2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第7章有機(jī)化合物第1節(jié)第2課時(shí)烷烴的性質(zhì)學(xué)案新人教版必修第二冊

PAGE7-第2課時(shí)烷烴的性質(zhì)發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.結(jié)合試驗(yàn)，駕馭甲烷的主要性質(zhì)及應(yīng)用，培育“宏觀辨識與科學(xué)探究”的核心素養(yǎng)。2.依據(jù)甲烷的性質(zhì)，遷移理解烷烴的性質(zhì)及應(yīng)用，培育“證據(jù)推理與變更觀念”的核心素養(yǎng)。一、烷烴的性質(zhì)1．烷烴的相識：自然氣、沼氣和煤層氣的主要成分均為甲烷，“凡士林”、石蠟、汽油、煤油的主要成分是含碳原子數(shù)較多的烷烴。2．烷烴的物理性質(zhì)(隨分子中碳原子數(shù)增加)烷烴均犯難溶于水的無色物質(zhì)。(1)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)與密度：漸漸上升。(2)狀態(tài)：由氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)，其中常溫、常壓下碳原子數(shù)小于或等于4的烷烴為氣態(tài)。3．烷烴的化學(xué)性質(zhì)在通常狀況下，烷烴比較穩(wěn)定，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑不反應(yīng)。但在特定條件下可燃燒，在較高溫度下會發(fā)生分解，與氯氣等發(fā)生取代反應(yīng)。(1)氧化反應(yīng)—燃燒反應(yīng)CH4、C3H8燃燒的化學(xué)方程式分別為CH4＋2O2eq\o(→,\s\up9(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O、C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up9(點(diǎn)燃))3CO2＋4H2O。微點(diǎn)撥：煤礦中時(shí)常發(fā)生瓦斯爆炸，這與CH4氣體爆炸有關(guān)。為了保證平安生產(chǎn)，必需實(shí)行通風(fēng)，嚴(yán)禁煙火等措施。(2)受熱分解——應(yīng)用于石油化工和自然氣化工生產(chǎn)中。(3)取代反應(yīng)——以甲烷為例，寫出化學(xué)方程式①CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光))CH3Cl＋HCl②CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光))CH2Cl2＋HCl③CH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光))CHCl3＋HCl④CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光))CCl4＋HCl取代反應(yīng)是有機(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)。CH4與Cl2在光照下，能生成幾種有機(jī)物？這些產(chǎn)物的狀態(tài)和溶解性如何？提示：4種有機(jī)物，一氯甲烷(CH3Cl)為氣態(tài)，二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯甲烷(四氯化碳)均為液態(tài)，4種產(chǎn)物都不溶于水。二、有機(jī)物的一般性質(zhì)1．物理性質(zhì)：大多數(shù)有機(jī)物的熔點(diǎn)比較低，難溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有機(jī)溶劑。2．化學(xué)性質(zhì)：大多數(shù)有機(jī)物簡單燃燒，受熱會發(fā)生分解；有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)比較困難，常伴有副反應(yīng)發(fā)生，很多反應(yīng)須要在加熱、光照或運(yùn)用催化劑的條件下進(jìn)行。微點(diǎn)撥：有機(jī)反應(yīng)比較困難，常有很多副反應(yīng)發(fā)生，因此有機(jī)反應(yīng)化學(xué)方程式常用“→”，而不用“=”。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)C3H8的熔、沸點(diǎn)和密度均比C6H14的低。 ()(2)烷烴在光照下均能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)。 ()(3)CH4、C2H6均能使酸性KMnO4溶液褪色。 ()(4)烷烴很穩(wěn)定，不能發(fā)生分解反應(yīng)。 ()[答案](1)√(2)√(3)×(4)×2．煤礦瓦斯爆炸往往與甲烷有關(guān)，下列敘述中錯誤的是()A．煤礦的礦井要留意通風(fēng)并嚴(yán)禁煙火，以防爆炸事故的發(fā)生B．甲烷燃燒放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料C．點(diǎn)燃甲烷不必事先進(jìn)行驗(yàn)純D．點(diǎn)燃混有空氣的甲烷不確定會爆炸[答案]C3．有①甲烷、②乙烷、③丙烷、④丁烷4種烷烴，試回答下列問題：(1)請寫出丁烷在足量的氧氣中充分燃燒的化學(xué)方程式：________________________________________________________________。(2)相同狀況下，等體積的上述氣態(tài)烴完全燃燒，消耗O2的量最多的是________(填序號，下同)。(3)在120℃、1.01×105Pa條件下，某氣態(tài)烴與足量的O2完全反應(yīng)后，測得反應(yīng)前后氣體的體積沒有發(fā)生變更，則該烴為________。[答案](1)2C4H10＋13O2eq\o(→,\s\up9(點(diǎn)燃))8CO2＋10H2O(2)④(3)①烷烴的取代反應(yīng)CH4與Cl2的取代反應(yīng)試驗(yàn)裝置AB試驗(yàn)現(xiàn)象A裝置：試管內(nèi)氣體顏色漸漸變淺；試管內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)，試管中有少量白霧，且試管內(nèi)液面上升，有固體析出B裝置：無明顯現(xiàn)象請回答下列問題：1．Cl2與CH4反應(yīng)生成了哪些產(chǎn)物？物質(zhì)的量最多的是什么產(chǎn)物？有機(jī)產(chǎn)物中哪種產(chǎn)物常溫下是氣體？提示：五種產(chǎn)物，有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。HCl的量最多。CH3Cl在常溫下是氣體。2．能否用CH4和Cl2按1∶1的體積比混合來制取純凈的CH3Cl？為什么？提示：不能。CH4和Cl2的反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，不行能只發(fā)生第一步取代反應(yīng)，生成物為混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機(jī)物與氯化氫形成的混合物，CH3Cl的產(chǎn)率低，因此不能用CH4和Cl2按1∶1的體積比混合來制取純凈的CH3Cl。3．0.5molCH4與Cl2在光照下發(fā)生取代反應(yīng)，反應(yīng)完全后，測得四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量相同，則消耗Cl2的物質(zhì)的量為多少？生成HCl多少mol?提示：四種產(chǎn)物的物質(zhì)的量均為eq\f(0.5,4)mol＝0.125mol，n(Cl)＝0.125mol×(1＋2＋3＋4)＝1.25mol，n(HCl)＝n(Cl)＝1.25mol，n(Cl2)＝1.25mol。即消耗Cl2的物質(zhì)的量為1.25mol，生成HCl為1.25mol。1．烷烴與Cl2的取代反應(yīng)(1)反應(yīng)條件：光照(漫散光照耀，不用太陽光直射，以防爆炸。)(2)生成產(chǎn)物的種類很多，烷烴碳原子越多，產(chǎn)物越多，但HCl最多。(3)反應(yīng)特點(diǎn)：①連鎖反應(yīng)烷烴中的氫原子被氯原子逐步取代，各步反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，即第一步反應(yīng)一旦起先，后續(xù)反應(yīng)馬上進(jìn)行。②數(shù)量關(guān)系：每取代1mol氫原子，消耗1molCl2，生成1molHCl。2．在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質(zhì)的氣體發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種鹵代產(chǎn)物和相應(yīng)的鹵化氫氣體。CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up9(光))CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可與X2接著發(fā)生取代反應(yīng)。3．取代反應(yīng)的特點(diǎn)是“上一下一，有進(jìn)有出”，類似無機(jī)反應(yīng)中的復(fù)分解反應(yīng)，留意在書寫化學(xué)方程式時(shí)，防止漏寫產(chǎn)物中的小分子。1．下列化學(xué)反應(yīng)中不屬于取代反應(yīng)的是()A．CH3CH2Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光))CH3CHCl2＋HClB．CH3OH＋HCleq\o(→,\s\up9(光))CH3Cl＋H2OC．2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑D．CH3—CH2—Br＋H2Oeq\o(→,\s\up9(NaOH),\s\do9(△))CH3—CH2—OH＋HBrC[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)。C項(xiàng)中的反應(yīng)為置換反應(yīng)，不是有機(jī)反應(yīng)，更不是取代反應(yīng)。]2．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4LCH4與氯氣在光照下發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測得四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗的氯氣為()A．0.5molB．2molC．2.5molD．4molC[1molCH4與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，該四種取代物中n(Cl)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol，依據(jù)取代反應(yīng)特點(diǎn)，1/2的氯原子進(jìn)入氯化氫，所以n(HCl)＝2.5mol，故生成物中所含氯原子共2.5mol＋2.5mol＝5mol，參與反應(yīng)的氯氣為n(Cl2)＝2.5mol。]3．下列關(guān)于取代反應(yīng)和置換反應(yīng)的說法中，正確的是()A．取代反應(yīng)和置換反應(yīng)中確定都有單質(zhì)生成B．取代反應(yīng)和置換反應(yīng)確定都屬于氧化還原反應(yīng)C．取代反應(yīng)大多是可逆的，反應(yīng)速率慢，而置換反應(yīng)一般是單向進(jìn)行的，反應(yīng)速率快D．取代反應(yīng)和置換反應(yīng)的產(chǎn)物都是唯一的，不會有多種產(chǎn)物并存的現(xiàn)象C[取代反應(yīng)產(chǎn)物一般是化合物，A錯誤；取代反應(yīng)有的是氧化還原反應(yīng)，有的不是，B錯誤；取代反應(yīng)有的是逐步進(jìn)行的，因此生成物中可能會存在多種產(chǎn)物共存的現(xiàn)象，D錯誤。]4．某課外活動小組利用如圖所示裝置探究甲烷與氯氣的反應(yīng)。依據(jù)題意，回答下列問題：(1)CH4與Cl2發(fā)生反應(yīng)的條件是________；若用日光直射，可能會引起________________。(2)試驗(yàn)中可視察的試驗(yàn)現(xiàn)象有：量筒內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴，飽和食鹽水中有少量固體析出，___________________，______________________等。(3)試驗(yàn)中生成的油狀液滴的化學(xué)式為__________，其中________是工業(yè)上重要的溶劑。(4)用飽和食鹽水而不用水的緣由是_______________。[解析]CH4和Cl2光照可以反應(yīng)生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，隨著反應(yīng)進(jìn)行，Cl2不斷消耗，黃綠色漸漸消逝。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下是無色油狀液體，故量筒內(nèi)壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水，量筒內(nèi)的壓強(qiáng)減小，量筒內(nèi)液面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl－濃度增大，使NaCl固體析出。[答案](1)光照(或光亮處)爆炸(2)量筒內(nèi)黃綠色氣體顏色變淺量筒內(nèi)液面上升(3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4CHCl3、CCl4(4)降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反應(yīng)[素材一]相識甲烷對人體及環(huán)境的影響甲烷對人基本無毒，但濃度過高時(shí)，使空氣中氧含量明顯降低，使人窒息。當(dāng)空氣中甲烷達(dá)25%～30%時(shí)，可引起頭痛、頭暈、乏力、留意力不集中、呼吸和心跳加速、共濟(jì)失調(diào)。若不剛好遠(yuǎn)離，可致窒息死亡。皮膚接觸液化的甲烷，可致凍傷。甲烷也是一種溫室氣體。GWP的分析顯示，以單位分子數(shù)而言，甲烷的溫室效應(yīng)要比二氧化碳大上25倍。這是因?yàn)榇髿庵幸呀?jīng)具有相當(dāng)多的二氧化碳，以至于很多波段的輻射早已被汲取殆盡了；因此大部分新增的二氧化碳只能在原有汲取波段的邊緣發(fā)揮其汲取效應(yīng)。一些數(shù)量較少的溫室氣體(包括甲烷在內(nèi))，所汲取的是那些尚未被有效攔截的波段，所以每多一個(gè)分子都會供應(yīng)新的汲取實(shí)力。[素材二]可燃冰甲烷可以形成籠狀的水合物，甲烷被包袱在“籠”里，也就是我們常說的可燃冰。它是在確定條件(合適的溫度、壓力、氣體飽和度、水的鹽度、pH等)下由水和自然氣在中高壓和低溫條件下混合時(shí)組成的類冰的、非化學(xué)計(jì)量的、籠形結(jié)晶化合物。它可用mCH4·nH2O來表示，m代表水合物中的氣體分子，n為水合指數(shù)(即水分子數(shù))?？扇急饕獌Υ嬗诤５谆蚝涞貐^(qū)的永久凍土帶，比較難以找尋和勘探。新研制的靈敏度極高的儀器，可以實(shí)地即時(shí)測出海底土壤、巖石中各種超微量甲烷、乙烷、丙烷及氫氣的精確含量，由此推斷出可燃冰資源存在與否和資源量等各種指標(biāo)。1．依據(jù)素材一：(1)空氣中CH4濃度較高時(shí)，對人類有哪些危害。(2)等質(zhì)量的CH4與CO2溫室效應(yīng)誰大？提示：(1)可引起人的頭痛、頭暈、乏力、留意力不集中、呼吸和心跳加速，共濟(jì)失調(diào)，甚至引起窒息死亡。液化的CH4接觸皮膚可致凍傷。(2)eq\f(1,16)×25＞eq\f(1,44)，CH4的溫室效應(yīng)大。2．依據(jù)素材二：(1)開采可燃冰有什么重大意義？(2)可燃冰形成條件是什么？主要儲存于哪里？提示：(1)開采可燃冰可以緩解能源危機(jī)，開發(fā)新能源。(2)中高壓和低溫條件由水與自然氣組合而成的無形結(jié)晶水合物。主要儲存于海底或寒冷地區(qū)的永久凍土帶。通過素材一與素材二，讓學(xué)生知道甲烷的危害和可燃冰的開發(fā)意義，培育“科學(xué)精神與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。1．下面列舉的是某化合物的組成和性質(zhì)，能說明該物質(zhì)確定是有機(jī)物的是()A．僅由碳、氫兩種元素組成B．僅由碳、氫，氧三種元素組成C．在氧氣中燃燒只生成二氧化碳D．熔點(diǎn)低而且難溶于水A[僅由碳、氫兩種元素組成的化合物屬于烴，烴是有機(jī)物，A正確；碳酸(H2CO3)不屬于有機(jī)物，B錯誤；CO在氧氣中燃燒只生成二氧化碳，但CO不屬于有機(jī)物，C錯誤；熔點(diǎn)低且難溶于水的物質(zhì)不確定是有機(jī)物，如CO等，D錯誤。]2．關(guān)于烷烴性質(zhì)的敘述中，不正確的是()A．烷烴同系物的熔、沸點(diǎn)隨分子內(nèi)碳原子數(shù)的增多漸漸上升，常溫下的狀態(tài)由氣態(tài)遞變到液態(tài)，再遞變到固態(tài)B．烷烴同系物的密度隨分子內(nèi)碳原子數(shù)的增多而漸漸增大，從比水輕遞變到比水重C．烷烴跟鹵素單質(zhì)在光照下能發(fā)生取代反應(yīng)D．烷烴同系物都不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色B[烷烴的密度隨碳原子數(shù)的增多而漸漸增大，但總比水輕，所以B項(xiàng)錯。]3．下列有關(guān)烷烴的敘述中，正確的是()A．在烷烴分子中，全部的化學(xué)鍵都是碳碳單鍵B．烷烴中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去C．分子通式為CnH2n＋2的烴不確定是烷烴D．全部的烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)D[在烷烴分子中，碳原子之間全部以單鍵結(jié)合，碳原子的剩余價(jià)鍵全部跟氫原子相結(jié)合而達(dá)飽和，故烷烴中的化學(xué)鍵并不都是碳碳單鍵，選項(xiàng)A說法不正確；烷烴屬飽和烴，其化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，通常烷烴不與酸、堿、氧化劑(如酸性KMnO4溶液)反應(yīng)，選項(xiàng)B說法不正確；因分子通式CnH2n＋2中的碳原子已達(dá)到完全飽和狀態(tài)，因此符合通式CnH2n＋2的有機(jī)物確定是烷烴，選項(xiàng)C說法不正確；烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，這是烷烴的主要特征性質(zhì)，選項(xiàng)D說法正確。]4．下列反應(yīng)中，屬于取代反應(yīng)的是()A．CH4eq\o(→,\s\up9(高溫))C＋2H2B．CuSO4＋Fe=FeSO4＋CuC．CH4＋2O2eq\o(→,\s\up9(點(diǎn)燃))CO2＋2H2OD．C2H6＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光))C2H5Cl＋HClD[A項(xiàng)，CH4在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)；B項(xiàng)，鐵與硫酸銅發(fā)生置換反應(yīng)，而非取代反應(yīng)；C項(xiàng)，CH4的燃燒屬于氧化反應(yīng)；D項(xiàng)，C2H6與Cl2在光照下發(fā)生取代反應(yīng)。]5．(素養(yǎng)題)如圖是某同學(xué)利用日常用品注射器設(shè)計(jì)的簡易試驗(yàn)裝置。甲管中注入10mLCH4，同溫同壓下乙管中注入50mLCl2，將乙管氣體推入甲管中，氣體在甲管中反應(yīng)，試管放在光亮處一段時(shí)間。(1)下列是某同學(xué)預(yù)料的試驗(yàn)現(xiàn)象：①氣體最終變?yōu)闊o色；②試驗(yàn)過程中，甲管活塞向內(nèi)移動；③甲管內(nèi)壁有油珠；④產(chǎn)生火花。其中正確的是________。(2)甲管中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的類型為______________。(3)反