高中化学必修二课时作业第三章 有机化合物 第一节 第2课时烷烃 Word版含答案.docx
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高中化学必修二课时作业第三章有机化合物第一节第2课时烷烃Word版含答案
第2课时 烷 烃
[目标导航] 1.了解烷烃的概念、通式及结构特点。
2.了解烷烃的物理性质和化学性质。
3.了解简单烷烃的命名。
4.知道同系物、同分异构体的概念,并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。
一、烷烃
1.分子结构特点
2.物理性质
(1)递变规律(随碳原子数n递增)
(2)相似性
烷烃均难溶于水,相对密度均小于1。
3.化学性质(与CH4相似)
(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起反应。
(2)燃烧反应
烷烃燃烧通式:
CnH2n+2+
O2
nCO2+(n+1)H2O。
(3)取代反应
烷烃能与氯气等卤素单质在光照条件下发生取代反应,如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学方程式为:
C2H6+Cl2
C2H5Cl+HCl。
4.习惯命名法
(1)表示
碳原子数(n)及表示
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
n>10
相应数字
(2)举例:
C6H14命名为己烷,C18H38命名为十八烷。
(3)碳原子数n相同结构不同时,用正、异、新表示,如C4H10的两种分子的命名:
无支链时,CH3CH2CH2CH3:
正丁烷。
有支链时,
:
异丁烷。
【议一议】
1.判断正误
(1)烷烃的分子通式是CnH2n+2(n≥1),但符合通式CnH2n+2的不一定是烷烃。
( )
(2)烷烃的特征性质是能与卤素单质发生取代反应。
( )
(3)烷烃性质稳定,不能使酸性KMnO4溶液褪色。
( )
答案
(1)×
(2)√ (3)√
2.多碳原子烷烃(如CH3CH2CH2CH2CH3)分子中,碳原子是直线形吗?
答案 烷烃分子中的碳原子以单键与其他原子相连,因此与之成键的4个原子构成四面体结构。
碳原子一定不在同一直线上,直链烷烃中碳原子的排列呈锯齿状。
二、同系物 同分异构体
1.同系物
(1)特点:
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。
(2)实例:
CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3等烷烃互为同系物。
提示 ①同系物具有相同的通式,但是通式相同的有机物不一定互为同系物,同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
②同系物的组成元素相同,同系物之间相对分子质量相差14n(n=1,2,3……)。
2.同分异构体
(1)概念:
具有相同的分子式,但具有不同的结构的物质。
(2)实例:
CH3CH2CH2CH3与
互为同分异构体。
(3)同分异构体的沸点:
支链越多,沸点越低。
(4)同分异构现象是有机化合物种类繁多的原因之一。
警示 同分异构现象不只是存在于有机化合物中,只要满足分子式相同,结构不同的化合物都可以称为同分异构体。
例如尿素[CO(NH2)2]和氰酸铵[NH4CNO]。
【议一议】
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。
( )
答案
(1)√
(2)× (3)√ (4)× (5)×
4.丁烷有几种同分异构体,其一氯代物有几种?
答案 丁烷有两种同分异构体,它们分别是正丁烷和异丁烷。
其一氯代物共有四种,它们分别是CH3CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CHClCH3、(CH3)2CHCH2Cl、(CH3)2CClCH3。
一、烷烃的结构特点
【例1】 下列说法正确的是( )
A.碳碳间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B.分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃
C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D.碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种
答案 B
解析 A项中环烷烃也符合要求,但它不是链烃,属于环烃;C项中由碳原子的成键方式和键角特征知,碳原子呈折线方式排列,因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上;D项中n(C)∶n(H)=1∶3时必为C2H6,一定是乙烷。
要点归纳
烷烃的结构特点
(1)单键:
碳原子之间以碳碳单键相结合。
(2)饱和:
碳原子剩余价键全部跟氢原子结合,烷烃是饱和烃,相同碳原子数的有机物分子里,烷烃的含氢量最大。
(3)链状:
碳原子结合成的链可以是“直链”,也可以含有支链。
变式训练1 下列性质中,属于烷烃特征的是( )
A.完全燃烧只生成二氧化碳和水
B.它们不溶于水
C.分子的通式为CnH2n+2,与氯气发生取代反应
D.它们密度都较小
答案 C
解析 分子通式为CnH2n+2,与Cl2发生取代反应是烷烃的特征,而其他类别的烃燃烧时也产生二氧化碳和水,且密度较小,难溶于水,故A、B、D错误,选C。
二、同系物 同分异构体
【例2】 下列物质中互为同分异构体的有____________;互为同位素的有________________________________________________________________;
互为同素异形体的有____________;是同一物质的有________________。
(用序号填写)
1液氯 ②
③金刚石 ④
Cl
⑦
⑧氯气 ⑨石墨 ⑩
Cl
答案 ⑤和⑦ ④和⑩ ③和⑨ ①和⑧、②和⑥
解析 同分异构体是分子式相同,结构不同的化合物,⑤和⑦的分子式都为C6H14,二者互为同分异构体;同位素是质子数相同而中子数不同的原子,故④和⑩互为同位素;同素异形体是同种元素形成的不同种单质,故③和⑨是同素异形体。
①和⑧、②和⑥是同种物质。
要点归纳
同位素、同素异形体,同分异构体和同系物之间的区别
比较
概念
定 义
化学式
结 构
性 质
同位素
质子数相同、中子数不同的原子
原子符号表示不同,如
H、
H、
H
电子排布相同,原子核结构不同
物理性质不同,化学性质相同
同素异形体
同一种元素形成的不同单质
元素符号表示相同,分子式不同,如石墨和金刚石、O2和O3
单质的组成或结构不同
物理性质不同,化学性质相似
同分异构体
分子式相同、结构式不同的化合物
相同
不同
物理性质不同,化学性质不一定相同
同系物
结构相似,组成相差一个或若干个CH2原子团的化合物
组成元素相同,通式相同,相对分子质量相差14n,如CH4和CH3CH3
同一类物质,结构相似
物理性质不同,化学性质相似
变式训练2 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
答案 C
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。
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③C只有①D.①和②
答案 D
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
答案 A
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.下列物质之间的相互关系错误的是( )
A.CH3CH2CH2CH2CH3和
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
答案 B
解析 干冰是二氧化碳晶体,冰是固态的水。
4.下列关于烷烃的叙述,不正确的是( )
A.在烷烃分子中,只有单键
B.烷烃的通式为CnH2n+2,符合该通式的烃不一定是烷烃
C.烷烃在一定条件下都能与Cl2发生取代反应
D.随着碳原子数的增加,烷烃的熔、沸点逐渐升高
答案 B
解析 烷烃中的碳碳键、碳氢键均为单键;烷烃在一定条件下都能与Cl2发生取代反应,取代反应是烷烃的典型性质;随着碳原子数的增加,烷烃的分子间作用力增大,使其熔、沸点逐渐升高;因烷烃分子中的氢原子已达饱和,故符合CnH2n+2的有机物只能是烷烃。
5.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。
[经典基础题]
题组1 烷烃及其性质判断
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.下列烷烃,常温下呈气态的是( )
A.戊烷B.丁烷C.庚烷D.十二烷
答案 B
解析 烷烃的熔沸点随碳原子数的增加逐渐升高,故状态变化为:
气态液态固态,常温下碳原子个数小于或等于4的烷烃呈气态。
3.下列关于CH4和CHCH3CH3CH3的叙述正确的是( )
A.均能用组成通式CnH2n+2来表示
B.与所有烷烃互为同分异构体
C.它们物理、化学性质相同
D.通常情况下前者是气体,后者是液体
答案 A
解析 A项,因二者均为烷烃,都符合通式CnH2n+2;B项,它们与其他烷烃互为同系物;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的烷烃常温下是气体。
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
答案 A
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、酸性高锰酸钾溶液不反应。
5.在下列5种物质沸点的排列顺序中,正确的是( )
①正丁烷 ②2甲基丙烷(CH3CH(CH3)CH3) ③戊烷
④2甲基丁烷 ⑤2,2二甲基丙烷(C(CH3)4)
A.①>②>③>④>⑤B.⑤>④>③>②>①
C.③>④>⑤>①>②D.②>①>⑤>④>③
答案 C
解析 根据烃类的熔沸点大小判断规律:
在有机物同系物中,随着碳原子数的增加,相对分子质量的增大,分子间作用力增大,熔沸点逐渐升高;分子式相同的烃,支链越多,熔沸点越低。
分析各选项,①②均只有4个C原子,③④⑤均只有5个碳原子,故①②的沸点小于③④⑤的沸点;②有1个支链,而①无,故①>②;③无支链,④只有1个支链,⑤有2个支链,故③>④>⑤;综上所述:
③>④>⑤>①>②。
题组2 同系物、同分异构体
6.下列关于同系物的说法中,错误的是( )
A.同系物具有相同的最简式
B.同系物能符合同一通式
C.同系物中,相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团
D.同系物的化学性质基本相似,物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化
答案 A
解析 结构相似,必属同一类物质,因此有同一通式,但不一定有相同的最简式,A错误,B正确;相邻同系物组成上相差一个CH2原子团,C正确;因结构相似,所以化学性质基本相似,但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化,D正确。
7.下列烷烃在光照条件下与氯气反应,只生成一种一氯代烃的是( )
A.CH3CH2CH2CH3B.CH3CH(CH3)CH3
C.C(CH3)4D.CH3CH(CH3)CH2CH3
答案 C
解析 选项A有两种同分异构体,B项也有两种同分异构体,C项只有一种同分异构体,D项有四种同分异构体。
题组3 烃的燃烧计算
8.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
答案 C
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+
O2
xCO2+
H2O,则1mol该烃完全燃烧时耗氧量为
mol,上述选项分别代入
mol,比较可知C4H10耗氧量最多。
9.
(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
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。
[能力提升题]
10.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.①② B.②③ C.③④⑤⑥⑦ D.①③ E.③④⑤⑦ F.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。
11.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
(2)CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
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、
。
(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,
沸点最低。
12.
(1)请写出烷烃CnH2n+2(n≥1)在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式:
__________________________________________________________________。
有①甲烷,②乙烷,③丙烷,④丁烷4种烷烃,试回答
(2)~(4)题(填序号):
(2)相同状况下,等体积的上述气态烃充分燃烧,消耗O2的量最多的是________。
(3)等质量的上述气态烃,在充分燃烧时,消耗O2的量最多的是________。
(4)10mL某气态烃,在50mLO2中充分燃烧,得到液态水,以及体积为35mL的混合气体(所有气体体积均在同温、同压下测定)。
该气态烃是________。
答案
(1)CnH2n+2+
O2
nCO2+(n+1)H2O
(2)④ (3)① (4)②
解析
(1)烷烃CnH2n+2燃烧的化学方程式为CnH2n+2+
O2
nCO2+(n+1)H2O;
(2)相同状况下,等体积即物质的量相同,消耗O2的量取决于
,即丁烷消耗O2的量最多;(3)等质量时耗O2量取决于氢的含量,即甲烷耗O2量最多,(4)反应前后体积之差为25mL,根据燃烧化学方程式可知该烃为乙烷。
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