第34講 烴和化石燃料(講)學生版

學而優(yōu)·教有方第34講烴和化石燃料【學科核心素養(yǎng)】1.宏觀辨識與微觀探析：認識烴的多樣性，并對烴進行分析；能從不同角度認識烴的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念。2.證據(jù)推理與模型認知：具有證據(jù)意識，能基于證據(jù)對烴的組成、結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)提出可能的假設(shè)。能運用有關(guān)模型解釋化學現(xiàn)象，揭示現(xiàn)象的本質(zhì)和規(guī)律。3.科學探究和創(chuàng)新精神：認識科學探究是進行科學解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學實踐活動。確定探究目的，設(shè)計探究方案，進行實驗探究；在探究中學會合作，面對“異?！爆F(xiàn)象敢于提出自己的見解?！竞诵乃仞B(yǎng)發(fā)展目標】1.知道有機物分子是有空間結(jié)構(gòu)的，以甲烷、乙烯、乙炔、苯為例認識碳原子的成鍵特點，認識它們的官能團和性質(zhì)及應(yīng)用，知道氧化、加成、取代、聚合等有機反應(yīng)類型，知道有機物在一定條件下是可以轉(zhuǎn)化的。2.認識烷烴、烯烴、炔烴和芳香烴的組成和結(jié)構(gòu)特點，比較這些有機化合物的組成、分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的差異。了解烴類在日常生活、有機合成和化工生產(chǎn)中的重要作用。3.結(jié)合石油化工了解化學在生產(chǎn)中的具體應(yīng)用。以煤、石油的開發(fā)利用為例，了解依據(jù)物質(zhì)性質(zhì)及其變化綜合利用資源和能源的方法?！局R點解讀】知識點一、脂肪烴的組成與結(jié)構(gòu)1．脂肪烴的組成、結(jié)構(gòu)特點和通式2.典型代表物的分子組成與結(jié)構(gòu)特點甲烷乙烯乙炔分子式CH4C2H4C2H2結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)簡式CH4CH2=CH2HC≡CH分子結(jié)構(gòu)特點正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109°28′，由極性鍵形成的非極性分子平面結(jié)構(gòu)，鍵角為120°，所有原子處于同一平面內(nèi)，非極性分子直線形結(jié)構(gòu)，鍵角為180°，分子中所有的原子均處于同一直線上，非極性分子知識點二、脂肪烴的物理性質(zhì)變化規(guī)律性質(zhì)變化規(guī)律狀態(tài)常溫下有1～4個碳原子的烴都呈氣態(tài)(新戊烷常溫下呈氣態(tài))，隨著碳原子數(shù)的增多，逐漸過渡到液態(tài)、固態(tài)沸點隨著碳原子數(shù)的增多，沸點逐漸升高；同分異構(gòu)體之間，支鏈越多，沸點越低密度隨著碳原子數(shù)的增多，密度逐漸增大，液態(tài)烴的密度均比水小水溶性均難溶于水知識點三、脂肪烴的化學性質(zhì)1．烷烴的取代反應(yīng)(1)取代反應(yīng)：有機物分子中某些原子或原子團被其他原子或原子團所替代的反應(yīng)。CH4在光照條件下與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，第一步反應(yīng)的方程式為CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3Cl＋HCl，繼續(xù)反應(yīng)依次又生成了CH2Cl2、CHCl3、CCl4。2．烯烴、炔烴的加成反應(yīng)烯烴、炔烴可與X2、HX、H2O、H2等發(fā)生加成反應(yīng)(X＝Cl、Br、I)。(1)加成反應(yīng)：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(yīng)。(2)乙烯、乙炔的加成反應(yīng)(寫出有關(guān)反應(yīng)的化學方程式)3．烯烴、炔烴的加聚反應(yīng)(1)丙烯加聚反應(yīng)的化學方程式為。(2)乙炔加聚反應(yīng)的化學方程式為。4．二烯烴的加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)(1)加成反應(yīng)(2)加聚反應(yīng)：nCH2=CH—CH=CH2eq\o(→,\s\up7(催化劑))。5．脂肪烴的氧化反應(yīng)烷烴烯烴炔烴燃燒現(xiàn)象火焰較明亮火焰明亮，帶黑煙火焰很明亮，帶濃黑煙通入酸性KMnO4溶液溶液不褪色溶液褪色溶液褪色【特別提醒】乙烯能使酸性高錳酸鉀溶液和溴的四氯化碳溶液褪色，二者褪色原理不同。乙烯使酸性高錳酸鉀溶液褪色是因為發(fā)生了氧化反應(yīng)，高錳酸鉀將乙烯氧化成CO2，其自身被還原；乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色是因為與單質(zhì)溴發(fā)生了加成反應(yīng)。知識點四、乙烯和乙炔的實驗室制法乙烯乙炔原理CH3CH2OHeq\o(→,\s\up7(濃H2SO4),\s\do5(170℃))CH2=CH2↑＋H2OCaC2＋2H2O→Ca(OH)2＋HC≡CH↑反應(yīng)裝置收集方法排水集氣法排水集氣法或向下排空氣法知識點五、苯1．組成與結(jié)構(gòu)2．物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味毒性溶解性密度熔、沸點無色液體特殊氣味有毒不溶于水比水小低3.化學性質(zhì)完成下列反應(yīng)的化學方程式：(1)燃燒(氧化反應(yīng))：2C6H6＋15O2eq\o(→,\s\up7(點燃))12CO2＋6H2O(火焰明亮，帶濃煙)。(2)取代反應(yīng)①苯與液溴的反應(yīng)：；②苯的硝化反應(yīng)：。(3)加成反應(yīng)一定條件下與H2加成：。知識點六、芳香烴1．芳香烴的結(jié)構(gòu)特點eq\x(芳香烴)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al(苯及其,同系物)\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(通式：CnH2n－6（n≥6）,成鍵特點：與苯的成鍵特點相同,特征反應(yīng)：能取代，難加成，側(cè)鏈可,被酸性KMnO4溶液氧化)),其他芳香烴——苯乙烯（）、,萘（）、蒽（）等))2．苯的同系物的同分異構(gòu)體(以芳香烴C8H10為例)名稱乙苯鄰二甲苯間二甲苯對二甲苯結(jié)構(gòu)簡式3.苯的同系物與苯的性質(zhì)比較(1)相同點因都含有苯環(huán)eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(取代（鹵代、硝化、磺化）,加氫→環(huán)烷烴（反應(yīng)比烯烴、炔烴困難）,點燃：有濃煙))(2)不同點烷基對苯環(huán)有影響，所以苯的同系物比苯易發(fā)生取代反應(yīng)；苯環(huán)對烷基也有影響，所以苯環(huán)上的烷基能被酸性高錳酸鉀溶液氧化。①硝化：＋3HNO3eq\o(→,\s\up7(濃硫酸),\s\do5(△))＋3H2O。②鹵代：＋Br2eq\o(→,\s\up7(FeBr3),\s\do5())；＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))。③易氧化，能使酸性KMnO4溶液褪色：eq\o(→,\s\up7(酸性KMnO4溶液))?！咎貏e提醒】（1）苯的同系物被酸性KMnO4溶液氧化的規(guī)律①苯的同系物或芳香烴側(cè)鏈為烷基時，不管烷基碳原子數(shù)為多少，只要與苯環(huán)直接相連的碳原子上有氫原子，均能被酸性KMnO4溶液氧化為羧基，且羧基直接與苯環(huán)相連。②并不是所有苯的同系物或芳香烴都能使酸性KMnO4溶液褪色，如就不能，原因是與苯環(huán)直接相連的碳原子上沒有氫原子。（2）苯的同系物發(fā)生鹵代反應(yīng)時，條件不同，取代位置不同。①在光照條件下，鹵代反應(yīng)發(fā)生在烷基上，記作“烷代光”。如。②在鐵(或鹵化鐵)的催化作用下，鹵代反應(yīng)發(fā)生在苯環(huán)上，記作“苯代鐵”。如。知識點七、化石燃料一、煤的綜合利用煤是由有機物和少量無機物組成的復雜混合物，主要含有碳元素，還含有少量氫、氧、氮、硫等元素。1．煤的干餾(1)原理：把煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程。煤的干餾是一個復雜的物理、化學變化過程。(2)煤的干餾產(chǎn)物：出爐煤氣(焦爐氣、粗氨水、粗苯)、煤焦油、焦炭。2．煤的氣化將煤轉(zhuǎn)化為可燃性氣體的過程，目前主要方法是碳和水蒸氣反應(yīng)制水煤氣，化學方程式為C＋H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))CO＋H2。3．煤的液化(1)直接液化：煤＋氫氣eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(高溫))液體燃料。(2)間接液化：煤＋水蒸氣eq\o(→,\s\up7(高溫))水煤氣eq\o(→,\s\up7(催化劑),\s\do5(高溫))甲醇等。知識點八、石油的綜合利用1．石油的成分石油主要是由多種碳氫化合物組成的混合物，含有1～50個碳原子的烷烴和環(huán)烷烴。所含元素以C、H為主，還含有少量N、S、P、O等。2．石油的加工方法過程目的分餾把原油中各組分分離成沸點不同的分餾產(chǎn)物獲得各種燃料用油裂化把相對分子質(zhì)量大的烴斷裂成相對分子質(zhì)量小的烴得到更多的汽油等輕質(zhì)油裂解深度裂化，產(chǎn)物主要呈氣態(tài)得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料知識點九、天然氣的綜合利用1．天然氣的主要成分是甲烷，它是一種清潔的化石燃料，更是一種重要的化工原料。2．天然氣與水蒸氣反應(yīng)制取H2的原理：CH4＋H2O(g)eq\o(→,\s\up7(高溫),\s\do5(催化劑))CO＋3H2。四、天然氣、液化石油氣和汽油的主要成分及其應(yīng)用主要成分應(yīng)用天然氣甲烷燃料、化工原料液化石油氣丙烷、丁烷、丙烯、丁烯燃料汽油C5～C11的烴類混合物汽油發(fā)動機燃料【典例剖析】高頻考點一脂肪烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)例1．角鯊烯是一種高度不飽和烴類化合物，最初是從鯊魚的肝油中發(fā)現(xiàn)的，分子中含有多個碳碳雙鍵，分子式為C30H50，具有生物氧化還原作用與提高能量的效用，利于增強機體的耐力與改善心臟功能，可用于癌癥的防治，是一種無毒性的具有防病治病作用的海洋生物活性物質(zhì)。關(guān)于角鯊烯有下列敘述，其中正確的是()①能使酸性高錳酸鉀溶液褪色②能與氫氣發(fā)生加成反應(yīng)③不飽和度為6④易被氧化A．①②③ B．①③④C．②③④ D．①②③④【變式探究】有機物的結(jié)構(gòu)可用鍵線式表示，如CH3CH=CHCH3的鍵線式為。有機物X的鍵線式為，下列說法不正確的是()A．X的分子式為C8H6B．有機物Y是X的同分異構(gòu)體，且屬于芳香烴，則Y的結(jié)構(gòu)簡式為C．X能使酸性高錳酸鉀溶液褪色D．X與足量的H2在一定條件下反應(yīng)可生成環(huán)狀的飽和烴Z，Z的一氯代物有4種高頻考點二烯烴、炔烴的加成、氧化反應(yīng)規(guī)律2．（2021·浙江真題）關(guān)于有機反應(yīng)類型，下列判斷不正確的是A．(加成反應(yīng))B．(消去反應(yīng))C．(還原反應(yīng))D．(取代反應(yīng))【變式探究】某烴結(jié)構(gòu)式用鍵線式表示為，該烴與Br2加成時(物質(zhì)的量之比為1∶1)，所得的產(chǎn)物有()A．3種 B．4種C．5種 D．6種高頻考點三芳香烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)例3．（2021·浙江真題）有關(guān)的說法不正確的是A．分子中至少有12個原子共平面B．完全水解后所得有機物分子中手性碳原子數(shù)目為1個C．與FeCl3溶液作用顯紫色D．與足量NaOH溶液完全反應(yīng)后生成的鈉鹽只有1種【變式探究】（2020·天津高考真題）關(guān)于的說法正確的是A．分子中有3種雜化軌道類型的碳原子B．分子中共平面的原子數(shù)目最多為14C．分子中的苯環(huán)由單雙鍵交替組成D．與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)生成兩種產(chǎn)物【變式探究】化合物W、X、Y、Z的分子式均為C7H8，Z的空間結(jié)構(gòu)類似于籃子。下列說法正確的是()A．化合物W的同分異構(gòu)體不只有X、Y、Z三種B．X、Y、Z可與酸性KMnO4溶液反應(yīng)C．1molX、1molY與足量Br2/CCl4溶液反應(yīng)最多消耗Br2的物質(zhì)的量均為2molD．Z的一氯代物有3種高頻考點四化石燃料的綜合利用例4．（2021·浙江真題）下列說法不正確的是A．聯(lián)苯()屬于芳香烴，其一溴代物有2種B．甲烷與氯氣在光照下發(fā)生自由基型鏈反應(yīng)C．瀝青來自于石油經(jīng)減壓分餾后的剩余物質(zhì)D．煤的氣化產(chǎn)物中含有CO、H2和CH4等【變式探究】下列關(guān)于煤、石油和天然氣的說法正確的是()A．煤的干餾是將煤在空氣中加強熱使之分解的過程B．煤的氣化是將其通過物理變化轉(zhuǎn)化為氣體的過程C．天然氣除了做燃料之外，還可用于合成氨和生產(chǎn)甲醇D．石油分餾可獲得乙酸、苯及其衍生物【變式探究】如圖所示，將浸透了石蠟油(分子中含有17個碳原子以上的液態(tài)烷烴混合物)的礦渣棉放置在硬質(zhì)試管的底部，試管中加入碎瓷片，給碎瓷片加強熱，石蠟油蒸氣通過碎瓷片表面，發(fā)生反應(yīng)，可得到一定量的氣體生成物，用該生成物進行如下實驗：①生成的氣體通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色②生成的氣