第七章　第一节　第3课时　烷烃的性质 学案（含答案）

第3课时　烷烃的性质
[核心素养发展目标]　1.了解烷烃的主要物理性质和化学性质，培养变化观念与平衡思想的素养。2.熟练掌握甲烷的主要性质，提高证据推理与模型认知能力。3.认识取代反应的概念及特点，培养微观探析及变化观念。
一、烷烃的物理性质及可燃性
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1．烷烃的物理性质
相似性 递变性(随分子中碳原子数的增加)
熔、沸点 较低 逐渐________
密度 比水____ 逐渐________
状态 气态→液态→固态，常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态(常温常压下，新戊烷为气态)
溶解性 难溶于______，易溶于汽油等____________
2.烷烃的稳定性及可燃性
(1)稳定性：通常情况下，烷烃比较稳定，与________、________或高锰酸钾等________不发生反应。
(2)可燃性：烷烃可以在空气中完全燃烧，发生________反应，生成CO2和H2O。
CH4燃烧的化学方程式：___________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
C3H8燃烧的化学方程式：__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
链状烷烃燃烧通式：_______________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)分解反应：烷烃在____________下会发生分解。
(1)常温常压下，CH4、C2H6和C3H8为气体，C4H10、C6H14呈液态(　　)
(2)在通常条件下，烷烃和硫酸、氢氧化钠不反应，和酸性KMnO4溶液也不反应(　　)
(3)在做甲烷、乙烷燃烧实验前，气体一定要验纯(　　)
(4)使用天然气(主要成分为CH4)的燃气灶，改用液化石油气(主要成分为C4H10)，应增大进气量或减小进风量(　　)
(5)烷烃都能燃烧，且完全燃烧的产物一定是CO2和H2O(　　)
1．有两种气态烷烃的混合物，在标准状况下其密度为1.15 g·L－1，则关于此混合物的组成说法不正确的是(　　)
A．一定有甲烷
B．一定不存在乙烷
C．可能是甲烷和乙烷的混合物
D．不可能为乙烷和丙烷的混合物
2．标准状况下，0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成11.2 L CO2。
(1)写出该链状烷烃的分子式：________。
(2)写出该链状烷烃燃烧的化学方程式：______________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(3)该链状烷烃的同分异构体有多种，写出分子中含有4个甲基(—CH3)的结构简式：________。
二、烷烃的典型性质——取代反应
1．烷烃的取代反应实验探究(以CH4与Cl2的反应为例)
实验操作
实验现象 A装置：试管内气体颜色逐渐______；试管内壁有______________出现，试管中有______________，且试管内液面________，水槽中有固体析出 B装置：__________
实验结论 CH4与Cl2需在________条件下发生化学反应，有关化学方程式为 CH4＋Cl2___________________________________________________； CH3Cl＋Cl2_________________________________________________； CH2Cl2＋Cl2________________________________________________； CHCl3＋Cl2_________________________________________________
产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均____溶于水。 状态：常温下除________是气体，其余三种均为液体
数量关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
2.取代反应
(1)概念：有机物分子里的某些原子或原子团被其他________________所替代的反应。
(2)特点
①烷烃的取代反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，因此产物一般为________。
②烷烃分子中1 mol氢原子被取代，消耗________卤素单质，同时生成1 mol卤代氢，1 mol CnH2n＋2与Cl2发生取代反应，最多消耗卤素单质为________ mol。
③烷烃中有几种不同化学环境的氢就可以生成几种一氯代物。
3．有机物的性质
(1)物理性质：与无机物相比，大多数有机物的熔点比较____，____溶于水，____溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
(2)化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生(有机化学方程式常用“―→”连接反应物和生成物)，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。
(1)乙烷、丁烷等烷烃和氯水也可以发生取代反应(　　)
(2)CH4和Cl2按体积比1∶1混合，发生取代反应生成的产物只有两种(　　)
(3)CH4和Cl2发生取代反应时，每生成1 mol HCl，则有1 mol Cl2参加反应(　　)
(4)CH4分子为正四面体结构，因此其生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4都为正四面体结构(　　)
(5)CH4和Cl2发生取代反应的产物中，CH3Cl的含量最多(　　)
1．下列反应属于取代反应的是________(填序号)。
①CH4C＋2H2
②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
③CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl
④2NaBr＋Cl2===2NaCl＋Br2
⑤CH3OH＋HClCH3Cl＋H2O
⑥CH3CH2Br＋H2OCH3CH2OH＋HBr
⑦CH4＋2O2CO2＋2H2O
2．某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题。
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是___________；若用日光直射，可能会引起________________。
(2)实验中可观察到的实验现象有：试管内壁出现油状液滴，____________________，________________等。
(3)实验中生成的油状液滴的分子式为____________________，其中____________是工业上重要的有机溶剂。
烷烃(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律
(1)反应条件：光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。
(2)反应物：卤素单质，如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。
(3)反应产物：虽然反应物的比例、反应时间的长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多。
(4)反应特点——连锁反应
甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，并不只发生反应CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，其他反应也在进行。
1．下列关于烷烃性质的叙述正确的是(　　)
A．烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低
B．烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化
C．在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应
D．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物
2．在标准状况下，22.4 L CH4与Cl2在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的Cl2的物质的量为(　　)
A．0.5 mol B．2 mol
C．2.5 mol D．4 mol
3．下列烷烃在光照条件下与氯气反应，只生成一种一氯代物的是(　　)
A．CH3CH2CH2CH3
B．
C．
D．
4．如图所示，在光照条件下，将盛有CH4和Cl2的试管倒扣于盛有饱和食盐水的水槽中进行实验，不可能出现的现象是(　　)
A．试管中液面上升至试管顶部
B．试管内的黄绿色变浅
C．试管内壁出现油状液滴
D．试管内出现少量白雾
5．(2022·长春外国语学校高一期中)如图所示，U形管的左端用橡胶塞封闭，充有CH4和Cl2(体积比为1∶4)的混合气体，假定Cl2在水中的溶解度可以忽略不计。将该装置放置在有漫射光的地方，让混合气体缓慢反应一段时间。
回答下列问题：
(1)假设CH4与Cl2完全反应，且只生成一种有机物，写出发生反应的化学方程式：___________
_______________________________________________________________________________。
(2)若CH4与Cl2的体积比为1∶1，则反应得到的产物为________(填字母，下同)。
A．CH3Cl、HCl
B．CCl4、HCl
C．CH3Cl、CH2Cl2
D．CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl
(3)经过几个小时的反应，U形管右侧的水面______________。
A．升高 B．降低
C．不变 D．无法确定
(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左侧观察到的现象有______________________________。
(5)右端玻璃管的作用是__________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
第3课时　烷烃的性质
一、
1．升高　小　增大　水　有机溶剂
2．(1)强酸　强碱　强氧化剂　(2)氧化　CH4＋2O2CO2＋2H2O　C3H8＋5O23CO2＋4H2O　CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O　(3)较高温度
正误判断
(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
应用体验
1．B　[该混合烷烃的平均摩尔质量为1.15 g·L－1×22.4 L·mol－1＝25.76 g·mol－1，即平均相对分子质量为25.76，相对分子质量小于25.76的烷烃是CH4，其他烷烃都大于25.76，故混合物中一定有甲烷，A正确；乙烷的相对分子质量为30，可能有，也可能没有，故B错误、C正确；乙烷和丙烷的相对分子质量都大于25.76，故不可能是乙烷和丙烷的混合物，D正确。]
2．(1)C5H12　(2)C5H12＋8O25CO2＋6H2O
(3)
二、
1．变浅　油状液滴　少量白雾　上升　无现象　光照　CH3Cl(一氯甲烷)＋HCl　CH2Cl2(二氯甲烷)＋HCl　CHCl3(三氯甲烷或氯仿)＋HCl　CCl4(四氯甲烷或四氯化碳)＋HCl　不　CH3Cl
2．(1)原子或原子团　(2)①混合物　②1 mol　2n＋2
3．(1)低　难　易
正误判断
(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
应用体验
1．③⑤⑥
解析 　①为CH4在高温下的分解反应；②和④为无机反应中的置换反应，也为氧化还原反应；⑦为CH4的燃烧，属于氧化反应，③⑤⑥属于有机反应中的取代反应。
2．(1)光照　爆炸　(2)试管内黄绿色气体颜色变浅　试管内液面上升　(3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4　CHCl3和CCl4
随堂演练　知识落实
1．D　2.C
3．C　[A项，分子中有2种类型的氢原子，一氯代物有2种；B项，分子中有2种类型的氢原子，一氯代物有2种；C项，分子中6个甲基类型相同，氢原子只有1种类型，故一氯代物有1种；D项，分子中有4种类型的氢原子，一氯代物有4种。]
4．A　[反应生成的一氯甲烷为气体，故液面不会上升至试管顶部，A项错误；氯气与甲烷发生反应，逐渐被消耗，生成无色物质，黄绿色变浅，B项正确；反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳不溶于水，为油状液滴，C项正确；CH4和Cl2发生取代反应，生成HCl，HCl遇水形成酸雾，D项正确。]
5．(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl　(2)D　(3)B　(4)液面升高，内壁附有油状液滴，黄绿色气体颜色变浅或消失，有白色胶状沉淀生成　(5)平衡气压
解析　(1)若CH4和Cl2完全反应且只生成一种有机物，则CH4中的4个氢原子被完全取代，生成CCl4和HCl，化学方程式为CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。(2)CH4与Cl2的取代反应是一种连锁反应，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，因此四步反应均发生，故得到4种氯代产物和HCl。(3)CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应，U形管左侧生成的HCl气体极易溶于水，在此条件下除CH3Cl外其他3种氯代产物均为液体，U形管左侧气体压强减小，U形管右侧液面降低，左侧液面升高。(4)因左侧生成的HCl溶于水后发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以除了能观察到U形管左侧液面升高，内壁有油状液滴附着，气体颜色变浅或消失，还能观察到有白色胶状沉淀生成。