第七章　第二节　第3课时　烃的燃烧规律及烃分子中原子共线、共面的判断 学案（含答案）

第3课时　烃的燃烧规律及烃分子中原子共线、共面的判断
[核心素养发展目标]　1.掌握烃的燃烧规律及应用。2.能根据烃分子中碳原子的成键特点分析原子共线、共面问题。
一、烃的燃烧规律及应用
1．烃(CxHy)的燃烧通式
CxHy＋____________O2______CO2＋________H2O(配平化学方程式)。
2．烃的燃烧耗氧规律
(1)相同物质的量的烃(CxHy)，__________越大，耗氧越多，反之越少。
(2)相同质量的烃(CxHy)，______________越大，耗氧越多，反之越少。
3．烃燃烧前后气体体积的变化
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O　ΔV
1　　　x＋　　　　x　　　
其中，ΔV＝V后－V前。
(1)当温度大于或等于100 ℃时，水为气态
则ΔV＝－1
(2)当常温常压时，水为液体
则ΔV＝－(1＋)，反应后气体体积始终减小且减少量与氢原子数有关。
1．两种气态烃的混合物6.72 L(标准状况)，完全燃烧生成0.48 mol CO2和10.8 g H2O，则该混合烃中(　　)
A．一定不存在乙烯
B．一定不存在甲烷
C．一定存在甲烷
D．一定存在乙烯
2．现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物：
(1)等质量的以上三种物质完全燃烧时消耗O2最多的是________。
(2)常温常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2最多的是________。
(3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳最多的是____________，生成水最多的是__________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，以上三种物质中的两种和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，这两种气体是__________________。
二、常见烃分子中原子共线、共面的判断
1．常见分子构型
(1)甲烷型：
正四面体→凡是碳原子形成4个共价单键时，其空间结构都是四面体形，5个原子中最多有3个原子共平面。
(2)乙烯型：
平面结构→碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面。
(3)乙炔型：－C≡C－
直线结构→碳碳三键直接相连的2个原子与2个碳原子共直线。
(4)苯型：
平面结构→位于苯环上的12个原子共平面，位于对角线位置上的4个原子共直线。
2．原子共面的分析方法
(1)甲烷、乙烯、苯三种分子中的氢原子如果被其他原子取代，则取代后的分子结构基本不变。
(2)共价单键可以自由旋转，共价双键和共价三键不能旋转。
(3)根据分子的结构和化学键之间的夹角画出分子中原子的相对位置，如。
1．下列说法正确的是(　　)
A．丙烷是直链烃，所以分子中3个碳原子也在一条直线上
B．丙烯分子中所有原子均在同一平面上
C．所有碳原子一定在同一平面上
D．CH3－CH==CH－C≡C－CH3分子中所有碳原子可能在同一平面上
2．已知某有机分子(C11H10)的结构简式为，则该分子中：
(1)可能共面的C原子最多有________个，一定共面的C原子最多有________个。
(2)可能共面的原子最多有__________个，一定共面的原子最多有________个。
(3)一定共直线的C原子最多有________个，一定共直线的原子最多有________个。
判断烃分子中原子共面的方法
1．两种气态烃以一定比例混合，在105 ℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体总体积仍是10 L，下列混合烃中不符合此条件的是(　　)
A．CH4、C2H4 B．CH4、C3H8
C．C2H4、C3H4 D．C2H2、C3H6
2．下列各组中的两种有机物，无论以何种比例混合，只要混合物总质量不变，完全燃烧时生成的水的质量也不变的是(　　)
A．C2H4、C4H8 B．C8H10、C4H10
C．C2H4、C2H4O D．C8H8、C4H8
3．下列关于烃的说法正确的是(　　)
A．共面的C原子最多为14个
B．共直线的C原子只有4个
C．1 mol该烃最多可以和6 mol H2发生加成反应
D．1 mol该烃最多可以消耗6 mol Br2
4．(1)请写出烷烃CxHy在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式：__________________________
_______________________________________________________________________________。
有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷4种烷烃，试回答下列问题：
(2)相同状况下，等体积的上述气态烃充分燃烧，消耗O2最多的是______________。
(3)等质量的上述气态烃，在充分燃烧时，消耗O2最多的是______________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下，某气态烃与足量的O2完全反应后，测得反应前后气体的体积没有发生改变，则该烃为______________________________________________________。
(5)10 mL某气态烃，在50 mL O2中充分燃烧，得到液态水，以及体积为35 mL的混合气(所有气体体积均在同温同压下测定)，该气态烃是__________。
(6)的分子式为____________，1 mol该烃完全燃烧需消耗氧气________ mol。
第3课时　烃的燃烧规律及烃分子中原子共线、共面的判断
一、
1．(x＋)　x　
2．(1)x＋　(2)
应用体验
1．C
2．(1)CH4　(2)C2H6　(3)C2H4　CH4　(4)CH4和C2H4
二、
应用体验
1．D
2．(1)11　8　(2)19　12　(3)4　4
解析　根据CH4、CH2==CH2、和CH≡CH的空间结构，可知该有机物分子中原子空间位置有如下特点：
(1)由此可知，苯环和乙烯基团所在平面内的所有碳原子，即11个碳原子都有可能共面，根据苯的结构，一定共面的C原子共有8个。(2)因为单键可以旋转，甲基(—CH3)上的3个H原子，最多有一个H原子可以旋入苯环和乙烯基团所在的平面内，故可能共面的原子最多为19个，一定共面的原子应为苯环和与其连接的2个C原子，共12个。(3)苯环对位及对位上连接的两个碳原子共4个C原子一定共直线，乙炔基团及所连接的一个C原子和一个H原子也一定共直线。
随堂演练　知识落实
1．B　2.A
3．C　[苯环上所有原子共平面、直接连接碳碳双键两端的原子共平面、直接连接碳碳三键两端的原子共直线，则该分子中最多有13个C原子共面，A项错误；苯环上对称位置碳原子及其连接的原子共直线，碳碳三键中碳原子及其连接的原子共直线，共直线的C原子最多有6个，B项错误；苯环和碳碳三键、碳碳双键都能和氢气发生加成反应，则1 mol该烃最多可以和6 mol H2发生加成反应，C项正确；该分子中只有碳碳双键和碳碳三键能和溴发生加成反应，1 mol 该烃最多可以消耗3 mol Br2，D项错误。]
4．(1)CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O
(2)丁烷　(3)甲烷　(4)甲烷　(5)乙烷　(6)C12H24　18
解析　(1)烷烃在足量的氧气中充分燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式为CxHy＋(x＋)O2点燃,xCO2＋H2O。(2)甲烷分子式为CH4，乙烷分子式为C2H6，丙烷分子式为C3H8，丁烷分子式为C4H10，它们的(x＋)值分别为2、3.5、5、6.5，丁烷的(x＋)值最大，即相同状况下，等体积的这4种烃，丁烷消耗O2最多。(3)四种烃中甲烷中H的质量分数ω(H)最大，等质量充分燃烧时，甲烷消耗O2最多。(4)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下，生成的水为气态，CxHy＋(x＋)O2点燃,xCO2＋H2O(g)，所以1＋(x＋)＝x＋，解得y＝4，即分子式中氢原子数目为4。(5)甲烷、乙烷、丙烷、丁烷4种烷烃中它们的(x＋)值分别为2、3.5、5、6.5,10 mL完全燃烧需要氧气的体积分别为20 mL、35 mL、50 mL、65 mL，所以只有丁烷不能完全燃烧，若完全燃烧，则混合气体是CO2、O2，设烃为CxHy，则
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O(l)　ΔV，
1　　　　　　　　　1＋(x＋)－x＝1＋
10　　　　　　　　　(10＋50－35)＝25
所以10×(1＋)＝25，解得y＝6，即1分子烃中H的原子个数是6，氧气有剩余，所以10×(x＋)＜50，由于y＝6，解得x＜3.5，所以气态烃为乙烷；若不完全燃烧，10 mL丁烷生成CO需要氧气45 mL，小于50 mL，所以混合气体是CO2、CO，设烃为CxHy，根据C原子守恒，有10x＝35，解得x＝3.5，碳原子数目不为整数，不成立。(6)为环烷烃，分子中含有12个C，所以其名称为环十二烷；该有机物中含有一个环，含有的氢原子数比链状烷烃少2，所以环十二烷的分子式为C12H24,1 mol C12H24完全燃烧消耗氧气的物质的量为(12＋) mol＝18 mol。