【人教版高中化學(xué)選修5】 第二章 第一節(jié) 第1課時(shí)　烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)

1、第一節(jié)脂肪烴第1課時(shí)烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)甲烷的分子組成與結(jié)構(gòu)，熟知甲烷的性質(zhì)。2.了解烷烴的概念、通式、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其性質(zhì)。一、甲烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1甲烷的分子組成與結(jié)構(gòu)根據(jù)甲烷的分子結(jié)構(gòu)判斷下列說(shuō)法是否正確(1)甲烷分子中各原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)()(2)甲烷分子中化學(xué)鍵全部為非極性鍵()(3)CH4分子比SiH4分子穩(wěn)定，說(shuō)明碳元素的非金屬性比硅元素的非金屬性強(qiáng)()(4)CH3Cl的四個(gè)鍵的鍵長(zhǎng)和強(qiáng)度相同，夾角相等()(5)甲烷分子的空間構(gòu)型為正四面體的結(jié)構(gòu)()答案(1)×(2)×(3)(4)×(5)2甲烷的性質(zhì)(1)如圖所示實(shí)驗(yàn)，試推測(cè)可能觀察到的現(xiàn)

2、象：_。_。_。_。提示試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺試管壁出現(xiàn)油狀液滴試管內(nèi)液面上升水槽中有固體析出(2)寫(xiě)出甲烷與氯氣混合發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式，并指明反應(yīng)類型。提示CH4Cl2CH3ClHCl取代反應(yīng)CH3ClCl2CH2Cl2HCl取代反應(yīng)CH2Cl2Cl2CHCl3HCl取代反應(yīng)CHCl3Cl2CCl4HCl取代反應(yīng)(3)若將甲烷與氧氣混合點(diǎn)燃，現(xiàn)象如何？寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示爆炸，CH42O2CO22H2O。深度思考1如何證明甲烷分子中含有碳、氫兩種元素？提示將甲烷在空氣中點(diǎn)燃，在火焰上方罩一個(gè)干而冷的燒杯，燒杯內(nèi)壁有水珠產(chǎn)生，則證明有氫元素；另取一內(nèi)壁涂有澄清石灰水的燒杯罩在火焰上方，

3、燒杯內(nèi)壁變渾濁，則證明有碳元素。2根據(jù)取代反應(yīng)原理考慮，甲烷與氯氣反應(yīng)取代產(chǎn)物共有幾種？能否用甲烷與氯氣按11體積比混合來(lái)制取CH3Cl?提示甲烷與氯氣反應(yīng)取代產(chǎn)物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，共5種；不能。甲烷與Cl2的取代反應(yīng)是逐步進(jìn)行，故11混合時(shí)會(huì)生成四種有機(jī)取代產(chǎn)物。3CH4是正四面體結(jié)構(gòu)，那么CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4是否都是正四面體結(jié)構(gòu)？為什么？提示不是，CCl4與CH4分子結(jié)構(gòu)相似，為正四面體結(jié)構(gòu)，而CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3中的CH和CCl的鍵長(zhǎng)不相同，故不是正四面體結(jié)構(gòu)，而只是不規(guī)則的四面體結(jié)構(gòu)。練中感悟1能夠證明甲

4、烷分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體的事實(shí)是()A甲烷的四個(gè)碳?xì)滏I的強(qiáng)度相等B甲烷的四個(gè)碳?xì)滏I的鍵長(zhǎng)相等C甲烷的一氯代物只有一種D甲烷的二氯代物只有一種答案D解析甲烷的結(jié)構(gòu)式為，其分子的空間構(gòu)型可能有兩種：平面正方形結(jié)構(gòu)，空間正四面體結(jié)構(gòu)。A、B、C項(xiàng)成立并不能證明甲烷分子空間構(gòu)型是還是。若是構(gòu)型，則二氯甲烷有兩種結(jié)構(gòu)：和；若是構(gòu)型，則二氯甲烷只有一種結(jié)構(gòu)，故選D。2為驗(yàn)證甲烷分子中含有碳、氫兩種元素，可將其燃燒產(chǎn)物通過(guò)濃硫酸；澄清石灰水；無(wú)水硫酸銅。正確的順序是()A B C D答案D解析要證明CH4中含有碳、氫兩種元素，可通過(guò)證明CO2和H2O的存在來(lái)證明，可選擇和；但應(yīng)注意檢驗(yàn)的先后順序，即先證明水

5、后證明CO2。3若甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比13混合，在光照下得到的有機(jī)產(chǎn)物可能是CH3Cl；CH2Cl2；CHCl3；CCl4，其中正確的是()A只有 B只有C的混合物 D的混合物答案D解析甲烷與氯氣在光照的條件下，發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)總共有五種產(chǎn)物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，因此答案選D。4如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2發(fā)生取代反應(yīng)并生成等物質(zhì)的量的四種氯代物，則需要消耗氯氣()A0.5 mol B1 mol C1.5 mol D1.25 mol答案D解析利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是從CH4中來(lái)的，故這四種氯代物共

6、0.5 mol，每種氯代物均為0.125 mol，含氯原子的物質(zhì)的量為0.125 mol×10.125 mol×20.125 mol×30.125 mol×41.25 mol。而從甲烷分子中每取代1 mol氫原子，就消耗1 mol Cl2。因此消耗的Cl2的物質(zhì)的量也為1.25 mol。二、烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與性質(zhì)1什么是烷烴？請(qǐng)寫(xiě)出其分子組成通式？提示分子中的碳原子間都以單鍵結(jié)合成鏈狀，剩余價(jià)鍵都與氫原子結(jié)合的飽和烴叫烷烴，如甲烷、丁烷等。烷烴的通式為CnH2n2(n1)。2烷烴的物理性質(zhì)隨分子中碳原子數(shù)遞增有何變化規(guī)律？(1)熔沸點(diǎn)：(2)密度：(3)常

7、溫下的狀態(tài)：提示(1)逐漸升高(2)逐漸增大(3)氣態(tài)液態(tài)固態(tài)3烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷類似。(1)常溫下穩(wěn)定，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)。(2)易發(fā)生取代反應(yīng)。寫(xiě)出乙烷與氯氣發(fā)生一氯代反應(yīng)的化學(xué)方程式。提示CH3CH3Cl2CH3CH2ClHCl(3)具有可燃性：寫(xiě)出烷烴燃燒的通式。提示CnH2n2O2nCO2(n1)H2O(4)高溫下分解：如C16H34C8H18C8H16。深度思考1在1.01×105 Pa下，測(cè)得的某些烷烴的沸點(diǎn)如下表所示：物質(zhì)沸點(diǎn)/正戊烷CH3(CH2)3CH336.1異戊烷CH3CH2CH(CH3)227.8新戊烷C(CH3)49.5(1)正戊烷中的5個(gè)碳原

8、子在同一條直線上嗎？提示不共線，它們呈折線形或者鋸齒狀。(2)表中三種烷烴是否為同系物？為什么？提示否。表中三種烷烴的分子式均為C5H12，結(jié)構(gòu)不同，故它們互為同分異構(gòu)體，而不是同系物。(3)表中三種烷烴沸點(diǎn)與其分子結(jié)構(gòu)有何關(guān)系？提示從正戊烷到新戊烷，隨分子中支鏈增多，其沸點(diǎn)逐漸降低。2丙烷(CH3CH2CH3)與氯氣在光照條件下反應(yīng)生成的二氯代物會(huì)有哪些結(jié)構(gòu)？其六氯代物有幾種？提示二氯代物：共四種。六氯代物也有四種。練中感悟1下列物質(zhì)的沸點(diǎn)由高到低排列順序正確的是()丁烷2-甲基丙烷戊烷2-甲基丁烷2,2-二甲基丙烷A BC D答案C解析對(duì)于烷烴，碳原子數(shù)越多，沸點(diǎn)越高；對(duì)于碳原子數(shù)相同的烷

9、烴，支鏈越多，沸點(diǎn)越低；因此，綜合排序?yàn)椤?液化氣的主要成分是丙烷，下列有關(guān)丙烷的敘述不正確的是()A丙烷是鏈狀烷烴，但分子中碳原子不在同一直線上B在光照條件下能夠與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)C丙烷比其同分異構(gòu)體丁烷易液化D1 mol丙烷完全燃燒消耗5 mol O2答案C解析丙烷是直鏈烷烴，其中碳原子為飽和碳原子，三個(gè)碳原子構(gòu)成鋸齒狀的鏈狀結(jié)構(gòu)，故3個(gè)碳原子不在同一直線上，A正確；丙烷在光照條件下與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，B正確；丙烷與丁烷互為同系物，C錯(cuò)誤；1 mol丙烷完全燃燒消耗5 mol O2，D正確。3下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是()ACH4C2H2B2HICl2=2HClI2CCH42O2CO22

10、H2ODC2H6Cl2C2H5ClHCl答案D解析取代反應(yīng)是指有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。選項(xiàng)A中的反應(yīng)為分解反應(yīng)；選項(xiàng)B中的反應(yīng)為置換反應(yīng)，不屬于有機(jī)反應(yīng)類型；選項(xiàng)C中的反應(yīng)為甲烷的氧化反應(yīng)。4下列關(guān)于烷烴性質(zhì)的敘述，錯(cuò)誤的是()A都能使酸性KMnO4溶液褪色B都能燃燒C都不溶于水D都能發(fā)生取代反應(yīng)答案A解析烷烴都不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，A錯(cuò)誤；烷烴都能燃燒，如果是完全燃燒生成二氧化碳和水，B正確；烷烴都不溶于水，C正確；烷烴都能發(fā)生取代反應(yīng)，D正確。課時(shí)對(duì)點(diǎn)練題組一甲烷的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)的敘述正確的是()A甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比11

11、混合時(shí)發(fā)生取代反應(yīng)只生成CH3ClB甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物中CH3Cl最多C甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物為混合物D1 mol甲烷生成CCl4，最多消耗2 mol氯氣答案C解析甲烷與氯氣一旦反應(yīng)，不會(huì)停止在某一步，四種有機(jī)產(chǎn)物都會(huì)產(chǎn)生，得不到純凈的CH3Cl，A錯(cuò)誤、C正確；甲烷與氯氣的取代反應(yīng)每取代1 mol H原子，消耗1 mol氯氣，生成1 mol HCl，故產(chǎn)生的HCl最多，B錯(cuò)誤；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯氣，D錯(cuò)誤。2.按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燒瓶?jī)?nèi)盛有等體積的CH4和Cl2，光照一段時(shí)間后，下列說(shuō)法正確的是()A只能生成CH3Cl一種有機(jī)物和HClB燒瓶?jī)?nèi)液面不可

12、能上升C燒杯內(nèi)的液體會(huì)分層D向水中加入紫色石蕊溶液后無(wú)變化答案C解析甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫，A項(xiàng)錯(cuò)誤；生成物中的氯化氫易溶于水，使燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，在外界大氣壓的作用下，燒瓶?jī)?nèi)液面上升，B項(xiàng)錯(cuò)誤；生成物中一氯甲烷為氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均為液體，它們都不溶于水，所以燒杯中液體會(huì)分層，C項(xiàng)正確；生成物中含有氯化氫，氯化氫溶于水電離生成氫離子，使溶液顯酸性，可使紫色石蕊溶液變紅，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L甲烷和22.4 L氧氣混合后點(diǎn)燃，恢復(fù)到原狀況時(shí)，氣體的體積共()A11.2 L B22.4 LC33.6 L

13、D44.8 L答案A解析甲烷燃燒的化學(xué)方程式為CH42O2CO22H2O，當(dāng)溫度超過(guò)100 時(shí)(即水為氣態(tài))，反應(yīng)前后氣體體積不變。而在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，水是液態(tài)，11.2 L甲烷與22.4 L 氧氣恰好完全反應(yīng)，最后只剩下二氧化碳，其體積為11.2 L。題組二烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)4根據(jù)以下數(shù)據(jù)推斷丙烷的沸點(diǎn)可能是()物質(zhì)甲烷乙烷丁烷戊烷沸點(diǎn)162 89 1 36 A.約40 B低于160 C低于89 D高于36 答案A解析烷烴的熔、沸點(diǎn)隨分子中碳原子數(shù)的增加而升高，丙烷的沸點(diǎn)應(yīng)介于乙烷和丁烷之間，答案為A。5下列關(guān)于烷烴的敘述中，正確的是()A燃燒產(chǎn)物一定為二氧化碳和水B烷烴分子中碳原子不可能在同一平

14、面上C在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都為單鍵D任何烷烴分子中碳?xì)湓觽€(gè)數(shù)之比都是相同的答案C解析烷烴中含有碳、氫元素，完全燃燒的產(chǎn)物為二氧化碳和水，但如果氧氣不足，烷烴不完全燃燒，產(chǎn)物有可能為一氧化碳和水；乙烷中的2個(gè)C原子可以在同一直線上，除此之外，多碳烷烴主鏈?zhǔn)卿忼X形，碳原子可能在同一平面內(nèi)；烷烴屬于飽和鏈烴，不存在不飽和鍵，分子中所有的化學(xué)鍵都為單鍵；烷烴的通式為CnH2n2，C、H原子個(gè)數(shù)之比n(2n2)，碳原子數(shù)不同時(shí)碳?xì)湓觽€(gè)數(shù)之比不同。6下列性質(zhì)中不屬于烷烴具有的性質(zhì)的是()A都溶于水B完全燃燒產(chǎn)物只有CO2和H2OC與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)D通常不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)答案A解析

15、烷烴只由C、H兩種元素組成，完全燃燒只生成二氧化碳和水；烷烴能與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)；烷烴均難溶于水；烷烴通常不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑反應(yīng)。7下列反應(yīng)中，屬于取代反應(yīng)的是()CH3CH2CH3Br2CH3CH2CH2BrHBrC4H10O24CO25H2OCH3COOHCH3CH2OHCH3COOCH2CH3H2OC6H6HNO3C6H5NO2H2OA B C D答案B解析反應(yīng)為烷烴典型特征取代反應(yīng)，反應(yīng)為氧化反應(yīng)，反應(yīng)為酯化反應(yīng)(取代反應(yīng))，反應(yīng)為硝化反應(yīng)(取代反應(yīng))。題組三同系物同分異構(gòu)體8下列說(shuō)法中，正確的是()A分子式為C7H16的烷烴，含有3個(gè)甲基的同分異構(gòu)體有2種B烷烴的通式為Cn

16、H2n2，隨n值增大，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小C分子通式為CnH2n2的烴一定是烷烴D異戊烷與2-甲基丁烷互為同系物答案C解析分子式為C7H16的烷烴，含有3個(gè)甲基的同分異構(gòu)體有3種，A項(xiàng)錯(cuò)誤；烷烴的通式為CnH2n2，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%×100%，則隨n值增大，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大，B項(xiàng)錯(cuò)誤；異戊烷與2-甲基丁烷為同一種物質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。9下列表格中烷烴的一氯代物只有一種，仔細(xì)分析其結(jié)構(gòu)和組成的變化規(guī)律，判斷第4位烷烴的分子式是()123A.C36H70 BC36H72 CC53H106 DC53H108答案D解析根據(jù)題意推出，第3位烷烴分子中氫原子被甲基取代

17、，第3位氫原子個(gè)數(shù)為36，故第4位烷烴含甲基36個(gè)，含氫原子個(gè)數(shù)36×3108，含碳原子個(gè)數(shù)53，得到第4位烷烴分子式為 C53H108。10已知正四面體形分子E和單質(zhì)分子G反應(yīng)，生成四面體形分子L和分子M(組成E分子的元素的原子序數(shù)小于10，組成G分子的元素為第三周期的元素)，如圖所示，則下列判斷中，不正確的是()A常溫常壓下，E、L均為氣態(tài)有機(jī)物BE是一種含有10個(gè)電子的分子C上述反應(yīng)的類型是置換反應(yīng)D上述4種物質(zhì)中有3種為共價(jià)化合物答案C解析正四面體形分子E，組成E分子的元素的原子序數(shù)都小于10，E由兩種元素組成，灰色球只形成一個(gè)共價(jià)鍵，所以是H，黑色球表示C，所以E是甲烷；直

18、線形分子G，組成G分子的元素為第三周期的元素，且G是雙原子分子，所以G是Cl2，該反應(yīng)是甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和氯化氫，即L是一氯甲烷，M是氯化氫。常溫常壓下，甲烷、一氯甲烷均是氣體，A項(xiàng)正確；E是甲烷分子，含有10個(gè)電子，B項(xiàng)正確；甲烷中的氫原子被氯原子取代生成一氯甲烷，屬于取代反應(yīng)，生成物中沒(méi)有單質(zhì)，不是置換反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；四種物質(zhì)中甲烷、一氯甲烷和HCl屬于共價(jià)化合物，所以4種物質(zhì)中有3種為共價(jià)化合物，D項(xiàng)正確。11下列說(shuō)法正確的是()A烷烴分子中碳原子不可能在同一平面上B和互為同分異構(gòu)體C丙烷的比例模型為D分子式為C2H6和分子式為C5H12的烷烴的一氯代物的數(shù)目可能相同答

19、案D解析和的分子式和結(jié)構(gòu)都相同，屬于同一種物質(zhì)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；丙烷的球棍模型為，C項(xiàng)錯(cuò)誤；CH3CH3的一氯代物只有1種，C5H12有3種同分異構(gòu)體，其中的一氯代物只有1種，D項(xiàng)正確。12分子式為C3H6ClBr的同分異構(gòu)體共有(不考慮立體異構(gòu))()A3種 B4種 C5種 D6種答案C解析C3H6ClBr屬于飽和烴的二鹵代物，3個(gè)碳原子的碳鏈只有1種，只考慮Cl和Br的位置異構(gòu)即可，二元取代采用定一移一法，共有5種同分異構(gòu)體：、ClCH2CHBrCH3、BrCH2CHClCH3、BrCH2CH2CH2Cl。13利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室

20、中模擬上述過(guò)程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下：試回答下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)寫(xiě)出C裝置中生成CH3Cl的化學(xué)方程式：_。有人認(rèn)為E中有氯化氫產(chǎn)生，不能證明甲烷與氯氣發(fā)生了取代反應(yīng)，你認(rèn)為他的看法_(填“正確”或“不正確”)。(2)B裝置有三種功能：控制氣流速率；混勻混合氣體；_。(3)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)D裝置中的棉花由白色變?yōu)樗{(lán)色，則棉花上可能預(yù)先滴有_溶液。(4)E裝置中除鹽酸外，還含有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為_(kāi)(填字母)。a分液法 b蒸餾法 c結(jié)晶法(5)將1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，充分反應(yīng)后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1 m

21、ol，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為_(kāi)，生成HCl的總物質(zhì)的量為_(kāi)。答案(1)CH4Cl2CH3ClHCl正確(2)干燥氣體(3)淀粉-KI(4)a(5)3 mol3 mol解析(2)B裝置盛放的是濃硫酸，利用其吸水性，可作干燥劑。(3)藍(lán)色一般可能是無(wú)水硫酸銅遇水變藍(lán)，也可能是淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)，根據(jù)裝置圖，只能是淀粉遇碘變藍(lán)，因此棉花上預(yù)先滴有淀粉-KI溶液，利用氯氣把碘置換出來(lái)。(4)有機(jī)物為鹵代物，不溶于水，可以采用分液的方法進(jìn)行分離，故a正確。(5)設(shè)CH3Cl為x mol，則CH2Cl2為(x0.1) mol，CHCl3為(x0.2) mol，CCl4為(x0.3) mol，根據(jù)碳原子守恒，xx0.1x0.2x0.31，解得x0.1，因此消耗氯氣的物質(zhì)的量為(0.10.2×20.3×30.4×4) mol3 mol