聚焦突破7 烃的燃烧规律与有机物分子中原子共线、共面的判断(Word教参)-【学霸笔记·同步精讲】2024-2025学年高中化学必修第二册（人教版）

本高中化学讲义聚焦烃的燃烧规律及有机物原子共线共面判断两大核心知识点，系统梳理烃燃烧通式、耗氧与体积变化规律，进而衔接常见分子空间结构及共线共面判断方法，搭建从反应规律到结构分析的学习支架。 资料通过“突破集训”设计典型例题与分层练习，解析中融入证据推理与模型建构思路，培养学生科学思维，课中辅助教师高效授课，课后助力学生应用规律解决实际问题，实现知识巩固与查漏补缺。

一、烃的燃烧规律及应用 1.烃(CxHy)的燃烧通式 CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O。 2.烃的燃烧耗氧规律 (1)相同物质的量的烃(CxHy)，x＋越大，耗氧量越多，反之越少。 (2)相同质量的烃(CxHy)，越大，耗氧量越多，反之越少。 3.气态烃燃烧前后气体体积的变化 CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O　ΔV 1　 x＋　 x　 其中，ΔV＝V后－V前。 (1)当温度大于或等于100 ℃时，水为气态 ΔV＝－1 (2)当常温常压时，水为液态 ΔV＝－(1＋)，反应后气体体积始终减小且减少量与氢原子数有关。 【突破集训】 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，所得气体总体积仍是10 L，下列混合烃中不符合此条件的是(　　) A.CH4、C2H4 B．CH4、C3H8 C.C2H4、C3H4 D．C2H2、C3H6 解析：选B。反应前后气体的体积不变，烃类物质完全燃烧的通式为CxHy＋O2xCO2＋H2O，因为105 ℃时，生成的H2O是气体，所以1＋＝x＋，解得y＝4，即氢原子平均数为4的混合烃符合题意，而CH4、C3H8无论按什么比例混合，均不能使氢原子平均数为4；C2H2、C3H6只有在体积比1∶1混合时氢原子平均数才为4，CH4、C2H4及C2H4、C3H4以任意比混合时氢原子平均数均为4。 2.(2024·双鸭山高一期末)两种气态烃的混合物共1 L，在空气中完全燃烧生成1.5 L CO2气体和2 L水蒸气(均在120 ℃下测定)。下列关于该混合物的说法正确的是(　　) A.一定有甲烷 B.一定有乙烷 C.一定含有甲烷，不一定含有乙烷 D.可能是甲烷和丙烷的混合物 解析：选A。由1 L气态烃的混合物在空气中完全燃烧得到1.5 L CO2气体和2 L水蒸气可知，该混合物的平均分子式为C1.5H4，烃分子中碳原子数小于1.5的烃只能为甲烷，故该混合物中一定含有甲烷，由甲烷分子中氢原子数为4可知，另一种烃分子中氢原子数也为4，所以该混合物中一定含有甲烷，一定不含乙烷或丙烷。 3.(2024·金华高一月考)一种气态烷烃和一种气态烯烃分子中的碳原子数相等，若将1.0体积这种混合气体在氧气中完全燃烧，生成2.0体积的CO2和2.4体积的水蒸气(气体体积均在相同状况下测定)，则混合气体中烷烃和烯烃的体积比为(　　) A.3∶1 B．1∶3 C.2∶3 D．3∶2 解析：选C。将1.0体积这种混合气体在氧气中完全燃烧，生成2.0体积的CO2和2.4体积的水蒸气，根据烃燃烧的通式： CxHy＋O2xCO2＋H2O 1 x＋ x 1.0 2.0 2.4 x＝2，y＝4.8；平均分子式为C2H4.8，故烷烃是乙烷，烯烃是乙烯，设乙烷、乙烯的物质的量分别是a mol、b mol，＝4.8，解得a∶b＝2∶3，物质的量之比等于气体体积之比，即乙烷和乙烯的体积比也为2∶3。 4.现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物。 (1)等质量的上述三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。 (2)常温常压下，同体积的上述三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。 (3)等质量的上述三种物质燃烧时，生成二氧化碳的量最多的是________，生成水的量最多的是________。 (4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，上述三种物质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体积没有发生变化，这两种气体是________________。 解析：(1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，的值越大，耗氧量越多；CH4、C2H4、C2H6中的值依次为4、2、3，故等质量的CH4、C2H4、C2H6完全燃烧时消耗O2的量最多的是CH4。(2)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，x＋的值越大，耗氧量越多；CH4、C2H4、C2H6中x＋的值依次为2、3、3.5，故常温常压下，同体积的上述三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是C2H6。(3)质量相同时，烃(CxHy)中的值越大，生成二氧化碳的量越多；的值越大，生成水的量越多；故生成二氧化碳的量最多的是C2H4；生成水的量最多的是CH4。(4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，H2O为气态，根据烃的燃烧通式： CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O(g) 1 　x＋ x 由于ΔV＝0，因此1＋x＋＝x＋，解得y＝4，即该条件下，当烃分子中含有4个氢原子时，该烃完全燃烧前后气体体积不变，故符合要求的两种烃为CH4和C2H4。 答案： (1)CH4　(2)C2H6　(3)C2H4　CH4　 (4)CH4和C2H4 二、有机物分子中原子共线、共面的判断 1.常见分子的类型、空间结构及结构特点 类型 空间结构 结构特点 甲烷 型 正四面体 凡是碳原子与4个原子形成4个共价键时，空间结构都是四面体形，5个原子中最多有3个原子共平面 乙烯 型 平面结构 与碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面 乙炔 型 —C≡C— 直线结构 与碳碳三键直接相连的2个原子与2个碳原子共直线 苯型 平面结构 位于苯环上的12个原子共平面，位于对角线位置上的4个原子共直线 2.原子共面问题的分析方法 (1)甲烷、乙烯、苯三种分子中的氢原子如果被其他原子取代，取代后分子的空间结构基本不变。 (2)共价单键可以绕键轴旋转，共价双键和共价三键不能旋转。 (3)根据分子的结构和化学键之间的夹角画出分子中原子的相对位置，如。 3.原子共面的解题步骤 【突破集训】 5.甲烷分子中的4个氢原子都可以被取代，若甲烷分子中的4个氢原子被苯基取代，则可得到的分子如下图所示，下列关于该物质的描述正确的是(　　) A.分子式为C25H24 B.所有原子在同一平面上 C.属于芳香烃 D.最多有3个碳原子在同一平面上 解析：选C。由结构简式可知，该物质的分子式为C25H20，A项错误；该物质分子中与4个苯环相连的C原子为四面体结构，所有原子不可能共平面，B项错误；该物质只含C、H元素，且含苯环，为芳香烃，C项正确；最多2个苯环与中间的C原子共平面，故最多有13个碳原子共平面，D项错误。 6.下列物质的分子中，所有碳原子不可能处于同一平面的是(　　) 解析：选C。A.苯乙烯分子中苯环和碳碳双键均为平面结构，通过单键的旋转，可使两平面共面，即所有碳原子可能处于同一平面，故A不选；B.乙苯分子中由于单键可以旋转，所有碳原子可能处于同一平面，故B不选；C.与甲基相连的碳原子是饱和碳原子，且连有三个碳原子，饱和碳原子连接的四个原子呈四面体结构，中心碳原子最多和两个原子共平面，所以分子中所有碳原子不可能共平面，故C选；D.苯环是平面结构，且单键可以旋转，所有碳原子可能处于同一平面，故D不选。 7.(2024·湘潭高一质检)某有机化合物的结构简式为。下列关于该物质的说法错误的是(　　) A.分子中的碳原子都属于不饱和碳原子 B.在同一直线上的碳原子有6个 C.分子中所有原子可能在同一平面上 D.该物质的分子式为C10H8 解析：选B。A.题给结构简式中碳原子之间都是不饱和键，都属于不饱和碳原子，正确；B.该物质的结构为，在同一直线上的碳原子有1、2、3、4、5号碳原子，共5个，错误；C.碳碳双键所在的平面与苯环所在的平面共面时，所有原子在同一平面上，正确；D.由结构简式可知，该物质的分子式为C10H8，正确。 8.下列说法正确的是(　　) A.丙烷是直链烃，所以分子中3个碳原子也在一条直线上 B.CH3CH===CHCH3分子中的四个碳原子在同一直线上 C. 分子中所有碳原子一定在同一平面上 D. 分子中至少有16个原子共平面 解析：选D。丙烷分子中3个碳原子呈锯齿形，故A错误；根据乙烯的空间结构可知，CH3CH===CHCH3分子中的四个碳原子处于同一平面，但不在同一直线上，故B错误；苯环和碳碳双键均是平面形结构，碳碳单键可以旋转，分子中所有碳原子可能在同一平面上，故C错误；该分子中在同一条直线上的原子有8个()，再加上其中一个苯环上剩余的8个原子，至少有16个原子共平面，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $