3 第一节 第3课时 烷烃的性质-【金版新学案】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019 单选）

第3课时　烷烃的性质 [学习目标]　1.了解烷烃的主要物理性质和化学性质。　2.熟练掌握甲烷的主要性质。　3.认识取代反应的概念及特点。 任务一　烷烃的性质 1．烷烃的物理性质 相似性 递变性(随着分子中碳原子数增加) 熔、沸点 较低 逐渐升高 密度 比水小 逐渐增大 续表 相似性 递变性(随着分子中碳原子数增加) 状态 气态→液态→固态，常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态(常温常压下，新戊烷为气态) 溶解性 难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂 2.烷烃的化学性质 (1)稳定性：通常情况下，烷烃与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂都不反应。 (2)可燃性：烷烃都能燃烧。 CH4燃烧方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。 C3H8燃烧方程式：C3H8＋5O23CO2＋4H2O。 链状烷烃燃烧通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 (3)高温分解：烷烃在较高温度下会发生分解，如CH4隔绝空气加热至1 000 ℃时，可分解为炭黑和氢气，化学方程式为CH4C＋2H2。 (4)取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。 CH4和Cl2发生取代反应，生成物除CH3Cl和HCl外，还有CH2Cl2、CHCl3、CCl4。 [交流研讨]　有①甲烷、②乙烷、③丙烷、④丁烷4种烷烃，试回答下列问题： (1)请写出丁烷在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式：_______________________ ________________________________________________________________________。 (2)相同状况下，等体积的上述气态烃完全燃烧，消耗O2的量最多的是________(填序号，下同)。 (3)等质量的上述气态烃，在完全燃烧时，消耗O2的量最多的是________。 (4)10 mL某气态烃，在50 mL O2中完全燃烧，得到液态水和体积为35 mL的混合气体(所有气体体积均在同温、同压下测定)，该气态烃是________。 提示：(1)2C4H10＋13O28CO2＋10H2O　 (2)④　(3)①　 (4)② 气态烃完全燃烧的化学方程式通式 CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O　　 学生用书第74页 1．下列关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法错误的是(　　) A．烷烃均难溶于水，相对密度均小于1 B．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此，烷烃不能发生氧化反应 C．物质的沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷 D．甲烷分子中的4个C—H键的长度相同，相互之间的夹角相等，所以甲烷的空间结构为正四面体 答案：B 解析：A.烃类由C、H两种元素组成，密度均小于水，而烷烃均难溶于水，相对密度均小于1，故A正确；B.烷烃可以燃烧，能发生氧化反应，故B错误；C．碳原子数越多，沸点越高，相同碳原子数的烷烃，支链越多，沸点越低，正戊烷、异戊烷均含5个碳原子，且支链越多，沸点越低，则沸点：正戊烷>异戊烷，正丁烷含4个碳原子，丙烷含3个碳原子，沸点：正丁烷>丙烷，沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷，故C正确；D.甲烷分子中的4个C—H键的长度相同，相互之间的夹角相等，甲烷的空间结构为正四面体，故D正确；故选B。 2．下列有关丙烷的叙述正确的是(　　) A．丙烷的分子式是C3H6 B．丙烷分子中的碳原子在一条直线上 C．丙烷在光照条件下能够与氯气发生取代反应 D．丙烷的沸点比乙烷低 答案：C 解析：A.烷烃的通式为CnH2n＋2，丙烷中的碳原子数是3，所以丙烷的分子式为C3H8，选项A错误；B.甲烷是正四面体结构，所有的原子都不在一条直线上，丙烷相当于甲烷中的两个氢原子被两个甲基取代，所以丙烷分子中的碳原子不在一条直线上，选项B错误；C．烷烃能和氯气发生取代反应生成氯代烃，所以丙烷在光照条件下能够发生取代反应，选项C正确；D.烷烃的物理性质随着分子中碳原子数的递增呈规律性变化，沸点逐渐升高，丙烷的碳原子数大于乙烷的碳原子数，所以丙烷的沸点大于乙烷的沸点，选项D错误；答案选C。 3．两种气态烃的混合物共1 L，在空气中完全燃烧生成1.5 L CO2气体和2 L水蒸气(均在120 ℃下测定)，关于该混合物的说法正确的是(　　) A．一定有甲烷 B．一定有乙烷 C．一定含有甲烷，不一定含有乙烷 D．可能是甲烷和丙烷的混合物 答案：A 解析：由1 L气态烃的混合物在空气中完全燃烧得到1.5 L二氧化碳和2 L水蒸气可知，烃的平均分子式为C1.5H4，烃分子中碳原子小于1.5的烃只能为甲烷，则混合物中一定含有甲烷，由甲烷的氢原子个数为4可知，另一个烃分子的氢原子个数也为4，所以混合物中一定含有甲烷，一定不含有乙烷或丙烷，故选A。 任务二　烷烃的典型性质——取代反应 1．实验探究(以CH4与Cl2的反应为例) 实验操作 实验现象 A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，水槽中有固体析出； B装置：无现象 实验结论 CH4与Cl2需在光照条件下发生化学反应，有关化学方程式为 CH4＋Cl2CH3Cl(一氯代物)＋HCl； CH3Cl＋Cl2CH2Cl2(二氯代物)＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3(三氯代物)＋HCl； CHCl3＋Cl2CCl4(四氯代物)＋HCl 产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水。 状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体 数量关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl 2.烷烃的取代反应 (1)反应条件为光照(室温或阴暗处不反应)。 (2)烷烃和卤素的气态单质反应，溶液不反应(例如甲烷和溴水、溴的CCl4溶液不反应)。 (3)反应一旦发生，不会停留在某一步，即使氯气不足量，产物依然是五种物质的混合物。 (4)“一上一下，取而代之”，用一个卤素原子代替一个氢原子，下来的氢原子与卤素原子形成卤化氢。 (5)有机物参加的反应往往比较复杂，有副产物生成，因此有机方程式中用箭头而不用等号。 [交流研讨]　若1 mol甲烷和Cl2发生取代反应，生成相同物质的量的4种有机物，则需要Cl2的物质的量是多少？ 提示：CH4和Cl2发生取代反应生成4种取代产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳原子守恒，4种取代产物的物质的量分别为0.25 mol，根据取代反应特点，CH4分子中1个氢原子被取代时消耗1个Cl2分子，则需要Cl2的物质的量等于被取代的氢原子的物质的量，即：0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol。 3．有机物的性质 (1)物理性质：与无机物相比，大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。 学生用书第75页 (2)化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生(有机化学方程式常用“―→”连接反应物和生成物)，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。 1．下列反应属于取代反应的是(　　) A．2HI＋Cl2===2HCl＋I2 B．CH4＋2O2CO2＋2H2O C．Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu D．CH2Br2＋Cl2CHClBr2＋HCl 答案：D 解析：A.该反应属于置换反应，A错误；B.该反应是燃烧反应，属于氧化反应，B错误；C．该反应属于置换反应，C错误；D.该反应中CH2Br2中的氢原子被氯原子取代，属于取代反应，D正确；故选D。 2．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　) A．甲烷与氯气以物质的量之比为1∶1混合时只生成CH3Cl B．甲烷与氯气反应的产物中CH3Cl的量最多 C．甲烷与氯气的取代反应的产物为混合物 D．1 mol甲烷参加反应生成CCl4最多消耗2 mol氯气 答案：C 解析：A.甲烷与氯气以物质的量之比为1∶1混合时，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等有机物，故A错误；B.甲烷与氯气反应的产物中HCl的量最多，故B错误；C．甲烷与氯气的取代反应的产物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl的混合物，故C正确；D.每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl，所以1 mol甲烷参加反应生成CCl4最多消耗4 mol氯气，故D错误；选C。 1．在光照条件下，甲烷与Cl2充分反应，得到的生成物中物质的量最多的物质是(　　) A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CCl4 D．HCl 答案：D 解析：设甲烷的物质的量都是1 mol，1 mol甲烷和氯气在光照条件下发生反应，生成有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳原子守恒知，生成的各种氯代烃的物质的量都小于1 mol，但生成的氯化氢的物质的量大于1 mol，所以生成物的物质的量最多的是HCl。故选D。 2．在一定条件下，下列物质可与甲烷发生反应的是(　　) A．Cl2 B．浓硫酸 C．氢氧化钠溶液 D．酸性高锰酸钾溶液 答案：A 解析：A.Cl2和甲烷在光照条件下发生取代反应，A项符合题意；B.甲烷化学性质较稳定，不能与浓硫酸反应，B项不符合题意；C．甲烷不能与碱反应，C项不符合题意；D.甲烷化学性质较稳定，不能与酸性高锰酸钾反应，D项不符合题意；故答案选A。 3．下列性质不是烷烃所具有的是(　　) A．常温下都为气态，都不溶于水 B．完全燃烧时产物只有CO2和H2O C．通常不与强酸、强碱及酸性高锰酸钾反应 D．与卤素单质可以发生取代反应 答案：A 解析：常温下，碳原子数较多时，烷烃可能为液态或固态。 4．某气态烷烃的体积是20 mL，完全燃烧时，正好消耗同温、同压下的氧气100 mL，该烷烃的化学式是(　　) A．C2H6 B．C3H8 C．C4H10 D．C5H12 答案：B 解析：根据题意，气态烃和消耗氧气的物质的量之比为1∶5，根据烃的燃烧通式：CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O，知x＋＝＝5。C2H6中，x＋＝3.5，A错误；C3H8中，x＋＝5，B正确；C4H10中，x＋＝6.5，C错误；C5H12中，x＋＝8，D错误。 5．某课外活动小组利用如图所示装置探究CH4和Cl2的反应，据题意，回答下列问题： (1)CH4和Cl2发生反应的条件是________，若用日光直射，可能会引起________，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：__________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为________(填字母)。 A．CH3Cl　HCl B．CCl4　HCl C．CH3Cl　CH2Cl2 D．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4　HCl (3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是________(填字母)。 A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 (4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到____________________。 (5)右端玻璃管的作用是____________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)漫射光　爆炸　CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl　(2)D　(3)B　(4)有白色胶状沉淀生成　(5)平衡气压 解析：(1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，即化学方程式为CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应，U形管左端生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，U形管右端液面下降，左端液面上升。(4)因左端生成HCl溶于水后发生反应2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压，在U形管右端插一个玻璃管。 学科网（北京）股份有限公司 $$