第一節(jié)　第1課時　烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 教學(xué)設(shè)計

第一節(jié)烷烴第1課時烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道烷烴的物理性質(zhì)的變化與分子中碳原子數(shù)目的關(guān)系。2.認(rèn)識烷烴的結(jié)構(gòu)特征，能以典型代表物為例，理解烷烴的化學(xué)性質(zhì)。3.了解同系物的概念，學(xué)會判斷物質(zhì)是否互為同系物。任務(wù)一烷烴的結(jié)構(gòu)1．烷烴的結(jié)構(gòu)(1)雜化方式：碳原子均采取sp3雜化，以伸向四面體四個頂點方向的sp3雜化軌道與其他碳原子或氫原子結(jié)合，形成σ鍵。(2)鍵的類型：烷烴分子中的共價鍵全部是單鍵(C—C、C—H)。(3)空間結(jié)構(gòu)：以碳原子為中心形成若干四面體空間結(jié)構(gòu)，碳鏈(C≥3)呈鋸齒狀排列。2．鏈狀烷烴的通式：CnH2n＋2(n≥1)。3．同系物(1)概念：結(jié)構(gòu)相似、分子組成上相差一個或若干個CH2原子團(tuán)的化合物互稱為同系物。(2)性質(zhì)：同系物因組成和結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)相似，而物理性質(zhì)一般呈規(guī)律性變化。1．正誤判斷，錯誤的說明原因。(1)烷烴的碳原子均采取sp3雜化。(2)分子通式為CnH2n＋2的烴一定是烷烴。(3)烷烴分子中的所有原子不可能共平面。(4)同系物一定具有相同的通式，官能團(tuán)的種類、數(shù)目也相同。答案：(1)正確(2)正確(3)正確(4)正確2．(2024·南昌高二段考)下列敘述正確的是()A．甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體，所以CH2Cl2有兩種不同的結(jié)構(gòu)B．C3H6、C5H10、C7H16都屬于鏈狀烷烴C．正丁烷屬于直鏈烷烴，分子中所有的碳原子均可在同一條直線上D．烷烴的含碳量隨著分子組成中碳原子數(shù)的增多逐漸升高答案：D解析：甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體，所以CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu)，A項錯誤；C3H6、C5H10不滿足鏈狀烷烴的通式，B項錯誤；根據(jù)烷烴的結(jié)構(gòu)可知，正丁烷分子中所有的碳原子呈鋸齒狀連接，不在同一條直線上，C項錯誤。3．(2024·北京石景山高二期末)下列物質(zhì)互為同系物的是()A．C2H6和C6H14B．CH3CH2Cl和CH2ClCH2CH2Cl答案：A解析：C2H6和C6H14都為烷烴，結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差4個CH2原子團(tuán)，二者互為同系物，故A正確；CH3CH2Cl和CH2ClCH2CH2Cl含有的氯原子數(shù)目不同，二者結(jié)構(gòu)不相似，不互為同系物，故B錯誤；和，前者屬于酚類，后者屬于醇類，二者結(jié)構(gòu)不相似，不互為同系物，故C錯誤；CH2=CHCH2CH3和的結(jié)構(gòu)不同，前者含碳碳雙鍵，后者不含碳碳雙鍵，二者不互為同系物，故D錯誤。任務(wù)二烷烴的性質(zhì)1．物理性質(zhì)(1)狀態(tài)：常溫常壓下，當(dāng)碳原子數(shù)≤4時的烷烴為氣態(tài)(新戊烷常溫下為氣態(tài))。(2)熔、沸點：隨分子中碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔、沸點逐漸升高；相同碳原子時，支鏈越多，熔、沸點越低。(3)溶解性：都難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑。(4)密度：隨分子中碳原子數(shù)的增加，烷烴的密度增大，但均比水的密度小。2．化學(xué)性質(zhì)烷烴化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定。常溫下不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，也不能與強酸、強堿溶液及溴的四氯化碳溶液反應(yīng)。(1)氧化反應(yīng)(可燃性)①C8H18完全燃燒的化學(xué)方程式：2C8H18＋25O2eq\o(→,\s\up7(點燃))16CO2＋18H2O。②鏈狀烷烴完全燃燒的通式：CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O。(2)取代反應(yīng)烷烴可與鹵素單質(zhì)在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成鹵代烴和鹵化氫。如乙烷與氯氣反應(yīng)生成一氯乙烷的化學(xué)方程式為CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3CH2Cl＋HCl。(3)分解反應(yīng)——高溫裂化或裂解①甲烷高溫下可分解成碳和氫氣：CH4eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(高溫))C＋2H2；②長鏈烷烴高溫下可分解成短鏈烷烴和烯烴。如：C16H34eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(加熱、加壓))C8H16＋C8H18。[交流研討]若反應(yīng)CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3CH2Cl＋HCl中兩種反應(yīng)物以物質(zhì)的量1∶1反應(yīng)，是否會只得到CH3CH2Cl?提示：不會。因為該反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，生成的CH3CH2Cl分子中仍含有可取代的氫原子，會進(jìn)一步發(fā)生取代反應(yīng)。eq\a\vs4\al()烷烴發(fā)生的取代反應(yīng)特點1．反應(yīng)條件：在光照條件下與純凈的鹵素單質(zhì)反應(yīng)。2．連鎖反應(yīng)：反應(yīng)過程不會停留在某一步，所以產(chǎn)物較為復(fù)雜，不適合制備物質(zhì)。3．定量關(guān)系：1mol鹵素單質(zhì)只能取代1molH，同時生成1molHX。1．正誤判斷，錯誤的說明原因。(1)在光照下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色。(2)1mol丙烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，最多能消耗Cl2的物質(zhì)的量為8mol。(3)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2L己烷所含共價鍵的數(shù)目為9.5NA。(4)戊烷的三種同分異構(gòu)體中，沸點最低的是新戊烷。答案：(1)錯誤。乙烷不與溴水反應(yīng)，乙烷不能使溴水褪色(2)正確(3)錯誤。標(biāo)準(zhǔn)狀況下己烷呈液態(tài)，無法計算11.2L己烷的物質(zhì)的量(4)正確2．(2024·上海嘉定高二期中)下列烷烴的沸點是：甲烷：－162℃，乙烷：－89℃，丁烷：－1℃，戊烷：＋36℃。根據(jù)以上數(shù)據(jù)，推斷丙烷的沸點可能是()A．－42℃ B．－185℃C．－128℃ D．＋78℃答案：A解析：由烷烴沸點數(shù)據(jù)可以看出，烷烴中碳原子個數(shù)越多，沸點越高，故丙烷的沸點應(yīng)高于乙烷、低于丁烷，即介于－89℃～－1℃之間，故選A。3．(2024·廈門高二期末)甲基環(huán)戊烷()常用作溶劑及色譜分析標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，也可用于有機(jī)合成。下列有關(guān)該有機(jī)化合物的說法錯誤的是()A．分子式為C6H12B．光照下可以與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)C．易溶于水及苯D．不能使酸性KMnO4溶液褪色答案：C解析：甲基環(huán)戊烷的分子式為C6H12，光照下可以與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，A、B項正確；不能使酸性KMnO4溶液褪色，D項正確；環(huán)烷烴均難溶于水，C項錯誤。1．(2024·上海崇明高二?？?在一定條件下能與甲烷發(fā)生反應(yīng)的是()A．溴蒸氣 B．氫氧化鈉溶液C．濃硫酸 D．酸性高錳酸鉀溶液答案：A解析：光照條件下，甲烷能和溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng)，故A正確；氫氧化鈉屬于強堿，甲烷和氫氧化鈉不反應(yīng)，故B錯誤；濃硫酸屬于強酸，甲烷和濃硫酸不反應(yīng)，故C錯誤；酸性高錳酸鉀屬于強氧化劑，甲烷較穩(wěn)定，甲烷和酸性高錳酸鉀溶液不反應(yīng)，故D錯誤；故選A。2．(2024·湖北黃岡高二?？计谥?下列說法不正確的是()A．CH4的一氯代物和三氯代物只有1種B．1molCH4與Cl2反應(yīng)若生成等物質(zhì)的量的4種有機(jī)物，需要Cl2的物質(zhì)的量為2.5molC．CH4的二氯代物有2種D．1molCH4完全氯代需要4molCl2答案：C解析：CH4為正四面體結(jié)構(gòu)，只有1種H原子，則一氯代物和三氯代物只有1種，A正確。反應(yīng)完全后，得四種有機(jī)物，物質(zhì)的量相等，根據(jù)碳原子守恒知，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物質(zhì)的量都是0.25mol，CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)消耗的氫原子和氯氣分子的個數(shù)比是1∶1；生成0.25molCH3Cl需要Cl2的物質(zhì)的量為0.25mol，生成0.25molCH2Cl2需要Cl2的物質(zhì)的量為0.25mol×2＝0.5mol，生成0.25molCHCl3需要Cl2的物質(zhì)的量為0.25mol×3＝0.75mol，生成0.25molCCl4需要Cl2的物質(zhì)的量為0.25mol×4＝1mol，所以總共消耗的氯氣的物質(zhì)的量n(Cl2)＝(0.25＋0.5＋0.75＋1)mol＝2.5mol，B正確。CH4為正四面體結(jié)構(gòu)，只有1種H原子，則二氯代物有1種，C錯誤。甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)時是甲烷上的H被Cl取代，1molCH4完全氯代需要4molCl2，D正確。故選C。3．(2024·陜西延安高二?？计谀?下列關(guān)于烷烴性質(zhì)的敘述不正確的是()A．烷烴的沸點隨著相對分子質(zhì)量的增大而逐漸升高，常溫下烷烴的狀態(tài)隨碳原子數(shù)的增加由氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)B．烷烴都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色C．在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都是單鍵D．烷烴和鹵素單質(zhì)在光照條件下能發(fā)生取代反應(yīng)答案：B解析：烷烴的性質(zhì)：烷烴的沸點隨著相對分子質(zhì)量的增大而逐漸升高，常溫下烷烴的狀態(tài)隨碳原子數(shù)的增加由氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)，A正確；烷烴均不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，也不能和溴水反應(yīng)，故不會使其褪色，B錯誤；烷烴分子中碳原子之間全部以碳碳單鍵結(jié)合成鏈狀，碳原子剩余的價鍵全部和氫原子相結(jié)合而達(dá)到飽和，無論是碳碳鍵還是碳?xì)滏I都是單鍵，C正確；烷烴和純凈的鹵素單質(zhì)在光照條件下能發(fā)生取代反應(yīng)，D正確；故選B。4．已知鏈狀烷烴A的密度是相同條件下H2密度的36倍。(1)鏈狀烷烴A的分子式為________。(2)寫出A可能存在的結(jié)構(gòu)簡式：______________________________________。(3)若A的某種同分異構(gòu)體B的一氯代物只有一種。①B與Cl2發(fā)生反應(yīng)生成一氯代物的化學(xué)方程式為_____________________________________________________________________。②B完全燃燒的化學(xué)方程式為___________________________________________。答案：(1)C5H12(2)CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4(3)①C(CH3)4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))C(CH3)3CH2Cl＋HCl②C(CH3)4＋8O2eq\o(→,\s\up7(點燃))5CO2＋6H2O解析：(1)根據(jù)A的密度是相同條件下H2密度的36倍，推知其相對分子質(zhì)量為72，設(shè)其分子式為CnH2n＋2，求得n＝5，則分子式為C5H12。課時測評5烷烴的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)(本欄目內(nèi)容，在學(xué)生用書中以獨立形式分冊裝訂！)題點一烷烴的結(jié)構(gòu)及同系物的概念1．下列關(guān)于甲烷、乙烷、丙烷的說法正確的是()A．它們的分子空間結(jié)構(gòu)都是正四面體B．都能使酸性高錳酸鉀溶液褪色C．光照條件下，都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)D．乙烷的熔點、沸點比丙烷的高答案：C解析：乙烷和丙烷的分子空間結(jié)構(gòu)都不是正四面體，A錯誤；烷烴都不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，B錯誤；光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，C正確；乙烷分子中的碳原子數(shù)比丙烷的少，因此熔點、沸點比丙烷的低，D錯誤。2．(2023·上海寶山高二期中)在烷烴分子中，中的碳原子分別稱為伯、仲、叔、季碳原子，數(shù)目分別用n1、n2、n3、n4表示。n1＝5，n2＝n3＝n4＝1的烷烴共有()A．2種 B．3種C．4種 D．5種答案：B解析：由題干信息可知，符合條件的烷烴共有：(CH3)3CCH(CH3)CH2CH3、(CH3)3CCH2CH(CH3)2、(CH3)2CHC(CH3)2CH2CH3，故答案為B。3．(2023·上海黃浦高二期末)CH3CH2CH2CH3和互為()A．同位素 B．同素異形體C．同系物 D．同分異構(gòu)體答案：C解析：CH3CH2CH2CH3和的分子結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差1個CH2，故互為同系物，故選C。題點二烷烴的性質(zhì)4．(2024·上海金山中學(xué)高二期中)乙烷和戊烷是同系物，下列說法中錯誤的是()A．戊烷比乙烷多3個CH2原子團(tuán)B．戊烷的熔、沸點比乙烷的高C．戊烷的性質(zhì)比乙烷活潑D．戊烷和乙烷都能和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)答案：C解析：A．戊烷和乙烷屬于同系物，戊烷比乙烷多3個CH2原子團(tuán)，A正確；B.烷烴的熔沸點隨碳原子數(shù)的增加逐漸升高，戊烷的熔、沸點比乙烷的高，B正確；C．戊烷為液態(tài)，乙烷為氣態(tài)，相同條件下乙烷更活潑，C錯誤；D.戊烷和乙烷都能和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，D正確。5．在常溫、常壓下，取下列四種氣態(tài)烴各1mol，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是()A．CH4 B．C3H8C．C4H10 D．C2H6答案：C解析：根據(jù)燃燒通式CxHy＋(x＋0.25y)O2eq\o(→,\s\up7(點燃))xCO2＋0.5yH2O進(jìn)行計算，氣態(tài)烴各1mol，甲烷燃燒需要2mol氧氣，丙烷燃燒需要5mol氧氣，丁烷燃燒需要6.5mol氧氣，乙烷燃燒需要3.5mol氧氣，故消耗氧氣最多的是丁烷。6．(2024·青海西寧高二期末)下列有關(guān)鏈狀烷烴的敘述正確的是()A．在鏈狀烷烴分子中可能含有不飽和鍵B．鏈狀烷烴中除甲烷外，都能使酸性KMnO4溶液褪色C．通常鏈狀烷烴的熔、沸點隨分子中碳原子數(shù)的增加而降低D．所有的鏈狀氣態(tài)烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)答案：D解析：A．烷烴分子中，只含有碳碳單鍵(甲烷除外)、碳?xì)鋯捂I，不可能含有不飽和鍵，A錯誤；B.烷烴均不能被酸性KMnO4溶液氧化，B錯誤；C．通常鏈狀烷烴的熔、沸點隨碳原子數(shù)的增加而升高，C錯誤；D.烷烴的特征反應(yīng)為取代反應(yīng)，氣態(tài)烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，D正確。題點三烷烴的一鹵代物的種數(shù)7．(2024·云南紅河高二期末)下列烷烴的一溴取代物只有一種的是()A．丙烷 B．乙烷C．異丁烷 D．正丁烷答案：B解析：A．丙烷含有2種氫，一溴取代物有2種，A不符合題意；B.乙烷含有1種氫，一溴取代物有1種，B符合題意；C．異丁烷含有2種氫，一溴取代物有2種，C不符合題意；D.正丁烷含有2種氫，一溴取代物有2種，D不符合題意。8．(2024·南京師大附中高二期中)碳原子數(shù)小于20的烷烴中，一氯代物不存在同分異構(gòu)體的烷烴有()A．2種 B．3種C．4種 D．5種答案：D9．(2023·長沙高二開學(xué)考試)1mol某鏈狀烷烴在氧氣中充分燃燒，需要消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氧氣246.4L，它在光照的條件下與氯氣反應(yīng)能生成4種不同的一氯代物(不考慮立體異構(gòu))，該烴的結(jié)構(gòu)簡式是()A．(CH3)3CCH2CH2CH3B．CH3CH2CH(CH3)2C．CH3CH2CH2CH2CH3D．(CH3CH2)2C(CH3)2答案：A解析：鏈狀烷烴分子通式為CnH2n＋2(n≥1)，在氧氣中充分燃燒的化學(xué)方程式為CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O。由題可知，O2的物質(zhì)的量為eq\f(246.4L,22.4L·mol-1)＝11mol，可得n＝7，該烷烴的分子式為C7H16，故B、C錯誤；(CH3)3CCH2CH2CH3分子中含有4種不同化學(xué)環(huán)境的H，其一氯代物有4種，故A正確；(CH3CH2)2C(CH3)2分子中含有3種不同化學(xué)環(huán)境的H，其一氯代物有3種，故D錯誤。10．已知有一種烴的結(jié)構(gòu)類似自行車(如圖)，簡稱“自行車烴”，下列關(guān)于它的敘述正確的是()A．易溶于水B．可以發(fā)生取代反應(yīng)C．其密度大于水的密度D．與環(huán)己烷互為同系物答案：B解析：烴都難溶于水且密度比水小，A、C項錯誤；“自行車烴”屬于飽和烴，具有類似甲烷的化學(xué)性質(zhì)，光照下能與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)，B項正確；環(huán)己烷(C6H12)分子中只含有1個碳環(huán)，而“自行車烴”(C16H30)分子中含有2個碳環(huán)，在分子組成上相差C10H18，不滿足相差若干個CH2原子團(tuán)的條件，二者不互為同系物，D項錯誤。11．(2024·吉林四平高二期末)關(guān)于有機(jī)物的說法不正確的是()A．分子式為C11H22B．與環(huán)己烷互為同系物C．既能發(fā)生取代反應(yīng)，又能發(fā)生加成反應(yīng)D．核磁共振氫譜有6組吸收峰答案：C解析：A．由結(jié)構(gòu)簡式可知分子式為C11H22，A正確；B.該物質(zhì)與環(huán)己烷結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差5個CH2原子團(tuán)，滿足同系物的兩個條件，B正確；C．該有機(jī)物中不含雙鍵、三鍵等能加成的官能團(tuán)，不能發(fā)生加成反應(yīng)，C錯誤；D.分子中有6種不同化學(xué)環(huán)境的H，核磁共振氫譜有6組吸收峰，D正確。12．某烷烴X分子中碳與氫的質(zhì)量比為36∶7?，F(xiàn)取兩支試管，分別加入適量溴水，實驗操作及現(xiàn)象如下：下列有關(guān)X的說法正確的是()A．相同條件下，X的密度比水大B．X的分子式為C5H12C．X能與Br2發(fā)生加成反應(yīng)使溴水褪色D．實驗后試管2中的有機(jī)層是上層還是下層，可通過加水確定答案：D解析：烷烴X分子中碳與氫的質(zhì)量比為36∶7，則C、H原子數(shù)目之比為eq\f(36,12)∶eq\f(7,1)＝3∶7，故X分子式為C6H14，故B錯誤；烷烴X能萃取溴水中的溴，上層呈橙紅色，說明X的密度比水小，故A錯誤；X為烷烴，不能與溴發(fā)生加成反應(yīng)使溴水褪色，故C錯誤；C6H14能發(fā)生取代反應(yīng)得到溴代烴，溴代烴不溶于水，向試管中加水，若上層液體體積變大，則說明試管2中的有機(jī)層在下層，故D正確。13．某化學(xué)學(xué)習(xí)小組欲探究己烷的性質(zhì)，用己烷進(jìn)行下列實驗：實驗1：溴水eq\o(→,\s\up7(＋己烷，振蕩),\s\do5(操作①))eq\o(→,\s\up7(靜置))分層，下層為幾乎無色的液體eq\o(→,\s\up7(),\s\do5(操作②))橙色溶液。實驗2：將上述橙色溶液裝入密封性好的無色試劑瓶中。過一段時間，溶液顏色變淺，打開瓶蓋瓶口出現(xiàn)白霧。實驗3：利用如圖所示實驗裝置在一定條件下分解己烷生成丙烷和丙烯(CH3CH==CH2)，且丙烯能被酸性KMnO4溶液氧化。(1)實驗1中用到的玻璃儀器主要有__________(填名稱)。(2)由實驗1可知，己烷的物理性質(zhì)有_______________________________________________________________________________________________________________。(3)實驗2中的橙色溶液顏色逐漸變淺的原因是________(填字母)。A．己烷與溴發(fā)生了取代反應(yīng)B．溴己烷為無色物質(zhì)C．液溴向外揮發(fā)濃度降低D．己烷與液溴發(fā)生了加成反應(yīng)E．液溴與己烷分層，密度大的液溴在下層(4)實驗3中裝置Ⅱ的作用是___________________________________________。(5)試管C中的現(xiàn)象是________________________________________________。(6)試寫出裝置Ⅰ中發(fā)生反應(yīng)生成丙烷和丙烯的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。答案：(1)燒杯、分液漏斗(2)密度比水小，難溶于水，可溶解溴(3)AB(4)冷凝己烷分解產(chǎn)生的氣體(5)酸性高錳酸鉀溶液的紫紅色褪去(6)CH3(CH2)4CH3eq\o(→,\s\up7(一定條件))CH3CH2CH3↑＋CH3CH=CH2↑解析：(1)實驗1的主要操作是分液，需要的玻璃儀器主要是燒杯和分液漏斗。(2)溴水和己烷混合后，下層幾乎是無色的，且分液后得到橙色溶液，這說明己烷密度比水小，難溶于水，可溶解溴。(3)由于打開瓶蓋瓶口出現(xiàn)白霧，這說明有溴化氫生成。己烷是烷烴，能