第1章 第3节 第1课时 烷烃及其性质-【金版教程】2024-2025学年高中化学选择性必修3创新导学案word（鲁科版2019）

第3节　烃 第1课时　烷烃及其性质 核心素养 学业要求 宏观辨识与微观探析 从化学键的角度理解烷烃的结构特点，辨析性质变化与微观结构的关系。 1.知道烷烃的物理性质与分子中碳原子数目的关系。 2．能描述与分析烷烃的典型代表物的重要反应，并书写相应的化学反应方程式。 证据推理与模型认知 1.能采用碳骨架模型对烷烃的结构进行表征。 2.分析烷烃的燃烧规律并构建思维模型。 烷烃的物理性质 1．熔、沸点 (1)一般随着碳原子数的增加，熔、沸点逐渐升高。 (2)同分异构体之间，支链越多，熔、沸点越低。 (3)常温常压下的状态随碳原子数的增加逐渐由气态、液态变到固态。 2．密度：比水小，且随相对分子质量的增加而增大。 3．水溶性：不溶于水而易溶于苯、乙醚等有机溶剂。 烷烃的化学性质 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)凡符合CnH2n＋2(n≥1)的烃一定属于烷烃。(　　) (2)烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去。(　　) (3)CH4在光照条件下与Cl2反应可制备纯净的CH2Cl2。(　　) (4)可以用点燃的方法除去乙烷中的乙烯。(　　) (5)烷烃分子中所有化学键都是极性共价键。(　　) 答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)× 2．下列化学性质中，烷烃不具备的是(　　) A．一定条件下发生分解反应 B．可以在空气中燃烧 C．与氯气发生取代反应 D．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 答案　D 3．根据表中数据推断丙烷的沸点可能是(　　) 物质 甲烷 乙烷 丁烷 戊烷 沸点 －162 ℃ －89 ℃ －1 ℃ 36 ℃ A.约－40 ℃ B．低于－162 ℃ C．低于－89 ℃ D．高于36 ℃ 答案　A 4．下列不属于取代反应的是(　　) A．CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl B．CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl C．CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl D．CH2===CH2＋H2CH3CH3 答案　D 5．1 mol乙烷在光照情况下，最多可以与几摩尔氯气发生取代反应？(　　) A．3 mol B．4 mol C．6 mol D．8 mol 答案　C 探究一　烷烃的结构与性质 1．烷烃的结构 2．烷烃与X2(X为卤素)的取代反应 反应条件 光照 反应物 烷烃、气态卤素单质(烷烃与卤素单质的水溶液不反应) 化学键变化 断键：C—H键和X—X键； 成键：C—X键和H—X键 取代特点 烷烃分子中的氢原子被卤素原子逐步取代，往往是各步反应同时发生 产物特点 种类 多种卤代烷烃的混合物，HX的物质的量最多 产物 的量 ①根据碳原子守恒，所有卤代烷烃的物质的量之和等于参加反应的烷烃的物质的量； ②根据取代反应的特点，有机物中卤素原子的物质的量等于HX的物质的量等于反应了的X2的物质的量，即反应了的n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋……＝n(HX) 1．下列有关甲烷取代反应的叙述正确的是(　　) A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3Cl B．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物中CH3Cl最多 C．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物为混合物 D．1 mol CH4完全反应生成CCl4，最多消耗2 mol Cl2 答案　C 2．在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1 mol CH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝3∶2∶1∶4，则消耗的Cl2的物质的量为(　　) A．1.0 mol B．1.8 mol C．2.2 mol D．2.6 mol 答案　D 解析　由碳原子守恒可知：n(CH3Cl)＋n(CH2Cl2)＋n(CHCl3)＋n(CCl4)＝1 mol，所以n(CH3Cl)＝0.3 mol，n(CH2Cl2)＝0.2 mol，n(CHCl3)＝0.1 mol，n(CCl4)＝0.4 mol，四种取代产物中取代的n(H)＝n(Cl)＝0.3 mol×1＋0.2 mol×2＋0.1 mol×3＋0.4 mol×4＝2.6 mol，根据取代反应的特点可知，取代1 mol H，消耗1 mol Cl2，则消耗的n(Cl2)＝n(H)＝2.6 mol，D正确。 探究二　烃的燃烧规律 烃完全燃烧的通式为CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O (1)烃完全燃烧后体积变化规律 ①燃烧后温度高于100 ℃时，水为气态： ΔV＝V后－V前＝－1 y＝4时，ΔV＝0，体积不变； y>4时，ΔV>0，体积增大； y<4时，ΔV<0，体积减小。 ②燃烧后温度低于100 ℃时，水为液态： ΔV＝V前－V后＝＋1，体积总是减小。 ③无论水为气态还是液态，燃烧前后气体体积变化都只与烃分子中的氢原子个数有关，而与烃分子中的碳原子数无关。 (2)烃完全燃烧耗氧量规律 ①每摩尔烃完全燃烧时耗氧量为(x＋) mol。 ②质量相同的烃(CxHy)完全燃烧时，耗氧量最多的是含氢量最高的；耗氧量最少的是含碳量最高的。即对于CxHy，质量一定时：耗氧量最多的是最大的；耗氧量最少的是最小的。 (3)燃烧产物关系规律 ①质量相同的烃，分子式为CxHy，越大，则生成的CO2的量越多；若两种烃的相等，质量相同，则生成的CO2和H2O的量均相等。 ②碳的质量分数相同的有机物(实验式可以相同，也可以不同)，只要总质量一定，以任意比混合，完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。 3．等质量的下列烃完全燃烧时，消耗氧气最多的是(　　) A．CH4 B．C2H6 C．C3H6 D．C6H6 答案　A 4．下列各组化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗O2的质量和生成水或CO2的质量不变的是(　　) A．CH4　C2H6 B．C2H6　C3H6 C．C2H4　C3H6 D．C2H4　C3H4 答案　C 解析　质量一定时，生成的水或CO2的质量不变，则两种有机物中C、H的质量分数分别相等。 (1)不同的有机物完全燃烧时，若生成的CO2和H2O的物质的量之比相等，则它们分子中碳原子与氢原子的个数比也相等。 (2)利用烃类燃烧通式处理相关问题时的注意事项 ①注意水的状态是液态还是气态。 ②气态烃完全燃烧前后，气体体积变化只与烃分子中氢原子个数有关。 ③注意烃是否完全燃烧，也就是O2是否足量。 本课小结 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列关于烷烃性质的叙述不正确的是(　　) A．烷烃随相对分子质量的增大，熔点、沸点逐渐升高；常温下的状态由气态递变到液态及固态 B．烷烃都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色 C．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应 D．烷烃的密度随相对分子质量增大而逐渐增大 答案　B 2．分子中含有2～5个碳原子的直链烷烃沸点和摩尔燃烧焓的数据见下表： 烷烃名称 沸点/℃ 摩尔燃烧焓/(kJ·mol－1) 乙烷 －88.6 1560.7 丙烷 －42.1 2219.2 丁烷 －0.5 2877.6 戊烷 36.0 3535.6 摩尔燃烧焓：1 mol物质完全燃烧生成二氧化碳、液态水时所放出的热量。 根据表中数据，下列判断错误的是(　　) A．正庚烷在常温、常压下肯定不是气体 B．随分子中碳原子数增加，烷烃的摩尔燃烧焓逐渐增大 C．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高 D．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点和摩尔燃烧焓都成比例增加 答案　D 解析　随分子中碳原子数增加，烷烃沸点和摩尔燃烧焓都增加，但并不是成比例增加，D错误。 3．下列关于烷烃的说法中，正确的是(　　) A．正丁烷和异丁烷均有两种一氯取代物 B．1 mol乙烷在光照条件下最多能与3 mol Cl2发生取代反应 C．C6H14的同分异构体有4种，其熔点各不相同 D．甲烷性质稳定，在高温下不能分解 答案　A 解析　1 mol乙烷中含有6 mol氢原子，在光照条件下最多能与6 mol Cl2发生取代反应，故B错误；C6H14的同分异构体有5种，其熔点各不相同，故C错误；甲烷属于烷烃，性质比较稳定，但在高温下可以分解，故D错误。 4．C5H12有3种不同的结构，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4。下列有关叙述正确的是(　　) A．甲、乙、丙互为同系物，均可与氯气、溴蒸气发生取代反应 B．C5H12能使酸性KMnO4溶液褪色 C．甲、乙、丙中，丙的沸点最低 D．丙有3种不同沸点的二氯代物 答案　C 解析　甲、乙、丙的结构不同，但分子式相同，三者互为同分异构体，不互为同系物，A错误；C5H12属于烷烃，可以代表3种物质，化学性质比较稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化，B错误；丙中的4个甲基是等效的，其二氯代物有CHCl2C(CH3)3、(CH2Cl)2C(CH3)2 2种，D错误。 5．有0.1 mol由两种气态烃组成的混合气体，完全燃烧生成0.16 mol CO2和3.6 g H2O。下列说法正确的是(　　) A．混合气体中一定含有甲烷 B．混合气体一定是甲烷和乙烯 C．混合气体中一定含有乙炔 D．混合气体中一定含有乙烷 答案　A 解析　根据题给数据可求出混合气体的平均分子组成为C1.6H4，由平均分子组成分析，应是一种烃分子的碳原子数大于1.6，另一种烃分子的碳原子数小于1.6，而碳原子数小于1.6的烃只有甲烷，可见混合气体中一定含有甲烷，则另一种烃的氢原子数一定是4，可以是乙烯(C2H4)、丙炔(C3H4)等，因此混合气体中不可能含有乙炔或乙烷。 6．某运动会火炬所用燃料为65%的丁烷(C4H10)和35%的丙烷。下列说法不正确的是(　　) A．火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能 B．正丁烷的沸点比丙烷高 C．丁烷和丙烷都不溶于水 D．丁烷和丙烷的燃烧产物对环境均无影响 答案　D 解析　丁烷和丙烷不完全燃烧生成的CO会污染大气，完全燃烧生成的CO2会产生温室效应影响环境，D错误。 7．当完全燃烧8.96 L由CH4、CO、C2H6组成的混合气体时，除生成水外，还生成13.44 L CO2气体(气体体积均在标准状况下测定)。则原混合气体中C2H6的物质的量是(　　) A．0.2 mol B．0.4 mol C．0.6 mol D．0.8 mol 答案　A 解析　1分子的CH4与CO分别完全燃烧都生成1分子二氧化碳，1分子的乙烷完全燃烧生成2分子二氧化碳，因此可以把CH4、CO看作一种气体X，则①V(X)＋V(C2H6)＝8.96 L。根据完全燃烧后得到的二氧化碳为13.44 L，可得②V(X)＋2V(C2H6)＝13.44 L，联立方程①②，解得V(C2H6)＝4.48 L，即n(C2H6)＝0.2 mol。 8．下列说法正确的是(　　) A．分子式为C7H16的烷烃，含有3个甲基的同分异构体有2种 B．烷烃的通式为CnH2n＋2(n为正整数)，随n值的增大，碳元素的质量分数逐渐增大 C．烷烃分子中碳原子不可能在同一平面上 D．异戊烷与2­甲基丁烷互为同系物 答案　B 解析　分子式为C7H16的烷烃，含有3个甲基，因主链两端一定各含有1个甲基，故主链上只能有1个取代基(—CH3或—CH2CH3)，当取代基为—CH3时，满足条件的同分异构体有(CH3)2CHCH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3；当取代基为—CH2CH3时，满足条件的同分异构体有(CH3CH2)2CHCH2CH3，共3种，A错误。根据烷烃的通式CnH2n＋2(n为正整数)可知，w(C)＝×100%＝×100%，随n值的增大，碳元素的质量分数逐渐增大，B正确。烷烃分子中，相邻3个碳原子可能位于同一平面上，C错误。异戊烷与2­甲基丁烷的结构式相同，是同一物质，D错误。 9．1 mol某烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气246.4 L(标准状况下)。它在光照条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯代物。该烷烃的结构简式是(　　) A． B．CH3CH2CH2CH2CH3 C． D． 答案　A 解析　A项物质的一氯代物有4种；B项物质的一氯代物有3种；C项物质的一氯代物有4种；D项物质的一氯代物有3种。该烷烃在氧气中充分燃烧，产物只有二氧化碳和水，设该烷烃为CnH2n＋2，则1 mol CnH2n＋2充分燃烧消耗的氧气为(n＋) mol＝ mol，可得n＝7，即该烷烃的分子式为C7H16，A正确。 10．25 ℃某气态烃与O2混合，在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至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．C2H4 B．C2H6 C．C3H6 D．C4H8 答案　A 解析　设该烃的分子式为CxHy，则CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O，由题意可知，烃和O2的物质的量之和应为CO2的物质的量的2倍，即1＋(x＋)＝2x，解得x＝1＋。当y＝4时，x＝2；当y＝6时，x＝2.5，不符合事实；当y＝8时，x＝3，故正确答案为A。 二、非选择题 11．烃A的结构简式为 (1)用系统命名法命名烃A：__________________________；烃A的一氯代物具有不同沸点的产物有________种。 (2)已知烃A中伯、仲、叔、季碳原子各有6个、4个、2个和1个。试判断在烷烃C7H16中，具有3个伯碳原子的同分异构体有________种。 (3)烷烃B中含有4个伯碳原子、1个仲碳原子和2个叔碳原子，则烷烃B的分子式为________，写出烷烃B可能具有的结构简式和它们的系统名称______________________________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________________________________________。 (4)1 mol烷烃B完全燃烧需消耗氧气________ mol。 答案　(1)2，2，6­三甲基­4­乙基辛烷　10　(2)3 (3)C7H16　 (2，3­二甲基戊烷)和 (2，4­二甲基戊烷)　 (4)11 12．有A、B、C三种烃，已知： ①B完全燃烧的产物n(CO2)∶n(H2O)＝2∶3； ②C为饱和链烃，通常状况下呈气态，其二氯代物有三种； ③A是B分子中的氢原子全部被甲基取代的产物；A遇Br2的CCl4溶液不褪色，其一氯代物只有一种。 请完成下列问题： (1)B的最简式为________，分子式为________，其二溴代物有________种。 (2)C的三种二氯代物的结构简式为______________、______________、________________。 (3)A的结构简式为_______________________________________________。 答案　(1)CH3　C2H6　2 (2) 　 　 (3) 解析　(1)由B的燃烧产物可推出B中n(C)∶n(H)＝1∶3，B的最简式为CH3，故B的分子式只能是C2H6，B为乙烷，二溴代物有两种。 (2)由②可推断C应为异丁烷，在饱和气态链烃中只有异丁烷的二氯代物有三种。 13．(1)10个碳原子以内的烷烃，一氯代物只有一种的共有四种，试写出其结构简式：_______________、_______________、______________、_______________。 (2)烃A与含氢量最高的烃M互为同系物，在光照条件下，1体积A最多可与6体积Cl2完全反应(同温同压)，烃A的结构简式是________。 (3)烃B的相对分子质量为72，每个B分子中有42个电子，B的一溴代物种数是它同分异构体中最多的。B的名称为__________________。 答案　(1)CH4　CH3CH3　　 (2)CH3CH3 (3)2－甲基丁烷 解析　(2)含氢量最高的烃为CH4，即A为烷烃；由1体积A最多与6体积Cl2完全反应知，1个A分子含有6个H原子，即CH3CH3。 (3)由B的相对分子质量为72知B为C5H12，其同分异构体中一溴代物种数最多的是2­甲基丁烷。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$