小初高学习学年高中化学 第一章 有机化合物的结构与性质 烃 第3节 烃教学案.docx
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小初高学习学年高中化学第一章有机化合物的结构与性质烃第3节烃教学案
第3节烃
第1课时
——————————————————————
烃的概述烷烃的化学性质
—————————————————————————
[课标要求]
1.了解烃的分类。
2.了解烷烃、烯烃、炔烃、苯及其同系物的物理性质。
3.掌握烯烃、炔烃的命名规则(含一个双键或叁键)。
4.掌握烷烃的化学性质。
1.烷烃的通式是CnH2n+2。
2.烷烃是饱和烃,烯烃、炔烃属于不饱和烃,苯及其同系物属于芳香烃。
3.分子中有1~4个碳原子的链烃在室温下均为气体。
4.烷烃的性质稳定,常温下与强酸、强碱、强氧化剂和强还原剂都不反应。
5.烷烃与气态卤素单质发生取代反应,且反应分步进行,生成多种产物。
烃的概述
1.烃的分类
烃
2.链烃
(1)分类
饱和烃:
在烷烃的分子里,碳原子之间都以碳碳单键结合成链状,碳原子剩余的共价键全部跟氢原子相结合,这样的烃叫做“饱和烃”如烷烃。
不饱和烃:
分子里含有碳碳双键、碳碳叁键,使碳原子所结合的氢原子数少于同碳原子数的饱和链烃里的氢原子数,这样的烃叫做不饱和烃。
如烯烃、炔烃。
(2)链烃的物理通性
①相似性:
烷烃、烯烃、炔烃在物理性质上具有某些相似性。
如它们均为无色物质,都不溶于水而易溶于有机溶剂,密度比水小等。
②递变性:
链烃的物理性质随着其碳原子数的递增呈现出一定的递变性。
a.状态:
由气态→液态→固态;
b.熔、沸点:
逐渐升高;
c.密度:
逐渐增大(但小于1g·cm-3)。
3.苯及其同系物
(1)苯及其同系物的物理性质
①苯的物理性质:
颜色
状态
熔沸点
密度
毒性
溶解性
无色
液体
较低
比水小
有毒
不溶于水
②苯的同系物的物理性质:
溶解性与苯相似,毒性比苯稍小。
(2)苯及其同系物的组成和结构
分子中只含一个苯环,且苯环上的取代基是烷烃基的烃才是苯的同系物,其通式为CnH2n-6(n≥6)。
如乙苯()、二甲苯(、
、
)是苯的同系物,
而和
不是苯的同系物。
(3)芳香族化合物、芳香烃和苯的同系物的关系
①含义:
a.芳香族化合物:
含有苯环的化合物,如
b.芳香烃:
含有苯环的烃,如
c.苯的同系物:
分子中含有一个苯环,苯环上的侧链全为烷烃基,如
②三者之间的关系:
1.烃类熔沸点递变规律是什么?
提示:
在有机物同系物中,随着碳原子数增加,相对分子质量增大,熔沸点逐渐升高。
如在常温常压下,烃分子中碳原子数小于等于4时为气态。
2.在有机物中,主链上的碳
原子数是多少?
依据是什么?
提示:
7。
依据是含官能团()的最长碳链为主链。
1.烯烃和炔烃的命名
(1)命名方法
烯烃和炔烃的命名与烷烃的命名相似,即遵循最长、最多、最近、最小、最简原则。
但不同点是主链必须含有双键或三键,编号时起始点必须离双键或三键最近。
(2)命名步骤
①选主链。
将含碳碳双键或碳碳三键的最长碳链作为主链,并按主链中所含碳原子数目称为“某烯”或“某炔”。
②编号位。
从距离双键或三键最近的一端给主链上的碳原子依次编号定位,使与双键或三键相连的碳原子的编号为最小。
如:
③写名称。
首先用“二、三……”在“烯”或“炔”前表示双键或三键的个数;其次在“某烯”或“某炔”前面用阿拉伯数字表示双键或三键的位置(用与双键或三键相连的碳原子的最小编号表示),最后在前面写出支链的名称、个数和位置。
如:
2.苯及苯的同系物的命名
(1)以苯为母体命名。
(2)苯分子中的一个氢原子被烷基取代,称为某苯,如:
(3)苯分子中的二个氢原子被烷基取代,取代基在苯环上有邻、间、对三种位置,所以取代基的位置可用邻、间、对来表示。
(4)苯分子中的两个或两个以上氢原子被烷基取代,可将苯环上的6个碳原子编号,以某个最简单的取代基所在的碳原子的位置编为1号,并使支链的编号和最小给其他取代基编号,例如
为1,3二甲苯,名称为1,4二甲基2乙基苯。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)既属于脂环烃又属于芳香烃( )
(2)分子式为C8H10属于芳香烃的同分异构体共4种( )
(3)在烷烃分子中,所有的化学键都为单键( )
答案:
(1)×
(2)√ (3)√
2.下列四种命名正确的是( )
A.2甲基2丁炔 B.2乙基丙烷
C.3甲基2丁烯D.2甲基2丁烯
解析:
选D 根据名称写出相应的有机物的结构简式:
A为
,第二个碳原子形成5个共价键,错误;B为
,主链选择错误,其正确命名为2甲基丁烷;C为
,其正确的命名为2甲基2丁烯;D正确。
3.
(1)下列物质命名是否正确,若不正确,请写出正确的名称。
①苯基甲烷____________________________________________;
② 二乙苯_____________________________________。
(2)用系统命名法给下列苯的同系物命名。
①________________________________________________;
②_______________________________________。
解析:
(1)①错把苯作为取代基,把烷作为母体;②没有指出两个乙基之间的相对位置。
答案:
(1)①甲苯 ②邻二乙苯(或1,2二乙苯)
(2)①1,3,5三甲苯 ②1,2,4三甲苯
1.烷烃的化学性质
2.烷烃燃烧的规律与应用
(1)规律:
烃分子中碳原子数相同时,含氢越多,完全燃烧时放出的热量越多,故烷烃比碳原子数相同的其他烃燃烧时放出的热量多。
(2)应用:
甲烷作为天然气、沼气的主要成分,丙烷、丁烷作为液化石油气的主要成分,主要用做家庭或工业燃料;汽油、煤油、柴油的主要成分之一也是含有不同碳原子数的烷烃,用做汽车、飞机、轮船等的燃料。
1.第十二届全运会火炬用的是环保燃料——丙烷(C3H8)。
下列有关说法中,正确的是( )
A.丙烷既能发生取代反应,又能发生加成反应
B.丙烷完全燃烧,其产物对空气没有污染
C.丙烷燃料电池中,丙烷在正极发生反应
D.丙烷的一氯代物有三种同分异构体
解析:
选B 烷烃能发生取代反应,但不能发生加成反应,A错误;丙烷完全燃烧生成CO2和H2O,不会对空气造成污染,B正确;丙烷燃料电池中,丙烷发生氧化反应,应在负极上发生反应,C错误;丙烷中存在对称碳原子,只有两种氢原子,故其一氯代物只有两种,D错误。
2.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( )
A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1,混合发生取代反应只生成CH3Cl
B.甲烷与氯气发生取代反应,生成的产物中CH3Cl最多
C.甲烷与氯气发生取代反应,生成的产物为混合物
D.1molCH4完全生成CCl4,最多消耗2molCl2
解析:
选C 甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步,故得不到纯净的CH3Cl,A错误,C正确;甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子,消耗1mol氯气,生成1molHCl,故产物中HCl最多,B错误;1molCH4完全生成CCl4,最多消耗4molCl2,D错误。
3.在光照条件下,将1molCH4与Cl2反应,得到等物质的量的4种取代产物,则消耗Cl2的物质的量为( )
A.1mol B.2mol
C.2.5molD.10mol
解析:
选C 由于CH4+Cl2
CH3Cl+HCl,CH4+2Cl2
CH2Cl2+2HCl,CH4+3Cl2
CHCl3+3HCl,CH4+4Cl2
CCl4+4HCl。
1molCH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25mol,则消耗Cl2的物质的量为0.25mol+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol。
[方法技巧]
(1)烷烃只能与卤素单质在光照条件下发生取代反应,不能与其水溶液发生取代反应。
取代反应得到的不只是一氯代物,烷烃分子中的所有氢原子都可被氯原子取代。
(2)烷烃和氯气发生取代反应,有1molH原子被取代,生成1molHCl,消耗1molCl2,因此参加反应的Cl2的物质的量与生成的HCl的物质的量相等;生成物中HCl最多。
[三级训练·节节过关]
1.下列有机物命名正确的是( )
解析:
选B A项选择主链错,应为2甲基丁烷;C中两个甲基处于对位,则应为对二甲苯;D项中双键的位置表示错误应为2甲基1丙烯。
2.下列叙述错误的是( )
A.烷烃都能够燃烧生成二氧化碳和水
B.丙烷分子中的碳原子不在一条直线上
C.丙烷与Cl2发生取代反应后生成的一氯代物不只是一种
D.正丁烷的熔点、沸点比异丁烷的低
解析:
选D 烷烃都能够燃烧生成二氧化碳和水,A正确;烷烃分子内碳链不是直线形而是呈锯齿状,B正确;丙烷与Cl2发生取代生成的一氯代物有两种,C错误;烷烃支链越多,沸点越低,D错误。
3.最简式相同,但既不是同系物,又不是同分异构体的是( )
A.辛烯和3甲基1丁烯
B.苯和乙炔
C.1氯丙烷和2氯丙烷
D.甲基环己烷和己烯
解析:
选B 同系物要求结构相似,就是一定要属于同类物质。
A项中两者互为同系物;C项中两者为同分异构体;D项不是同类物质,且分子式也不同。
4.写出下列物质的结构简式:
(1)3甲基1戊炔:
________________________________________________________;
(2)1,4戊二烯:
__________________________________________________________;
(3)苯乙烯:
_____________________________________________________________。
解析:
根据名称写结构的步骤应是:
①写出主链碳原子的结构;②编号;③在相应的位置加官能团或取代基。
答案:
5.丁烷的分子结构可简写成键线式结构
,有机物A的键线式结构为
,则:
(1)有机物A的分子式为________。
(2)用系统命名法命名有机物A,其名称为________。
(3)有机物A完全燃烧的化学方程式为_______________________________________ 。
(4)有机物A与Cl2发生反应生成的一氯代物的可能结构简式为____________________,写出A与Cl2反应生成任意一种一氯代物的反应方程式______________________________。
答案:
(1)C8H18
(2)2,2,3三甲基戊烷
(3)2C8H18+25O2
16CO2+18H2O
(4)CH2ClC(CH3)2CH(CH3)CH2CH3、
C(CH3)3CCl(CH3)CH2CH3、
C(CH3)3CH(CH2Cl)CH2CH3、
C(CH3)3CH(CH3)CHClCH3、
C(CH3)3CH(CH3)CH2CH2Cl
C(CH3)3CH(CH3)CH2CH3+Cl2
C(CH3)3CH(CH3)CH2CH2Cl+HCl
1.下列有关化学用语不能表示2丁烯的是( )
A.
B.CH3CH===CHCH3
C.
D.
解析:
选C C项所表示的有机物的结构简式为CH2===CHCH2CH2CH3,其名称为1戊烯。
2.某烷烃发生氯代反应后,只能生成三种沸点不同的一氯代产物,此烷烃是( )
A.(CH3)2CHCH2CH2CH3 B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2D.(CH3)3CCH2CH3
解析:
选D 烷烃发生取代反应生成三种一氯代物,说明该烷烃有三种不同的氢原子,(CH3)2CHCH2CH2CH3分子中有5种不同的氢原子,A错;(CH3CH2)2CHCH3分子中有4种不同的氢原子,B错;(CH3)2CHCH(CH3)2分子中有2种不同的氢原子,C错;(CH3)3CCH2CH3有3种不同的氢原子,D正确。
3.某有机物的键线式如图所示,其名称正确的是( )
A.5乙基2己烯 B.2甲基庚烯
C.3甲基5庚烯D.5甲基2庚烯
解析:
选D 该物质可写成
故正确名称为5甲基2庚烯。
4.下列叙述中,正确的是( )
A.饱和烃又叫烷烃,通式为CnH2n+2
B.相对分子质量相等、结构不同的化合物,互称为同分异构体
C.组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的物质互称为同系物
D.碳原子之间都以碳碳单键结合的烃叫做烷烃
解析:
选A B中相对分子质量相同的化合物,分子式不一定相同,如H2SO4和H3PO4,CO2、C3H8和C2H4O;C中应以结构相似为前提;D中应强调是链烃。
5.下列五中烃①2甲基丁烷(即异戊烷) ②2,2二甲基丙烷(即新戊烷) ③戊烷 ④丙烷 ⑤丁烷,按它们的沸点由高到低的顺序排列正确的是( )
A.①>②>③>④>⑤B.②>③>⑤>④>①
C.③>①>②>⑤>④D.④>⑤>②>①>③
解析:
选C 同类烃碳原子数越多,熔、沸点越高;同类烃中碳原子数相同时,支链越多,其熔、沸点越低。
其沸点由高到低的排列顺序为:
戊烷>2甲基丁烷>2,2二甲基丙烷>丁烷>丙烷。
6.下列有关烷烃的叙述中,正确的是( )
A.在烷烃分子中,所有的化学键都是单键
B.烷烃中除甲烷外,很多都能使KMnO4酸性溶液的紫色退去
C.分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃
D.所有的烷烃在光照条件下都能与溴水发生取代反应
解析:
选A 烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状,碳原子的剩余价键全部跟氢原子相结合而达到饱和,无论是碳碳键还是碳氢键,都是单键,选项A说法正确;烷烃属饱和链烃,其化学性质一般比较稳定,通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如KMnO4酸性溶液)反应,选项B说法不正确;因分子通式CnH2n+2中的氢原子已达到完全饱和,因此符合通式CnH2n+2的有机物一定是烷烃,选项C说法不正确;烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应,这是烷烃的主要特性之一,但不与溴水反应,选项D不正确。
7.如图,一端封闭的U形管,封闭着的一端有一段CH4和Cl2的混合气体,在水平部分有一段气柱,其他两段为液柱,已知液体与气体不反应,使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应,则中间气柱的长度如何变化(假设中间气柱未移出U形管的水平部分)( )
A.变大B.变小
C.不变D.难以确定
解析:
选A 在光照条件下,CH4与Cl2反应可生成多种产物,其中有3种产物(CH2Cl2、CHCl3、CCl4)常温下为液体,而使封闭一端气体的物质的量减小,故压强减小,左侧液面上升,右侧液面下降,两侧液柱差竖直长度减小,使水平处气柱压强减小,因温度不变故气柱体积增大。
8.下列关于芳香族化合物的叙述中正确的是( )
A.其分子组成的通式是CnH2n-6
B.分子里含有苯环的烃
C.分子里含有苯环的有机物
D.苯及其同系物的总称
解析:
选C 芳香族化合物是指分子里含有苯环的有机物,芳香烃是其中的一部分,苯及其同系物的通式为CnH2n-6(n≥6),是芳香烃中的一类。
9.如图是几种烷烃的球棍模型,试回答下列问题:
(1)A、B、C三者的关系是_______________________________________________。
(2)A的分子式为________,C的名称为________。
(3)写出C的同分异构体的结构简式________。
(4)B是家用液化气的主要成分,若1molB气体完全燃烧,生成CO2和液态水,放出2217.8kJ的热量,则其燃烧的热化学方程式为___________________________________
________________________________________________________________________。
答案:
(1)同系物
(2)C2H6 丁烷
(4)C3H8(g)+5O2(g)===3CO2(g)+4H2O(l)
ΔH=-2217.8kJ·mol-1
10.按系统命名法填写下列有机化合物的名称及有关内容。
(1)的名称是________________________________________。
(2)的分子式为________,名称是________________。
(3)写出分子式为C4H8的所有烯烃的结构简式及名称
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
(1)的名称为乙苯。
(2)的分子式为C6H10,其名称为4甲基2戊炔。
(3)分子式
为C4H8的烯烃有三种,其结构简式和名称分别是:
CH2===CH—CH2—CH3,1丁烯;CH3—CH===CH—CH3,2丁烯;,2甲基1丙烯。
答案:
(1)乙苯
(2)C6H10 4甲基2戊炔
(3)CH2CHCH2CH3 1丁烯、
CH3CHCHCH3 2丁烯、
2甲基1丙烯
1.烃是自然界中广泛存在的一类有机化合物,下列是某同学总结的关于该类物质的几种认识,请判断其中正确的是( )
A.环烷烃是烷烃中的一个小分支
B.只要是含有C、H两种元素的物质就是烃
C.烷烃是饱和链烃,烯烃和炔烃是不饱和链烃
D.属于芳香烃
解析:
选C 烷烃是链烃,不包括环烃,故A错误;烃是指仅含C、H两种元素的有机物,有些物质中虽也含C、H,但不一定是烃,如D中的,故B、D错误。
2.下列关于烷烃性质的叙述正确的是( )
A.烷烃分子结构稳定,不发生任何化学反应
B.烷烃分子中碳元素表现负价,易被酸性KMnO4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
解析:
选D 烷烃的分子结构较稳定,难发生化学反应,但并不是说就不能发生化学反应,A选项错。
虽然在烷烃中碳表现负价,但由于碳碳单键、碳氢单键的键能大,难断裂,不能被酸性KMnO4溶液氧化,B选项错。
烷烃与卤素单质可发生卤代反应,且往往得到多种卤代产物的混合物,但与其水溶液很难反应,C选项错误,D选项正确。
3.已知液化气的主要成分是丙烷,下列有关丙烷的叙述不正确的是( )
A.是直链烃,但分子中碳原子不在一条直线上
B.在光照条件下能够与氯气发生取代反应
C.丙烷的球棍模型图为
D.1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2
解析:
选C C3H8是直链烃,但其中的碳原子为饱和碳原子,和与之相邻的四个原子形成四面体结构,故3个碳原子不在一条直线上,A项正确;C3H8在光照时与Cl2发生取代反应,B项正确;丙烷的球棍模型图中漏掉了两个氢原子,C项错误;1mol丙烷完全燃烧需消耗5molO2,D项正确。
4.根据以下数据推断丙烷的沸点可能是( )
物质
甲烷
乙烷
丁烷
戊烷
沸点
-162℃
-89℃
-1℃
+36℃
A.约-40℃ B.低于-162℃
C.低于-89℃D.高于+36℃
解析:
选A 烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加,呈现规律性的变化。
熔、沸点逐渐升高,丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间。
5.下列有机物命名正确的是( )
解析:
选D A分子的名称为2甲基丁烷,A项错误;B分子的名称为1,2二溴乙烷,B项错误;C分子的名称为对二甲苯,C项错误;D项正确。
6.某烃的一种同分异构体只能生成1种一氯代物,该烃的分子式可能是( )
A.C3H8B.C4H10
C.C5H12D.C6H14
解析:
选C C3H8只有一种结构CH3CH2CH3,其一氯代物有两种,C4H10和C6H14的
各种结构中生成的一氯代物不止一种,C5H12的一种结构,其一氯代物只有一种。
7.某烃与氢气加成后得到2,2二甲基丁烷,该烃的名称是( )
A.3,3二甲基1丁炔B.2,2二甲基2丁烯
C.2,2二甲基1丁烯D.2,3二甲基1丁烯
解析:
选A 2,2二甲基丁烷的碳链结构为,2,2二甲基丁烷相
邻碳原子之间各去掉1个氢原子形成双键,从而得到烯烃;根据2,2二甲基丁烷的碳链结构,可知相邻碳原子之间各去掉1个氢原子形成双键只有一种情况,所以该烯烃的碳链结
构为,该烯烃的名称为3,3二甲基1丁烯,若含叁键,则为3,3
二甲基1丁炔。
8.燃烧0.1mol两种气态烃的混合物,生成3.58LCO2(标准状况)和3.60gH2O,则混合气体中( )
A.一定有甲烷B.一定有乙烷
C.一定无甲烷D.一定有丙烷
解析:
选A 生成n(CO2)=
≈0.16mol,生成n(H2O)=
=0.2mol,因此两种气态烃的平均组成为C1.6H4,根据混合物的平均组成可知,碳原子数小于1.6的烃只有甲烷,而另一种烃中氢原子数必为4,且碳原子数大于或等于2。
9.
(1)有A、B、C三种烃,它们的结构简式如下所示:
A的名称是_______________________________________________________;
B的名称是_________________________________________________________;
C的名称是_________________________________________________________。
(2)写出2甲基2戊烯的结构简式__________________________________________。
(3)某烯烃的错误命名是2甲基4乙基2戊烯,那么它的正确命名应是________________________________________________________________________。
解析:
第
(1)题中三种物质互为同分异构体,看起来很相似,但要注意官能团位置;第
(2)题中双键位置在2号碳后面;第(3)题可先写出结构简式,然后重新命名。
答案:
(1)2甲基1丁烯 2甲基2丁烯 3甲基1丁烯
(2) (3)2,4二甲基2己烯
10.已知烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。
(1)该烷烃A的分子式为____________。
(2)写出A可能存在的结构简式:
___________________________________________
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