高中化学鲁科版 (2019)选择性必修3第3节 烃教案配套课件ppt

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甲烷是最简单的烷烃,主要的化学性质有两点:可以燃烧,可与卤素单质发生取代反应。甲烷燃烧的化学方程式为CH4+2O2 CO2+2H2O,甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷的化学方程式为CH4+Cl2 CH3Cl+HCl。
一、烷烃烷烃是一种饱和链烃,属于脂肪烃,通式为CnH2n+2(n≥1)。二、烷烃的性质1.物理性质(1)颜色:均为无色物质。(2)熔、沸点:烷烃的熔、沸点一般随碳原子数的增加而升高。(3)状态:常温、常压下烷烃的状态随碳原子数的增加逐渐由气态、液态变到固态。(4)密度:随着碳原子数增多,密度逐渐增大,但都比水的密度小。(5)溶解性:烷烃都不溶于水,易溶于苯、乙醚等有机溶剂。
2.化学性质(1)常温下烷烃很不活泼,与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂等都不发生反应。(2)氧化反应:
(3)取代反应:可以与卤素单质在一定条件下发生取代反应。①反应条件:纯净的卤素单质、光照。②反应举例:CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl。
【微思考1】戊烷有3种同分异构体,这三种同分异构体的沸点有什么规律?提示:戊烷有三种同分异构体,它们的沸点从高到低的顺序是:正戊烷>异戊烷>新戊烷,新戊烷在常温下是气态。一般来说,碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低。【微思考2】丙烷的一氯代物有几种?试写出它们的结构简式。丙烷的二氯代物有几种?提示:丙烷的一氯代物有2种,分别为CH3CH2CH2Cl和
丙烷的二氯代物有4种。
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)甲烷与氯气发生取代反应生成的产物中CH3Cl最多。(　　)(2)1 ml CH3CH3与氯气发生反应生成CCl3CCl3最多消耗3 ml Cl2。(　　)(3)甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应。(　　)(4)含有多个碳原子的直链烷烃中碳链是直线形的。(　　)(5)甲烷跟氯气反应生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的空间结构均为正四面体形。(　　)(6)丙烷(C3H8)发生取代反应生成的C3H7Cl的结构只有一种。(　　)(7)分子式为CH4的烃与分子式为C10H22的烃一定互为同系物。(　　)
答案:(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×　(6)× (7)√
烷烃的取代反应问题探究为了探究甲烷与氯气的反应,某同学设计了如图所示装置,在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。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。
请思考并回答下列问题:(1)反应结束后能否只得到一种有机取代产物?(2)假设甲烷与氯气充分反应只产生一种有机产物,其应为哪种有机物?写出该反应的化学方程式。(3)经过几个小时的反应后,U形管左端的气柱体积怎样变化?(4)若水中含有Na2SiO3,在U形管的左端会观察到什么现象?
提示:(1)不能。因为甲烷与氯气的取代反应不能只停留在某一步,最终得到四种有机取代产物的混合物。(2)四氯化碳。CH4+4Cl2 CCl4+4HCl。(3)体积减小。(4)有白色沉淀生成。
素能应用典例1(2020福建泉州高二检测)丙烷(C3H8)是一种环保型燃料。下列有关丙烷的说法正确的是(　　)A.丙烷既能发生取代反应,又能发生加成反应B.丙烷完全燃烧,其产物对空气没有污染C.丙烷燃料电池中,丙烷在正极发生反应D.丙烷的一氯代物有三种同分异构体答案:B解析:烷烃能发生取代反应,但不能发生加成反应,A错误;丙烷完全燃烧生成CO2和H2O,不会对空气造成污染,B正确;丙烷燃料电池中,丙烷发生氧化反应,应在负极上发生反应,C错误;丙烷中存在对称碳原子,只有两种氢原子,故其一氯代物只有两种,D错误。
典例2(2020四川雅安高二检测)分子式为C4H8Cl2的有机物(不考虑立体异构)有(　　)A.7种B.8种C.9种D.10种
解析:C4H8Cl2可以看作C4H10中的2个H原子被2个Cl原子取代,C4H10有CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2两种同分异构体,这两种同分异构体中均含有2种氢原子。因此第一个氯原子(用①表示)
规律方法 判断有机化合物二元取代产物的同分异构体数目时可用定一动一法。首先确定有机化合物中可被取代的氢原子有几种,据此确定第一个取代基可连接的位置;判断有机化合物连接第一个取代基后有几类氢原子,确定第二个取代基可连接的位置。注意如果两个取代基相同,还应注意不要出现重复。
变式训练1(2020辽宁营口高二检测)分子式为C3H6Cl2的同分异构体共有(不考虑立体异构)(　　)A.3种B.4种C.5种D.6种
烃的燃烧规律问题探究把某纯净气体点燃,在火焰上方罩一烧杯,观察到烧杯内壁有水珠生成,迅速倒转烧杯,倒入少量澄清石灰水并振荡,石灰水变浑浊。
(1)若该气体为甲烷,请写出上述过程中发生反应的化学方程式。
(2)上面实验能否证明该气体一定属于烃类化合物?提示:不能。可证明该气体中含有C、H两种元素,不能确定是否含有氧元素。
深化拓展烃完全燃烧的规律(1)对于气态烃CxHy完全燃烧后生成CO2和H2O,可表示为:
①当H2O为液态时,1体积气态烃燃烧前后气体总体积的变化为
②当H2O为气态时,1体积气态烃燃烧前后气体总体积的变化有三种情况:a.当y=4时,ΔV=0,即反应前后气体总体积相等。
(2)当等物质的量的烃完全燃烧时,消耗氧气的量取决于(x+ )的值,此值越大,耗氧量越多。(3)等质量的烃完全燃烧时,消耗氧气的量取决于CxHy中 的比值,此值越大,耗氧量越大。(4)若烃分子的组成中碳、氢原子个数比为1∶2,则完全燃烧后生成的二氧化碳和水的物质的量相等。(5)等质量的且最简式相同的各种烃完全燃烧时,其耗氧量、生成的二氧化碳和水的量均相等。
素能应用典例3现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物:(1)等质量的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是　　　　。 (2)相同状况、相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完全燃烧时,生成二氧化碳最多的是　　　　,生成水最多的是　　　　。 (4)在120 ℃、1.01×105 Pa时,上述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,这两种气体是　　　　。 
答案:(1)CH4　(2)C2H6 (3)C2H4　CH4　(4)CH4和C2H4
变式训练3一般来说,分子中碳原子数小于5的烷烃在常温下为气态,现有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷四种烷烃,请用它们的分子式填空。(1)相同状况下,等体积的上述气态烃充分燃烧后,消耗氧气的量最多的是　　　　。 (2)等质量的上述气态烃充分燃烧后,消耗氧气的量最多的是　　　　。 (3)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下,某气态烃与足量的O2完全反应后,测得反应前后气体的体积没有发生变化,则该气态烃为　　　　。 (4)10 mL上述某气态烃在50 mL O2中完全燃烧后,得到液态水及体积为35 mL的混合气体(所有气体的体积均在相同条件下测定),则该气态烃是　　　　。 
答案:(1)C4H10　(2)CH4　(3)CH4　(4)C2H6
1.(2018全国Ⅱ,9)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。
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(　　)
2.(2020河北石家庄高二期末)已知有一种烃的结构类似自行车,简称“自行车烃”,其键线式如下图。下列关于该烃的叙述正确的是(　　)A.易溶于水B.可用于灭火C.密度大于水D.沸点高于环己烷
答案:D解析:烃类物质都难溶于水,故“自行车烃”难溶于水,A错误;烃类物质都易燃烧,“自行车烃”不能用于灭火,B错误;烃的密度比水的密度小,C错误;“自行车烃”的相对分子质量大于环己烷,其沸点高于环己烷,D正确。
3.在常温、常压下,取下列四种气态烃各1 ml,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是(　　)A.CH4D.C4H10答案:D
4.如图所示,一端封闭的U形管,封闭的一端有一段CH4和Cl2的混合气体,在水平部分有一段气柱,其他两段为液体,已知液体与气体不反应,使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应,则中间气柱的长度的变化情况是(假设中间气柱未移出U形管的水平部分)(　　)A.变大B.变小C.不变D.难以确定
5.已知烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。(1)该烷烃A的分子式为　　　　。 (2)写出A可能存在的结构简式: 　。 (3)若A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种。①B的系统名称为　　　　。 ②B与Cl2发生反应生成一氯代物的化学方程式为　。 ③B燃烧的化学方程式为　。