高中化学人教版 (新课标)选修5 有机化学基础第二章 烃和卤代烃第一节 脂肪烃学案及答案

这是一份高中化学人教版 (新课标)选修5 有机化学基础第二章 烃和卤代烃第一节 脂肪烃学案及答案，共5页。学案主要包含了学习目标，要点梳理，典型例题，总结升华等内容，欢迎下载使用。
炔烃【学习目标】1、了解炔烃的物理性质及其变化规律与分子中碳原子数目的关系；2、能以典型代表物为例，理解炔烃的组成、结构和主要化学性质；3、掌握乙炔的实验室制法；4、了解脂肪烃的来源和用途。【要点梳理】要点一、炔烃    分子里含有碳碳三键的一类脂肪烃称为炔烃，其分子式的通式可表示为CnH2n－2（n≥2，且为正整数），其中碳原子数小于或等于4的炔烃是气态炔烃，最简单的炔烃是乙炔。    1．乙炔的分子组成和结构分子式结构式结构简式空间结构C2H2H—C≡C—HHC≡CH直线形（四个原子处在同一条直线上）    2．乙炔的物理性质    乙炔是一种无色、无味的气体，密度比空气略小，微溶于水，易溶于有机溶剂。乙炔常因混有杂质而带有特殊难闻的臭味。【高清课堂：炔烃和气态烃燃烧#化学性质】    3．乙炔的化学性质    （1）乙炔的氧化反应    ①使酸性高锰酸钾溶液褪色    ②乙炔的可燃性    2C2H2+5O24CO2+2H2O  注意：①CH4、C2H4、C2H2三种气体燃烧时，火焰越来越明亮，但黑烟越来越浓，原因是碳的质量分数越来越大。    ②氧炔焰温度可达3000℃以上，可用氧炔焰来焊接或切割金属。    （2）乙炔的加成反应乙炔可与H2、HX、X2（卤素单质）、H2O等发生加成反应。如：HC≡CH+2H2CH3CH3HC≡CH+H2OCH3CHO    （3）乙炔的加聚反应    （在聚乙炔中掺入某些物质，就有导电性，聚乙炔又叫导电塑料）【高清课堂：炔烃和气态烃燃烧#乙炔的实验室制法】    4．乙炔的实验室制法    （1）反应原理：CaC2+2H2O—→Ca(OH)2+CH≡CH↑。    （2）发生装置：使用“固体+液体—→气体”的装置。    （3）收集方法：排水集气法。    （4）净化方法：用浓的CuSO4溶液除去H2S、PH3等杂质气体。5．炔烃的组成结构及其物理性质的变化规律 通式官能团物理性质状态熔沸点密度溶解性炔烃CnH2n－2碳碳三键随碳原子数的递增，气体→液体→固体（常温常压n≤4时是气体）随碳原子数的递增，逐渐升高随碳原子数的递增，逐渐增大（均小于水）难溶于水    注意：①随碳原子数的增加，炔烃的含碳量逐渐减小。    ②炔烃的物理性质随碳原子数的递增呈规律性变化的原因：同属分子晶体，组成和结构相似，分子间作用力随相对分子质量的增大而增大。    ③分子式相同的烃，支链越多，熔沸点越低。例如：    ④烃的密度随碳原子数的增多而增大，但都小于水。    6．炔烃的化学性质    炔烃的化学性质与乙炔相似，也能发生加成反应、氧化反应和聚合反应等。但比烯烃要困难些。 要点二、脂肪烃的来源及其应用来源条件产品石油常压分馏石油气（C4以下）、汽油（C5～C11）、煤油（C11～C16）、柴油（C15～C18）等，用作各种燃料减压分馏润滑油、石蜡（用作化工原料）等催化裂化、裂解轻质油、气态烯烃催化重整芳香烃天然气—甲烷，是一种高效清洁燃料，也是重要的化工原料煤干馏焦炭、煤焦油、焦炉气等直接或间接液化燃料油、化工原料 要点三、商余法确定烃的分子式    由相对分子质量推求烃的分子式可采用如下的“商余法”，其规律是：用该烃的相对分子质量除以碳的相对原子质量，所得商数为分子中碳原子个数，余数为氢原子个数。即=商数（碳原子数）…余数（氢原子数）。    若遇到余数为0或过小，即氢原子数不合理，可以用减少1个碳原子，增加12个氢原子的方法来变通，如相对分子质量为124的烃，。C10H4显然不合理，应为C9H16。 要点四、烷烃、烯烃、炔烃的结构和性质比较    1．物理性质及其变化规律    （1）烃都是无色物质，不溶于水而易溶于苯、乙醚等有机溶剂，密度比水小。    （2）分子中的碳原子数≤4的脂肪烃在常温常压下都是气体，其他脂肪烃在常温常压下呈液态或固态。随着分子中碳原子数的增加，常温下脂肪烃的状态也由气态逐渐过渡到液态或固态。    （3）熔沸点一般较低，其变化规律是：①组成与结构相似的物质（即同系物），相对分子质量越大，其熔沸点越高。②相对分子质量相近或相同的物质（如同分异构体），支链越多，其熔沸点越低。③组成与结构不相似的物质当相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，其熔沸点越高。    2．烷烃、烯烃、炔烃的结构和化学性质比较 烷烃烯烃炔烃通式CnH2n+2（n≥1）CnH2n（n≥2）CnH2n－2（n≥2）代表物CH4CH2＝CH2CH≡CH结构特点全部单键；饱和链烃；正四面体结构含碳碳双键；不饱和链烃；平面形分子，键角120°含碳碳三键；不饱和链烃；直线型分子，键角180°化学性质取代反应光照卤代————加成反应——能与H2、X2、HX、H2O、HCN等发生加成反应氧化反应燃烧火焰较明亮燃烧火焰明亮，带黑烟燃烧火焰很明亮，带浓黑烟不与酸性KMnO4溶液反应酸性KMnO4溶液褪色酸性KMnO4溶液褪色加聚反应——能发生能发生鉴别溴水不褪色；酸性KMnO4溶液不褪色溴水褪色；酸性KMnO4溶液褪色 【高清课堂：炔烃和气态烃燃烧#气态烃燃烧问题】要点五、等量的烃完全燃烧时耗氧量的计算    1．等物质的量的烃完全燃烧时耗氧量的计算    等物质的量（1 mol）的烃CxHy完全燃烧时，消耗氧气的物质的量为（）mol。若（）的值越大，消耗氧气的物质的量也就越大。    2．等质量的烃完全燃烧时耗氧量的计算    等质量的烃CxHy完全燃烧时，若烃分子中氢元素的质量分数越大，其耗氧量也越大。即的值越大，则该烃完全燃烧时耗氧量也就越大。 【典型例题】类型一：炔烃的结构与性质    例1 关于炔烃的说法，不正确的是（    ）    A．相同碳原子数的炔烃与二烯烃是同分异构体    B．易发生加成反应    C．既能使溴水褪色，也能使酸性高锰酸钾溶液褪色    D．分子里所有的碳原子都处在同一条直线上    【答案】D    【解析】炔烃和二烯烃的通式相同，都是CnH2n－2，故碳原子数相同的炔烃和二烯烃是同分异构体；炔烃中含有碳碳三键，它和碳碳双键都是不饱和键，容易发生加成反应，也容易被酸性KMnO4溶液氧化；炔烃分子里的碳原子不一定都在同一条直线上，如CH3—CH2—C≡CH中，甲基的碳原子与另外三个碳原子不在同一条直线上。    【总结升华】和碳碳三键两端的碳原子直接相连的原子一定在同一条直线上。 举一反三：    【变式1】在一定条件下，将A、B、C三种炔烃所组成的混合气体4 g，在催化剂作用下与足量的氢气发生加成反应，可生成4.4 g相应的三种烷烃，则所得的烷烃中一定有（    ）    A．戊烷    B．丁烷    C．丙烷    D．乙烷    【答案】D    【解析】由题意知m (H2)=4.4 g－4 g=0.4 g，即。由炔烃与H2发生加成反应按1∶2的物质的量之比反应，可知炔烃混合物的物质的量是0.1 mol，即烷烃混合气体的物质的量是0.1 mol，平均相对分子质量为。A、B、C、D四个选项中只有乙烷（C2H6）的相对分子质量为30，小于44，故选D。    【总结升华】明确量的关系：烯烃与H2按1∶1加成，炔烃与H2按1∶2加成。     【变式2】下列说法不正确的是（    ）    A．煤中含有苯和甲苯，可用分馏的方法把它们分离出来    B．天然气的主要成分是甲烷，开采天然气应按照安全规范进行操作    C．石油没有固定的沸点    D．石油通过分馏可以得到多种馏分，但每种馏分仍然是多种烃的混合物    【答案】A    【解析】煤是多种无机物和有机物组成的复杂混合物，它的高温干馏产物中含有苯和甲苯，但煤中不含有苯和甲苯。 类型二：烃的有关计算    例2 今有相对分子质量为Mr的有机物，燃烧只生成二氧化碳和水。若该有机物是链状烃，且Mr=56，请写出该烃所有可能的结构简式：________。    【答案】CH2＝CH—CH2—CH3、、CH3—CH＝CH—CH3。【解析】据商余法，故分子式为C4H8。因该有机物是链状烃，则可能的结构简式为：CH2＝CH—CH2—CH3、、CH3—CH＝CH—CH3。 举一反三：【高清课堂：炔烃和气态烃燃烧#例3】　　【变式1】相同物质的量的下列有机物，充分燃烧，消耗氧气量相同的是A．C3H4和C2H6                        B．C3H6和C3H8OC．C3H6O2和C3H8O                     D．C3H8O和C4H6O2【答案】BD 　　【变式2】（1）等质量的CH4、C2H6、C2H4、C2H2完全燃烧时，消耗氧气由多到少的顺序是________；    （2）等物质的量的CH4、C2H6、C2H4、C2H2完全燃烧时，消耗氧由多到少的顺序是________。    【答案】（1）CH4＞C2H6＞C2H4＞C2H2    （2）C2H6＞C2H4＞C2H2＞CH4    【解析】（1）等质量的C和H燃烧时，H消耗的O2较多，故等质量的烃完全燃烧时，其耗氧量与ω（H）成正比，即含氢量越高，耗氧越多。即的比值越大，耗氧量越高。（2）等物质的量的烃（CxHy）完全燃烧，其耗氧量为，（）的值越大，耗氧量越高。 类型三：脂肪烃的综合应用题    例3 环丙烷可作为全身麻醉剂，环己烷是重要的有机溶剂。下面是部分环烷烃及烷烃衍生物的结构简式、键线式和某些有机化合物的反应式（其中Pt、Ni是催化剂）。结构简式键线式 （环己烷） （环丁烷）            回答下列问题：    （1）环烷烃与________互为同分异构体。（2）从反应①～③可以看出，最容易发生开环加成反应的环烷烃是________（填名称），判断依据是________。 （3）环烷烃还可以与卤素单质、卤化氢发生类似的开环加成反应，如环丁烷与HBr在一定条件下反应，其化学方程式为（不需注明反应条件）________。    （4）写出鉴别环丙烷和丙烯的一种方法：试剂为________；现象与结论为________。    【答案】（1）同碳原子数的烯烃    （2）环丙烷在使用相同催化剂的条件下，发生开环加成反应的温度最低    （3）    （4）酸性KMnO4溶液   能使酸性KMnO4溶液褪色的是丙烯，不能使酸性KMnO4溶液褪色的是环丙烷    【解析】（1）环烷烃与烯烃的通式都是CnH2n，碳原子数相同时为同分异构体；（2）反应条件越低，反应越容易发生；（3）环丁烷与HBr发生的是开环加成反应；（4）由题给信息可知，环烷烃与烯烃类似也能发生加成反应，但环烷烃不能被酸性KMnO4溶液氧化。【总结升华】新课标特别强调学习方式的改变和学生自学能力的提高，本题的出发点正是考查同学们对新知识的自学、吸收和运用能力。 举一反三：    【变式1】有5种物质：①甲烷；②苯；③聚乙烯；④邻二甲苯； ⑤乙炔； 既能使酸性高锰酸钾溶液褪色又能与溴水反应褪色的是：　　A、③④⑤　　　B、④⑤　　　　 C、只有⑤　　　　 D、全部　　【答案】C 【高清课堂：炔烃和气态烃燃烧#例2】    【变式2】（1）降冰片烯属于　　　　。A．环烃    B．不饱和烃    C．烷烃    D．芳香烃（2）降冰片烯的分子式为                。（3）降冰片烯不具有的性质是    A．能溶于水          B．能发生氧化反应C．能发生加成反应    D．常温常压下为气体    【答案】（1）AB    （2）C7H10     （3）AD