专题二 烷烃的物理和化学性质（课件）-《有机化学》（化工社）专题复习讲练测

专题二 烷烃的物理和化学性质 《有机化学》（第3版）化工社 专题复习讲练测 1 一.考纲解读 二.知识点梳理和重点概念复习 三.真题或常考题讲解 四.课内练习及讲评 五.内容归纳小结 CONTENTS 01 一.考纲解读 02 二.知识点梳理和重点概念复习 03 三.常考习题练习与讲解 04 四.课内练习与讲解 05 五.课堂小结 目录 考纲解读 01 烷烃沸点随碳原子数变化的规律及原因。 甲烷卤代的反应机理、产物及不同卤素的反应活性差异。 热裂化、催化裂化、裂解的反应条件及产物特点。 烷烃异构化的条件及意义。了解烷烃的天然来源。掌握实验室制取烷烃的方法及反应原理。 常见考点： 01 1.了解烷烃在不同条件下的物态变化，能够根据给定温度判断烷烃的状态。 02 03 考纲解读 01 2.熟悉甲烷卤代反应的机理、条件和产物，能写出各步反应的化学方程式。 3.掌握烷烃异构化的条件和意义，能够写出烷烃异构化后的结构简式。 考试要求： 考纲解读 01 选择题 烷烃发生完全氧化的产物是、能发生异构化反应的烷烃需满足的条件是 填空题 烷烃控制氧化可以得到什么等产物、催化裂化的主要产物有 简答题 简述烷烃沸点随碳原子数变化的原因、比较热裂化、催化裂化和裂解的异同 易考题型： [图片] 考纲解读 01 知识点思维导图： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 一、烷烃的物理性质 有机化合物的物理性质通常是指它们的状态、颜色、气味、熔点、沸点、相对密度、折射率和溶解度等。纯的有机化合物的物理性质，在一定条件下是不变的，其数值一般为常数。因此可利用测定物理常数来鉴别有机化合物或检验其纯度。 物态——常温常压下C1~C4的烷烃为气体；C5~C16。的烷烃为液体；C17以上的烷烃为固体。 沸点——烷烃的分子量越大，沸点越高。 熔点——烷烃的熔点基本上也是随分子中碳原子数目的增加而升高。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 溶解性——烷烃分子没有极性或极性很弱，因此难溶于水，易溶于有机溶剂。 折射率——折射率是液态有机化合物纯度的标志。液态烷烃的折射率随分子中碳原子数目的增加而缓慢加大。 相对密度——烷烃的相对密度都小于1，比水轻，随分子中碳原子数目增加而逐渐增大。支链烷烃的密度比直链烷烃略低些。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 二、氧化反应 1.完全氧化 常温下，烷烃一般不与氧化剂反应，也不与空气中的氧气反应。但是，烷烃在空气中易燃烧，在空气中完全燃烧时，生成二氧化碳和水，同时放出大量的热。石油产品如汽油、煤油、柴油等作为燃料就是利用它们燃烧时放出的热能。烷烃燃烧不完全时会产生游离碳，如汽油、煤油等燃烧时带有黑烟(游离碳)就是空气不足燃烧不完全的缘故。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 2.控制氧化 在控制的条件下，用空气氧化烷烃可以生成醇、醛、酮、酸等含氧有机化合物。因原料(烷烃和空气)便宜，这类氧化反应在有机化学工业上十分重要。例如，工业上生产乙酸的一个新方法就是以乙酸钴或乙酸锰为催化剂，在150~225℃、约5MPa的压力下，于乙酸溶液中用空气氧化正丁烷(液相氧化)。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 三、裂化反应 烷烃在隔绝空气的情况下，加热到高温，分子中的C—C键和C—H键发生断裂，由较大分子转变成较小分子的过程，称为裂化反应。裂化反应的产物往往是复杂的混合物。 1.热裂化 一般把不加催化剂，在较高温度(500~700℃)和压力(2~5MPa)下进行的裂化叫做热裂化。热裂化反应可使汽油中的重油成分转化成汽油，提高汽油质量。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 知识点梳理： 2.催化裂化 在催化剂存在下的裂化叫做催化裂化。催化裂化可在较缓和的条件(450~500℃，压力0.1~0.2MPa)下进行。 催化裂化产生较多带支链的烷烃和芳烃，可大幅度提高汽油质量。 3.裂解 在比热裂化更高的温度(高于700℃)下，将石油深度裂化的过程叫做裂解。裂解的目的主要是为了获得更多的低级烯烃。 [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 四、异构化反应 由一种异构体转化为另一种异构体的反应叫做异构化反应。例如，正丁烷在酸性催化剂存在下可转变为异丁烷： 烷烃的异构化反应主要用于石油加工工业中， 将直链烷烃转变成支链烷烃，可以提高汽油的辛 烷值及润滑油的质量。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 五、烷烃的来源和制法 在自然界，烷烃主要存在于天然气和石油之中。 天然气中含有大量C~C的低级烷烃，其中主要成分是甲烷。我国是最早开发和利用天然气的国家，天然气资源也十分丰富，在四川、甘肃等地都有丰富的贮藏量。 沼泽地的植物腐烂时，经细菌分解也会产生大量的甲烷， 所以甲烷俗称沼气。目前我国农村许多地方就是利用农产品 的废弃物、人畜粪便及生活垃圾等经过发酵来制取沼气作为 燃料的。 知识点梳理： [图片] 知识点梳理和重点概念复习 02 从油田开采出来的原油经过分馏、裂化或异构化 等加工处理后，便可得到汽油、煤油、柴油、润滑 油和石蜡等中、高级烷烃。 某些动、植物体内也含有少量烷烃。例如，白菜叶 中含有二十九烷；菠菜叶中含有三十三烷、三十五烷 和三十七烷；烟草叶中含有二十七烷和三十一烷；成熟的水果中含有Cr~Ca的烷烃；一些昆虫体内用来传递信息而分泌的信息素中也含有烷烃。 工业上常采用烯烃加氢、卤代烷与金属有机试剂作用等方法来制取烷烃。 知识点梳理： 知识点梳理和重点概念复习 02 重点概念复习： 1.有机化合物的物理性质通常是指它们的状态、颜色、气味、熔点、沸点、相对密度、折射率和溶解度等。 2.折射率是液态有机化合物纯度的标志。液态烷烃的折射率随分子中碳原子数目的增加而缓慢加大。 3.有机化合物分子中的氢原子或其他原子与基团被别的原子与基团取代的反应总称为取代反应。被卤素原子取代的反应称为卤化或卤代反应。 4.烷烃在隔绝空气的情况下，加热到高温，分子中的C—C键和C—H键发生断裂，由较大分子转变成较小分子的过程，称为裂化反应。 常考题练习与讲解 03 选择题 1.冷热流体进行直接接触换热，此换热方法称为( )。 A.间壁式换热 B.混合式换热 C.蓄热式换热 D.对流传热 1.下列分子中，属于烷烃的是( ） A. C2H2 B. C2H4 C. C2H6 D. C6H6 答案：C。 解析：烷烃是只有碳碳单键和碳氢键的链烃。A 选项是乙炔，属于炔烃；B 选项是乙烯，属于烯烃；C 选项是乙烷，属于烷烃；D 选项是苯，属于芳香烃。 常考习题练习与讲解 03 选择题 2.实验室制取甲烷的正确方法是( )。 A.乙醇与浓硫酸在170℃条件下反应 B.电石直接与水反应 C.无水乙酸钠和碱石灰的混合物加热至高温 D.乙酸钠与氢氧化钠混合物加热至高温 答案：C。 解析：无水乙酸钠和碱石灰的混合物加热至高温可发生脱羧反应生成甲烷。 常考习题练习与讲解 03 选择题 3.烷烃异构化反应不能改变烷烃的（ ）。 A. 沸点 B. 熔点 C. 溶解性 D. 分子式 答案：D 解析：烷烃异构化反应只是改变分子结构，分子式不变。 常考习题练习与讲解 03 选择题 4.下列烷烃中相对密度最小的是（ ）。 A. 甲烷 B. 乙烷 C. 丙烷 D. 丁烷 答案：A 解析：一般来说，随着烷烃碳原子数增加，相对密度增大。 常考习题练习与讲解 03 选择题 5.催化裂化中使用的催化剂主要是（ ）。 A. 金属氧化物 B. 酸 C. 碱 D. 盐 答案：A 解析：催化裂化中使用的催化剂主要是金属氧化物。 常考习题练习与讲解 03 选择题 6.甲烷的卤代反应属于（ ）。 A. 加成反应 B. 取代反应 C. 氧化反应 D. 还原反应 答案：B 解析：甲烷的卤代反应是取代反应。 常考习题练习与讲解 03 选择题 7.烷烃控制氧化生成醇的反应条件通常是（ ）。 A. 高温高压 B. 低温低压 C. 常温常压 D. 催化剂存在下 答案：D 解析：烷烃控制氧化生成醇通常需要在催化剂存在下进行。 常考习题练习与讲解 03 选择题 8.下列关于烷烃物理性质的说法错误的是（ ）。 A. 烷烃的相对密度都小于 1 B. 烷烃的沸点随分子量增大而降低 C. 烷烃在常温下不易与强酸强碱反应 D. 烷烃的折射率随碳原子数增加而增大 答案：B 解析：烷烃的沸点随分子量增大而升高，A、C、D 选项正确。 常考习题练习与讲解 03 判断题 1.某有机物燃烧后的产物只有CO2 和H2O，因此可以推断该有机物肯定是烃，它只含有碳和氢两种元素。 ( ) 答案：错误。 解析：有机物燃烧时有氧气参与反应，可能该有机物中还含有氧元素。 常考习题练习与讲解 03 判断题 2. 互为同系物的物质，它们的分子式一定不同；互为同分异构体的物质，它们的分子式一定相同。 ( ) 答案：正确。 解析：同系物是结构相似，分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的物质，所以互为同系物的物质分子式一定不同；同分异构体是分子式相同，结构不同的化合物，所以互为同分异构体的物质分子式一定相同。 常考习题练习与讲解 03 判断题 3. 同分异构体的化学性质相似，物理性质不同。 ( ) 答案：错误。 解析：同分异构体的化学性质可能相似也可能不同，物理性质一般不同。 常考习题练习与讲解 03 判断题 4. 具有同一通式的两种物质，一定互为同系物。 ( ) 答案：错误。 解析：具有同一通式的物质不一定互为同系物。同系物必须是结构相似，分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的物质。 常考习题练习与讲解 03 判断题 5.甲烷和氯气混合时，在强光或加热(辐射能)条件下都能发生氯代反应。( ) 答案：正确。 解析：甲烷和氯气在强光或加热（辐射能）条件下，氯气分子会均裂产生氯自由基，引发甲烷的氯代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳等产物。 常考习题练习与讲解 03 填空题 1.只含有伯碳原子的烷烃构造式是 。 答案：新戊烷，构造式为C（CH3）4。 解析：伯碳原子是只与一个碳原子直接相连的碳原子。新戊烷中所有的碳原子都是伯碳原子，因为其结构为一个碳原子连接着四个甲基。 常考习题练习与讲解 03 填空题 2.含有伯碳、仲碳、叔碳、季碳原子的分子量最小的烷烃构造式是 。 答案：CH3CH（CH3）CH2CH3。 解析：端位的两个甲基中的碳为伯碳原子；与仲丁基相连的亚甲基碳为仲碳原子；仲丁基中间的碳为叔碳原子；中心碳原子为季碳原子。同时，这也是含有伯、仲、叔、季碳原子的分子量最小的烷烃。 常考习题练习与讲解 03 填空题 3. A、B两种烷烃的分子量都是72，控制一氯取代时，A只生成一种一氯代烷；B生成三种一氯代烷。试推测A、B的结构式 。 答案：A结构式为C（CH3）4，B结构式为CH3CH2CH2CH2CH3。 解析：A 只生成一种一氯代烷，所以 A 是新戊烷，结构式为C（CH3）4。B 生成三种一氯代烷，所以 B 是正戊烷，结构式CH3CH2CH2CH2CH3。 常考习题练习与讲解 03 填空题 4.重要的烷烃甲烷主要用途是 。 答案：做燃料。 解析：甲烷主要用作燃料。 常考习题练习与讲解 03 填空题 5.烷烃的相对密度一般 于水。 答案：小。 解析：烷烃的相对密度通常小于水。 课内练习与讲解 04 计算题 1.写出相当于下列名称化合物的构造式，这些名称如不符合系统命名法的要求， 请给予正确命名。 （1）3-甲基-3,4-二乙基己烷 （2）2,4-二甲基-4-异丙基己烷 （3）2-甲基-3-乙基戊烷 （4）2-甲基-3-异丙基丁烷 课内练习与讲解 04 计算题 答案： （1）明确己烷主链有6个碳原子，3位有一个甲基，3位和4位分别有一个乙基 得到构造式CH3CH2C（CH3）（CH2CH3）CH（CH2CH3）CH2CH3 这个名称符合系统命名法的要求 （2）明确己烷主链6个碳原子，2位和4位有甲基，4位还有异丙基 得到构造式CH3CH（CH3）CH2C（（CH3）2CH）（CH3）CH2CH3 这个名称符合系统命名法要求 课内练习与讲解 04 计算题 答案： （3）明确戊烷主链有5个碳原子，2位有甲基，3位有乙基 得到构造式CH3CH（CH3）CH（CH2CH3）CH2CH3 这个名称符合系统命名法要求 （4）丁烷主链有4个碳原子，2位有甲基，3位有异丙基 得到构造式CH3CH（CH3）CH（（CH3）2CH）CH3 这个名称不符合系统命名法要求 正确名称应该是2,3 - 二甲基戊烷 课内练习与讲解 04 简答题 1.催化裂化与热裂化相比有什么优势？ 答案：催化裂化相比热裂化具有更多优势。首先，催化裂化的反应温度相对较低，能降低能耗。其次，催化裂化的产物选择性更好，能更多地生成高辛烷值的汽油组分和轻质烯烃。此外，催化剂的使用还能提高反应的转化率和效率，减少副产物的生成。 课内练习与讲解 04 简答题 2.其他烷烃的卤代反应与甲烷的卤代反应有哪些相似之处和不同点？ 答案：相似之处在于都是取代反应，卤素原子逐步取代烷烃中的氢原子。不同点在于反应的活性和选择性可能不同，较高级的烷烃由于氢原子的种类增多，卤代反应的产物更加复杂。而且不同烷烃的反应条件和反应速率也可能有所差异。 课内练习与讲解 04 简答题 3.说明烷烃的相对密度与碳原子数的关系。 答案：烷烃的相对密度随碳原子数的增加而逐渐增大，但始终小于 1。这是因为碳原子数增加，分子质量增大，但分子间的距离也有所增大，且增大的程度相对较小，导致相对密度逐渐增大但仍小于 1。 课内练习与讲解 04 简答题 4.解释为什么烷烃的沸点会随着碳原子数的增加而升高？ 答案：烷烃的沸点随碳原子数增加而升高，这是因为随着碳原子数增多，分子间的范德华力增大。范德华力包括色散力、诱导力和取向力，分子越大、越复杂，这些力的总和就越大，从而需要更高的温度来克服分子间的引力，使物质沸腾。 课内练习与讲解 04 简答题 5.简述烷烃的来源和制法。 答案：烷烃的主要来源是石油和天然气。在工业上，通过分馏、裂解等方法从石油和天然气中分离和制取不同碳原子数的烷烃。此外，还可以通过有机合成的方法，如伍尔兹反应，由卤代烷与金属钠反应制取烷烃。 课堂小结 05 在本次课程中，我们深入学习了烷烃的物理和化学性质。 从物理性质方面，了解到烷烃的物态随碳原子数变化，沸点、熔点、相对密度等也有一定规律，且难溶于水等极性溶剂。在化学性质方面，氧化反应包括完全氧化生成二氧化碳和水，控制氧化可得到醇、醛等产物。卤代反应中，甲烷的卤代可生成一氯甲烷等产物，其他烷烃的卤代因氢原子位置不同产物更复杂。裂化反应有热裂化、催化裂化和裂解，分别能产生不同的小分子烃类。异构化反应能改变烷烃结构和性质。同时，我们还学习了烷烃的来源主要是石油和天然气，制法包括烯烃加氢、醇脱水等。认识了重要的烷烃如甲烷、乙烷等及其在生活和工业中的广泛用途。 通过对这些知识点的学习，同学们对烷烃有了更全面的认识，对未来实践打下良好基础。 课堂小结 05 重点复习知识点 1.烷烃的物理性质：包括状态、颜色、气味、熔点、沸点、相对密度、折射率和溶解度等。 2.氧化反应：包括完全氧化、控制氧化。 3.卤代反应：甲烷的卤代、其他烷烃的卤代。 4.裂化反应：热裂化、催化裂化、裂解。 5.甲烷等低级烷烃是常用的民用燃料，也用作化工原料。中级烷烃如汽油、煤油、柴油等是常用的工业燃料，石油醚、液体石蜡等是常用的有机溶剂，润滑油则是常用的润滑剂和防锈剂。 阅读相关教材和课堂笔记，梳理重点知识点和关键概念。制作复习提纲或思维导图，以帮助理清知识框架和内部逻辑。进行练习题和例题的练习，加深对知识的理解和应用。 感谢观看 $$