专题3 石油化工的基础物质——烃 整理与提升-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（苏教版2019）

热点一　烃的燃烧反应规律 1．烃完全燃烧耗氧量的规律 烃(CxHy)完全燃烧的通式为CxHy＋O2xCO2＋H2O (1)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧耗氧量的多少取决于的值的大小。的值越大，耗氧量越多；的值越小，耗氧量越少；的值相等，耗氧量相同。 (2)等质量的烃(CxHy)完全燃烧耗氧量的多少取决于的值的大小。的值越大，耗氧量越多；的值越小，耗氧量越少；的值相等，耗氧量相同。 (3)最简式相同的有机物，不论以何种比例混合，只要混合物总质量一定，完全燃烧时消耗O2的量也一定相等，如乙炔和苯的混合物。 2．气态烃完全燃烧时，反应前后气体体积的变化规律 (1)若气态烃完全燃烧后生成的水为液态 CxHy＋O2xCO2＋H2O(l)　ΔV 1 x －<0 反应后气体的体积一定减小。 (2)若气态烃完全燃烧后生成的水为气态 CxHy＋O2xCO2＋H2O(g)　ΔV 1 x －1 ①当y＝4时，ΔV＝0，反应后气体的体积不变。 ②当y>4时，ΔV>0，反应后气体的体积增大。 ③当y<4时，ΔV<0，反应后气体的体积减小。 总之，气态烃完全燃烧后，无论生成的水是液态还是气态，反应前后气体体积的变化都只与烃分子中氢原子的数目有关，而与碳原子的数目无关。 　现有A、B、C三种烃，其球棍模型如图： (1)等质量的以上物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________(填序号，下同)。 (2)同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。 (3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳的量最多的是________。 (4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，将以上三种气态烃中的两种和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体的体积没有发生变化，这两种气态烃是________。 [解析]　由球棍模型可知，A为CH4，B为C2H4，C为C2H6。 (1)质量相同时，有机物的含氢量越大，完全燃烧时耗氧量越多，含氢量最大的是CH4。 (2)同状况、同体积时三者的物质的量相等，根据反应关系式：CH4～2O2，C2H4～3O2，C2H6～3.5O2，可知完全燃烧时耗氧量最多的为C2H6。 (3)质量相同时，有机物含碳量越大，完全燃烧时生成CO2的量越多，含碳量最大的是C2H4，故等质量的三种物质燃烧时，生成CO2最多的是C2H4。 (4)由反应方程式CxHy＋O2xCO2＋H2O(g)可知，在120 ℃、1.01×105 Pa下，将两种气态烃和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，则1＋x＋＝x＋，解得y＝4，则混合烃分子中平均含有的氢原子数为4，故这两种气态烃为CH4、C2H4。 [答案]　(1)A　(2)C　(3)B　(4)A、B 1．两种气态烃以一定比例混合，在105 ℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积仍是10 L。下列各组混合烃中一定不符合此条件的是(　　) A．CH4　C3H6 B．CH4　C2H4 C．C2H4　C3H4 D．C2H2　C3H6 答案：A 解析：设混合烃的平均分子组成为CxHy，则有CxHy＋O2xCO2＋H2O，105 ℃时产物水为气态，燃烧前后气体总体积不变，则1＋x＋＝x＋，得y＝4，即混合烃分子中平均含有H原子数为4。CH4、C3H6中H原子数分别为4、6，平均值不可能为4，故选A。 2．等质量的下列烃燃烧，消耗O2最多的是(　　) A．C2H6 B．C3H6 C．C6H6 D．C3H8 答案：A 解析：已知反应关系式：4H～O2～2H2O，C～O2～CO2，则由4 g H消耗1 mol O2，12 g C消耗1 mol O2，可知等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，烃分子中H元素相对含量越大，耗氧量越大，大小顺序为C2H6>C3H8>C3H6>C6H6，故选A。 3．在常温常压下，将16 mL H2、CH4、C2H2的混合气体与一定量的氧气混合点燃，完全反应后，冷却至原状态，体积缩小了26 mL，则混合气体中CH4的体积为(　　) A．2 mL B．4 mL C．8 mL D．无法求解 答案：B 解析：在常温常压下水为液体，混合气体与氧气发生反应：CxHy＋O2xCO2＋H2O(l)　ΔV＝V前－V后＝1＋，所以气体体积变化只与H原子数目有关，H2、C2H2分子中H原子数目都是2，可把它们当作一个整体，假设甲烷的体积为V mL，则H2、C2H2的总体积为(16－V) mL，×(16－V) mL＋×V mL＝26 mL，解得V＝4，B正确。 4．25 ℃时某气态烃与O2混合，在密闭容器中点燃后又恢复至25 ℃，此时容器内压强为原来的一半，再经NaOH溶液处理，容器内几乎成为真空。该烃的分子式可能为(　　) A．C2H2 B．C2H6 C．C3H6 D．C3H8 答案：D 解析：设该烃的分子式为CxHy，则CxHy＋O2xCO2＋H2O，由题意可知，该烃和O2的物质的量之和应为CO2物质的量的2倍，即1＋＝2x，解得x＝1＋。讨论：当y＝4时，x＝2；当y＝6时，x＝2.5，不符合题意；当y＝8时，x＝3。故正确答案为D。 5．n L三种气态烃混合物与足量氧气混合点燃后，恢复到原来状态(常温常压)，体积共缩小2n L，这三种烃不可能的组合是(　　) A．CH4、C2H4、C3H4以任意比混合 B．C2H6、C4H6、C2H2以2∶1∶2的物质的量之比混合 C．C3H8、C4H8、C2H2以11∶14∶26的质量之比混合 D．CH4、C3H6、C2H2以a∶b∶b的体积比混合 答案：B 解析：设混合烃的平均分子组成为CxHy，根据完全燃烧通式 CxHy＋O2xCO2＋H2O(l)　ΔV 1 1＋ n L 2n L 则1＋＝2，解得y＝4，即1 mol混合气体分子中平均含有4 mol H原子。CH4、C2H4、C3H4以任意比混合时分子中都平均含有4个H原子，故A不符合题意；C2H6、C4H6、C2H2以2∶1∶2的物质的量之比混合，分子中平均含有个H原子，故B符合题意；C3H8、C4H8、C2H2以11∶14∶26的质量之比混合时，物质的量之比为1∶1∶4，分子中平均含有4个H原子，故C不符合题意；CH4、C3H6、C2H2以a∶b∶b的体积比混合，分子中平均含有4个H原子，故D不符合题意。 热点二　含苯环类物质同分异构体数目的判断 1．苯的同系物的同分异构体主要取决于以下两个方面 (1)烷基的种类与个数，即碳链异构。 (2)烷基在苯环上的位次，即位置异构。 2．判断芳香族化合物同分异构体的数目，通常用到以下几种方法 (1)等效氢法 分子中完全对称的氢原子互为等效氢原子，其中引入一个新的原子或原子团时只形成一种物质；在移动原子或原子团时，要按照一定的顺序，避免重复或遗漏。 (2)定一(或二)移一法 在苯环上连有两个新原子或原子团时，可固定一个，移动另一个，从而写出邻、间、对三种异构体；在苯环上连有三个新的原子或原子团时，可先固定两个原子或原子团，得到三种结构，再逐一插入第三个原子或原子团，从而确定出异构体的数目。 (3)换元法 在苯环上的取代产物中，若有n个可被取代的氢原子，则m个取代基(m<n)的取代产物与(n－m)个取代基的取代产物数目相同。 　(1)C()的一氯取代物有____种，的一氯取代物有____种。 (2)与互为同分异构体的芳香族化合物有________种，列举三种结构简式(要求不同类别)：__________________、__________________、__________________。 [解析]　(1)由结构的对称性可以知道，甲基上的氢相同，苯环上有3种氢，分子中共有4种氢，则其一氯取代物有4种。 (2)分子式为C7H8O，若只有1个侧链，含有苯环的同分异构体有、，共2种；若有2个侧链，含有苯环的同分异构体有、、，共3种；所以含有苯环的同分异构体有5种。 [答案]　(1)4　1　(2)5　　 (或或)　 6．下列分子跟卤素发生取代反应，生成的一卤代物只有一种的是(　　) ①CH3CH2CH3　②　③ ④　⑤ ⑥CH4 A．②④ B．②③⑥ C．②③④ D．只有② 答案：B 解析：一卤代物的种类分别为①2种，②1种，③1种，④6种，⑤2种，⑥1种。 7．物质A的结构简式为，已知苯环上的二溴代物有9种同分异构体，由此推测A的苯环上的四溴代物的同分异构体数目有(　　) A．9种 B．10种 C．11种 D．12种 答案：A 解析：苯环上共有6个氢，二溴代物有9种，依据换元法可知四溴代物也有9种。 8．苯的同系物C8H10，在FeBr3的催化下与液溴反应，其中只能生成一种一溴代物的是(　　) A． B． C． D． 答案：D 9．下列说法正确的是(　　) A．甲苯和溴单质光照的取代产物为 B．乙苯和氯气光照生成的有机物有11种 C．二苯甲烷()的一溴代物有7种 D．甲苯和氯气在光照条件下生成的一氯代物有4种 答案：B 解析：甲苯和溴单质或氯气在光照条件下，只有甲基上的H被取代，故A、D错误；光照下乙基上的H被取代，则乙苯和氯气光照生成的有机产物有11种(一氯取代有2种、二氯取代有3种、三氯取代有3种、四氯取代有2种、五氯取代有1种)，故B正确；二苯甲烷中只有4种等效氢原子，其一溴代物有4种，故C错误。 10．某有机物为含苯环结构的物质，其分子式为CnH2n－6，取一定质量的该有机物完全燃烧，将生成的气体依次通过浓硫酸和碱石灰，经测定，前者质量增加10.8 g，后者质量增加39.6 g(设均为完全吸收)，该有机物苯环上有3个取代基，苯环上的一氯代物、二氯代物、三氯代物都只有一种。 (1)推断该有机物的结构简式：________。 (2)写出该有机物在催化剂作用下与液溴反应生成一溴代物的化学方程式：____________________________。 答案：(1) (2) ＋Br2＋HBr 解析：(1)该有机物燃烧的化学方程式为CnH2n－6＋(n－1)O2nCO2＋(n－3)·H2O，由题意可得＝，解得n＝9，则该有机物的分子式为C9H12，又因其苯环上的一氯代物、二氯代物、三氯代物都只有一种，故其结构简式为。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$