第7章 第1节 课时2 烷烃的性质-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 第七章　有机化合物 第一节　认识有机化合物 第2课时　烷烃的性质 教材基础·预习 核心能力·探究 课下巩固训练(十五) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 学习目标 素养解读 1.认识甲烷的结构及其主要性质和应用。 2．认识取代反应的概念及特点。 3．了解有机化合物的性质特点 能从烷烃的微观结构解释化学性质的相似性和物理性质的递变性，培养宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养 增大 难 1．物理性质 项目 相似性 递变性(随分子中碳原子数的增加) 熔、沸点 较低 逐渐 密度 比水小 逐渐 状态 － 气态→液态→固态(常温常压下，碳原子数n≤4的烷烃为气态) 溶解性 溶于水，易溶于有机溶剂 升高 2.化学性质 (1)稳定性 通常情况下，烷烃比较 ，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。但在特定条件下，烷烃也会发生某些反应。 (2)可燃性(氧化反应) CH4、C3H8燃烧的化学方程式分别为 、 。 稳定 上升 无明显现象 (3)受热分解 烷烃在较高温度下会发生分解，得到一系列重要的化工基本原料和燃料。 (4)取代反应 ①实验探究[实验7－1] 实验 装置 实验 现象 A装置：试管内气体颜色逐渐 ， 试管壁出现 ，试管内液面 ； B装置： 变浅 油状液滴 氯仿 不 有机溶剂 化学 方程式 ； ； ； 产物 性质 一氯甲烷在常温下是 ，三氯甲烷俗名叫 ，四种产物都 溶于水，三氯甲烷和四氯甲烷都是工业上重要的 气体 燃烧 分解 加热、光照 ②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。 3．大多数有机物的通性 (1)物理性质 熔点比较 ， 溶于水， 溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。 (2)化学性质 ①容易 ，受热会发生 。 ②化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在 或使用催化剂的条件下进行。 低 难 易 【易错辨析】 (1)常温常压下，CH4、C2H6和C3H8为气体，C4H10、C6H14呈液态( ) (2)在通常条件下，烷烃和硫酸、氢氧化钠不反应，和酸性KMnO4溶液也不反应( ) (3)CH4和Cl2按体积比1∶1混合，发生取代反应生成的产物只有两种( ) (4)CH4分子为正四面体结构，因此其生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4都为正四面体结构( ) × × × √ 根据甲烷与Cl2反应的实验操作及现象，交流讨论。 问题1.装置中试管内气体颜色变浅，液面上升的原因是什么？ 问题2.“试管内壁有油珠出现，且油珠会向下滑落并沉入水底，试管中有白雾。”出现这些现象的原因是什么？ 提示：反应过程中氯气被消耗，试管内气体颜色变浅；试管内压强减小，液面上升。 提示：反应生成的有机物中有不溶于水且密度比水大的液体；反应生成的HCl溶于水蒸气形成小液滴，出现白雾。 【要点归纳】 1．甲烷与氯气的反应 反应条件 漫射光照射(不能用太阳光直射，以防爆炸) 生成物 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物和HCl一种无机物，其中HCl的产量最高 反应 特点 连锁 反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各歩反应同时进行，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 2.对取代反应的理解 (1)从分子组成与结构的角度 取代反应是有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应。 (2)从物质的类别的角度 取代反应可能是有机物与有机物的反应，也可能是有机物与无机物的反应。 (3)从化学键变化的角度 取代反应是一种有机物里某化学键断裂使分子分裂为两部分，另一种物质里某化学键断裂使分子分裂为两部分，然后这四部分两两互换结合形成新的化学键。 【典例分析】 【典例】 某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题： (1)实验中可观察的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，______________，________________等。 (2)实验中生成的油状液滴的化学式为________________，其中________是工业上重要的溶剂。 (3)用饱和食盐水而不用水的原因是_____________________________。 解析：CH4和Cl2在光照下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油状液体，故量筒内壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水，量筒内的压强减小，量筒内液面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl－浓度增大，使NaCl固体析出。 答案：(1)量筒内黄绿色气体颜色变浅　量筒内液面上升　(2)CH2Cl2、CHCl3、CCl4　CHCl3、CCl4　(3)降低Cl2在水中溶解度，抑制Cl2和水的反应 【提醒】 (1)取代反应的特点是“上一下一，有进有出”，类似无机反应中的复分解反应，注意在书写化学方程式时，不要漏写产物中的小分子。 (2)烷烃在光照条件下与溴水不反应，但由于溴易溶于有机溶剂，会被液态烷烃从水层中萃取出来，水层颜色变浅。 【对点练】 1.关于烷烃性质的叙述中，不正确的是(　　) A．烷烃同系物的熔、沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固态 B．烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递变到比水重 C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应 D．烷烃的同系物都不能通过反应使溴水、酸性KMnO4溶液褪色 解析：选B。烷烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，但总比水轻。 2．下列反应属于取代反应的是(　　) ①CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O ②2HI＋Cl2===2HCl＋I2 ③2CH3OHCH3OCH3＋H2O ④CH3CH2CN＋Cl2 A．①③④ B．①④ C．①②④ D．①②③④ 解析：选A。①CH3CH2OH＋HBrCH3CH2Br＋H2O，乙醇的—OH被—Br取代，属于取代反应；②2HI＋Cl2===2HCl＋I2，是一种单质和一种化合物反应生成新的单质和新的化合物，属于置换反应；③2CH3OHCH3OCH3＋H2O，甲醇分子间脱水，属于取代反应；④CH3CH2CN＋Cl2 ，CH3CH2CN中CH2上的一个H 被Cl取代，属于取代反应。 3．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。将该装置放置在有光的地方，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：____________________________________________。 (2)经过几个小时的反应后，U形管右端的玻璃管中水柱变化是________(填字母，下同)。 A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 (3)U形管左端的气柱变化是________。 A．体积增大 B．体积减小 C．无法确定 D．不变 (4)试解释U形管右端的玻璃管中水柱变化的原因：_________________。 解析：CH4与Cl2发生取代反应是一个连续的取代过程，生成4种有机物。当限定只产生1种有机物时，可认为CH4中的氢原子完全被取代。 答案：(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl (2)B　(3)B (4)反应中气体的物质的量减小，且生成的HCl能够溶解于水中，所以左侧压强减小，故右侧玻璃管中的水柱降低 课堂加练·课后检测 【课堂加练题组】 1．(2024·江西上饶期中)下列关于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．丙烷的结构简式为CH3CH2CH3 解析：选B。烷烃可以燃烧，能发生氧化反应，B错误；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，沸点正戊烷>异戊烷，正丁烷含4个碳，丙烷含3个碳，沸点正丁烷>丙烷，沸点正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷，C正确；丙烷的分子式为C3H8，结构简式为CH3CH2CH3，D正确。 2．一定质量的链状烷烃X完全燃烧后生成17.6 g CO2和9.0 g H2O，下列说法不正确的是(　　) A．X的分子式为C4H10 B．X可能的结构简式为CH3CH2CH2CH3或(CH3)2CHCH3 C．将X通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色 D．X与Cl2在光照条件下发生取代反应，可能生成2种一氯代物 解析：选C。17.6 g CO2和9.0 g H2O的物质的量分别为0.4 mol、0.5 mol，据此可得C∶H＝0.4 mol∶1 mol＝4∶10，故链状烷烃X的分子式为C4H10 ，A正确；丁烷有两种同分异构体，B正确；烷烃不与酸性KMnO4溶液反应，故溶液不褪色，C错误；正丁烷和异丁烷分子中都有2种氢原子，故无论是哪种丁烷反应都能生成2种一氯代物，D正确。 3．(2024·湖北名校联考)在1.01×105 Pa下，测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是(　　) 烷烃 沸点/℃ 烷烃 沸点/℃ 正丁烷 －0.5 异戊烷 27.8 异丁烷 a 新戊烷 9.5 正戊烷 36.0 正己烷 b A．上表六种物质互为同系物 B．a>－0.5 C．在标准状况下，22.4 L新戊烷中含共价键16 mol D．b>36.0 解析：选D。正丁烷和异丁烷互为同分异构体，正戊烷、异戊烷、新戊烷互为同分异构体，A错误；根据表中数据，正戊烷、异戊烷、新戊烷沸点逐渐减低，推测正丁烷、异丁烷沸点应该也呈降低趋势，故a小于－0.5，B错误；新戊烷沸点为9.5 ℃，在标准状况下是液态，不能用标准状况下的气体摩尔体积计算物质的量，C错误；根据表中数据，正戊烷沸点高于正丁烷，推测正己烷的沸点高于正戊烷，故正己烷沸点大于36.0 ℃，b>36.0，D正确。 4．下列烷烃在光照条件下与氯气反应，只生成一种一氯代物的是(　　) 解析：选C。A项，分子中有2种类型的氢原子，一氯代物有2种；B项，分子中有2种类型的氢原子，一氯代物有2种；C项，分子中6个甲基类型相同，氢原子只有1种类型，故一氯代物有1种；D项，分子中有4种类型的氢原子，一氯代物有4种。 5．如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4，同温同压下乙管中注入50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，试管放在光亮处一段时间。 (1)下列是某同学预测的实验现象： ①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是________。 (2)甲管中发生化学反应的类型为_________________________。 (3)下列试剂中能用来吸收甲管中剩余气体的是________(填字母)。 A．水 B．NaOH溶液 C．AgNO3溶液 D．饱和食盐水 (4)反应后，若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中，会观察到___________________________________； 若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到_________________________。 解析：在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。 (1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时，二者恰好完全反应，而甲中甲烷与氯气体积比为1∶5，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四 个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用NaOH溶液吸收剩余气体。(4)生成的HCl会与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。 答案：(1)②③　(2)取代反应　(3)B (4)液体分为两层，产生白色沉淀　溶液先变红后褪色 【基础达标练】 1．甲烷是天然气的主要成分，是一种清洁能源，下列有关甲烷的说法正确的是(　　) A．甲烷性质活泼，能与绝大部分物质反应 B．物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时，生成物只有CH3Cl和HCl C．0.5 mol甲烷完全燃烧时消耗的氧气最多为1 mol D．甲烷分子中所有原子均满足最外层8电子的结构 解析：选C。甲烷性质稳定，只能与少数物质反应，A错误；根据甲烷取代反应的特点，物质的量1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时，所得产物是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳以及氯化氢的混合物，B错误；甲烷中H原子不满足最外层8电子的结构，D错误。 2．在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是(　　) A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C2H6 解析：选C。设此气态烃的分子式为CxHy，其完全燃烧的化学方程式为CxHy＋O2xCO2＋H2O，则1 mol该烃完全燃烧时耗氧量为 mol，上述选项分别代入 mol，比较可知C4H10耗氧量最多。 3．取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是(　　) A．为加快化学反应速率，应在强光照射下完成反应 B．甲烷和Cl2反应后试管内壁的油状液滴包括CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 C．盛放饱和NaCl溶液的水槽底部会有少量晶体析出 D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体充满试管 解析：选C。A项，CH4和Cl2在强光照射下会发生爆炸，错误；B项，CH3Cl在常温下是气体，错误；C项，甲烷和Cl2反应生成HCl，HCl溶于饱和NaCl溶液后会有少量NaCl晶体析出，正确；D项，产物中的CH3Cl是不溶于水的气体，所以液体不会充满试管，错误。 4．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∶4混合时只生成CCl4 B．甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．1 mol甲烷生成CH2Cl2最多消耗1 mol氯气 解析：选C。甲烷与氯气发生取代反应生成的有机物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，故得不到纯净的CCl4，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl的量最多，B错误；1 mol甲烷生成CH2Cl2最多消耗2 mol氯气，D错误。 5．液化石油气中含有丙烷，且丙烷中C原子成键特点与CH4中碳原子相似，性质相似。下列有关丙烷的叙述中不正确的是(　　) A．分子中碳原子不在一条直线上 B．光照下能够发生取代反应 C．丙烷与甲烷不是同系物 D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色 答案：C 6．下列关于CH4和 的叙述正确的是(　　) A．均能用通式CnH2n＋2来表示 B．与所有烷烃互为同素异形体 C．因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同 D．通常状况下，它们都是气态烷烃 解析：选A。B项，它们与其他碳原子数不同的链状烷烃互为同系物；C项，化学性质相似，但物理性质不同；D项，碳原子数小于或等于4的烷烃及新戊烷在通常状况下是气体。 7．结构简式如下图的烷烃分子中的一个氢原子被氯原子取代后，可能形成的一氯代物的种类是(　　) A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 解析：选C。如图： 不难看出，其中1、5、7三个碳原子上的9个氢原子等效，2、4、6上6个氢原子等效，因此该烷烃的一氯代物的种类应该为3种。 【能力提升练】 8．在光照的条件下，将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物质的量是(　　) A．(1－a－b－c) mol B．(1＋a＋2b＋3c) mol C．(2a＋3b＋4c) mol D．(a＋b＋c) mol 答案：B 9．立方烷是一种新合成的烃，分子结构为立方体，碳架结构如图所示。有关立方烷的说法正确的是(　　) A．立方烷的分子式为C8H18 B．立方烷和氯气发生取代反应，1 mol立方烷最多会生成4 mol HCl C．1 mol立方烷完全燃烧消耗氧气的体积为224 L D．立方烷的一氯代物只有一种 解析：选D。根据碳原子成键特点，立方烷的分子式为C8H8，A项错误；1 mol立方烷和氯气反应，最多需要8 mol氯气，生成8 mol HCl，B项错误；根据燃烧方程式C8H8＋10O28CO2＋4H2O，燃烧1 mol立方烷需要10 mol氧气，在标准状况下为224 L，但C项氧气的状态不确定，不一定为标准状况，故C项错误；立方烷分子是高度对称的，分子中只有一种等效氢，故其一氯代物只有1种，D项正确。 10．已知最简单的有机物E和直线型分子G在光照条件下反应，生成分子L和直线型分子M(组成G分子的元素为第三周期的元素)，如下图。下列判断错误的是(　　) A．常温常压下，E是一种无色无味的气体 B．生成的L是正四面体形的分子 C．在光照条件下L能与G继续发生与上述类似的反应 D．上述反应类型是取代反应 解析：选B。组成G分子的元素为第三周期的元素，根据其空间结构知，为氯气，E为甲烷，甲烷和氯气发生取代反应生成的L为一氯甲烷，M为HCl。E是甲烷，常温常压下为无色无味的气体，A正确；L为一氯甲烷，是四面体形分子，但不是正四面体，B错误；光照条件下，一氯甲烷能继续和氯气发生取代反应生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，C正确；甲烷分子中的H原子被Cl原子取代生成一氯甲烷，所以该反应为取代反应，D正确。 11．对称变换是一种建模方法。依据甲烷的一氯代物只有一种，采用如下代换： 下列说法错误的是(　　) A．a、b、c互为同系物 B．X的通式一定为CnH2n＋2 C．b的同分异构体有2种(自身除外) D．b的二氯代物有3种 解析：选D。根据烷烃的定义，a、b、c分别为碳原子数为1、5、17的烷烃，它们互为同系物，A正确；X为链状烷烃，X的通式一定为CnH2n＋2，B正确；b的同分异构体是CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3，C正确；b的二氯代物有2种：、，D错误。 12．某小组欲研究烷烃的某些性质，设计下图实验装置。回答下列问题： Ⅰ.烷烃可以发生取代反应 向B装置中通入一定量的氯气和甲烷气体，混合均匀后通入C中硬质玻璃管中，夹紧两个弹簧夹，用光照射硬质玻璃管。 (1)B装置有三种功能：①均匀混合气体；②干燥混合气体；③_________。 (2)写出装置C中CH2Cl2与Cl2反应生成氯仿的化学方程式：________。 (3)一段时间后，C中玻璃管内的实验现象：_________________、________________。 (4)若2 mol CH4与Cl2发生取代反应，测得生成4种有机取代产物的物质的量相等，则产物中最多的物质的物质的量是__________mol。 Ⅱ.某烃可以发生氧化反应 将0.2 mol的某烃在足量氧气中充分燃烧，并使产生的气体全部通入下图装置，得到如表所列的实验数据(U形管中干燥剂只吸收水蒸气且假设产生的气体完全被吸收)。 实验前 实验后 干燥剂＋U形管的质量 102.1 g 120.1 g 石灰水＋广口瓶的质量 310.0 g 345.2 g 解析：实验室制取的氯气中混入了氯化氢，通过饱和食盐水可以除去其中的氯化氢，甲烷和氯气在被浓硫酸干燥后，一起通入装置C中发生取代反应，最后用装置D处理尾气。 (4)将2 mol CH4与Cl2发生取代反应，每步都生成氯化氢，反应后氯化氢产物最多，测得4种有机取代产物的物质的量相等，则生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量各为0.5 mol，则生成HCl的物质的量是0.5 mol×1＋0.5 mol×2＋0.5 mol×3＋0.5 mol×4＝5 mol。 (5)试写出该烃的结构简式：____________________________________。 (5)实验前后石灰水和广口瓶的质量差为烷烃燃烧生成二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为(345.2 g－310.0 g)÷44 g/mol＝0.8 mol，实验前后干燥装置的质量差为烷烃燃烧生成水的质量，则氢为(120.1 g－102.1 g)÷18 g/mol×2＝2 mol，1 mol该烃中含碳氢分别为0.8 mol÷0.2＝4 mol、2 mol÷0.2＝10 mol，分子式为C4H10，可以为正丁烷、异丁烷。 答案：(1)控制气流速度　(2)CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl　(3)内壁上出现油状液滴　黄绿色气体变浅　(4)5　(5)CH3CH2CH2CH3或CH3CH(CH3)CH3 $$