7.1.1 烷烃的性质 导学案 2024-2025学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

第一节　认识有机化合物 烷烃的性质 导学案 课标解读： 1.通过实验探究甲烷与氯气的反应，理解取代反应的本质。　 2.通过阅读教材，认识烷烃的物理性质和化学性质。　 3.初步了解多数有机物与无机物的区别。 新知探究 知识点一　烷烃的物理性质及可燃性 知识点总结 1．物理性质 相似性 递变性(随分子中碳原子数增加) 熔、沸点 较低 逐渐 密度 比水 逐渐 状态 — 气态→液态→固态，常温常压下分子中碳原子数n 的烷烃为气态(常温常压下，新戊烷为气态) 溶解性 难溶于 ，易溶于汽油等有机溶剂 2.化学性质 (1)稳定性 通常条件下与 、 或 等强氧化剂不反应。 (2)可燃性(烷烃都能燃烧) CH4燃烧的化学方程式： 。 C3H8燃烧的化学方程式： 。 链状烷烃燃烧的通式： [问题探究]　标准状况下，0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成11.2 L CO2。 (1)写出该链状烷烃的分子式：________。 (2)写出该链状烷烃燃烧的化学方程式：______________________________。 (3)该链状烷烃的同分异构体有多种，写出分子中含有4个甲基(—CH3)的结构简式：____________________。 精讲精练 例1一定质量的CH4燃烧后得到CO、CO2和H2O(g)组成的混合气体，其质量为49.6 g，将其缓缓通过足量的无水CaCl2时，气体质量减少25.2 g，则混合气体中CO的质量为(　　) A．24.4 g　　　　　 B．13.2 g C．12.5 g D．11.2 g [对点训练1]　液化石油气中含有丁烷，在运输、储存、使用过程中一定要注意安全。丁烷中碳原子成键特点与CH4中碳原子相似，性质相似。下列有关丁烷的叙述不正确的是(　　) A．丁烷沸点高于甲烷 B．丁烷与甲烷是同系物 C．常温常压下丁烷是没有颜色、没有气味的气体 D．丁烷极易溶于水 知识点二　烷烃的取代反应 知识点总结 1．实验探究——甲烷与Cl2的取代反应 实验 操作 实验 现象 A装置：试管内气体颜色逐渐 ；试管壁出现 ，试管中有 ，且试管内液面 ，水槽中有固体析出； B装置： 实验 结论 CH4与Cl2在 条件下发生化学反应，有关化学方程式为 CH4＋Cl2 ； CH3Cl＋Cl2 ； CH2Cl2＋Cl2 l； CHCl3＋Cl2 产物 性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均 溶于水； 状态：常温下除 是气体外，其余三种均为液体 数量 关系 每取代1 mol氢原子，消耗 Cl2，生成 HCl 2.取代反应 (1)概念：有机物分子里的某些原子或原子团被 所替代的反应。 (2)特点 ①烷烃的取代反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，因此产物一般为 。 ②烷烃分子中每有1 mol氢原子被取代，消耗 卤素单质，同时生成 卤化氢。1 mol CnH2n＋2与Cl2发生取代反应，最多消耗卤素单质的物质的量为 mol。 3．有机物的通性 (1)大多数有机物的熔点比较 ，且 溶于水， 溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。 (2)大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解。 (3)有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。 [链接教材]——教材实验7-1甲烷与氯气反应 (1)实验中的白雾是如何形成的？试管内液面为什么会上升？ (2)试管内为什么会出现油状液体？ (3)甲烷与氯气发生反应时，所得产物有几种？能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl? 精讲精练 例2取一支大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，将试管倒置于盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，光照一段时间，进行如图所示的实验。下列关于该实验的说法正确的是(　　) A．试管内混合气体颜色变浅，主要是因为氯气部分溶于饱和食盐水 B．试管壁出现了油状液滴，主要是因为该反应生成了氯化氢 C．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，一共有4种产物 D．8.0 g甲烷与足量氯气发生取代反应时生成的HCl最多为2NA [拓展探究]　若要使1 mol CH4完全和Cl2发生取代反应，生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则需要Cl2的物质的量为________。 [对点训练2]　下列反应中，属于取代反应的是(　　) A．CH3CH===CH2＋Br2CH3CHBrCH2Br B．CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O C．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl D．CH4＋2O2CO2＋2H2O [归纳总结]　烷烃与氯气的取代反应要点归纳(以甲烷为例) 反应物 甲烷与氯气(不能用氯水) 反应 条件 漫射光照射(不用太阳光直射，以防爆炸) 生成物 甲烷与氯气反应生成四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多 反应 特点 连锁 反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行 数量 关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl 课堂练习 1.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　　) 2．下列有关烷烃的叙述中，正确的是(　　) ①烷烃均为难溶于水的无色物质，其熔点、沸点和密度一般随着分子中碳原子数的增加(同时相对分子质量也在增大)而升高，在常温下的状态由气态变为液态，再到固态 ②在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ③烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去 ④烷烃的分子通式一定为CnH2n＋2 ⑤所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑥在光照条件下，将乙烷通入溴水中，可使溴水发生取代反应而褪色 A．①②③④　　　　　 B．①②④⑤ C．①②⑤⑥ D．①②⑤ 3. 下列反应不属于取代反应的是(　　) A．CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl B．CH3CH3＋2Br2(g)CH2BrCH2Br＋2HBr C．C3H8＋Cl2C3H7Cl＋HCl D．2C2H6＋7O24CO2＋6H2O 4．(1)下列关于天然气的叙述不正确的是________(填字母)。 a．天然气和沼气的主要成分都是甲烷 b．天然气是一种清洁的化石能源 c．天然气燃烧的废气中，SO2等污染物的含量少 d．天然气和空气混合点燃，不会发生爆炸 (2)写出在光照条件下CH4与溴蒸气反应时一个氢原子被取代的化学方程式：__________________________。 (3)完全燃烧一定量的甲烷，其燃烧产物依次通过浓硫酸、碱石灰，使装有碱石灰的玻璃管增重8.8 g。原来的甲烷在标准状况下的体积为________L。 (4)将10 mL CH4和H2混合气体完全燃烧，生成6 mL CO2气体(气体的体积在相同状况下测定)，混合气体中CH4和H2的体积之比为________(填字母)。 a．2∶3 b．3∶2 c．2∶1 d．1∶2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第一节　认识有机化合物 烷烃的性质 导学案 课标解读： 1.通过实验探究甲烷与氯气的反应，理解取代反应的本质。　 2.通过阅读教材，认识烷烃的物理性质和化学性质。　 3.初步了解多数有机物与无机物的区别。 新知探究 知识点一　烷烃的物理性质及可燃性 知识点总结 1．物理性质 相似性 递变性(随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 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.化学性质 (1)稳定性 通常条件下与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。 (2)可燃性(烷烃都能燃烧) CH4燃烧的化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。 C3H8燃烧的化学方程式：C3H8＋5O23CO2＋4H2O。 链状烷烃燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 [问题探究]　标准状况下，0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成11.2 L CO2。 (1)写出该链状烷烃的分子式：________。 (2)写出该链状烷烃燃烧的化学方程式：______________________________。 (3)该链状烷烃的同分异构体有多种，写出分子中含有4个甲基(—CH3)的结构简式：____________________。 提示：(1)C5H12　(2)C5H12＋8O25CO2＋6H2O　(3) 精讲精练 例1一定质量的CH4燃烧后得到CO、CO2和H2O(g)组成的混合气体，其质量为49.6 g，将其缓缓通过足量的无水CaCl2时，气体质量减少25.2 g，则混合气体中CO的质量为(　　) A．24.4 g　　　　　 B．13.2 g C．12.5 g D．11.2 g 解析：D　混合气体通过足量无水CaCl2时，气体质量减少25.2 g，说明燃烧后生成m(H2O)＝25.2 g，故生成CO、CO2的质量和为49.6 g－25.2 g＝24.4 g。由氢原子守恒可求得n(CH4)＝×2×＝0.7 mol。设生成CO、CO2的物质的量分别为x、y，则有x＋y＝0.7 mol，28 g·mol－1×x＋44 g·mol－1×y＝24.4 g，解得x＝0.4 mol，y＝0.3 mol，所以m(CO)＝0.4 mol×28 g·mol－1＝11.2 g。 [对点训练1]　液化石油气中含有丁烷，在运输、储存、使用过程中一定要注意安全。丁烷中碳原子成键特点与CH4中碳原子相似，性质相似。下列有关丁烷的叙述不正确的是(　　) A．丁烷沸点高于甲烷 B．丁烷与甲烷是同系物 C．常温常压下丁烷是没有颜色、没有气味的气体 D．丁烷极易溶于水 解析：D　随分子中碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高，A项正确；丁烷与甲烷为碳原子数不同的链状烷烃，是同系物，B项正确；丁烷与甲烷性质相似，常温常压下均为无色无味的气体，C项正确；烷烃均为难溶于水的物质，D项错误。 知识点二　烷烃的取代反应 知识点总结 1．实验探究——甲烷与Cl2的取代反应 实验 操作 实验 现象 A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管壁出现油状液滴，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在光照条件下发生化学反应，有关化学方程式为 CH4＋Cl2CH3Cl(一氯甲烷)＋HCl； CH3Cl＋Cl2CH2Cl2(二氯甲烷)＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3(三氯甲烷)＋HCl； CHCl3＋Cl2CCl4(四氯甲烷)＋HCl 产物 性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水； 状态：常温下除CH3Cl是气体外，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.取代反应 (1)概念：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。 (2)特点 ①烷烃的取代反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，因此产物一般为混合物。 ②烷烃分子中每有1 mol氢原子被取代，消耗1_mol卤素单质，同时生成1_mol卤化氢。1 mol CnH2n＋2与Cl2发生取代反应，最多消耗卤素单质的物质的量为2n＋2 mol。 3．有机物的通性 (1)大多数有机物的熔点比较低，且难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。 (2)大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解。 (3)有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。 [链接教材]——教材实验7-1甲烷与氯气反应 (1)实验中的白雾是如何形成的？试管内液面为什么会上升？ 提示：因为反应中生成了氯化氢气体，遇水蒸气形成白雾。因为反应过程中气体分子数减少，试管内压强减小，外界大气压把液体压入试管。 (2)试管内为什么会出现油状液体？ 提示：随着反应的进行，产物越来越多，产物中有不易溶于水的液态物质生成，附着在试管壁上而显油状。 (3)甲烷与氯气发生反应时，所得产物有几种？能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl? 提示：反应中得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机物和HCl，共5种产物。用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合不能制取纯净的CH3Cl。CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物。 精讲精练 例2取一支大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，将试管倒置于盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，光照一段时间，进行如图所示的实验。下列关于该实验的说法正确的是(　　) A．试管内混合气体颜色变浅，主要是因为氯气部分溶于饱和食盐水 B．试管壁出现了油状液滴，主要是因为该反应生成了氯化氢 C．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，一共有4种产物 D．8.0 g甲烷与足量氯气发生取代反应时生成的HCl最多为2NA 解析：D　A项，试管内混合气体颜色变浅，是由于氯气与甲烷发生了取代反应，氯气在饱和食盐水中的溶解度非常小，错误；B项，试管壁出现了油状液滴，主要是因为氯气与甲烷反应生成了二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，错误；C项，甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，得到的产物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、氯化氢，一共有5种产物，错误；D项，8.0 g甲烷的物质的量为0.5 mol，甲烷中1个氢原子被取代就能生成1个HCl分子，氢原子的物质的量为2 mol，故与足量氯气发生取代反应时生成的HCl最多为2NA，正确。 [拓展探究]　若要使1 mol CH4完全和Cl2发生取代反应，生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则需要Cl2的物质的量为________。 提示：3 mol。1 mol CH4生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，即0.1 mol CH3Cl、0.2 mol CH2Cl2、0.3 mol CHCl3、0.4 mol CCl4，则所需n(Cl2)＝0.1 mol×1＋0.2 mol×2＋0.3 mol×3＋0.4 mol×4＝3 mol。 [对点训练2]　下列反应中，属于取代反应的是(　　) A．CH3CH===CH2＋Br2CH3CHBrCH2Br B．CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O C．CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl D．CH4＋2O2CO2＋2H2O 解析：C　取代反应是指有机物分子中的原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应，根据定义，可判断C项符合要求。 [归纳总结]　烷烃与氯气的取代反应要点归纳(以甲烷为例) 反应物 甲烷与氯气(不能用氯水) 反应 条件 漫射光照射(不用太阳光直射，以防爆炸) 生成物 甲烷与氯气反应生成四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多 反应 特点 连锁 反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行 数量 关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl 课堂练习 1.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　　) 解析：D　在光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代烃，试管内气体颜色变浅，氯化氢遇水蒸气形成白雾，反应后试管内气体分子数减少，压强减小，所以液面会上升，D正确。 2．下列有关烷烃的叙述中，正确的是(　　) ①烷烃均为难溶于水的无色物质，其熔点、沸点和密度一般随着分子中碳原子数的增加(同时相对分子质量也在增大)而升高，在常温下的状态由气态变为液态，再到固态 ②在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ③烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去 ④烷烃的分子通式一定为CnH2n＋2 ⑤所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑥在光照条件下，将乙烷通入溴水中，可使溴水发生取代反应而褪色 A．①②③④　　　　　 B．①②④⑤ C．①②⑤⑥ D．①②⑤ 解析：D　①烷烃为难溶于水的无色物质，随着相对分子质量增大，烷烃的熔、沸点升高，在常温下的状态由气态变为液态，再到固态，正确；②烷烃分子中，含有碳碳单键(甲烷除外)、碳氢单键，正确；③烷烃均不能被酸性KMnO4溶液氧化，错误；④烷烃分为链状烷烃和环烷烃，链状烷烃的分子通式为CnH2n＋2，环烷烃的通式为CnH2n，错误；⑤烷烃的特征反应为取代反应，所有烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，正确；⑥光照条件下，乙烷通入溴水中不发生反应，不能使溴水褪色，错误。 3. 下列反应不属于取代反应的是(　　) A．CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl B．CH3CH3＋2Br2(g)CH2BrCH2Br＋2HBr C．C3H8＋Cl2C3H7Cl＋HCl D．2C2H6＋7O24CO2＋6H2O 解析：D　C2H6在氧气中燃烧的反应属于氧化反应，D符合题意。 4．(1)下列关于天然气的叙述不正确的是________(填字母)。 a．天然气和沼气的主要成分都是甲烷 b．天然气是一种清洁的化石能源 c．天然气燃烧的废气中，SO2等污染物的含量少 d．天然气和空气混合点燃，不会发生爆炸 (2)写出在光照条件下CH4与溴蒸气反应时一个氢原子被取代的化学方程式：__________________________。 (3)完全燃烧一定量的甲烷，其燃烧产物依次通过浓硫酸、碱石灰，使装有碱石灰的玻璃管增重8.8 g。原来的甲烷在标准状况下的体积为________L。 (4)将10 mL CH4和H2混合气体完全燃烧，生成6 mL CO2气体(气体的体积在相同状况下测定)，混合气体中CH4和H2的体积之比为________(填字母)。 a．2∶3 b．3∶2 c．2∶1 d．1∶2 解析：(1)天然气和沼气的主要成分都是CH4，甲烷完全燃烧生成CO2和H2O，所以天然气是一种清洁的化石能源；天然气中硫元素等含量低，所以甲烷燃烧的废气中SO2等污染物的含量少；天然气与空气混合点燃，如果二者比例达到某一范围就可能发生爆炸。(2)类似于甲烷与氯气的取代反应。(3)由题意可知，m(CO2)＝8.8 g，n(CO2)＝0.2 mol，根据碳原子守恒知，n(CH4)＝0.2 mol，在标准状况下的体积为4.48 L。 (4)CH4＋2O2CO2＋2H2O 　1　　　　　　 1 V(CH4) 6 mL V(CH4)＝6 mL，故V(H2)＝10 mL－6 mL＝4 mL，V(CH4)∶V(H2)＝6 mL∶4 mL＝3∶2。 答案：(1)d　(2)CH4＋Br2(g)CH3Br＋HBr　(3)4.48　(4)b 学科网（北京）股份有限公司 $$