第2章 专题提升(1) 烃燃烧耗氧量及烃原子共线、共面的判断-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（人教版2019）

专题提升 (一)烃燃烧耗氧量及烃原子共线、共面的判断 【目标】　1.理解烃的燃烧规律，正确应用烃的燃烧规律解决问题。2.了解有机物的四种基本空间结构，掌握有机物中原子共线、共面模型的分析方法。 提升点一　烃燃烧耗氧量的判断 【知识归纳】 烃的完全燃烧通式及规律 气态烃(CxHy)完全燃烧的化学方程式为 CxHy＋xCO2＋H2O。 (1)当H2O 为气态时(>100 ℃)，1 mol 气态烃燃烧前后气体总体积的变化有以下三种情况： 当y＝4 时 ΔV＝0，反应前后气体总体积不变 当y>4 时 ΔV>0，反应后气体总体积增大 当y<4 时 ΔV<0，反应后气体总体积减小 (2)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。 (3)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，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。 (4)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和H2O的量一定，耗氧量也一定。 【对点练】 1．等物质的量的下列物质完全燃烧时，消耗氧气的量最多的是(　　) A．C2H4 B．C2H6 C．C2H5OH D．CH3COOH 解析：选B。设烃的化学式为CxHy，燃烧的化学方程式为CxHy＋O2xCO2＋H2O，比较氧气的系数即可。A项，乙烯对应的耗氧量为2＋＝3；B项，乙烷对应的耗氧量为2＋＝3.5；C项，C2H5OH可视为C2H4·H2O，耗氧量为2＋＝3；D项，CH3COOH可视为CH4·CO2，耗氧量为1＋＝2，综上分析，耗氧量最多的为乙烷。 2．相同质量的下列有机物，完全燃烧，消耗氧气的量最多的是(　　) A．CH4 B．C2H4 C．C2H2 D．CH3OH 解析：选A。相同质量的烃燃烧，H、C比越大，耗氧量越大，CH3OH可视为CH2·H2O，相同质量的CH4、C2H4、C2H2、CH3OH燃烧，CH4耗氧量最大。 3．下列相同物质的量的各组物质，任意比例混合下充分燃烧耗氧量均不变的是(　　) A．苯和乙炔 B．丙烯(C3H6)和丙酮(C3H6O) C．丙炔(C3H4)和丙醛(C3H6O) D．环己烷(C6H12)和乙二醛(C2H2O2) 解析：选C。1 mol苯(C6H6)完全燃烧消耗＝7.5 mol氧气，1 mol乙炔(C2H2)完全燃烧消耗＝2.5 mol氧气，二者耗氧量不同，则组分比例发生变化时，耗氧量会变，A不符合题意；1 mol丙烯(C3H6)完全燃烧消耗＝4.5 mol氧气，1 mol丙酮(C3H6O) 完全燃烧消耗＝4 mol氧气，二者耗氧量不同，则组分比例发生变化时，耗氧量会变，B不符合题意；1 mol丙炔(C3H4)完全燃烧消耗＝4 mol氧气，1 mol丙醛(C3H6O) 完全燃烧消耗＝4 mol氧气，二者耗氧量相同，则组分比例发生变化时耗氧量不变，C符合题意；1 mol环己烷(C6H12)完全燃烧消耗＝9 mol氧气，1 mol乙二醛(C2H2O2)完全燃烧消耗＝1.5 mol氧气，二者耗氧量不同，则组分比例发生变化时，耗氧量会变，D不符合题意。 4．常温常压下，取等物质的量的下列四种烃，分别在足量的氧气中燃烧， 消耗氧气的量从多到少的顺序是________(用字母表示) A．甲烷 B．乙烯 C．乙炔 D．苯 解析：甲烷(CH4 )、乙烯(C2H4 )、乙炔(C2H2)、苯(C6H6)的的值分别为2、3、2.5、7.5，所以消耗氧气从多到少的顺序是D＞B＞C＞A。 答案：D＞B＞C＞A 【练后感悟】 等物质的量的有机物，若属于烃类物质(CxHy)，消耗氧气的量的多少由x＋来决定；若属于烃的含氧衍生物(CxHyOz)，消耗氧气的量的多少由x＋来决定，也可将含氧衍生物改写为CxHy·(H2O)n或CxHy·(CO2)m或CxHy·(H2O)n·(CO2)m等形式，再按x＋值的大小来比较耗氧量。 　　　　　　　　　　　　　　　　 提升点二　烃分子中原子共线、共面问题 【知识归纳】 1．熟记四种基本模型 (1)甲烷分子中所有原子一定不共平面，最多有3个原子处在一个平面上，即分子中碳原子若以四个单键与其他原子相连，则所有原子一定不能共平面(如图1)。 (2)乙烯分子中所有原子一定共平面，若用其他原子代替其中的任何H原子，所得有机物中所有原子仍然共平面(如图2)。 (3)苯分子中所有原子一定共平面，对角线上4个原子共线；若用其他原子代替其中的任何H原子，所得有机物中的所有原子也仍然共平面(如图3)。 (4)乙炔分子中所有原子共直线，—C≡C—不能旋转；若用其他原子代替H原子，所得有机物中的所有原子仍然共直线(如图4)。 [提醒]中所有原子共面；中所有原子可能共面；庚烷中碳碳单键通过旋转，所有碳原子可能共面。 2．巧妙分割，“分片”组合。 (1)平面与直线 如乙烯基乙炔()，利用乙烯的平面结构模型和乙炔的直线结构模型分析，所有原子共平面，4个原子共直线。 (2)平面与平面 若两个平面结构通过单键相连，由于单键可旋转，两个平面不一定共面，如苯乙烯()中共平面的原子最少为12个，最多为16个。 (3)平面与立体 若甲基与平面结构通过单键相连，甲基的一个H原子可能处于该平面上，如CH3—CH===CH2，共平面的原子至少有6个，最多有7个。 (4)多结构连接 进行单元分割，必要时要兼顾分子对称性。如的碳架结构可表示为 由图可看出，该分子可截取出3种分子的片段，由于单键可以旋转，再根据乙烯、乙炔、苯的分子结构，即可确定共面碳原子最多有12个，共线碳原子有6个。 【对点练】 5．有机物M(CH≡C—CH===CH—CH3)分子中，共直线和共平面的原子数最多分别为(　　) A．6、11 B．5、10 C．4、9 D．4、11 解析：选C。乙炔为直线结构，所有原子共线，丙烯基连在乙炔氢原子的位置，最多共直线的原子数为4，即乙炔基和与它相连的碳原子，丙烯分子中最多有7个原子共面，所以M分子中最多共平面的原子数有9个，即除了甲基中的两个氢原子以外，其余原子均可共平面。 6．某有机物分子的结构简式如下图，下列说法正确的是(　　) A．12个碳原子不可能共平面 B．最多20个，最少16个共平面的原子 C．所有原子共面 D．最多20个，最少14个共平面的原子 解析：选D。碳碳双键是平面形结构，与苯环之间通过单键相连，碳碳单键可以旋转，故12个碳原子有可能共平面，A错误；苯环是平面形结构，碳碳三键是直线形结构，苯环对角线位置的四个原子共线，故碳碳三键所在直线一定与苯环共平面，故最少14个共平面的原子，B错误；分子中存在—CH3、—CHF2基团，碳原子为sp3杂化，不可能所有原子共面，C错误；碳碳双键是平面形结构，与苯环之间通过单键相连，可以与苯环处于同一个平面，而—CH3、—CHF2基团中最多有1个与碳原子相连的H或F落在该平面上，故最多20个原子共面，D正确。 7．下列说法正确的是(　　) A．CH3CH===CHCH3分子中的4个碳原子在同一直线上 B．已知异丙苯的结构简式如图，其中碳原子可能都处于同一平面 C．工业上可由乙苯生产苯乙烯：，乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7 D.异戊二烯[CH2===C(CH3)CH===CH2]分子中最多有11个原子共平面 解析：选D。2­丁烯相当于2个—CH3取代了CH2===CH2中碳碳双键两侧上的H原子，每个—CH3与其相连的1个C原子为四面体结构，而乙烯是平面结构，所以2­丁烯中的4个碳原子在同一平面上，而不在同一直线上，选项A错误；异丙基的中心C原子形成4条单键，为四面体结构，C—C旋转而使1个—CH3中的C原子可能转到与苯环共平面，所以异丙苯中一定有7个C原子共平面，最多有8个C原子共平面，异丙苯中碳原子不可能都处于同一平面，选项B错误；苯环和碳碳双键都为平面形，与苯环直接相连的原子与其在同一平面上，则乙苯和苯乙烯均一定有7个C原子共平面，最多有8个C原子共平面，选项C错误；异戊二烯分子中，C—C旋转而使2个C===C键及与C===C键直接相连的原子在同一个平面上，—CH3有1个H原子能转到该平面上，则最多有11个原子共平面，如图。 8．已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，现有结构简式如图所示的烃，下列说法中正确的是(　　) A．分子中处于同一直线上的碳原子最多有6个 B．1 mol该烃发生加成反应，最多消耗7 mol H2 C．该烃的一氯代物共有8种 D．分子中至少有12个碳原子处于同一平面上 解析：选D。两个相连的苯环中，处于对角线位置的6个碳原子一定共直线，再加上碳碳三键为直线形结构，共7个碳原子一定共直线，A错误；1 mol该分子中有1 mol碳碳三键和2 mol苯环，1 mol该分子最多消耗8 mol氢气，B错误；该分子的等效氢种类为，共10种，C错误；根据A项可知，已有7个碳原子共直线，这条线必在两个苯环各自确定的平面内，两个苯环之间的单键可旋转，两个苯环不一定在同一平面，任一苯环上其余的四个碳原子，还有与苯环相连的甲基的碳原子与直线共面，共12个碳原子，一定共平面，D正确。 【练后感悟】 判断有机化合物分子中共线、共面问题的思维模型——三步法 学科网（北京）股份有限公司 $$