高中人教版 (2019)第一节 烷烃学案

这是一份高中人教版 (2019)第一节 烷烃学案，共12页。学案主要包含了烷烃的结构和性质，烷烃的性质，烷烃的命名，烷烃同分异构体的书写等内容，欢迎下载使用。
第二章烃第一节烷烃1.认识烷烃、烃。2.掌握烷烃的化学性质。3.认识取代反应。一、烷烃的结构和性质1.烃（1）定义：仅由碳和氢两种元素组成的化合物称为烃。（2）通式：2.甲烷3.同系物结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2的化合物称为同系物。二、烷烃的性质1.物理性质2.化学性质（1）与卤素的取代反应（2）取代反应（3）与氧气的反应三、烷烃的命名1.习惯命名法2.系统命名法四、烷烃同分异构体的书写同分异构体的类型1.某烯烃的结构简式为，其命名正确的是()A.2-甲基-5-乙基-3，5-己二烯B.2-乙基-1，3-己二烯C.6-甲基-3，4-庚二烯D.5-甲基-2-乙基-1，3-己二烯【解析】某烯烃的结构简式为，该有机物属于二烯烃，包含2个碳碳双键在内的最长碳链有6个碳，根据命名原则，首先保证官能团（碳碳双键）的位次最小，其次保证支链的位次最小，据此可知，从右向左开始编号，2号位碳上有1个乙基，5号碳上有1个甲基，该有机物的名称为：5-甲基-2-乙基-1，3-己二烯，故答案为：D。2.下列物质一定属于同系物的是(　　)①②③④C2H4⑤CH2=CH-CH=CH2⑥CH2=CHCH2OH⑦⑧A.④和⑧　　　　B.①、②和③　　　　　C.⑤、⑦和⑧　　　　D.⑥和⑧【解析】A．④C2H4为乙烯，属于单烯烃；⑧为2-甲基丙烯，属于单烯烃；二者结构相似，组成上相差2个CH2原子团，属于同系物关系，故A可选；B．①为甲苯，属于单环芳烃；②为多环芳烃；③为单环不饱和芳烃，三者的结构不同，不属于同系物关系，故B不选；C．⑤CH2=CH-CH=CH2为共轭二烯，⑦为共轭二烯；⑧为单烯烃；⑤与⑦结构相似，组成上相差1个CH2原子团，属于同系物关系，但是⑤、⑦与⑧的结构不相似，三者不属于同系物关系，故C不选；D．⑥CH2=CHCH2OH为不饱和醇；⑧属于单烯烃，二者物质类别不同，结构不同，不属于同系物关系，故D不选；故答案为：A。3.有关下列4种有机物的说法正确的是(　　)A.甲的名称为反-2-丁烯B.乙分子中所有碳原子一定处于同一平面上C.丙使溴的四氯化碳溶液褪色和使酸性溶液褪色的原理不同D.丁的二氯代物有3种(不考虑立体异构)【解析】A．甲的名称为顺－2－丁烯，A项不符合题意；B．可看成乙烯中的氢原子均被苯基取代，具有乙烯的结构特点，碳碳单键可以旋转，因此所有碳原子可能不处于同一平面上，B项不符合题意；C．由丙的球棍模型可知，丙分子中含2个碳碳双键，既能溴的四氯化碳溶液发生加成反应使之褪色，又能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应使之褪色，C项符合题意；D．丁的二氯代物有邻位、对位、氮间位和硼间位4种，D项不符合题意；故答案为：C。4.下列关于有机物的说法错误的是()A.乙烷可以发生取代反应，不能发生加成反应B.乙烯可以作水果催熟剂C.甲烷和乙烯都可以与氯气反应，且反应类型相同D.乙烯可以通过加聚反应制备聚乙烯【解析】A.乙烷为饱和烃，碳原子的化合价已经达到饱和，不能发生加成反应，A项不符合题意；B.乙烯为植物生长的调节剂，可以作水果催熟剂，B项不符合题意；C.甲烷与氯气发生取代反应，乙烯与氯气发生加成反应，二者反应类型不同，C项符合题意；D.乙烯含有碳碳双键，可发生加聚反应，可用于制备聚乙烯，D项不符合题意，故答案为：C。5.在1.013×105Pa下，测得的某些烷烃的沸点如表：物质正丁烷正戊烷异戊烷新戊烷正己烷沸点/℃-0.536.127.89.569.0据表分析，下列选项正确的是(　　)A.在标准状况时，新戊烷是液体B.在1.013×105Pa、20℃时，C5H12都是液体C.烷烃随碳原子数增加，沸点降低D.C5H12随支链增加，沸点升高【解析】A．新戊烷的沸点是9.5°C，在标准状况下，新戊烷是液体，故A符合题意；B．C5H12存在同分异构体，它们的沸点值不同，新戊烷的沸点是9.5°C，20°C时，新戊烷是气体，故B不符合题意；C．烷烃中随碳原子数增加，沸点逐渐升高，故C不符合题意；D．同碳个数的烷烃，支链越多则熔沸点越低，故D不符合题意；故答案为：A。6.如图所示，U形管的左端用橡胶塞封闭，充有甲烷和氯气(体积比为1：4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有漫射光的地方让混合气体缓慢反应一段时间。（1）假设甲烷与氯气反应充分，且只生成一种有机物，写出发生反应的化学方程式________。（2）经过几个小时的反应，U形管右端的水面变化是________。A.升高B.降低C.不变D.无法确定（3）若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到________。（4）右端玻璃管的作用是________。（5）若把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象是_______________________①黄绿色逐渐消失　②试管壁上有黄色油珠出现　③水位在试管内上升到一定高度　④水槽内有少量晶体析出⑤液面上有白雾A.①③　　　　B.①②③　　　　C.①②③④⑤　　　　D.①②④⑤（6）CH3CH(CH3)C(CH3)2C(CH3)(C2H5)CH=CHCH3用系统命名法命名，其名称为________【答案】（1）CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl（2）B（3）有白色胶状沉淀生成（4）平衡压强（5）C（6）4、5、5、6-四甲基-4-乙基-2-庚烯【解析】(1)甲烷与氯气能发生取代反应有①CH4+Cl2CH3Cl+HC1；②CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl；③CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl；④CHCl3+Cl2CCl4+HCl，如果甲烷与氯气反应充分，且只生成一种有机物，则该反应方程式：CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl，故答案：CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。(2)由反应方程式可知，反应生成的CCl4是液体，反应后气体的物质的量减少，且生成的HCl易溶于水，所以左端压强减小直至为零，气柱消失，右端的水面降低，所以B正确，故答案：B。(3)若水中含有Na2SiO3，生成的HCl能够溶解于水，能与Na2SiO3反应生成硅酸，硅酸不溶于水，所以在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成，故答案：有白色胶状沉淀生成。(4)因为甲烷与氯气能发生取代反应，最终能生成CCl4为液态物质，生成的HCl能够溶解于水，使反应中气体的物质的量减少，压强减小，U型管右端的玻璃管中水柱降低，所以右端玻璃管的作用是平衡压强，故答案：平衡压强。(5)①氯气是黄绿色气体，氯代甲烷和氯化氢都是无色气体，光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化物，所以气体颜色变浅，最终逐渐消失，故①正确；②二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是液态有机物且不溶于水，所以瓶内壁有油状液滴生成，故②正确；③该反应中有氯化氢生成，氯化氢极易溶于水导致试管内压强减小，水进入试管水位上升到一定高度，故③正确；④氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大，导致氯化钠固体析出，故④正确；⑤因为生成的氯化氢溶于水，液面上不会产生白雾，故⑤不正确；综上分析①②③④正确；故答案：C。(6)根据烯烃的命名原则，从距离官能团最近的一端编号，取代基从简到繁，所以CH3CH(CH3)C(CH3)2C(CH3)(C2H5)CH=CHCH3的系统名称为：4、5、5、6-四甲基-4-乙基-2-庚烯，故答案：4、5、5、6-四甲基-4-乙基-2-庚烯。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。在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(　　)A.B.C.D.2.已二酸是一种重要的化工原料，科学家在现有工业路线基础上，提出了一条“绿色”合成路线：下列说法正确的是(　　)A.苯与溴水混合，充分振荡后静置，下层溶液呈橙红色B.环己醇与乙醇互为同系物C.已二酸与溶液反应有生成D.环己烷分子中所有碳原子共平面3.据报道，75%乙醇、含氯消毒剂、过氧乙酸(CH3COOOH)、氯仿等均可有效灭活新型冠状病毒。对于上述化学药品的说法错误的是()A.能与水互溶B.通过氧化灭活病毒C.过氧乙酸与乙酸是同系物D.氯仿又叫三氯甲烷4.有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷，它的分子组成与烷烃相似。下列有关说法中错误的是(　　)A.硅烷的分子通式可表示为SinH2n+2B.甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水C.甲硅烷(SiH4)相同条件下的密度大于甲烷(CH4)D.甲硅烷的热稳定性强于甲烷5.某烯烃分子的结构简式为，用系统命名法命名其名称为(　　)A.2，2，4-三甲基-3-乙基-3-戊烯B.2，4，4-三甲基-3-乙基-2-戊烯C.2，2，4-三甲基-3-乙基-2-戊烯D.2-甲基-3-叔丁基-2-戊烯6.下列有机化合物的命名正确的是(　　)A.CH2=CH-CH=CH21，3-二丁烯B.CH3CH2CH(OH)CH33-丁醇C.苯甲酸D.3，3-二甲基-1-戊烯7.甲烷分子不是以碳原子为中心的平面结构，而是以碳原子为中心的正四面体结构，其原因是甲烷的平面结构解释不了下列事实(　　)A.CH3Cl不存在同分异构体B.CH2Cl2不存在同分异构体C.CHCl3不存在同分异构体D.CH4是非极性分子8.下列各有机化合物的命名正确的是(　　)A.CH2=CH-CH=CH21，3-二丁烯B.(CH3CH2)2CHCH(CH3)23-乙基-2-甲基-戊烷C.甲基苯酚D.1，2，4，5-环己四醇9.网络趣味图片“一脸辛酸”，是在人脸上重复画满了辛酸的键线式结构。下列有关辛酸的叙述正确的是(　　)A.辛酸的羧酸类同分异构体中，含有三个“-CH3”结构，且存在乙基支链的共有7种B.辛酸的同分异构体(CH3)3CCH(CH3)CH2COOH的名称为2，2，3一三甲基戊酸C.正辛酸常温下呈液态而软脂酸常温下呈固态，故二者不符合同一通式D.辛酸的同分异构体中能水解生成相对分子质量为74的有机物的共有8种10.下列说法错误的是(　　)A.互为同系物的分子在组成上一定相差一个或几个CH2原子团，CH4O与2—甲基—2—丙醇互为同系物B.两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则二者一定互为同分异构体C.CnH2n+2，n=7，主链上有5个碳原子的烷烃共有5种D.与互为同分异构体的芳香族化合物的个数为5种11.食盐是应用广泛的化工原料。在中学化学实验室里也时常见到食盐的身影。某小组同学用食盐水进行了以下两个化学实验，按下图装置进行实验，完成下列填空：（1）试管内液面出现的白色固体是________。（2）试管内液面上升的原因是________。（3）证明生成的卤代烃中含氯元素的方法：取试管中的油状液滴，用水充分洗涤，加碱促进水解，用HNO3和AgNO3溶液检验。用水洗涤的目的是________。12.丙烯是三大合成材料的基本原料，主要用于生产聚丙烯、丙烯䝼、异丙醇、丙酮和环氧丙烷等，丙烷脱氢作为一条增产丙烯的非化石燃料路线具有极其重要的现实意义。丙婉烷脱氢技术主要为直接催化脱氢和CO2氧化脱氢。（1）丙烷直接催化脱氢生成丙烯和氢气的反应中，产物的物质的量之比n(C3H6)：n(H2)=________。（2）丙烷直接催化脱氢制丙烯的反应为吸热反应，反应中往往伴随副反应的发生(副反应中不生成丙烯和氢气)，丙烷和丙烯的平衡体积分数与温度、压强的关系如图所示(图中压强分别的为1×104P和1×105Pa)。①1×105Pa时，图中表示丙烷和丙烯体积分数变化的曲线分别为________。②提高丙烷直接催化脱氢制丙烯的反应平衡转化率的方法有________、________。③1×105Pa，500°C时，该反应的平衡常数Kp=________(用平衡分压代替平衡浓度计算，分压=总压×物质的量分数)Pa。（3）CO2氧化脱氢法，相关的主要反应如下：I.C2H8(g)+CO2(g)C3H6(g)+CO(g)+H2O(g)II.C3H8(g)+3CO2(g)6CO(g)+4H2(g)CO2和C3H8按物质的量之比1：1投料，在1023K和保持总压恒定的条件下，研究一定时间内催化剂X对CO2氧化C3H8制C3H6的影响，所得实验数据如下表：催化剂C3H8的转化率/%CO2的转化率/%C3H6的转化率/%催化剂X19.038.63.3结合具体反应分析，一定时间内在催化剂X的作用下，CO2氧化C3H8的主要产物是________，判断的依据是________。
 答案解析部分1.【答案】D【解析】甲烷和氯气在光照下反应的现象是：试管内氯气的黄绿色气体逐渐变淡，有白雾生成，试管内壁上有油状液滴生成，试管中液面上升，食盐水中白色晶体析出。故答案为：D2.【答案】C【解析】A.苯不与溴水反应，苯与溴水混合，充分振荡后静置，有机层密度小，应是上层溶液呈橙红色，故A不符合题意；B．环己醇含有六元碳环，是不饱和一元醇，乙醇是饱和一元醇，结构不相似，分子组成也不相差若干CH2原子团，不互为同系物，故B不符合题意；C．己二酸分子中的羧基能与NaHCO3溶液反应生成CO2，故C符合题意；D．环己烷分子中的碳原子均为饱和碳原子，因此所有碳原子不可能共平面，故D不符合题意；故答案为：C。3.【答案】C【解析】A．和H2O均为极性分子，且二者可形成分子间氢键，可以互溶，A项不符合题意；B．次氯酸钠具有强氧化性，可以通过氧化灭活病毒，B项不符合题意；C．同系物之间具有相似的结构，分子组成相差n个CH2原子团，故过氧乙酸与乙酸(CH3COOH)不是同系物，C项符合题意；D．氯仿(CHCl3)的化学名称为三氯甲烷，D项不符合题意；故答案为：C。4.【答案】D【解析】A、硅烷的分子组成和烷烃相似，故可表示为SinH2n+2，故A不符合题意；B、与甲烷性质类比，甲硅烷充分燃烧生成二氧化硅和水，故B不符合题意；C、SiH4的相对分子质量比CH4大，所以密度应比甲烷大，故C不符合题意；D、硅的非金属性比碳弱，所以甲硅烷的热稳定性不如甲烷，故D符合题意。故答案为：D。5.【答案】B【解析】烯烃分子的结构简式为，系统命名法命名其名称为2，4，4-三甲基-3-乙基-2-戊烯，故B符合题意。故答案为B。6.【答案】D【解析】A．在CH2=CH-CH=CH2分子中含有两个碳碳双键，双键在碳链上的1、2号C原子之间及3、4号C原子之间，根据烯烃的系统命名方法可知其名称为1，3-丁二烯，A不符合题意；B．物质分子中最长碳链上含有4个C原子，应从离羟基最近的一端为起点，给主链上的C原子编号，以确定羟基在碳链上的位置，该物质的名称为2-丁醇，B不符合题意；C．该物质分子中含有甲酸与苯酚反应产生的酯基，其名称为甲酸苯酯，C不符合题意；D．从离双键较近的一端为起点，给主链上C原子编号，以确定碳碳双键及支链在主链上的位置，该物质名称为3，3-二甲基-1-戊烯，D符合题意；故答案为：D。7.【答案】B【解析】A．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CH3Cl都不存在同分异构体，故A不选；B．甲烷是正方形的平面结构，而CH2Cl2有两种结构：相邻或者对角线上的氢被Cl取代，而实际上，其二氯取代物只有一种结构，因此只有正四面体结构才符合，故B选；C．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CHCl3都不存在同分异构体，故C不选；D．无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，还是平面正方形结构，CH4都是非极性分子，故D不选；故答案为：B。8.【答案】D【解析】A．该物质分子中含有2个碳碳双键，属于二烯烃，两个碳碳双键分别位于1、2号C原子之间及3、4号C原子之间，该物质的名称为1，3-丁二烯，A不符合题意；B．选择该物质分子中含有C原子数最多的碳链为主链，最长碳链上有5个C原子，要从离支链较近的右端为起点，给主链上C原子编号，以确定支链的位置，取代基要先写简单的，再写复杂的，该物质名称为：2-甲基-3-乙基戊烷，B不符合题意；C．甲基、羟基位于苯环上相邻C原子上，该物质名称为邻甲基苯酚，C不符合题意；D．四个羟基在环己烷的1，2，4，5四个不同位置，因此该物质名称为1，2，4，5-环己四醇，D符合题意；故答案为：D。9.【答案】A【解析】A、三个甲基分别是主链端点一个、乙基支链上一个，甲基支链一个，这样的辛酸的羧酸类同分异构体有、和(CH3CH2)3CCOOH，共7种，A符合题意；B、根据官能团位置最小给主链碳原子编号，所以该结构简式的名称为3，4，4一三甲基戊酸，B不符合题意；C、正辛酸和软脂酸都是饱和脂肪酸，都符合通式CnH2nO2，由于正辛酸所含C原子数少，常温下呈液态，而软脂酸所含C原子数多，常温下呈固态，C不符合题意；D、辛酸的同分异构体中能水解的一定为酯，那么相对分子质量为74的有机物可是酸，即为丙酸，但丙酸只有一种结构，也可能是醇，则为丁醇，共有4种同分异构体，所以与丙酸反应生成酯的醇则为戊醇，共有8种同分异构体；与丁醇反应生成酯的酸为丁酸，其中丁酸有2种同分异构体，丁醇有4种同分异构体，所以共有8种，因此符合要求的同分异构体一共是16种，D不符合题意；故答案为A。10.【答案】B【解析】A．CH4O是甲醇，与2-甲基-2-丙醇在分子式组成上相差3个CH2原子团，二者结构相似，都属于醇，因此二者互为同系物，A不符合题意；B．两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则二者可能互为同分异构体，也可能是同系物，如CH2=CH2与CH2=CH-CH3互为同系物，还可能既不是同分异构体，也不是同系物，B符合题意；C．C原子数为7个的烷烃，若主链上含有5个碳原子，其可能的结构为CH3CH2CH(CH2CH3)2、CH3C(CH3)2CH2CH2CH3、CH3CH2C(CH3)2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH(CH3)CH3，共5种不同结构，因此当烷烃分子中C原子数为7，主链上有5个碳原子的烷烃共有5种，C不符合题意；D．分子式是C7H8O，与其互为同分异构体的芳香族化合物有：、、、、，因此其个数为5种，D不符合题意；故答案为：B。11.【答案】（1）NaCl（2）CH4与Cl2反应，气体体积减小，试管内压强减小（3）除去HCl，排除干扰【解析】（1）溶液为饱和氯化钠，反应生成的盐酸进入溶液，使得氯化钠析出，所以试管内液面出现的白色固体是NaCl，故答案为：NaCl；（2）根据装置结构特点分析液面上升的原因是CH4与Cl2反应，气体体积减小，试管内压强减小，故答案为：CH4与Cl2反应，气体体积减小，试管内压强减小；（3）在甲烷和氯气发生取代反应时会生成HCl，故用水洗涤的目的是除去HCl，排除干扰，故答案为：除去HCl，排除干扰。12.【答案】（1）1：1（2）II；III；减压；升温；2800（3）CO(或CO和H2)；C3H6的产率远低于C3H8的转化率，说明催化剂X有利于提高反应II的速率【解析】（l）丙烷直接催化脱氢生成丙烯和氢气的反应为C3H8(g)CH3CH=CH2(g)+H2(g)，因此产物的物质的量之比n(C3H6)：n(H2)=1：1；（2）①升高温度，平衡正向移动，丙烷的体积分数减小，丙烯的体积分数增大，则I、III为丙烯的体积分数变化曲线，Ⅱ、IV为丙烷的体积分数变化曲线，1×105Pa与1×104Pa相比，压强增大，平衡逆向移动，从而得出表示丙烷体积分数的变化曲线为Ⅱ，表示丙烯体积分数的变化曲线为Ⅲ；②丙烷直接催化脱氢制丙烯的反应正向是气体体积增大的吸热反应，改变外界条件时，化学平衡将向着减弱这种该变量的方向移动，因此升高温度、降低压强均能能使平衡正向移动，从而提高丙烷转化率，故答案为：减压；升温；③l×105Pa、500℃时，丙烷、丙烯、氢气的体积分数分别为70%、14%、14%，由此可计算该反应的平衡常数Kp==2800Pa；（3）①由题中信息及表中数据可知，尽管CO2和C3H8按物质的量之比1：1投料，但是C3H6的产率远小于C3H8的转化率，CO2的转化率高于C3H8的，说明在催化剂X的作用下，除了发生反应I，还发生了反应Ⅱ，而且反应物主要发生了反应Ⅱ，这也说明催化剂X有利于提高反应Ⅱ的速率，因此CO2氧化C3H8的主要产物是CO，同时还有H2生成，故答案为：CO(或CO和H2)；C3H6的产率远低于C3H8的转化率，说明催化剂X有利于提高反应II的速率 。