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