版高中化学第1章有机化合物的结构与性质烃第3节第2课时烷烃的化学性质学案鲁科版选修5Word下载.docx

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（2）烷烃和Cl2发生取代反应，每1molH原子被取代，则生成1molHCl，消耗1molCl2，而不是消耗0.5molCl2，参加反应的Cl2的物质的量与生成的HCl的物质的量相等。

例2

　丙烷（C3H8）常做为一种环保燃料。

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

答案　B

解析　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。

【题点】　烷烃化学性质的综合

二、烃的燃烧规律

1．烃类（CxHy）完全燃烧的化学方程式：

CxHy＋（x＋

）O2

xCO2＋

H2O。

2．烃完全燃烧耗氧量与生成CO2和H2O的规律

（1）等质量的烃（CxHy）完全燃烧时，

的值越大，则H元素的质量分数越大，耗氧量越多，生成的水越多，生成的CO2越少。

（2）等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧时，x＋

的值越大，耗氧量越多。

其中x值越大，生成的CO2越多；

y值越大，生成的水越多。

（3）最简式（实验式）相同的有机物不论以何种比例混合，只要混合物的总质量一定，则完全燃烧时生成的CO2的量一定，生成的H2O的量一定，耗氧量也一定。

（4）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。

3．同温同压下，气态烃（CxHy）完全燃烧前后气体体积变化规律

（1）燃烧后温度高于100℃时，水为气态

反应前后气体体积变化

V前＝V后

V前＞V后

V前＜V后

x、y满足的条件

y＝4

y＜4

y＞4

（2）燃烧后温度低于100℃时，水为液态，反应后气体体积变化是1＋

。

利用烃类燃烧通式处理相关问题时的注意事项

（1）水的状态是液态还是气态。

（2）气态烃完全燃烧前后，气体体积变化只与烃分子中氢原子个数有关。

（3）注意烃是否完全燃烧，也就是O2是否足量。

例3

　在1大气压120℃时，1体积某气态烃与4体积氧气混合，完全燃烧后，恢复到原来温度和压强，体积不变，该烃分子式中碳原子数不可能是（　　）

A．1B．2

C．3D．4

解析　设烃分子式为CxHy，据气态烃燃烧方程式CxHy＋（x＋

H2O（g），前后体积不变则有x＋

＝1＋x＋

，解得y＝4，又因为该烃完全燃烧，所以有x＋

≤4，解得x≤3。

【考点】　烃完全燃烧的规律及应用

【题点】　烃完全燃烧前后气体体积变化规律的应用

易错提醒　若反应前后恢复到室温，水为液态，烃完全燃烧后，气体体积减少。

例4

　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的质量和生成水或CO2的质量不变的是（　　）

A．CH4　C2H6B．C2H6　C3H6

C．C2H4　C3H6D．C2H4　C3H4

答案　C

解析　质量一定时，生成的水或CO2的质量不变，则两种有机物中C、H的质量分数要相等。

C项，由于两者的最简式相同，因此两种有机物中C和H的质量分数相同，故只要质量一定时，则完全燃烧时消耗O2的质量、生成水的质量和CO2的质量不变。

【题点】　混合烃的组成与烃燃烧耗氧量及产物之间的关系

易错警示　若两种有机物，不论以什么比例混合，只要总物质的量一定，则完全燃烧消耗氧气的质量和生成水的量（或CO2的量）不变时，应满足每个分子中H原子数（或C原子数）相等。

1．（2017·

本溪高中阶段测试）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　C3H8是链烃，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；

丙烷的球棍模型为

，C项错误；

1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2，D项正确。

【考点】　烷烃的结构与性质

【题点】　烷烃结构与性质的综合

2．下列化学性质中，烷烃不具备的是（　　）

A．一定条件下发生分解反应

B．可以在空气中燃烧

C．与氯气发生取代反应

D．能使酸性高锰酸钾溶液退色

解析　烷烃可以在一定条件下发生分解反应，也可以燃烧、发生取代反应，但烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液退色。

【题点】　烷烃的化学性质综合

3．下列烷烃在光照下与Cl2反应只生成一种一氯代物的是（　　）

A．CH3CH2CH2CH3

B．

C．

D．

解析　A选项中有2种等效氢；

B选项中有2种等效氢；

C选项中有1种等效氢；

D选项中有4种等效氢。

【题点】　烷烃一元取代物同分异构体的书写与数目判断

4．物质的量相同的下列烃，完全燃烧，耗氧量最多的是（　　）

A．C2H6B．C4H6

C．C5H10D．C7H8

解析　依据1molCxHy耗氧量为

mol来确定；

1molC2H6耗氧2mol＋

mol＝3.5mol；

1molC4H6耗氧4mol＋

mol＝5.5mol；

1molC5H10耗氧5mol＋

mol＝7.5mol；

1molC7H8耗氧7mol＋

mol＝9mol。

【题点】　烷完全燃烧时耗氧量规律及应用

5．标准状况下35mL气态烷烃完全燃烧，恢复到原来状况下，得到二氧化碳气体140mL，则该烃的分子式为（　　）

A．C5H12B．C4H10

C．C2H6D．C3H8

解析　根据同温、同压下气体的体积比等于分子数比，烷烃分子数与二氧化碳气体分子数比为35mL/140mL＝1/4，该烃1个分子中含有4个碳原子，即该烷烃为丁烷。

【题点】　烃的组成与燃烧产物之间的关系

6．1molCH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后测得四种有机取代产物物质的量相等，则消耗的Cl2为________mol，被氯原子取代的氢原子有________mol。

其中碳含量最小的取代产物的空间构型是________。

四种取代产物中有一条不存在同分异构体，能说明CH4是正四面体结构而不是平面结构，该产物是________。

答案　2.5　2.5　正四面体形　CH2Cl2

解析　因为CH4与Cl2发生取代反应生成的4种取代产物中的碳原子均来自于CH4，由碳原子守恒可知，共生成1mol取代产物，且每一种产物物质的量均为0.25mol。

由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自Cl2，由CH4和Cl2反应的化学方程式知共消耗Cl2：

0.25mol＋0.25mol×

2＋0.25mol×

3＋0.25mol×

4＝2.5mol。

一个Cl2分子中的一个氯原子进入HCl，一个氯原子进入有机物，故n（H）取代＝n（Cl2）＝2.5mol。

碳含量最小的取代产物是CCl4，它的空间构型与甲烷相同。

不管CH4是正四面体结构还是平面结构，CH3Cl、CHCl3、CCl4都不存在同分异构现象，对于CH2Cl2，若CH4为正四面体结构，CH2Cl2不存在同分异构现象，若CH4为平面结构，则CH2Cl2有两种同分异构体。

[对点训练]

题组1　烷烃的取代反应

1．在光照条件下，相等物质的量的CH3CH3与Cl2反应，生成物中物质的量最多的是（　　）

A．CH3CH2ClB．CH2ClCHCl2

C．CCl3CCl3D．HCl

2．（2017·

西安八校联考）下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有（　　）

A．2-甲基丙烷

B．环戊烷

C．2,2-二甲基丁烷

D．3-甲基戊烷

解析　A项，

中含有2种类型的氢原子，其一氯代物有2种；

B项，

中只有1种类型的氢原子，其一氯代物只有1种；

C项，

中含有3种类型的氢原子，其一氯代物有3种；

D项，

中含有4种类型的氢原子，其一氯代物有4种。

【考点】　烷烃的取代反应

【题点】　烷烃一元取代物的同分异构体的书写与数目判断

3．（2017·

银川高二检测）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）2

D．（CH3）3CCH2CH3

解析　

题组2　烷烃的性质综合

4．下列有关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，烷烃可与溴水中的溴发生取代反应

D．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物

解析　烷烃性质的稳定性是相对的，一定条件下可发生取代、燃烧等反应；

烷烃不能和酸性KMnO4溶液反应；

烷烃发生的自由基取代反应并不能在水溶液中进行，故不能被溴水中的溴取代。

D正确。

5．下列实验能获得成功的是（　　）

①甲烷气体通入空气中点燃获得热量

②甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷

③甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，可使紫色退去

④甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气

A．只有①②B．只有①

C．只有④D．①②③④

解析　甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色。

但是在一定条件下，甲烷也会发生某些反应，如燃烧、与氯气的取代反应。

6．（2017·

湖北钟祥一中高二月考）下列有关烷烃的叙述中，正确的是（　　）

①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键

②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色退去

③分子式符合CnH2n＋2的烃不一定是烷烃

④烷烃在光照条件下能与卤素单质发生取代反应

⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水退色

A．①③⑤B．②③

C．①④D．①②④

解析　烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①正确；

烷烃属于饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂（如酸性KMnO4溶液）反应，也不能使溴水退色，②⑤错误；

因为分子通式CnH2n＋2中的氢原子已完全饱和，因此符合通式CnH2n＋2的烃一定是烷烃，③错误；

烷烃在光照下都能与卤素单质发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，④正确；

故选C。

7．下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是（　　）

A．烷烃随相对分子质量的增大，熔点、沸点逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态

B．烷烃的密度随相对分子质量的增大逐渐增大

C．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应

D．烷烃能使溴水、酸性KMnO4溶液都退色

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对；

与烷烃发生取代反应的必须是卤素单质,溴水不能与烷烃反应，酸性KMnO4溶液也不能将烷烃氧化，D错。

【考点】　烷烃的性质

【题点】　烷烃性质的综合

题组3　烃的燃烧规律与应用

8．等质量的下列烷烃，完全燃烧消耗氧气最多的是（　　）

A．CH4B．C2H6

C．C3H8D．C6H14

答案　A

解析　判断等质量的不同烃燃烧时的耗氧量，可先简化其分子式为CHx，x越大，氢的质量分数就越大，耗氧量就越多。

本题中A为CH4；

B为CH3；

C为CH2.7；

D为CH2.3，故答案为A。

【题点】　烃完全燃烧时耗氧量规律及应用

9．1mol某烷烃（化学通式为CnH2n＋2）完全燃烧，需要6.5mol氧气，这种烷烃的化学式为（　　）

A．C3H8B．C4H10

C．C5H12D．C6H14

解析　1mol烷烃完全燃烧耗氧量为n＋

＝6.5，

则n＝4，故选B。

10．等物质的量的乙烷、乙烯、乙炔完全燃烧消耗氧气的物质的量之比为（　　）

A．1∶1∶1B．30∶35∶42

C．5∶4∶3D．7∶6∶5

解析　由烃类燃烧的通式CxHy＋（x＋

H2O知，等物质的量的乙烷、乙烯、乙炔完全燃烧时耗氧量的大小取决于x＋

的值的大小，从而得出等物质的量的三种有机物耗氧量之比为7∶6∶5。

11．（2017·

辽宁省实验中学高二期中）室温下，一气态烃与过量氧气混合完全燃烧，恢复到室温，使燃烧产物通过浓硫酸，体积比反应前减少50mL，再通过NaOH溶液，体积又减少了40mL，原烃的分子式是（　　）

A．CH4B．C4H10

解析　设气态烃组成为CxHy，则该气态烃与氧气反应的化学方程式为CxHy＋（x＋

H2O，ΔV＝（x＋

）＋1－x－

＝1－

，使燃烧产物通过浓硫酸，体积比反应前减少了50mL，再通过NaOH溶液，体积又减少了40mL，故

＝

，解得y＝5x－4。

A项，x＝1，y＝4，不符合，错误；

B项，x＝4，y＝10，不符合，错误；

C项，x＝2，y＝6，符合关系式，即原烃的分子式为C2H6，正确；

D项，x＝3，y＝8，不符合，D错误。

【考点】　烃完全燃烧耗氧量规律及应用

【题点】　气态烃完全燃烧前后气体体积变化规律的应用

12．两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随混合烃的总物质的量的变化如图所示，则下列对混合烃的判断正确的是（　　）

①一定有乙烯　②一定有甲烷　③一定有丙烷　④一定无乙烷　⑤可能有乙烷　⑥可能有丙炔

A．②③⑤B．⑤⑥

C．②④⑥D．①④

解析　由图可知两种气态烃的平均组成为C1.6H4，根据碳原子平均数可知，混合气体一定含有CH4，由氢原子平均数可知，另一气态烃中氢原子数目为4,碳原子数目大于1.6，不超过4。

[综合强化]

13．有A、B、C三种烃，已知：

①B完全燃烧的产物n（CO2）∶n（H2O）＝2∶3；

②C为饱和链烃，通常状况下呈气态，其二氯代物有三种；

③A是B分子中的氢原子全部被甲基取代的产物；

A遇Br2的CCl4溶液不退色，其一氯代物只有一种。

请完成下列问题：

（1）B的最简式为________，分子式为________，其二溴代物有________种。

（2）C的三种二氯代物的结构简式为______、__________、____________。

（3）A的结构简式为____________。

答案　

（1）CH3　C2H6　2

（2）

（3）

解析　

（1）由B的燃烧产物可推出B中n（C）∶n（H）＝1∶3，B的最简式为CH3，故B的分子式只能是C2H6，B为乙烷,二溴代物有两种。

（2）由②可推断C应为异丁烷，在饱和气态链烃中只有异丁烷的二氯代物有三种。

（3）甲基取代乙烷中的所有氢原子生成2,2,3,3-四甲基丁烷。

【考点】　烷烃结构与性质的综合

14．

（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　CH3CH3　

（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

②

③

，一溴代物②有四种，而①有三种，③有一种，其中②符合题意。

15．烃A的结构简式为

（1）用系统命名法命名烃A：

______________________________________________________；

烃A的一氯代物具有不同沸点的产物有________种。

（2）已知烃A中伯、仲、叔、季碳原子各有6个、4个、2个和1个。

试判断在烷烃C7H16中，具有3个伯碳原子的同分异构体有________种。

（3）烷烃B中含有4个伯碳原子、1个仲碳原子和2个叔碳原子，则烷烃B的分子式为____________，写出烷烃B可能具有的结构简式和它们的系统名称_____________________

______________________________________________________________________________。

（4）1mol烷烃B完全燃烧需消耗氧气________mol。

答案　

（1）2,2,6-三甲基-4-乙基辛烷　10　

（2）3

（3）C7H16

（2,3-二甲基戊烷）和

（2,4-二甲基戊烷）　（4）11

解析　

（1）

，根据编号可知此物质的名称为2,2,6-三甲基-4-乙基辛烷，其中

中氢原子种类有10种，所以烃A的一氯代物有10种。

（2）伯碳指—CH3中的碳原子，仲碳指—CH2—中的碳原子，叔碳指

中的碳原子，季碳指

中的碳原子。

若C7H16中有3个伯碳原子即3个—CH3，则只有一个支链，其可能的结构简式有：

、

，共3种同分异构体。

（3）烷烃B中共有7个碳原子，所以分子式为C7H16，烷烃B可能的结构简式：

（2，3-二甲基戊烷）和

（2,4-二甲基戊烷）。

（4）C7H16＋11O2

7CO2＋8H2O。