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版.docx
《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版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《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版.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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版
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＋
O2
nCO2＋（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＋Cl2
CH3Cl＋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＋O2
2CH3CHO＋2H2O
B．CH4＋2O2
CO2＋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＋H2O
CH3CH2OH
D．CH3CH2OH
CH2===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）O2
xCO2＋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）O2
xCO2＋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．CH4C2H6B．C2H6C3H6
C．C2H4C3H6D．C2H4C3H4
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原子均是饱和碳原子；D项正确，含苯环的烃均属于芳香烃。
2．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
答案 C
解析 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CH3CH2OH，故B、D错误。
3．下列烷烃中沸点最高的是（ ）
A．CH4B．CH3CH3
C．CH3CH2CH3D．CH3（CH2）2CH3
答案 D
解析 烷烃中所含碳原子数越多，其沸点越高，D正确。
题组2 烷烃的结构与化学性质
4．下列关于烷烃性质的叙述中不正确的是（ ）
A．烷烃同系物随相对分子质量增大，熔沸点逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态
B．烷烃同系物的密度随相对分子质量增大逐渐增大
C．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应
D．烷烃同系物都能使溴水、KMnO4酸性溶液退色
答案 D
解析 烷烃是饱和烃，化学性质稳定，具有代表性的反应是取代反应，C项正确；发生取代反应的必须是卤素单质，溴水不能与烷烃反应，KMnO4酸性溶液也不能将烷烃氧化，D项不正确；关于烷烃物理性质的递变，A、B项叙述正确。
5．下列叙述错误的是（ ）
A．通常情况下，烷烃跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应
B．烷烃都难溶于水，且随着碳原子个数的增多密度逐渐增大
C．甲烷跟氯气的反应属于取代反应
D．烷烃在空气中燃烧只能生成CO2和水
答案 D
解析 A正确，烷烃的性质和甲烷类似，比较稳定；烷烃的碳原子个数增多密度增大，则选项B正确；甲烷跟氯气的反应是取代反应，C正确；烷烃如果是不完全燃烧，则可以生成CO，所以选项D错误。
6．某有机物分子中所含原子团及其数目如下表。
原子团
—CH2—
—CH3
—NH2
—OH
个数
n
m
a
2
x
则x的值为
A．m－aB．n＋m＋a
C．m＋2n－aD．2n＋3m－a
答案 A
解析 若只连接甲基，—CH2—不管多少个只能连接两个—CH3，m个
能连接m个—CH3，所以n个—CH2—，m个
连接—CH3共计m＋2个，由于分子中含有a个—CH3和2个—NH2，所以连接的—OH数为：
m＋2－a－2＝m－a，答案选A。
题组3 突破有关烃燃烧的判断与计算
7．分别燃烧等物质的量的下列各组物质，其中消耗氧气的量相等的是（ ）
①C2H2与C2H4O②C4H8与C6H12O6③C7H8与C6H12④HCOOCH3与CH3COOH
A．①③④B．①②③④
C．①④D．①②④
答案 B
解析 有机物燃烧的方程式为CnHmOz＋（n＋m/4—z/2）O2＝nCO2＋m/2H2O，所以在有机物物质的量相等的条件下消耗氧气的多少只与（n＋m/4—z/2）有关系，（n＋m/4—z/2）越大消耗的氧气越多。
则根据有机物的分子式可知①中分别是2.5、2.5，②中分别是6、6，③中分别是9、9，④中分别是2、2。
8．某有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的水和二氧化碳，则该有机物必须满足的条件是（ ）
A．分子中的C、H、O的个数比为1∶2∶3
B．分子中C、H个数比为1∶2
C．该有机物的相对分子质量为14
D．该分子中肯定不含氧元素
答案 B
解析 某有机物在氧气中充分燃烧，生成等物质的量的水和二氧化碳，则根据原子守恒可知有机物中碳氢原子的个数之比是1∶2，但不能确定是否含有氧元素，答案选B。
9．有两种气态烷烃组成的混合气体，1体积这种混合气体完全燃烧时需3.5体积的氧气，关于这种混合气的组成说法，正确的是（ ）
A．甲烷和乙烷B．乙烷和丙烷
C．甲烷和丙烷D．丙烷和丁烷
答案 C
解析 本题的命题意图：
考查烷烃的组成、烷烃燃烧时的耗氧量及混合物的平均组成问题。
首先必须明确：
烷烃以不同比例混合时，组成通式不会发生变化。
故仍可用烷烃的通式求出碳原子的平均个数。
烷烃燃烧的通式为CnH2n＋2＋
O2
nCO2＋（n＋1）H2O由
＝3.5求得n＝2，平均组成：
C2H6。
则混合气体中，一定含有甲烷，另一种成分的碳原子个数一定大于2个，故只有C选项的组合符合题意。
10．一定量的甲烷燃烧后得到CO、CO2及水蒸气，混合气体共重49.6g，通过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g，则CO2的质量为（ ）
A．12.5gB．13.2g
C．19.7gD．24.4g
答案 B
解析 氯化钙吸收的是水蒸气，所以生成物水的物质的量是25.2g÷18g·mol－1＝1.4mol。
根据氢原子守恒可知，甲烷的物质的量是0.7mol。
如果设CO和CO2的物质的量分别是x和y，则x＋y＝0.7mol、28x＋44y＝49.6g－25.2g＝24.4g，解得x＝0.4mol、y＝0.3mol，所以CO2的质量是0.3mol×44g·mol－1＝13.2g，答案选B。
[能力提升题]
11．如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气（体积比为1∶4）的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。
将此装置放在有光的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。
（1）假设甲烷和氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式_____________。
（2）经过几个小时的反应后，U形管右端的玻璃管中水柱变化是__________（填字母，下同）。
A．升高B．降低
C．不变D．无法确定
（3）U形管左端的气柱变化是________。
A．体积变大B．体积减小至消失
C．先变大后变小D．不变
（4）试解释U形管右端的玻璃管中水柱变化的原因：
________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）CH4＋4Cl2
CCl4＋4HCl
（2）B （3）B
（4）由上述化学方程式可知，此反应中气体的物质的量减少，且生成的HCl能够溶解于水，所以左端压强减小至零，故右端玻璃管中的水柱降低，左侧气柱消失
解析 由于该反应是缓慢进行的，所以左端气体压强逐渐减小，直至气体体积消失；右端水柱逐渐下降。
12．
（1）10个碳原子以内的烷烃，一氯代物只有一种的共有四种，试写出其结构简式：
__________、____________、____________、____________。
（2）烃A与含氢量最高的烃B互为同系物，在光照条件下，1体积A最多可与6体积Cl2完全反应（同温同压），烃A的结构简式是________。
（3）烃B的相对分子质量为72，每个B分子中有42个电子，B的一溴代物种数是它同分异构体中最多的。
B的名称为________。
答案
（1）CH4
（2）CH3CH3 （3）2甲基丁烷
解析
（1）利用等效氢法可推知，符合条件的烷烃分子只有一种等效氢原子。
（2）含氢量最高的烃为CH4，即A为烷烃；由1体积A最多与6体积Cl2完全反应知，A分子中含有6个H原子，即C2H6。
（3）由72÷14≈5.14知B为C5H12，符合分子中有42个电子。
C5H12的同分异构体有3种：
①CH3CH2CH2CH2CH3
一溴代物②有四种，而①有三种，③有一种，其中②符合题意。
13．美籍埃及人泽维尔用激光闪烁照相机拍摄到化学反应中化学键断裂和形成的过程，因而获得1999年诺贝尔化学奖。
激光有很多用途。
例如波长为10.3微米的红外激光能切断B（CH3）3分子中的一个B—C键，使之与HBr发生取代反应：
B（CH3）3＋HBr
B（CH3）2Br＋CH4，而利用9.6微米的红外激光却能切断两个B—C键，并与HBr发生二元取代反应。
（1）试写出二元取代反应的化学方程式：
________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）现用5.60gB（CH3）3和9.72gHBr恰好完全反应，则生成物中除了甲烷外，其他两种产物的物质的量之比为________。
答案
（1）B（CH3）3＋2HBr
B（CH3）Br2＋2CH4
（2）4∶1
解析
（2）n[B（CH3）3]＝
＝0.10mol
n（HBr）＝
＝0.12mol
设生成B（CH3）2Br的物质的量为a，B（CH3）Br2的物质的量为b，则有：
a＋b＝0.10mol，a＋2b＝0.12mol
解得：
a＝0.08molb＝0.02mol
所以n[B（CH3）2Br]∶n[B（CH3）Br2]＝4∶1。
14．有A、B两种烃，其相关信息如下：
A
完全燃烧的产物中n（CO2）∶n（H2O）＝2∶1
28＜M（A）＜60
不能使溴的四氯化碳溶液退色
一氯代物只有一种结构
B
饱和链烃，通常情况下呈气态
二溴代物有三种
回答下列问题：
（1）烃A的实验式是________。
（2）烃A的结构简式是________。
（3）烃B的三种二溴代物的结构简式为_____________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）CH
（2）
（3）
解析
（1）烃A完全燃烧的产物中n（CO2）∶n（H2O）＝2∶1，则烃A的分子式为CnHn。
（2）因28＜M（A）＜60，所以烃A的分子式为C3H3或C4H4，结合另外两个信息可知烃A的结构简式为
。
（3）烃B为饱和链烃，通常情况下呈气态，则烃B为CH4或C2H6或C3H8或C4H10；因为它的二溴代物有三种同分异构体，所以B为
它的三种二溴代物的结构简式分别为
升级会员 