高中化学第一章有机化合物的结构与性质烃第3节烃第1课时同步备课学案鲁科选修5.docx
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高中化学第一章有机化合物的结构与性质烃第3节烃第1课时同步备课学案鲁科选修5
第1课时 烃的概述和烷烃的性质
[目标导航] 1.建立烃的分类框架并能够举例说明。
2.通过阅读了解烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系。
3.能以甲烷为例,理解烷烃的组成、结构和主要化学性质。
一、烃的概述及重要烃的物理性质
1.烃的分类
对二甲苯为。
2.烷烃、烯烃、炔烃的物理性质
(1)颜色:
均为无色物质。
(2)溶解性:
都不溶于水,而易溶于苯、乙醚等有机溶剂。
(3)密度:
随着碳原子数增多,密度逐渐增大,但都比水的小。
(4)状态:
分子中有1~4个碳的开链脂肪烃,室温下呈气态。
(5)沸点:
随着碳原子数增多,熔、沸点逐渐升高。
议一议
1.烷烃、烯烃和炔烃均属于链烃,又称脂肪烃。
请从结构上分析为什么烷烃属于饱和烃,烯烃和炔烃是不饱和烃?
答案 烷烃分子中碳原子之间的共价键全部为碳碳单键,其中的碳原子皆为饱和碳原子。
烯烃和炔烃分子中皆含有不饱和碳原子,烯烃、炔烃是不饱和烃。
2.依据下图分析什么样的烷烃在常温常压下为气体?
答案 碳原子数小于等于4的烷烃为气体,其他的烷烃在常温、常压下一般都为液态或固态。
3.下列物质①丁烷 ②2甲基丙烷 ③正戊烷 ④2甲基丁烷 ⑤2,2二甲基丙烷的沸点从高到低排列顺序为_____________________;如何比较烷烃的沸点?
答案 ③>④>⑤>①>②
烷烃沸点大小比较方法为
(1)碳原子数不同时,分子中碳原子数越多,其沸点越高;
(2)碳原子数相同时,分子中支链越多,其沸点越低。
二、烷烃的结构与化学性质
1.烷烃的结构与通式
碳原子之间以单键结合,剩余的价键均与氢原子结合,使每个碳原子的化合价都充分利用,达到饱和。
通式为CnH2n+2(n≥1)。
2.烷烃的化学性质
(1)稳定性:
因烷烃分子中碳氢键和碳碳单键的键能较高,所以常温下烷烃很不活泼,与_强酸_、_强碱_、_强氧化性物质和_强还原性物质都不反应。
(2)氧化反应——可燃性:
烷烃在空气中燃烧的通式为CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O。
(3)取代反应:
烷烃在光照条件下能与氯气、溴蒸气等发生取代反应。
如甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl。
3.卤代烃
(1)概念:
烃分子中的氢原子被卤素原子取代的化合物。
(2)存在
①仅由C、H、X三种元素组成的单纯的卤代烃在自然界中不多见。
②大多数是人工合成的,如碘甲烷(CH3I)、氯苄()等。
(3)用途
①1,1,1三氟2氯2溴乙烷(CF3CHBrCl)被广泛用做麻醉剂。
②氯仿和四氯化碳等常用做溶剂。
(4)危害
①有毒性。
②能够破坏大气臭氧层,造成臭氧空洞。
议一议
1.分子式符合通式CnH2n+2的两种碳原子数不同的有机物一定互为同系物吗?
答案 是。
分子式符合通式CnH2n+2的有机物都属于烷烃,结构相似,碳原子数不同,互为同系物。
2.烷烃的特征反应是什么?
怎样描述烷烃的化学性质?
烷烃的燃烧有何应用?
答案
(1)烷烃的特征反应是取代反应,主要是卤代反应,发生的条件:
①光照或高温。
②发生反应的是纯净的卤素单质。
最后产物为各种卤代产物和卤化氢的混合物。
(2)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,只有在特殊条件(如光照或高温)下才发生某些化学反应,这与构成烷烃分子的碳氢键和碳碳单键的键能较高有关。
(3)烷烃燃烧的重要应用:
①规律:
分子中碳原子数相同时,烷烃含氢越多,燃烧时放出的热量也越多。
②具体应用:
甲烷作为天然气、沼气的主要成分,丙烷、丁烷作为液化气的主要成分,主要用作家庭或工业燃料;汽油、煤油、柴油的主要成分之一也是不同碳原子数的烷烃,用作汽车、飞机、轮船等的燃料。
一、烷烃的取代反应
1.取代反应是最重要的一类有机反应,判定一个反应是否属于取代反应,最直接的方法就是依据概念判定:
有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。
关键词为“某些”“被其他”“代替”。
2.取代反应的特征是分步取代,产物多,所得产物一般为混合物。
3.取代反应与置换反应的比较
实例
区别
取代反应
置换反应
甲烷与氯气反应
锌与稀硫酸反应
定义
有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应
一种单质跟一种化合物反应,生成另一种单质和另一种化合物的反应
参与物质
反应物和生成物中不一定有单质
反应物、生成物中一定有单质
反应条件
反应受催化剂、温度、光的影响
水溶液中置换反应遵循强制弱的原则
反应电子得失
不一定有电子的转移
一定有电子的得失
反应是否可逆
有很多是可逆反应
反应一般单向进行
例1 下列反应属于取代反应的是( )
A.2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O
B.CH4+2O2CO2+2H2O
C.CH3CH===CH2+Br2―→CH3CHBrCH2Br
D.CHCl3+HF―→CHFCl2+HCl
解析 依据取代反应的概念:
有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应,D项正确。
答案 D
变式训练1 下列化学反应中属于取代反应的是( )
A.CH2Cl2+Br2―→CHBrCl2+HBr
B.Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
C.CH2===CH2+H2OCH3CH2OH
D.CH3CH2OHCH2===CH2↑+H2O
答案 A
解析 B项反应不是有机物的反应,故不是取代反应;C、D不符合取代反应的概念,不是取代反应。
二、有关烃的燃烧规律
1.气态烃完全燃烧后体积变化规律
1mol某烃CxHy完全燃烧的反应方程式为
CxHy+(x+y/4)O2xCO2+y/2H2O。
(1)燃烧后温度高于100℃时,水为气态:
ΔV=V后-V前=y/4-1
①y=4时,ΔV=0,体积不变。
②y>4时,ΔV>0,体积增大。
③y<4时,ΔV<0,体积减小。
(2)燃烧后温度低于100℃时,水为液态:
ΔV=V前-V后=y/4+1,体积总是减小。
(3)无论水为气态还是液态,燃烧前后气体体积变化都只与烃分子中的氢原子数有关,而与烃分子中的碳原子数无关。
2.烃完全燃烧耗氧量规律
(1)1mol烃燃烧耗氧量——“等碳,1/4氢”。
1mol某烃CxHy完全燃烧的反应方程式为CxHy+(x+y/4)O2xCO2+y/2H2O,由此可知,每摩烃完全燃烧时耗氧量为(x+y/4)。
(2)质量相同的烃类完全燃烧时,耗氧量最多的是含氢量最高的;耗氧量最少的是含碳量最高的。
即对于CxHy,质量一定时:
①耗氧量最多的是最大的;②耗氧量最少的是最小的。
(3)总质量一定的混合物,只要各组分的最简式相同,则完全燃烧时,其耗氧量为定值,而与混合物各组分的含量无关,恒等于同质量的某单一组分完全燃烧时的耗氧量。
(4)总物质的量一定的混合物,只要各组分每摩物质的耗氧量相同,则完全燃烧时,其耗氧量为定值,而与混合物中各组分的含量无关。
3.燃烧产物关系规律
(1)质量相同的烃,分子式为CxHy,越大,则完全燃烧后生成的CO2的量越多;若两种烃的相等,质量相同,则完全燃烧后生成的CO2和H2O的量均相等。
(2)碳的质量分数w(C)相同的有机物(实验式可以相同也可以不同),只要总质量一定,以任意比混合,完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。
(3)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。
例2 A、B两种有机化合物组成的混合物。
(1)当质量一定时,无论A、B以何种比例混合,完全燃烧时生成CO2的量均相等,则A与B一定要满足的条件是__________________________________________。
(2)当物质的量一定时,无论A、B以何种比例混合,完全燃烧时生成CO2的量均相等,则A、B一定要满足的条件是_________________________________________________。
解析
(1)质量一定时,无论怎样混合,碳的质量一定,生成的CO2的量不变,则必须是各物质的含碳的质量分数相等。
(2)总物质的量一定时,只有A、B分子中碳原子数相等时,碳原子的总物质的量才一定,生成的CO2的量才不变。
答案
(1)A、B中碳的质量分数相同
(2)A、B分子中碳原子数相同
变式训练2 下列各组化合物中,不论两者以什么比例混合,只要总质量一定,则完全燃烧时消耗O2的质量和生成水的质量或CO2质量不变的是( )
A.CH4 C2H6 B.C2H6 C3H6
C.C2H4 C3H6D.C2H4 C3H4
答案 C
解析 由题意知,两种烃应具有相同的最简式,C组两种烃最简式相同(CH2),故C选项正确。
1.以结构式表示的下列各物质中,属于烷烃的是( )
答案 C
解析 烷烃(只含碳、氢两种元素)分子中的化学键全部为单键,碳骨架为链状。
2.从烷烃(CnH2n+2),烯烃(CnH2n),二烯烃(CnH2n-2)的通式分析,得出碳氢原子的个数与分子中所含双键有一定关系,某种烃的分子式为CxHy,其中所含双键数目最多为( )
A.y/2B.(y-x)/2
C.(y+2-x)/2D.(2x+2-y)/2
答案 D
解析 烯烃比烷烃少2个氢原子,多1个碳碳双键,这说明相对于烷烃,每减少2个原子,就增加1个氢原子,则分子式为CxHy的烃分子中所含双键数目最多为(2x+2-y)/2,答案选D。
3.一种气态烷烃和一种气态烯烃,它们分子里的碳原子数相等。
将1.0体积这种烷烃和烯烃组成的混合气体在氧气中完全燃烧,生成2.0体积的CO2和2.4体积的水蒸气(气体体积均在相同状况下测定),则混合气体中烷烃和烯烃的体积比为( )
A.3∶1B.1∶3C.2∶3D.3∶2
答案 C
解析 根据阿伏加德罗定律,相同状况下,气体的体积之比等于物质的量之比。
可知1mol混合烃充分燃烧后生成2molCO2和2.4molH2O,则混合烃的平均分子组成为C2H4.8。
又知烷烃和烯烃分子里的碳原子数相同,可以判定它们分别是C2H6和C2H4。
无论C2H6与C2H4以怎样的体积比混合,它们的平均碳原子个数都是2。
因此符合题意的烷烃和烯烃的体积比,将由它们分子里所含的氢原子个数决定。
可用十字交叉法求解。
4.按照要求对下列物质进行分类(将序号填在相应横线上)。
⑥HC≡C—CH3 ⑦
⑧CH2===CH—CH===CH2
(1)属于链烃的为________。
(2)属于环烃的为________。
(3)属于脂环烃的为________。
(4)属于芳香烃的为________。
答案
(1)①⑥⑧
(2)②③④⑤ (3)② (4)③④⑤
解析 不含环的烃称为链烃,有①⑥⑧;含有环状结构的烃为环烃,有②③④⑤;不含苯环的环烃为脂环烃,有②;含有苯环的烃为芳香烃,有③④⑤。
[经典基础题]
题组1 烃的分类及重要烃的物理性质
1.下列对烃的分类不正确的是( )
A.CH4、CH2===CH2、CH2===CHCH===CH2均属于饱和链烃
B.CH3CH2CH3、CH3CH===CH2、
CH3CH===CHCH2CH===CH2均属于脂肪链烃
C.CH3CH3、、C18H38均属于饱和烃
均属于芳香烃
答案 A
解析 A项不正确,CH2===CH2与CH2===CHCH===CH2均是不饱和烃,CH4是饱和烃;B项正确,脂肪链烃指的是分子中无环状结构的烃;C项正确,环烷烃中每个C原子
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- 高中化学 第一章 有机化合物 结构 性质 节烃第 课时 同步 备课 学案鲁科 选修