人教版高中化学选修5第二章第一节 第1课时《烷烃》word学案.docx

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人教版高中化学选修5第二章第一节第1课时《烷烃》word学案

第一节　脂肪烃

第1课时　烷　烃

[学习目标定位]　知道烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系，能以典型代表物为例，理解烷烃的化学性质，认识烷烃的特征结构。

1．甲烷的分子式是CH4，结构式是

，空间构型是正四面体形。

（1）通常状况下，甲烷性质稳定，与强酸、强碱、强氧化剂都不反应，但在特定条件下，甲烷也能发生某些反应。

（2）甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色，反应的化学方程式：

CH4＋2O2

CO2＋2H2O。

（3）甲烷与Cl2在光照条件下发生反应的化学方程式：

CH4＋Cl2

CH3Cl＋HCl（只写第一步），该反应为取代反应。

甲烷与Cl2发生反应的产物有5种，其中常温下为气态的有2种，具有正四面体结构的物质是CCl4，产物中量最多的是HCl。

2．烃是仅由C、H两种元素组成的有机化合物，又叫碳氢化合物。

下列有机化合物中属于链烃的是①⑤⑥，环烃的是②，芳香烃的是②，脂肪烃的是①④⑤。

④CH2===CH—CH===CH2

⑤CH≡CH

探究点一　脂肪烃的类别与通式

1．有下列三种有机物：

①CH3—CH3　②CH3—CH2—CH3

③CH3—CH2—CH2—CH3

（1）它们共同的结构特点是碳原子间都以单键形成碳链、碳原子剩余的价键全部被氢原子饱和，其类别是烷烃（饱和链烃）。

（2）它们在分子组成上的主要差别是相差一个或若干个CH2原子团，其通式是CnH2n＋2（n≥1）。

2．分析比较下列两组有机物，回答下列问题：

A组：

①CH2===CH2　②CH2===CH—CH3

③CH3—CH===CH—CH3

B组：

①CH≡CH　②CH3—C≡CH

③CH≡C—CH2—CH3

（1）A组有机物的官能团是

，类别是烯烃，它们在分子组成上的主要差别是相差一个或若干个CH2原子团。

其通式是CnH2n（n≥2）。

（2）B组有机物在分子结构上的相同点是都含有一个—C≡C—，在分子组成上的主要差别是相差一个或若干个CH2原子团。

其通式是CnH2n－2（n≥2）。

[归纳总结]

（1）常见脂肪烃的类别与通式

①烷烃：

CnH2n＋2（n≥1）；

②烯烃：

CnH2n（n≥2）；

③炔烃：

CnH2n－2（n≥2）。

（2）同系物的概念是结构相似，组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质。

（3）同系物的判断要点

①一差（分子组成至少相差一个CH2原子团；相对分子质量相差14或14的整数倍）；

②二（相）似（结构相似，化学性质相似）；

③三相同（即组成元素相同，官能团种类、个数与连接方式相同，分子组成通式相同）。

[活学活用]

1．下列说法不正确的是（　　）

A．分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物

B．具有相同通式的有机物不一定互为同系物

C．两个相邻同系物的相对分子质量数值一定相差14

D．分子组成相差一个或几个CH2原子团的化合物必定互为同系物

答案　D

解析　判断两种有机物是否是同系物时，必须从两方面考虑：

①分子结构是否相似，即必须为同一类物质，且符合同一通式；②分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，即同系物相对分子质量相差14的整数倍。

选项A中C3H8和C6H14都为烷烃，一定为同系物，选项A正确；环烷烃和烯烃通式相同（CnH2n），但结构特点不同，二者不是同系物，选项B正确；选项D中的化合物结构特点不一定相似，选项D不正确。

2．下列物质：

①O2　②氯仿　③CH3CH2CH2OH　④O3

⑤CHCl3　⑥CH3OCH2CH3　

⑩CH3OH。

其中属于同系物的有（填序号，下同），互为同分异构体的有，互为同素异形体的有，属于同位素的有，是同一种物质的有。

答案　③和⑩或⑧和⑩　③⑥⑧　①和④　⑦和⑨

②和⑤

解析　本题考查的是同系物、同分异构体、同位素、同素异形体的判断。

同素异形体：

O2和O3；同位素：

；同一种物质：

氯仿和CHCl3；同系物：

CH3OH和CH3CH2CH2OH或CH3OH和

；同分异构体：

CH3CH2CH2OH、CH3OCH2CH3、

探究点二　烷烃的性质

1．阅读教材表2－1并结合你已学知识内容，填写下表：

物理性质

变化规律

状态

当碳原子数小于或等于4时，烷烃在常温下呈气态，其他的烷烃常温下呈固态或液态（新戊烷常温下为气态）

溶解性

都难溶于水，易溶于有机溶剂

沸点

随碳原子数的增加，沸点逐渐升高。

碳原子数相同的烃，支链越多，沸点越低

相对密度

随碳原子数的增加，相对密度逐渐增大。

烷烃的密度小于水的密度

2.物质的组成、结构决定物质性质，这个规律在有机物中体现的更为明显。

烷烃的化学性质与甲烷相似：

（1）稳定性：

常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂等都不发生反应，只有在特殊条件下（如光照或高温）才能发生某些反应。

（2）特征反应——取代反应

烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。

如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷，化学方程式为CH3CH3＋Cl2

CH3CH2Cl＋HCl。

（3）氧化反应——可燃性

烷烃可在空气或氧气中燃烧生成CO2和H2O，燃烧的通式为

CnH2n＋2＋

O2

nCO2＋（n＋1）H2O。

（4）分解反应——高温裂化或裂解

烷烃受热时会分解生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：

C16H34

C8H16＋C8H18。

[归纳总结]

（1）随碳原子数的增加，烷烃物理性质的递变规律：

熔点、沸点逐渐升高，相对密度逐渐增大，状态：

气态（碳原子数≤4）→液态→固态。

（2）烷烃的化学性质很稳定，与强酸、强碱、强氧化剂不发生反应，能燃烧发生氧化反应，与卤素单质能发生取代反应，高温下发生裂化（或裂解）。

[活学活用]

3．①丁烷　②2甲基丙烷　③戊烷　④2甲基丁烷

⑤2,2二甲基丙烷，其沸点排列顺序正确的是（　　）

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　对于烷烃而言，含有碳原子数多，相对分子质量大的烃，分子间作用力大，沸点较高，即沸点：

③、④、⑤>①、②；对于含有相同碳原子数的烷烃，支链越多，沸点越低，即①>②；③>④>⑤，故有③>④>⑤>①>②。

4．下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（　　）

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，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去

C．分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃

D．所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应

答案　B

解析　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（如酸性KMnO4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，这是烷烃的主要特征之一，选项D说法正确。

（1）判断两种有机物互为同系物的关键：

一看是否是同类物质，二看是否结构相似，三看是否相差“CH2”原子团。

（2）比较烷烃的熔点、沸点思维流程

（3）烷烃的分子结构特点：

碳原子以单键形成链状结构，烷烃的主要性质：

①取代（光照）、②氧化（点燃）、③分解（高温）。

1．取代反应是有机化学中一类重要的反应，下列反应属于取代反应的是（　　）

A．丙烷与氯气在光照的作用下生成氯丙烷的反应

B．乙烯与溴的四氯化碳溶液生成二溴乙烷的反应

C．乙烯与水生成乙醇的反应

D．乙烯自身生成聚乙烯的反应

答案　A

2．下列叙述正确的是（　　）

A．各元素的质量分数相等的物质一定是同系物

B．具有相同分子通式的不同有机物一定属于同系物

C．同系物之间互为同分异构体

D．两个相邻的同系物的相对分子质量之差为14

答案　D

解析　可用枚举法解答本题。

如HCHO与CH3COOH，其各元素的质量分数相同，但不是同系物关系；单烯烃与环烷烃的分子通式相同，但不是同系物关系；同系物之间相差一个或若干个CH2原子团，因而不可能是同分异构体关系。

3．下列说法中，正确的是（　　）

A．烷烃的分子中，所有碳原子不可能位于同一平面上

B．随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐降低

C．所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应

D．所有的烷烃间一定互为同系物

答案　C

解析　烷烃分子中的所有碳原子可能位于同一平面上（如CH3—CH3、CH3CH2CH3），也可能不都位于同一平面上[如（CH3）2CHCH3分子中最多只有3个碳原子共平面]；随着碳原子数的增加，烷烃的分子间作用力逐渐增大，使其熔、沸点逐渐升高；烷烃的特征反应是取代反应，也就是说烷烃在光照条件下都能与Cl2等卤素单质发生取代反应；分子式相同的不同烷烃之间互为同分异构体，分子式不同的烷烃之间互为同系物。

4．下列有关简单的烷烃的叙述中正确的是（　　）

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

A．①和③B．②和③C．只有①D．①和②

答案　D

解析　烷烃含有碳和氢两种元素，都能燃烧生成二氧化碳和水，①正确；烷烃都易发生取代反应，②正确；相邻两个烷烃在分子组成上相差一个CH2原子团，③不正确。

5．关于烷烃性质的叙述，正确的是（　　）

A．都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色

B．都是液体

C．都能溶于水

D．都是气体

答案　A

解析　烷烃是饱和烃，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A项正确；常温下，碳原子数≤4的烷烃为气态，碳原子数>4的烷烃为液态或固态，B、D两项不正确；烷烃都不溶于水，C项不正确。

6．主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有（　　）

A．2种B．3种C．4种D．5种

答案　A

解析　符合题意要求的同分异构体有

和

。

需要注意的是烷烃分子中乙基不能出现在第2位碳上，否则主链上就不是5个碳原子而是6个碳原子，如：

。

[基础过关]

一、同系物的概念与判断

1．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

2．下列各组内的物质中互为同系物的是（　　）

A．CH3CH===CH2和

B．CH3CH2CH2CH3和

C．CH3Cl和CH3CH2Br

D．CH3OH和CH3CH2OH

答案　D

二、甲烷的结构与性质

3．CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（　　）

A．CH3Cl不存在同分异构体

B．CH2Cl2不存在同分异构体

C．CHCl3不存在同分异构体

D．CH4是气体分子

答案　B

4．光照对下列反应几乎没有影响的是（　　）

A．氯气与氢气反应B．氯气与甲烷反应

C．甲烷与氧气反应D．次氯酸分解

答案　C

解析　甲烷与氧气点燃时才反应。

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，可使紫色褪去　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

答案　B

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溶液褪色。

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．有一类组成最简单的有机硅化物叫硅烷，它的组成与烷烃相似。

下列说法错误的是（　　）

A．硅烷的分子通式可表示为SinH2n＋2

B．甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水

C．甲硅烷（SiH4）的密度大于甲烷

D．甲硅烷的热稳定性强于甲烷

答案　D

三、烷烃的物理性质

7．下列烷烃沸点由高到低顺序正确的是（　　）

①CH4　②C3H8　③C5H12　④C8H18　⑤C12H26

A．①②③④⑤B．⑤④③②①

C．⑤③④②①D．③④⑤②①

答案　B

解析　规律总结：

一般来说组成和结构相似的物质，其相对分子质量越大，熔、沸点越高。

8．下列烷烃的沸点：

甲烷－164℃，乙烷－89℃，丁烷－1℃，戊烷＋36℃，根据上述数据推断，丙烷的沸点可能是（　　）

A．低于－89℃B．约为－42℃

C．高于－1℃D．高于＋36℃

答案　B

解析　由烷烃的熔、沸点变化规律可知，随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点升高，故丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间，根据题目提供的数据，丙烷的沸点可能为－42℃。

四、烷烃的化学性质

9．某运动会火炬所用燃料为65%的丁烷（C4H10）和35%的丙烷。

下列说法不正确的是（　　）

A．火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能

B．正丁烷的沸点比丙烷高

C．丁烷和丙烷都不溶于水

D．丁烷和丙烷的燃烧产物对环境无影响

答案　D

10．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褪色

答案　D

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

11．等质量的下列烷烃，完全燃烧消耗氧气最多的是（　　）

A．CH4B．C2H6C．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项最简式为CH4；B项最简式为CH3；C项最简式为CH2.7；D项最简式为CH2.3。

故答案为A。

12．将1mol两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到1.5molCO2和2molH2O。

下列说法正确的是（　　）

A．一定有乙烷B．一定有甲烷

C．一定没有甲烷D．不一定有甲烷

答案　B

[能力提升]

13．某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，该烃的分子式可以是（　　）

A．C3H8B．C4H10C．C5H12D．C6H14

答案　C

解析　题给各选项均为烷烃，且其一氯代物只有一种，这表明烷烃分子中只有一种类型的氢原子。

结合烷烃的结构简式，其主链末端只能连有甲基（—CH3），可得出“若烷烃的一氯代物只有1种，则除甲烷外，其他烷烃中的氢原子数必定是6的倍数”的规律性结论，据此分析题给各选项中烷烃的氢原子数，可知只有选项C符合题设要求。

14．化学家们合成了一种新物质——五星烷，其键线式如图所示。

下列有关五星烷的说法正确的是（　　）

A．五星烷与乙烷互为同系物

B．五星烷的化学式为C15H20

C．五星烷的分子中含有7个五元环

D．五星烷的一氯代物有3种

答案　B

解析　乙烷的分子式为C2H6，五星烷的分子式为C15H20，显然两者不是同系物，A错；五星烷分子中含有2个五元环，其余的为六元环，C错；五星烷的一氯代物有2种，D错。

[拓展探究]

15．科学家探测到北极海洋中存在大量由天然气水合物——“可燃冰”释放出的气泡，这种气体会加剧全球变暖。

（1）这种“可燃冰”样品是一种夹杂着白色颗粒状的沉积物，放入水中可以观察到有大量气泡涌出，该白色气泡内的气体主要成分是。

（2）有科学家预测，从边缘海释放的甲烷，在大气中就占了相当大的比重。

有研究表明，地质历史时期有若干全球变化事件（如地球生命灭绝）是由天然气水合物分解甲烷释放造成的，所以海底甲烷如同高悬人类头顶的达摩克利斯之剑。

甲烷释放到大气中的危害有。

A．导致温室效应

B．导致局部大气爆炸

C．使地球生物缺氧而死

D．甲烷有毒，毒死地球生命

（3）已知每1立方米这种晶体能释放出164立方米的甲烷气体，假设甲烷气体体积是标准状况下的数据，且甲烷水合物固体的密度与冰密度相同，若冰密度取水的密度1g·cm－3。

试计算“可燃冰”晶体中甲烷与水的分子个数比为，用化学式表示“可燃冰”晶体：

。

答案　

（1）甲烷　

（2）AB

（3）1∶6.7　7CH4·47H2O

解析　

（1）甲烷水合物不稳定，在水中极易分解而产生甲烷气体，所以气泡内的主要气体成分就是甲烷。

（2）甲烷的温室效应比二氧化碳的温室效应要大得多，所以这是大气中甲烷含量多而导致的危害；另外当大量的甲烷逸出到空气中，与空气混合，当达到其爆炸极限时，遇闪电或火花即可导致局部甚至整个地球大气的爆炸，后果不堪设想。

（3）1立方米“可燃冰”晶体释放出的甲烷气体的物质的量：

164m3÷22.4m3·kmol－1≈7.32kmol，

则其中的水的物质的量：

（1m3×1000kg·m－3－7.32×16）÷18kg·kmol－1≈49.05kmol。

所以，CH4∶H2O＝7.32kmol∶49.05kmol≈1∶6.7

甲烷水合物的组成可能是7CH4·47H2O。