步步高 学案导学高中化学人教版必修2配套文档 第3章 第1节 第2课时 烷烃Word文件下载.docx
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CnH2n+1X+HX,CnH2n+1X可与X2继续发生取代反应。
[归纳总结]
[活学活用]
1.下列属于烷烃特有性质的是( )
A.在空气中完全燃烧的产物为二氧化碳和水
B.它们几乎不溶于水
C.可与氯气在光照下发生取代反应
D.可与溴水中的溴发生取代反应,可使酸性高锰酸钾溶液褪色
答案 C
解析 烃类化合物完全燃烧的产物均为二氧化碳和水,因此A不是烷烃的特有性质;
烃类化合物几乎都不溶于水,所以B也不正确;
烷烃与溴水、酸性高锰酸钾均不反应,故D不正确。
2.下列关于CH4和
的叙述正确的是( )
A.均能用CnH2n+2组成通式来表示
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.通常状况下,它们都是气态烷烃
答案 A
解析 B项,它们与其他碳原子数不同的烷烃互为同系物;
C项,化学性质相似,但物理性质不同;
D项,碳原子数小于或等于4的烷烃及新戊烷在通常状况下是气体。
故选A。
二 同系物 同分异构体
1.填表
甲烷
乙烷
丙烷
分子式
CH4
C2H6
C3H8
结构简式
CH3CH3
CH3CH2CH3
根据上表回答下列问题
(1)相邻烷烃分子在组成上均相差一个CH2原子团。
(2)同系物是指结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质,烷烃同系物的通式为CnH2n+2。
2.对比两种物质的结构回答下列问题
(1)分子式均为C4H10,它们不是同系物,二者结构相似,碳碳之间都是以单键结合成链状,但结构并不相同,正丁烷无支链,异丁烷有支链。
(2)具有相同的分子式而具有不同结构的现象称为同分异构现象。
具有相同的分子式而结构不同的化合物互称同分异构体。
(3)判断下列有关同分异构体的叙述是否正确
①同分异构体具有相同的组成元素( √ )
②组成元素相同的化合物互为同分异构体( ×
)
③同分异构体具有相同的相对分子质量( √ )
④相对分子质量相同的化合物互为同分异构体( ×
⑤互为同分异构体的化合物也可能互为同系物( ×
(4)
与
是否为同分异构体并说明理由。
答案 不是同分异构体,由于二者均为四面体结构,为同一种物质。
(5)用结构简式写出戊烷(C5H12)的同分异构体。
(6)判断下列说法是否正确,据此理解同分异构现象是有机物种类繁多的又一重要原因。
①分子式不同的物质一定为不同物质,分子式相同的物质也可能为不同物质( √ )
②分子中含3个及3个以下碳原子的有机物一定不存在同分异构现象( ×
③随着碳原子数增多,烷烃的同分异构体数目有增多的趋势( √ )
1.同系物的判断
2.烷烃同分异构体的书写规律
烷烃同分异构体的书写规律可概括为主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排列对、邻到间。
选择最长的碳链为主链;
找出中心对称线;
碳原子必须满足四个键;
主链上的链端不能接甲基,主链上的第二个碳原子或倒数第二个碳原子不能接乙基,否则主链会改变,而容易出现重复结构。
例如,书写戊烷(C5H12)同分异构体的方法:
(1)先写出碳链最长的直链烃:
CH3CH2CH2CH2CH3。
(2)从主链上减少一个—CH3作为取代基(支链),在所得主链上依次移动可能的位置,得
。
(3)再从主链上减少一个碳原子作为所得主链的取代基,得
故C5H10的同分异构体共有三种,依次称为正戊烷、异戊烷、新戊烷。
3.下列叙述正确的是( )
A.含5个碳原子的有机物,每个分子中最多可形成4个C—C单键
B.正丁烷中四个碳原子在同一条直线上
C.所有烷烃中都存在碳碳单键
D.二氯甲烷只有一种结构
答案 D
解析 含5个碳原子的有机物,如果为环烷烃(
),则可形成5个C—C单键;
正丁烷中的碳原子排列成锯齿状;
甲烷中只有一个碳原子,无法形成C—C单键,而甲烷为正四面体结构,任意二个氢原子之间的距离相等。
故正确答案为D。
4.有下列结构的物质:
①CH3(CH2)3CH3
②CH3CH2CH2CH2CH3 ③CH3CH2CH2CH2CH2CH3
其中,属于同系物的是________;
属于同分异构体的是________;
属于同种物质的是________。
A.①②B.②③
C.③④⑤⑥⑦D.①③
E.③④⑤⑦F.④⑥
答案 BD E AF
解析 7种物质均为烷烃,若碳原子数不同,则互为同系物;
若碳原子数相同,而结构不同,则互为同分异构体;
若碳原子数相同,且结构也相同,则为同一种物质。
7种物质的分子式分别为①C5H12 ②C5H12 ③C6H14 ④C6H14 ⑤C6H14 ⑥C6H14 ⑦C6H14。
所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物;
①②结构相同,属于同种物质,④⑥结构相同,属于同种物质;
③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。
当堂检测
1.以下结构表示的物质中是烷烃的是( )
A.CH3OH
B.CH2===CH2
2.下列关于同系物的说法中,错误的是( )
A.同系物具有相同的实验式
B.同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍
C.同系物符合同一通式
D.同系物的化学性质基本相似,物理性质随碳原子数的增加呈规律性变化
3.下列说法正确的是( )
A.凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质,彼此一定是同系物
B.两种化合物组成元素相同,各元素的质量分数也相同,则二者一定是同分异构体
C.相对分子质量相同的几种化合物,互称为同分异构体
D.组成元素的质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物互称为同分异构体
解析 仅分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质,其分子结构不一定相似,如氢气(H2)和甲烷(CH4)分子组成上相差一个CH2,但二者不是同系物,A不对;
两种化合物组成元素相同,各元素的质量分数也相同,只能确定它们的实验式相同,实验式相同的化合物分子式不一定相同,所以不一定是同分异构体,B不对;
相对分子质量相同的物质很多,有些分子组成不同,所以不一定是同分异构体,C不对;
当不同化合物组成元素的质量分数相同,相对分子质量也相同时,其分子式一定相同,因此这样的不同化合物互称为同分异构体。
4.有下列各组微粒或物质:
A.O2和O3
B.
C和
C
(1)______组两种微粒互为同位素。
(2)______组两种物质互为同素异形体。
(3)______组两种物质属于同系物。
(4)______组两物质互为同分异构体。
(5)______组两物质是同一物质。
答案
(1)B
(2)A (3)C (4)E (5)D
5.写出下列烷烃的分子式
(1)同温同压下,烷烃的蒸气密度是H2的43倍:
______。
(2)分子中含有22个共价键的烷烃:
________。
(3)分子中含有30个氢原子的烷烃:
(4)室温下相对分子质量最大的直链气态烷烃:
答案
(1)C6H14
(2)C7H16
(3)C14H30 (4)C4H10
40分钟课时作业
[基础过关]
一、烷烃的结构与性质
1.有关烷烃的叙述:
①都是易燃物;
②特征反应是取代反应;
③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基,其中正确的是( )
A.①和③B.②和③
C.只有①D.①和②
解析 相邻烷烃在分子组成上相差一个—CH2—,而不是—CH3。
2.下列数值都是烃的相对分子质量值,其对应的烃一定为烷烃的是( )
A.44B.42C.54D.128
解析 用CnH2n+2的Mr=14n+2进行判断,44对应的烃是C3H8,42对应的烃是C3H6,54对应的烃是C4H6,128对应的烃是C9H20。
由于1个C原子与12个H原子的式量之和相等,所以C9H20与C10H8的相对分子质量相等,则128对应的烃不一定是烷烃。
3.下列有关烷烃的叙述中,不正确的是( )
A.烷烃几乎不溶于水
B.所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应
C.烷烃的分子通式为CnH2n+2,符合该通式的烃不一定是烷烃
D.随着碳原子数的增加,烷烃的熔、沸点逐渐升高
解析 烷烃不溶于水,A正确;
烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应,这是烷烃的结构特征和特征反应,B正确;
由于烷烃分子的通式CnH2n+2中的H原子已达饱和,所以符合CnH2n+2的有机物只可能为烷烃,C错;
随着碳原子数的增加,烷烃的相对分子质量增大,分子间作用力增大,其熔、沸点逐渐升高,D正确。
4.下列物质在一定条件下可与乙烷发生化学反应的是( )
A.氯气B.溴水
C.氯水D.酸性高锰酸钾溶液
解析 类比甲烷的化学性质,乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应,和溴水、氯水、酸性高锰酸钾溶液均不反应。
二、烷烃燃烧的计算
5.在烷烃分子中,每增加一个碳原子,每摩尔该烷烃完全燃烧需要多消耗氧气( )
A.1molB.1.5molC.2molD.2.5mol
答案 B
解析 烷烃分子中,每增加一个碳原子,就增加一个CH2原子团,则1mol烷烃增加1molCH2原子团,完全燃烧多消耗1.5molO2。
6.有两种气态烷烃的混合物,在标准状况下,其密度为1.16g·
L-1,则关于此混合物组成的说法正确的是( )
A.一定有甲烷
B.一定有乙烷
C.可能是甲烷和己烷的混合物
D.可能是乙烷和丙烷的混合物
解析 标准状况下该混合物的平均摩尔质量为M=1.16g·
L-1×
22.4L·
mol-1≈26g·
mol-1,气态烷烃中只有甲烷摩尔质量小于26g·
mol-1,其他烷烃摩尔质量都大于26g·
mol-1,所以一定有甲烷,另一种可以为其他任意气态烷烃。
7.在常温、常压下,取下列四种气态烃各1mol,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是( )
A.CH4B.C3H8C.C4H10D.C2H6
解析 设此气态烃的分子式为CxHy,其完全燃烧的化学方程式为CxHy+
xCO2+
H2O,则1mol该烃完全燃烧时耗氧量为
mol,将上述选项分别代入,比较可知C4H10耗氧量最多。
三、同系物、同分异构体的判断
8.下列叙述正确的是( )
A.分子式相同,各元素质量分数也相同的物质是同种物质
B.通式相同的不同物质一定属于同系物
C.分子式相同的不同物质一定是同分异构体
D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
解析 分子式相同的物质,结构不一定相同,所以不一定是同种物质;
通式相同的不同物质不一定是同系物,也可能是同分异构体或是其他关系;
相对分子质量相同,分子式不一定相同,如NO和C2H6,因此不一定是同分异构体。
9.下列物质之间的相互关系错误的是( )
A.CH3CH2OH和CH3OCH3互为同分异构体
B.干冰和冰为同一种物质
C.CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物
D.12C和14C互为同位素
解析 干冰是二氧化碳晶体,冰是固态的水。
10.有A、B两种烃,含碳的质量分数相等。
关于A和B的下列叙述正确的是( )
A.A和B一定是同分异构体
B.A和B不可能是同系物
C.A和B的实验式相同
D.A和B各1mol完全燃烧后生成CO2的质量一定相等
解析 因为A、B都是烃,碳的质量分数相同,则氢的质量分数也一定相同,则C、H的个数比相同,即实验式相同,可能是同系物,例如C2H4和C3H6,但分子式不一定相同。
[能力提升]
11.
(1)乙烷的电子式为________________,分子式为CmH20的烷烃中m为________,分子式为C8Hn的烷烃中n为________,与CO2密度(同温同压)相同的烷烃分子式为________,若上述四种烃各为1mol,在足量O2中燃烧,消耗O2最多的是________。
(2)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烃各为1g,在足量O2中燃烧,消耗O2最多的是________。
答案
(1)
9 18 C3H8 C9H20
(2)CH4
解析
(1)根据烷烃通式为CnH2n+2可求出m为9,n为18,密度与CO2相同的烷烃式量为44,由14n+2=44可求出n为3,即分子式为C3H8。
若同为1mol烃,消耗O2的多少取决于CxHy中“x+
”的大小,“x+
”的值越大,消耗O2越多,此题中消耗O2最多的是C9H20。
(2)若同为1g烃,消耗O2的多少取决于CxHy中“
”的大小,“
”的值越大,消耗O2越多,此题中消耗O2最多的是CH4。
12.已知某烷烃分子中电子数为42。
(1)该烷烃的分子式为___________________________________________________。
(2)写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式:
________________________________________________________________________。
(3)上述同分异构体中,在相同条件下沸点最低的是
________________________(写结构简式)。
答案
(1)C5H12
解析
(1)烷烃分子通式为CnH2n+2,则其分子中电子数为6n+(2n+2)=42,n=5,烷烃分子式为C5H12。
(2)烷烃C5H12有三种同分异构体,其结构简式分别为CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、CH3CHCH3CH2CH3、CCH3CH3CH3CH3。
(3)烷烃分子中,碳原子数相同时,所带支链越多,其沸点越低,因此烷烃C5H12三种同分异构体中,CCH3CH3CH3CH3沸点最低。
13.观察下面几种烷烃的球棍模型
(1)与C互为同系物的是________,与C互为同分异构体的是__________。
(2)在烷烃的同系物中,随碳原子数增加,其熔、沸点依次________(其中碳原子数满足________条件的烷烃常温下呈气态),液态时密度依次________。
答案
(1)A B D
(2)升高 小于或等于4 增大
解析 理解同系物、同分异构体的概念,会判断同系物、同分异构体。
了解随碳原子数增加,烷烃熔点、沸点、密度的递变规律。
14.相对分子质量为72的烷烃,其分子式是________。
若此有机物的一氯代物分子中有两个—CH3,两个—CH2—,一个
和一个—Cl,它们的可能结构分别是______、________、________、________。
答案 C5H12
[拓展探究]
15.已知某种气态化石燃料中含有碳和氢两种元素。
为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量分数,可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧,并使产生的气体全部通入如图所示的装置,得到如表所列的实验数据(U形管中干燥剂只吸收水蒸气且假设产生的气体完全被吸收)。
实验前
实验后
(干燥剂+U形管)的质量
101.1g
102.9g
(石灰水+广口瓶)的质量
312.0g
314.2g
根据实验数据求:
(1)实验完毕后,生成物中水的质量为________g。
假设广口瓶里生成一种正盐,其质量为________g。
(2)生成的水中氢元素的质量为________g。
(3)生成的CO2中碳元素的质量为________g。
(4)气态化石燃料中碳元素与氢元素的质量比为________。
答案
(1)1.8 5
(2)0.2 (3)0.6 (4)3∶1
解析
(1)生成水的质量为102.9g-101.1g=1.8g,生成正盐即CaCO3的质量为
×
100g·
mol-1=5g。
(2)生成的水中氢元素的质量为
2g·
mol-1=0.2g。
(3)生成的CO2中碳元素的质量为
12g·
mol-1=0.6g。
(4)碳元素与氢元素的质量比为0.6∶0.2=3∶1。
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