甲烷(CH3Cl)、二氯甲烷(CH2Cl2)、三氯甲烷(CHCl3)、四氯甲烷(CCl4)4种有机物和极易溶于水的无机物氯化氢(HCl)甲烷的四种氯代产物的比较CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4名称一氯甲烷二氯甲烷三氯甲烷四氯甲烷俗称————状态结构式空间构型四面体四面体四面体正四面体密度比空气密度均比水的密度用途可用作溶剂、制冷剂、香料等麻醉剂、制冷剂、灭火剂、有机溶剂生产氟利昂，常用作有机溶剂，曾作为麻醉剂用于外科手术优良的溶剂和高效B.取代反应的概念有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。特点：是“一上一下，取而代之”，类似无机反应中的反应，注意在书写化学方程式时，防止漏写产物中的小分子。取代反应与置换反应的区别反应类型取代反应置换反应定义有机分子内的原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应反应特点反应物：有机物与单质或化合物生成物：不一定有单质很多反应进行不完全，速度反应物：一种单质和一种化合物；生成物：新的单质和新的化合物；一般能反应完全，速度本质反应中电子得失反应中电子转移反应条件反应受催化剂、温度、光的影响水溶液中置换遵循“以强制弱”的原则C.甲烷发生取代反应的有关规律反应条件光照，一般用，强光（如日光）直射易发生爆炸反应物，如与氯气、溴蒸气发生取代反应（与氯水、溴水反应）反应特点连锁反应：甲烷分子中的4个氢原子被氯原子逐步取代，但第一步反应一旦开始，后续反应立即进行反应产物甲烷与Cl2反应生成的产物中CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4共存，且每一步取代反应中均有HCl生成，所以反应产物中的物质的量最多。注意：即使Cl2少量也不会只生成CH3Cl,即使Cl2足量也不会只生成CCl4。数量关系CH4与Cl2发生取代反应时，每有1molH被取代，则消耗1molCl2,同时生成1molHCl,即n消耗(Cl2)=n消耗(H)=n生成(HCl)。1molCH4与Cl2发生取代反应，最多消耗Cl2。①只存在一种结构证明甲烷是正四面体结构。甲烷分子中有4个等同的C—H键,在空间中可能有两种对称分布：平面正方形结构和正四面体结构。无论甲烷是平面正方形结构还是正四面体结构，一氯甲烷、三氯甲烷以及四氯甲烷均只存在一种结构，而若甲烷为平面正方形结构，则二氯甲烷有两种结构,若甲烷为正四面体立体结构，则二氯甲烷只有一种结构，因此只能利用二氯甲烷不存在同分异构体来证明甲烷是正四面体结构。（4）高温分解CH4、2CH44.甲烷的用途

①高效、较清洁；②化工原料——甲烷高温分解可得，用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等；制氯仿和CCl4等重要的溶剂。氧化制甲醇、制氟里昂制冷剂。知识点2：烷烃的性质1.烷烃的物理性质相似性递变性(随碳原子数增加)熔、沸点较逐渐密度比水逐渐状态气态→液态→固态,常温常压下碳原子数n≤4的烷呈气态(在常温常压下也为气态),其他烷烃在常温常压下呈液态或固态溶解性溶于水,于有机溶剂①烷烃它们的沸点和液态时的密度也都逐渐升高和增大。其原因是烷烃是分子晶体，随着碳原子数增多，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力，因而熔沸点逐渐。当相对分子质量相同时，烷烃支链越多，熔沸点越。②随着分子里碳原子数的递增，它们在常温下的状态由气态、液态到固态：C1～C4为态，C5～C16为态，C17以上为态。③随着碳原子数增加，烷烃分子的含碳量和含氢量的递变规律：含碳量逐渐，含氢量逐渐。2.烷烃的化学性质（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）氧化反应——可燃性与甲烷相似，烷烃可以在空气中完全燃烧，发生氧化反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热。烷烃燃烧通式：

（3）取代反应在光照条件下均可与卤素单质，如与氯气、溴蒸气发生取代反应，与氯水、溴水反应。（4）高温分解烷烃在较高温度下会发生分解，包括烷烃的裂解、裂化。①裂解是为了获得乙烯、丙烯等短链气态不饱和烃：C4H10②裂化是将重质油（如减压馏分油）分解为分子量较小的轻质油（如汽油、煤油），主要目的是提高轻质油的产量和质量：C16H34。这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中，从烷烃可得到一系列重要的化工基本原料和燃料。知识点3：有机物的性质1.概念有机化合物是指绝大多数含元素的化合物，简称有机物。有机化合物种类繁多（在自然界发现的和人工合成的物质已超过1亿种，其中绝大多数都是有机化合物)，绝大多数有机物属于化合物，属于。2.有机物的通性溶解性多数有机物溶于水，溶于有机溶剂（如汽油、甲烷、苯等)。耐热性多数有机物不耐热、熔点导电性多数有机物为，导电。可燃性绝大多数有机物可以。稳定性多数有机物加热时。①有机反应往往比较复杂，常有很多副反应发生，很多反应需要在、光照或使用的条件下进行。因此有机反应方程式中常用“→”连接，而不用“—”连接。3.有机物种类繁多的主要原因①碳原子的结构特征是最外层有个电子，常常以共价键与碳原子或别的原子结合；②碳碳间除能形成键外，还能形成键和键，并且能形成长的或；③有机物普遍存在。教材习题06（P66）在一定条件下，下列物质可与甲烷发生取代反应的是A．O2 B．浓H2SO4 C．Cl2 D．酸性KMnO4溶液解题方法甲烷是正四面体结构，甲烷分子中每个原子都达到稳定结构，导致甲烷性质较稳定，通常情况下和强酸、强碱、高锰酸钾等强氧化剂不反应。A．甲烷和氧气发生氧化反应生成二氧化碳和水，属于氧化反应，不发生取代反应，选项A错误．B．硫酸属于强酸，甲烷和稀硫酸不反应，选项B错误．C．光照条件下，甲烷能和氯气发生取代反应，选项C正确．D．酸性高锰酸钾属于强氧化剂，甲烷和酸性高锰酸钾溶液不反应，选项D错误。【答案】教材习题08（P66）某种烷烃完全燃烧后生成了17.6gCO2和9.0gH2O。请据此推测分子式，并写出可能的结构。解题方法17.6gCO2的物质的量为，9.0gH2O的物质的量为，故N(C)∶N(H)=0.4mol∶(0.5mol×2)=2∶5，又烷烃的通式为CnH2n+2，故符合N(C)∶N(H)=2∶5的烷烃的分子式为C4H10，故分子式为C4H10；可能的结构为：CH3CH2CH2CH3、。【答案】考点一甲烷的物理化学性质1．甲烷是一种有机化合物，分子式是CH4，分子量为16.043。甲烷是最简单的有机物，也是含碳量最小(含氢量最大)的烃。甲烷在自然界的分布很广，是天然气，沼气，坑气等的主要成分，俗称瓦斯。它可用来作为燃料及制造氢气、炭黑、一氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。甲烷是创造适合生命存在的条件中，扮演重要角色的有机分子。美国宇航局喷气推进实验室的天文学家，利用绕轨运行的“哈勃”太空望远镜得到了一张行星大气的红外线分光镜图谱，并发现了其中的甲烷痕迹。下列关于甲烷的性质描述错误的是A．甲烷难溶于水 B．甲烷有臭味C．甲烷的密度比空气小 D．甲烷易燃烧2．下列有关甲烷物理性质的叙述正确的是A．甲烷是一种黄绿色气体B．甲烷是一种有臭味的气体C．收集甲烷时常用排水法，是因为甲烷的密度与空气的密度相近。D．甲烷能用排水法收集是因为甲烷难溶于水3．下列关于甲烷的说法正确的是A．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色B．甲烷和氯水在光照条件下发生取代反应C．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此是矿井的安全威胁之一D．将甲烷和氯气按体积比1：1混合，光照条件下可以得到纯净的CH3Cl考点二实验探究甲烷与氯气的反应4．取一支大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，将试管倒置于盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，光照一段时间，进行如图所示的实验。下列关于该实验的说法正确的是A．试管内混合气体颜色变浅，主要是因为氯气部分溶于饱和食盐水B．试管壁出现了油状液滴，主要是因为该反应生成了氯化氢C．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，一共有四种产物D．8.0g甲烷与足量氯气发生取代反应时生成的HCl最多为2NA5．如图所示，U形管的左端为被水和胶塞封闭的甲烷和氯气(体积比为)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。（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：。（2）若题目中甲烷与氯气的体积比为，则得到的产物为_____。A．、 B．、C．、 D．、、、、（3）经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化情况是_____。A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定6．如图所示是某同学利用注射器设计的简易实验装置。加热分离出可燃冰中的甲烷，将10mL甲烷注入甲注射器中，在同温、同压下向乙注射器中注入50mLCl2，将乙注射器中气体推入甲注射器中，用日光照射甲注射器一段时间，气体在甲注射器中发生反应。（1）下列是某同学预测的实验现象，其中正确的是___________(填字母)。A．气体最终变为无色B．实验过程中，甲注射器活塞向右移动C．甲注射器内壁有油状液滴产生D．产生火花（2）甲注射器中发生的化学反应类型为。（3）反应后，甲注射器中剩余气体最好用___________(填字母)吸收。A．水 B．氢氧化钠溶液C．硝酸银溶液 D．饱和食盐水考点三烷烃的性质规律7．下列关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法错误的是A．烷烃均难溶于水，相对密度均小于1B．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此，烷烃不能发生氧化反应C．物质的沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷D．甲烷分子中的4个C—H键的长度相同，相互之间的夹角相等，所以甲烷的空间结构为正四面体8．在1.013×105Pa下，测得的某些烷烃的沸点如表：物质正丁烷正戊烷异戊烷新戊烷正己烷沸点/℃-0.536.127.89.569.0据表分析，下列选项正确的是A．在标准状况时，新戊烷是液体B．在1.013×105Pa、20℃时，C5H12都是液体C．烷烃随碳原子数增加，沸点降低D．C5H12随支链增加，沸点升高9．下列关于烷烃性质的叙述正确的是A．烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低B．烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化C．在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应D．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物考点四烷烃的相关计算10．若将2mol甲烷和氯气发生取代反应，生成、、和的物质的量依次增大0.2mol，则取代需要氯气的物质的量为A．4mol B．5mol C．6mol D．8mol11．两种气态烃的混合物共1L，在空气中完全燃烧生成1.5LCO2气体和2L水蒸气(均在120℃下测定)，关于该混合物的说法正确的是A．一定有甲烷 B．一定有乙烷C．一定含有甲烷，不一定含有乙烷 D．可能是甲烷和丙烷的混合物12．某烷烃0.1mol，完全燃烧时，正好消耗同温、同压下的氧气0.8mol，该烷烃的化学式是A．C2H6 B．C3H8 C．C4H10 D．C5H12知识导图记忆知识目标复核【学习目标】1.了解掌握甲烷的主要物理性质和化学性质。2.通过实验探究甲烷与氯气的反应，认识取代反应的概念及特点。3.熟练掌握烷烃等有机物的主要性质。【学习重难点】1.甲烷的物理化学性质2.取代反应3.烷烃等有机物的性质1．下列反应属于取代反应的是A．C2H4+3O22CO2+2H2OB．Zn+CuSO4=ZnSO4+CuC．NaCl+AgNO3=AgCl↓+NaNO3D．CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl2．下列关于烷烃性质的叙述正确的是A．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物 B．烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化C．在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应 D．烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低3．立方烷是一种新合成的烷烃，其分子结构为。下列有关它的说法错误的是A．分子式为 B．能燃烧C．能发生取代反应 D．一氯代物有2种4．下列物质：①正丁烷、②异丁烷、③正戊烷、④四氯化碳，其沸点排列顺序正确的是A．③>①>②>④ B．④>③>②>① C．④>③>①>② D．②>①>④>③5．一定体积的某气态烃与过量氧气的混合物充分反应后恢复到原温度、压强(标准状况)。混合气体体积缩小为原体积的二分之一。下列四种气态烃中，符合条件的是()A．甲烷 B．乙烷 C．丙烷 D．丁烷6．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． B．C． D．7．下列有关烷烃的叙述中正确的是A．一定含有键和键且所有的化学键都是单键B．能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去C．将乙烷通入溴水中，可使溴水褪色D．光照条件下，能与氯气发生取代反应8．下列物质中：①氯水；②浓硫酸；③溴蒸气；④烧碱；⑤氧气；⑥酸性KMnO4溶液，其中在一定条件下可以与甲烷发生化学反应的是A．①②③⑤ B．④⑤⑥ C．③⑤ D．②③④⑥9．若将2mol甲烷和氯气发生取代反应，生成、、和的物质的量依次增大0.2mol，则取代需要氯气的物质的量为A．4mol B．5mol C．6mol D．8mol10．取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是A．为加快化学反应速率，应在