第一章第3节课时训练第1课时　烷烃及其性质 学案2020-2021学年高二化学上学期鲁科版（2019）选择性必修3

第1课时　烷烃及其性质 一、烷烃的结构 二、烷烃的物理性质 物理性质 变化规律 状态 烷烃常温下存在的状态由气态逐渐过渡到液态、固态。当碳原子数小于或等于4时,烷烃在常温下呈气态 溶解性 不溶于水,易溶于苯、乙醚等有机溶剂 熔、沸点 随碳原子数的增加,熔、沸点逐渐升高;同种烷烃的不同异构体中,支链越多,熔、沸点越低 密度 随碳原子数的增加,密度逐渐增大,但比水的小 三、烷烃的化学性质 1.稳定性 常温下烷烃很不活泼,与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂都不发生反应。 2.取代反应 在光照条件下,烷烃能与Cl2、Br2等卤素单质发生取代反应。 反应举例:CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl(一氯取代)。 3.与氧气的反应 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+O2nCO2+(n+1)H2O。 【知识点一　烷烃的取代反应 】 反应条件 光照 反应物 烷烃和气态卤素单质(烷烃与卤素单质的水溶液不反应) 化学键变化 断键:C—H键和X—X键 成键:C—X键和H—X键 取代特点 分子中的氢原子被卤素原子逐步取代,往往是各步反应同时发生 产物 特点 种类 多种卤代烷烃的混合物,HX的物质的量最多 产物 的量 ①根据碳元素守恒,烷烃的物质的量等于所有卤代烷烃的物质的量之和 ②根据取代反应的特点,有机物中卤素的物质的量等于HX的物质的量等于反应了的X2的物质的量,即反应了的n(X2)=n(一卤代物)+2n(二卤代物)+3n(三卤代物)+……=n(HX) 【规律方法】关于取代反应和置换反应的判断的简单方法 (1)看参与反应的物质类别:若物质类别是无机物,一定是置换反应,若物质类别均是有机物,则一定不是置换反应。 (2)看产物中是否有单质生成:若产物中有单质生成,一定不是取代反应。 (3)取代反应的特点是“一上一下”,即分子中加上一个原子或原子团的同时,下来一个原子或原子团。 【典例示范】 【典例1】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。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。 (1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出化学方程式　　　　　　　　　　　,该反应的反应类型是　　　　　。  (2)经过几个小时的反应后,U形管右端的水柱变化是　　　　　　。  A.升高　　　　　　　　　B.降低 C.不变 D.无法确定 (3)若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察到　　　　　　。  (4)若把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里,放在光亮处,试推测可观察到的现象是  ①黄绿色逐渐消失　 ②试管壁上有黄色油珠出现　 ③水位在试管内上升到一定高度　 ④水槽内有少量晶体析出　 ⑤液面上有白雾 A.①③ B.①②③ C.①②③④⑤ D.①②④⑤ (5)将1 mol CH4和一定物质的量的Cl2混合均匀,以漫射光照射使CH4与Cl2发生取代反应。反应后CH4与Cl2均无剩余,且生成了四种有机取代物的物质的量之比为n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,则参加反应的Cl2的物质的量是　　　。  【解析】CH4和Cl2在光照条件下生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,为取代反应,随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐消失,生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色油状液体且HCl易溶于水,增大了溶液中氯离子的浓度,使氯化钠晶体析出。反应后试管内气体压强减小,液面在试管内上升。HCl溶于水后与Na2SiO3反应生成白色絮状沉淀。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CH4,由碳原子守恒可知,1 mol CH4共生成1 mol取代产物,且关系满足n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,则生成的四种产物的物质的量分别为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol。由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自Cl2,由CH4和Cl2反应的方程式知有机物中含有氯原子的物质的量:0.1 mol+0.2 mol×2+0.3 mol×3+0.4 mol×4=3 mol,故消耗的n(Cl2)=3 mol。 答案:(1)CH4+4Cl2CCl4+4HCl　取代反应 (2)B　(3)有白色絮状沉淀生成　(4)C　(5)3 mol 【典例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