2024年高中化學新教材同步必修第二冊 第7章 第2節(jié) 第1課時　乙烯

第二節(jié)乙烯與有機高分子材料第1課時乙烯[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]1.掌握乙烯的組成及結(jié)構(gòu)特點,體會“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念,增強“宏觀辨識與微觀探析”能力。2.掌握乙烯的化學性質(zhì),知道氧化、加成、聚合反應等有機反應類型,培養(yǎng)“證據(jù)推理與模型認知”能力。3.了解乙烯在生產(chǎn)及生活中的應用,培養(yǎng)“科學態(tài)度與社會責任”。一、乙烯的組成、結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)1．乙烯的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度水溶性無色氣體稍有氣味比空氣的略小難溶于水2.乙烯的組成和結(jié)構(gòu)(1)乙烯的表示方式分子式電子式結(jié)構(gòu)式C2H4結(jié)構(gòu)簡式球棍模型空間填充模型CH2=CH2(2)乙烯的結(jié)構(gòu)①空間結(jié)構(gòu)②結(jié)構(gòu)特點乙烯分子中氫原子數(shù)少于乙烷分子中的氫原子數(shù)。碳原子的價鍵沒有全部被氫原子“飽和”。乙烯分子中的碳碳雙鍵使乙烯表現(xiàn)出較活潑的化學性質(zhì)。特別提醒碳碳雙鍵決定著乙烯的重要化學性質(zhì),所以乙烯的結(jié)構(gòu)簡式不能寫成CH2CH2(雙鍵不能省略)。思考結(jié)合乙烯分子的結(jié)構(gòu)特點,通過球棍模型分析CH2=CH—CH3(丙烯)分子中的所有原子是否共平面？共面原子最多有幾個？至少有幾個？提示不共平面。CH2=CHCH3可看作CH2=CH2分子中一個氫原子被—CH3替代,因此—CH3中的碳原子一定在原平面上,而3個氫原子最多可以有1個氫原子在原平面上,故CH2=CHCH3分子中并不是所有原子都共平面。最多有7個原子、至少有6個原子共平面。1．判斷正誤(1)乙烯是一種無色無味、難溶于水的氣體()(2)乙烯和乙烷都只含有碳和氫兩種元素,故結(jié)構(gòu)相似()(3)乙烯分子中所有原子共平面,可推斷四氟乙烯(CF2=CF2)所有原子也共平面()(4)乙烯分子中碳原子的價鍵沒有全部被氫原子“飽和”,因此乙烯屬于不飽和烴()答案(1)×(2)×(3)√(4)√2．下列分子中各原子均在同一平面上的是()A．C2H3ClB．CHCl3C．CH3CH=CH2D．CH3—CH3答案A解析C2H3Cl的結(jié)構(gòu)與乙烯類似,所有原子均在同一平面上。CH4是正四面體結(jié)構(gòu),所以含有—CH3及其類似結(jié)構(gòu)的分子,其所有原子不可能在同一平面上。二、乙烯的化學性質(zhì)及用途1．乙烯的化學性質(zhì)(1)氧化反應實驗現(xiàn)象及反應點燃乙烯火焰明亮且伴有黑煙,同時放出大量的熱,化學方程式為C2H4＋3O2eq\o(→,\s\up7(點燃))2CO2＋2H2O通入酸性高錳酸鉀溶液中酸性高錳酸鉀溶液褪色,CH2=CH2eq\o(→,\s\up7(KMnO4H＋))CO2(2)加成反應①實驗探究實驗裝置現(xiàn)象溴的四氯化碳溶液褪色微觀探析乙烯雙鍵中的一個鍵斷裂,兩個溴原子分別加在兩個價鍵不飽和的碳原子上化學方程式＋Br—Br→1,2-二溴乙烷也可以寫成：CH2=CH2＋Br2→②概念：有機物分子中的不飽和碳原子與其他原子或原子團直接結(jié)合生成新的化合物的反應叫做加成反應。③乙烯不僅可以與溴發(fā)生加成反應,在一定條件下,還可以與氯氣、氫氣、氯化氫和水等物質(zhì)發(fā)生加成反應。反應化學方程式與Cl2加成CH2=CH2＋Cl2→CH2ClCH2Cl與H2加成CH2=CH2＋H2eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH3CH3與HCl加成CH2=CH2＋HCleq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH3CH2Cl與H2O加成CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))CH3CH2OH(工業(yè)制乙醇)思考1基于乙烯和乙烷的性質(zhì),如何鑒別乙烷和乙烯？如何除去乙烷中混有的少量乙烯氣體？提示①鑒別乙烷和乙烯方法一：點燃純凈的氣體,火焰明亮并伴有黑煙的為乙烯,無黑煙的為乙烷。方法二：將氣體通入溴水中,使溴水褪色的為乙烯,不褪色的為乙烷。方法三：將氣體通入酸性KMnO4溶液中,使溶液褪色的為乙烯,無現(xiàn)象的為乙烷。②除去乙烷中的乙烯：將氣體通入溴水中,乙烯和溴發(fā)生加成反應生成1,2-二溴乙烷液體,乙烷不反應。(3)聚合反應①由相對分子質(zhì)量小的化合物分子互相結(jié)合成相對分子質(zhì)量大的聚合物的反應叫做聚合反應。乙烯的聚合反應同時也是加成反應,這樣的反應又被稱為加成聚合反應,簡稱加聚反應。nCH2=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))CH2—CH2聚乙烯②聚合物聚乙烯：CH2—CH2單體合成高分子的小分子物質(zhì)CH2=CH2鏈節(jié)最小的重復結(jié)構(gòu)單元—CH2—CH2—聚合度鏈節(jié)的數(shù)目n思考2根據(jù)加聚反應的特點,寫出CH3—CH=CH—CH3發(fā)生加聚反應的化學方程式。提示nCH3—CH=CH—CH3eq\o(→,\s\up7(催化劑))。2．乙烯的用途(1)乙烯是重要的化工原料,在一定條件下用來制聚乙烯塑料、聚乙烯纖維、乙醇等。乙烯的產(chǎn)量可以用來衡量一個國家的石油化工發(fā)展水平。(2)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中乙烯可以調(diào)節(jié)植物生長,可用于催熟果實。1．判斷正誤(1)乙烯的化學性質(zhì)比乙烷活潑(√)(2)乙烯能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色,反應原理相同(×)(3)酸性KMnO4既可以驗證乙烷和乙烯,還可以除去乙烷中混有的乙烯(×)(4)乙烷中混有乙烯,可通過與H2在一定條件下反應,使乙烯轉(zhuǎn)化為乙烷(×)(5)聚乙烯也可以使酸性KMnO4溶液和溴水褪色(×)2．(2023·沈陽高一期中)乙烷、乙烯是兩種常見的烴,下列對于其共同點的敘述正確的是()A．都含有共價鍵B．都能使溴的四氯化碳溶液褪色C．都能發(fā)生加聚反應D．等質(zhì)量的乙烷、乙烯完全燃燒時,產(chǎn)生等質(zhì)量的CO2答案A解析乙烷不與溴反應,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,B錯誤；乙烯能發(fā)生加聚反應,但乙烷不能,C錯誤；乙烷和乙烯中碳的質(zhì)量分數(shù)不同,所以等質(zhì)量的乙烷、乙烯完全燃燒時,產(chǎn)生的CO2質(zhì)量不等,D錯誤。3．(2023·重慶高一期中)下列關于乙烯的說法正確的是()A．與溴單質(zhì)或酸性高錳酸鉀反應都與碳碳雙鍵有關,但是兩者原理不相同B．CH3CH2Br不可能是乙烯的加成產(chǎn)物,只能是CH3CH3的一鹵取代產(chǎn)物C．乙烯和聚乙烯二者都能使溴水褪色,性質(zhì)相似D．乙烯與氫氣發(fā)生加成反應生成乙烷,所以除去乙烷中混有的少量乙烯,可以在一定條件下通入過量氫氣答案A解析乙烯與HBr發(fā)生加成反應的產(chǎn)物是CH3CH2Br,B錯誤；聚乙烯中不存在碳碳雙鍵,不能使溴水褪色,C錯誤；除去乙烷中混有的少量乙烯,通入過量氫氣會引入雜質(zhì)氣體,應選溴水洗氣,D錯誤。加成反應與取代反應的比較類型取代反應加成反應反應物的結(jié)構(gòu)特征含有易被取代的原子或原子團含有不飽和鍵(如碳碳雙鍵等)生成物兩種(一般是一種有機物和一種無機物)一種(有機物)碳碳鍵變化情況無變化不飽和鍵斷裂結(jié)構(gòu)變化形式舉例等量替換式,如CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HCl開鍵加合式,如CH2=CH2＋HCleq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(△))CH3CH2Cl1．(2023·南昌高一檢測)關于乙烯的結(jié)構(gòu),下列說法正確的是()A．乙烯的電子式為B．乙烯的球棍模型為C．乙烯分子在空間上呈平面結(jié)構(gòu)D．乙烯的結(jié)構(gòu)簡式為CH2CH2答案C解析乙烯分子中碳原子間形成的是雙鍵,有兩對共用電子對,A項錯誤；碳原子的半徑應比氫原子的半徑大,B項錯誤；乙烯的結(jié)構(gòu)簡式為CH2=CH2,D項錯誤。2．(2023·保定高一檢測)現(xiàn)有圖1、2所示的裝置,下列有關敘述正確的是()A．將乙烯分別通入兩個裝置中,二者都褪色且原理相同B．若某氣體均能使二者褪色,說明該氣體一定含乙烯C．二者都可用于除去乙烷中混有的乙烯D．二者都可用于鑒別乙烷和乙烯答案D解析含碳碳雙鍵的烯烴都可以使溴的四氯化碳溶液和酸性高錳酸鉀溶液褪色,因此均能使二者褪色的氣體不一定含乙烯,B項錯誤；乙烯會被酸性高錳酸鉀溶液氧化為CO2,使乙烷氣體中混入了新的雜質(zhì),不能達到除雜的目的,C項錯誤；乙烷與溴的四氯化碳溶液、酸性高錳酸鉀溶液都不能發(fā)生反應,而乙烯可以使兩種溶液都褪色,現(xiàn)象不同,可以鑒別,D項正確。3．根據(jù)乙烯的轉(zhuǎn)化圖,完成下列問題：(1)①③的反應類型為____________________。(2)丙的結(jié)構(gòu)簡式為__________________。(3)反應②的化學方程式為_____________________________________。(4)反應④為工業(yè)上乙烯制乙醇的反應,其化學方程式為______________。答案(1)加成反應(2)BrCH2CH2Br(3)CH2=CH2＋3O2eq\o(→,\s\up7(點燃))2CO2＋2H2O(4)CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))CH3CH2OH題組一乙烯的組成及結(jié)構(gòu)1．下列有關乙烯的說法正確的是()A．乙烯分子中的碳碳雙鍵中有一個鍵較易斷裂B．乙烯分子中所有原子都在同一平面上,且有4個原子在同一條直線上C．乙烯與氫氣發(fā)生加成反應所得的生成物分子中,所有原子在同一平面上D．乙烯和環(huán)丙烷()的分子組成都符合通式CnH2n,因此它們互為同系物答案A解析乙烯分子中碳原子間共用的兩對電子性質(zhì)不同,其中的一對強度相對較弱,形成的化學鍵易斷裂發(fā)生化學反應,A項正確；乙烯分子中最多只有2個原子在同一條直線上,B項錯誤；乙烯與氫氣發(fā)生加成反應后的產(chǎn)物是乙烷,乙烷分子中的所有原子不可能在同一平面上,C項錯誤；乙烯分子中含有碳碳雙鍵,環(huán)丙烷分子中含有碳碳單鍵,二者雖然滿足同一通式,但結(jié)構(gòu)不同,不互為同系物,D項錯誤。2．能證明乙烯分子中只含有一個碳碳雙鍵的事實是()A．乙烯分子中碳、氫原子個數(shù)之比為1∶2B．乙烯完全燃燒生成的CO2和水的物質(zhì)的量相等C．乙烯易與Br2發(fā)生加成反應,且1mol乙烯完全加成需要消耗1molBr2D．乙烯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色答案C解析碳、氫原子個數(shù)之比為1∶2,是對乙烯的組成分析,而不能證明碳碳雙鍵存在的事實,B項與A項的實質(zhì)是一樣的,根據(jù)生成的CO2和水的物質(zhì)的量相等,也只能推斷出碳、氫原子個數(shù)之比為1∶2,A、B兩項不符合題意；加成反應是不飽和烴的特征性質(zhì),1mol乙烯完全加成需要消耗1molBr2,說明乙烯分子中含有一個碳碳雙鍵,C項符合題意；能夠使酸性高錳酸鉀溶液褪色是不飽和烴的特征,并不能定量地說明乙烯分子中只含有一個碳碳雙鍵,D項不符合題意。題組二乙烯的化學性質(zhì)3．(2022·沈陽回民中學高一期中)下列有關說法不正確的是()A．乙烯的化學性質(zhì)比乙烷活潑是因為乙烯分子中含有碳碳雙鍵B．乙烯分子的碳碳雙鍵中有一個鍵容易斷裂,能與溴水發(fā)生加成反應C．1mol乙烯與氯氣完全加成后,產(chǎn)物再與氯氣徹底取代,兩個過程中共消耗氯氣5molD．四氯乙烯()和聚四氟乙烯()都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色答案D解析1mol乙烯完全加成需要1mol氯氣,產(chǎn)物分子中含有4個氫原子,再與氯氣徹底取代,需要4mol氯氣,兩個過程中共消耗氯氣5mol；聚四氟乙烯不存在碳碳雙鍵,不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。4．下列有關乙烯和乙烷的說法中錯誤的是()A．乙烯分子中所有原子一定共平面,而乙烷分子中所有原子不可能在同一平面內(nèi)B．乙烯的化學性質(zhì)比乙烷的化學性質(zhì)活潑,乙烯中組成碳碳雙鍵的兩個鍵活性完全相同C．乙烷中混有乙烯,不能用酸性KMnO4溶液除雜D．酸性KMnO4溶液可以鑒別乙烯和乙烷答案B解析乙烯分子為平面結(jié)構(gòu),所有原子一定共平面,乙烷分子中含有甲基,所有原子不可能在同一平面內(nèi),A項正確；乙烯分子中組成雙鍵的兩個鍵有一個易斷裂,兩個鍵的活性不同,B項錯誤；乙烯可與酸性KMnO4溶液反應生成CO2,會引入新的雜質(zhì)CO2,C項正確；乙烯可與酸性KMnO4溶液反應而使其褪色,乙烷不與酸性KMnO4溶液反應,故酸性KMnO4溶液可以鑒別乙烯和乙烷,D項正確。5．下列各組中兩個反應所屬反應類型相同的是()A．光照甲烷和氯氣的混合氣體,混合氣體顏色變淺；乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色B．乙烷在氧氣中燃燒；乙烯在空氣中燃燒C．乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色；乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色D．用乙烯與氯化氫反應制取氯乙烷；用乙烷與氯氣反應制取氯乙烷答案B6．利用圖中所示裝置及試劑,能達到相應實驗目的的是()選項甲中試劑實驗目的A溴水除去C2H4中的CH4B溴水除去C2H4中的SO2C飽和NaHCO3溶液除去CO2中的HClD酸性高錳酸鉀溶液除去乙烷中的乙烯,得到純凈的乙烷答案C解析溴水中的Br2能與C2H4發(fā)生加成反應,但與CH4不反應,所以溴水不能除去C2H4中的CH4,A項不正確；C2H4能與Br2發(fā)生加成反應,SO2能被溴水氧化為硫酸,二者都能被溴水吸收,B項不正確；飽和NaHCO3溶液能與CO2中的HCl反應,生成CO2氣體等,C項正確；酸性高錳酸鉀溶液能將乙烯氧化為二氧化碳,混在乙烷氣體中,使乙烷氣體中混入新的雜質(zhì),所以不能得到純凈的乙烷,D項不正確。7．由乙烯推測丙烯(CH2=CHCH3)的結(jié)構(gòu)或性質(zhì),下列關于丙烯的說法不正確的是()A．分子中3個碳原子不在同一直線上B．與HCl在一定條件下加成只得到一種產(chǎn)物C．最多有7個原子在同一平面上D．在空氣中燃燒時火焰明亮且伴有黑煙答案B解析CH2=CHCH3與HCl在一定條件下加成可以得到、兩種產(chǎn)物。8．(2023·洛陽第一中學高一檢測)某地運載氯乙烯(CH2=CHCl)的火車發(fā)生脫軌事件,導致大量氯乙烯泄漏,將附近居民緊急疏散后,當?shù)氐膽辈块T為了防止氯乙烯發(fā)生爆炸,主動把泄漏的氯乙烯點燃。下列說法正確的是()A．氯乙烯的分子式為CH2=CHClB．氯乙烯完全燃燒只生成CO2和H2O,不會污染環(huán)境C．氯乙烯和聚氯乙烯均可使酸性KMnO4溶液褪色D．氯乙烯一定條件下可生成聚氯乙烯,聚氯乙烯屬于混合物答案D解析氯乙烯的分子式為C2H3Cl,A錯誤；氯乙烯含有氯元素,完全燃燒生成CO2、H2O和含氯化合物,會污染環(huán)境,B錯誤；聚氯乙烯分子中不含有不飽和鍵,不能使酸性KMnO4溶液褪色,C錯誤。9．(2023·開封高一檢測)如圖表示結(jié)構(gòu)模型,小球表示原子序數(shù)小于10的原子,短線表示化學鍵,每個原子都達到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。下列有關說法正確的是()A．M分子中的所有原子共面B．實驗室中,N溶液貯存在玻璃試劑瓶中C．L存在同分異構(gòu)體D．L能使酸性KMnO4溶液褪色答案A解析由圖可知,發(fā)生的反應為CH2=CH2＋HF→CH3CH2F。M為乙烯,含碳碳雙鍵,為平面結(jié)構(gòu),M分子中的所有原子共面,故A正確；N為HF,可腐蝕玻璃,故B錯誤；由乙烷中6個H相同可知,L(CH3CH2F)只有一種結(jié)構(gòu),不存在同分異構(gòu)體,故C錯誤。10．1體積某氣態(tài)烴只能與1體積氯氣發(fā)生加成反應,生成氯代烷。此氯代烷0.5mol可與3mol氯氣發(fā)生完全取代反應,則該烴的結(jié)構(gòu)簡式為()A．CH3CH3B．CH2=CH2C．CH3CH=CH2D．CH2=CHCH=CH2答案C解析1體積某氣態(tài)烴只能與1體積Cl2發(fā)生加成反應,說明1個該烴分子中含有一個,加成后的氯代烷0.5mol可與3molCl2發(fā)生取代反應,說明1個該氯代烷分子中含6個氫原子,CH3CH=CH2符合題意。11．(2023·山東棗莊高一月考)某單烯烴與H2發(fā)生加成反應后產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)簡式是CH3CH(CH3)CH(CH3)C(CH3)3,則該單烯烴的結(jié)構(gòu)可能有()A．2種B．3種C．4種D．5種答案B解析單烯烴與氫氣加成碳骨架不變,則該單烯烴的結(jié)構(gòu)可能有、、,共3種,故選B。12．降冰片二烯在紫外線照射下可以發(fā)生下列轉(zhuǎn)化：下列說法錯誤的是()A．降冰片二烯與四環(huán)烷互為同分異構(gòu)體B．降冰片二烯能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．四環(huán)烷的一氯代物超過三種D．降冰片二烯分子中位于同一平面的碳原子不超過4個答案C解析降冰片二烯與四環(huán)烷分子式相同、結(jié)構(gòu)不同,二者互為同分異構(gòu)體,A正確；降冰片二烯分子中含有碳碳雙鍵,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,B正確；四環(huán)烷含有三種類型的H原子,其一氯代物有三種,C錯誤；根據(jù)乙烯分子是平面分子,與碳碳雙鍵連接的C原子在碳碳雙鍵所在的平面上可知,降冰片二烯分子中位于同一平面的碳原子最多為4個,D正確。13．(2022·江西宜春高一段考)已知：某物質(zhì)的產(chǎn)量可以用來衡量一個國家的石油化工發(fā)展水平。請回答：(1)該物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式為__________________。(2)若將該物質(zhì)通入溴的四氯化碳溶液中,反應的化學方程式為__________________。(3)等物質(zhì)的量的下列烴完全燃燒,消耗氧氣的物質(zhì)的量最多的是_____________(填序號)。①C3H8 ②C4H6③C5H12 ④C6H6(4)在一定條件下,該物質(zhì)能與水反應生成有機物A。A的結(jié)構(gòu)簡式是__________________,其反應類型是________________(填“取代”或“加成”)反應。(5)下列化學反應原理相同的是________________(填序號)。①乙烯使溴的四氯化碳溶液和酸性高錳酸鉀溶液褪色②SO2使溴水和酸性高錳酸鉀溶液褪色③SO2使品紅溶液和滴有酚酞的NaOH溶液褪色答案(1)(2)CH2=CH2＋Br2→CH2BrCH2Br(3)③(4)CH3CH2OH加成(5)②解析(3)烴燃燒通式為CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(點燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O,結(jié)合化學式可知,等物質(zhì)的量的幾種烴完全燃燒時,消耗氧氣的物質(zhì)的量最多的是C5H12,故選③。(5)①溴和乙烯發(fā)生加成反應使溴的四氯化碳溶液褪色,乙烯和酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化還原反應而使其褪色,反應原理不同,故錯誤；②SO2和溴水或酸性高錳酸鉀發(fā)生氧化還原反應而使其褪色,反應原理相同,故正確；③品紅溶液和SO2生成了無色物質(zhì)而褪色,SO2和氫氧化鈉溶液反應生成亞硫酸鈉和水,使溶液的堿性降低而使滴有酚酞的NaOH溶液褪色,原理不同,故錯誤。14．(2023·寧波姜山中學高一段考)在熾熱條件下,將石蠟油分解產(chǎn)生的乙烯通入下列各試管里,裝置如圖所示。根據(jù)上述裝置,回答下列問題：(1)已知：1,2-二溴乙烷的密度比水的大,難溶于水,易溶于四氯化碳。預測：A裝置中的現(xiàn)象是________________,B裝置中的現(xiàn)象是________________。(2)D裝置中溶液由紫色變無色,D裝置中發(fā)生反應的反應類型為________________。(3)工業(yè)上利用乙烯水化制備乙醇,其對應的化學方程式為____________；反應類型為________。(4)丙烯(CH2=CHCH3)與乙烯具有相似的化學性質(zhì)。①丙烯與溴的加成反應產(chǎn)物為________________。②在一定條件下丙烯與H2O的加成產(chǎn)物可能為________________。答案(1)溶液褪色,液體不分層溶液褪色,液體分層(2)氧化反應(3)CH2=CH2＋H2Oeq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))CH3CH2OH加成反應(4)①CH2BrCHBrCH3②CH2(OH)CH2CH3或CH3CH(OH)CH3解析(1)A、B裝置中乙烯與溴發(fā)生加成反應均生成有機物CH2BrCH2Br,CH2BrCH2Br能