专题8 第一单元 第5课时　烃的燃烧与共线、共面问题　等效氢法 课件（共71张PPT）

(共71张PPT)
第5课时
DIWUKESHI
烃的燃烧规律及其应用 / 常见烃分子中原子共线、共面问题判断 / 烃的一氯代物同分异构体数目的判断 / 随堂演练　知识落实 / 课时对点练
烃的燃烧与共线、共面问题　等效氢法
专题8
核心素养
发展目标
1.认识烃的分子式的确定方法和燃烧规律。
2.根据烃分子中碳原子的成键特点分析原子共线、共面问题。
3.能够根据等效氢法判断烷烃一氯代物的同分异构体数目。
内容索引
一、烃的燃烧规律及其应用
二、常见烃分子中原子共线、共面问题判断
三、烃的一氯代物同分异构体数目的判断
随堂演练　知识落实
课时对点练
烃的燃烧规律及其应用
一
1.烃燃烧的通式
若烃的分子式为CxHy，则CxHy在空气或氧气中完全燃烧的化学方程式
为
2.耗氧量大小规律
等质量 等物质的量
耗氧量 越大，耗氧量越多
x＋ 越大，耗氧量越多
产物量 越大，生成的CO2越少，水越多 x越大，生成的CO2越多；y越大，生成的水越多
3.气体体积变化规律
其中，ΔV＝V后－V前。
(1)当温度大于或等于100 ℃时，水为气态
(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。
应用体验
1.在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量氧气中燃烧，消耗氧气最多的是
A.CH4 B.C2H4
C.C3H8 D.C4H6
√
2.两种气态烃以任意比例混合，在105 ℃时，1 L该混合烃与10 L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态，所得气体体积仍为11 L。下列各组混合烃中符合此条件的是
A.C2H4、C2H6 B.CH4、C3H8
C.C2H6、C3H6 D.CH4、C3H4
√
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常见烃分子中原子共线、共面问题判断
二
1.熟悉常见分子的空间结构
(1)与三键直接相连的原子共线，如—C≡C—、—C≡N。
(2)“模型法”分析多原子共面问题
①甲烷型：CH4分子为正四面体结构，如图 ，凡是碳原子
与4个原子形成共价键时，其空间结构都是四面体，5个原子中最多有3个原子共平面，称为V形共面。凡是出现一个碳原子周围连有4个原子的结构，所有的原子不可能共平面。
②乙烯型：乙烯分子是平面形结构，如图 ，所有原子
共平面，与双键碳原子直接相连的4个原子与2个双键碳原子共平面。
③苯型：苯分子(C6H6)是平面正六边形结构，位于苯环上的12个原子共平面，处于对角线位置的4个原子共直线。
2.连接不同基团后的原子共面分析
(1)直线与平面连接，则直线在这个平面上。
如苯乙炔： ，所有的原子共平面。
(2)平面与平面连接：如果两个平面结构通过单键相连，由于单键可以旋转，两个平面可以重合。
如苯乙烯： ，分子中至少12个原子共平面，最多16个原子共平面。
(3)平面与立体结构连接：如甲基与平面结构通过单键相连，由于单键可以旋转，甲基的一个氢原子可能处于这个平面上。
应用体验
1.分子 中，在同一平面上的碳原子至少有
A.7个 B.8个
C.9个 D.14个
√
苯环是平面正六边形结构，分子中12个原子共平面，且处于对位的4个
原子共直线。分析 的结构时，容易受苯环书写形式的
局限而认为至少有8个碳原子共平面，实质上4、7、8、11号4个碳原子共直线，所以该分子中至少有9个碳原子共平面。
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原子有_____个。
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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右特点：
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原子有8个。
(2)可能共面的原子最多有______个，一定共面的原子有______个。
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因为单键可以旋转，甲基(—CH3)上的3个H原子最多有一个H原子可以在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)一定共直线的C原子最多有_____个，一定共直线的原子有_____个。
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4
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。
归纳总结
判断烃分子中原子共面的方法
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烃的一氯代物同分异构体数目的判断
三
烃分子中的一个氢原子被氯原子代替，称为烃的一氯代物，其同分异构体数目的判断是常见重要题型，通常用等效氢法判断其数目。
若烃有n种不同的等效氢，其一元取代物就有n种。
(1)同一碳原子上的氢为等效氢；
(2)同一碳原子上所连甲基(—CH3)上的氢为等效氢；
(3)处于对称位置的碳原子上的氢为等效氢。
应用体验
1.四联苯 的一氯代物有
A.3种 B.4种
C.5种 D.6种
√
推断有机物一氯代物的种数需要找中心对称轴，四联苯是具有两条对
称轴的物质，即 ，在其中的一部分上有几种不同
的氢原子(包括对称轴上的氢原子)，就有几种一氯代物，四联苯有5种不同的氢原子，故其有5种一氯代物。
2.下列烷烃在光照下与氯气反应，生成的一氯代烃种类最多的是
A.
B.
C.CH3CH2CH2CH3
D.
√
A项分子中只含有1种位置的氢原子，所以生成的一氯代烃只有1种；
B项分子中含有3种位置不同的氢原子，所以生成的一氯代烃有3种；
C项分子中含有2种位置不同的氢原子，所以生成的一氯代烃有2种；
D项分子中含有2种位置不同的氢原子，所以生成的一氯代烃有2种。
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随堂演练　知识落实
1.下列烃①C4H10、②C4H8、③C7H8、④C6H12分别完全燃烧，耗氧量分析不正确的是
A.等物质的量时耗氧量最少的是①
B.等物质的量时③和④的耗氧量相等
C.等质量时耗氧量最大的是①
D.等质量时②和④的耗氧量相等
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√
5
等物质的量时，若烃写成CxHy，(x＋ )越大，耗氧量越大；等质量时，若烃写成CHx，x越大，耗氧量越大。
2.下列分子中的所有原子都处于同一平面的是
A.乙烷
B.乙烯
C.丙烯(CH2==CH—CH3)
D.正丁烷
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乙烷中碳原子所成价键为四面体结构，所有原子不可能都处于同一平面，A项错误；
乙烯是平面形分子，所有原子处于同一平面，B项正确；
丙烯(CH3—CH==CH2)中含有甲基，甲基碳原子上所连的原子不可能处于同一平面，C项错误；
正丁烷中含有甲基，甲基具有甲烷的结构特点，因此所有原子不可能处于同一平面，D项错误。
5
3.分子式为C4H9Cl的有机化合物有
A.3种 B.4种
C.5种 D.6种
√
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C4H9Cl可以看作C4H10上的一个氢原子被氯原子代替，写出C4H10的两种
同分异构体： 、 ，用—Cl代替
以上的4种H原子，就是该有机物的4种同分异构体。
4.假设烷烃的通式为CnH2n＋2，以下物理量随n的增大而减小的是
A.1 mol烷烃中共价键的数目
B.1 mol烷烃完全燃烧时的耗氧量
C.一氯代物的种类
D.氢元素的含量
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烷烃的通式为CnH2n＋2，随着n的增大，碳、氢原子数量都增加，形成的共价键数目越来越多，故A错误；
随着n的增大，碳、氢原子数量都增加，1 mol烷烃完全燃烧时的耗氧量越来越大，故B错误；
随着n的增大，同分异构体的数量越来越多，一氯代物的种类越来越多，故C错误；
氢元素的含量越小。
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5.某烃的结构简式为 ，若分子中共线碳原子
数为a，可能共面的碳原子数最多为b，含四面体结构的碳原子数为c，则a、b、c分别是
A.3、4、5 B.3、10、4
C.3、14、4 D.4、10、4
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首先利用乙烯模型中键角为120°，乙炔模型为直线形，苯环键角为120°，将有机物的结构写成右图。
4、7、8号3个碳原子一定共线，所以共线碳原子数为3；苯环和2、3、4、5、7号碳原子构成的乙烯面
可以共面，又因为4、7、8号3个碳原子一定共线，所以8号碳原子一定也在这个平面内，1号、6号碳原子也可以在这个平面内，则可能共面的碳原子数最多为14；以四个单键与其他原子连接的碳原子为四面体结构，只有1、2、5、6号碳原子符合。
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课时对点练
题组一　烃的燃烧规律及其应用
1.6.72 L(标准状况)两种气态烃的混合物完全燃烧生成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
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2.在120 ℃时，1 L某烃在a L O2中完全燃烧，得到相同条件下的气体体积为(1.5＋a) L，则该烃可能是
A.甲烷 B.乙烷
C.乙烯 D.乙炔
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设该烃的分子式为CxHy，在a L O2中完全燃烧，则
1 L　　　　　　　　　　　　　 　　(1.5＋a) L－(1＋a) L
3.将一定量气态烃充分燃烧后的产物通入足量石灰水中完全吸收，经过滤得到20 g沉淀，滤液质量比原石灰水减少5.8 g。该有机物可能是
A.乙烯　　　B.乙烷　　　C.丙烷　　　D.丁烷
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20 g沉淀为CaCO3，则有机物中含n(C)＝0.2 mol，由质量守恒得：m(CaCO3)－m(CO2)－m(H2O)＝5.8 g，即20 g－44 g·mol－1×0.2 mol－m(H2O)＝5.8 g，m(H2O)＝5.4 g，n(H2O)＝0.3 mol。所以有机物中n(C)∶n(H)＝0.2 mol∶(0.3 mol×2)＝1∶3，则该气态烃应为乙烷。
题组二　常见烃分子中原子共线、共面问题判断
4.下列有关有机物结构的说法正确的是
A.CH3CH2CH2CH3分子中四个碳原子排列成一条直线
B.氯乙烯中所有原子不可能处于同一平面内
C.苯中所有原子都处于同一平面内
D.CH3CH==CHCH3中的所有原子处于同一平面内
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CH3CH2CH2CH3分子中四个碳原子呈锯齿形排列，不在一条直线上，A项错误；
乙烯是平面结构，氯乙烯中所有原子一定处于同一平面内，B项错误；
苯中12个原子都处于同一平面内，C项正确；
CH3CH==CHCH3中含有甲基，所有原子不可能处于同一平面内，D项错误。
5.下列物质的所有原子，不可能处于同一平面内的是
A.CH2Cl2 B.CH2==CH2
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乙烯和苯都属于平面形结构，所有原子都处于同一平面内，而甲烷分子是正四面体结构，所有原子不可能处于同一平面内，所以A项CH2Cl2相当于2个Cl原子取代了CH4中的2个氢原子，其所有原子不可能处于同一平面内；
同理，我们可以将C项看作是乙烯中的一个氢原子被苯环取代，从而得出C项中物质的所有原子可能处于同一平面内。
6.下列有关CCl3—CH==CH—C≡C—CH3分子的说法不正确的是
A.6个碳原子有可能在一条直线上
B.在一条直线上的碳原子最多有4个
C.6个碳原子可能在同一平面上
D.该分子能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色
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的空间结构为平面形，题给有机物的所有碳原子不可能在一条
直线上。
7.下列说法正确的是
A.环己烷( )分子中所有原子均在同一平面上
B.向溴水中分别通入乙烯和苯，都能观察到溴水褪色现象，且原理相同
C. 分子中所有碳原子一定在同一平面上
D.甲苯( )分子中最多有12个原子共平面
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环己烷分子中的C为饱和碳原子，所有原子不可能共平面，A错误；
乙烯能使溴水褪色，是因为CH2==CH2和Br2发生加成反应，而苯能使溴水褪色是因为发生萃取现象，原理不同，B错误；
分子中甲基上最多有一个H原子和C原子可与苯环共平面，
故最多有13个原子共平面，D错误。
题组三　烃的一氯代物同分异构体数目的判断
8.下列关于同分异构体的叙述正确的是
A.新戊烷的一氯代物有3种
B.丙烷中一个氢原子被溴原子取代的产物有3种
C.甲烷的二氯代物有2种
D.C5H11Cl有8种结构
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因为CH4的一氯代物只有1种，故新戊烷[C(CH3)4]的一氯代物也只有1种，A错误；
取代产物可以看作是丙基连接溴原子，因丙基有2种，故丙烷的一氯取代产物有2种，B错误；
甲烷为正四面体结构，其二氯代物只有1种，C错误；
因C5H11—(戊基)的结构有8种，故C5H11Cl的同分异构体有8种，D正确。
9.(2022·郑州高一校级月考)已知甲苯的一氯代物有4种，则甲苯完全氢化后的环烷烃的一氯代物有
A.3种 B.4种
C.5种 D.6种
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甲苯完全氢化后得到甲基环己烷，它的一氯代物除了和甲苯相似的4种外，还多了1种，即甲基与环己烷相连的碳原子上也有1个H原子可以被取代，故C项正确。
10.下列化合物的一氯代物的种类数目多少排列正确的是
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ②(CH3)2CHCH(CH3)2
③(CH3)3CCH2CH3 ④(CH3)3CC(CH3)3
A.①＞②＞③＞④ B.③＝①＞②＞④
C.③＞②＞④＞① D.②＞③＝①＞④
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①一氯代物的种类数为3，②一氯代物的种类数为2，③一氯代物的种类数为3，④一氯代物的种类数为1，故B正确。
11.一种气态烷烃和气态烯烃组成的混合物共10 g，混合气体的密度是相同状况下H2密度的12.5倍，该混合气体通过装有溴水的试剂瓶时，试剂瓶总质量增加了8.4 g，该混合气体可能是
A.乙烯和乙烷 B.乙烷和丙烯
C.甲烷和乙烯 D.丙烯和丙烷
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混合气体的平均摩尔质量为12.5×2 g·mol－1＝25 g·mol－1，则混合气体的物质的量为 ＝0.4 mol；又烯烃中最简单的乙烯的摩尔质量是28 g·mol－1，故烷烃的摩尔质量一定小于25 g·mol－1，只能是甲烷。当混合气体通过溴水时，由于只有烯烃和溴水反应，因此增重的8.4 g为烯烃的质量，则甲烷的质量为10 g－8.4 g＝1.6 g，物质的量为0.1 mol，则烯烃的物质的量为0.3 mol，摩尔质量为 ＝28 g·mol－1，根据
烯烃通式CnH2n和14n＝28，可得出n＝2，即烯烃为乙烯。
12.已知乙烯分子为平面形结构，C2H2为直线形结构。则有机物M(CH≡C—CH==CH—CH3)分子中，共直线和共平面的原子数最多分别为
A.6、11 B.5、10
C.4、9 D.4、11
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根据乙炔、乙烯和甲烷的结构，有机物M的分子结构为 ，
则最多有4个原子共直线，因为单键可以旋转，甲基上3个H原子中，可以有一个H原子旋进平面内，因此最多有9个原子共面。
13.化合物 (x)、 (y)、 (z)的分子式均为C5H6。下列说法正确的是
A.x的同分异构体只有y和z两种
B.y分子中所有原子均处于同一平面
C.z的一氯代物只有一种
D.x、y、z均能使酸性高锰酸钾溶液褪色
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x的分子式为C5H6，对应的同分异构体可为环状烃，也可为链状烃，如H3C—C≡C—CH==CH2，所以其同分异构体不止y和z两种，A错误；
y分子中有四面体碳原子，所有原子不可能处于同一平面，B错误；
z的一氯代物只有一种： ，C正确；
z中没有碳碳双键，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，D错误。
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14.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的量最多的是______。
CH4
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(2)常温常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是_______。
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(3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳的量最多的是_______，生成水的量最多的是______。
C2H4
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(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_____________。
CH4和C2H4
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由题意可知，在120 ℃、1.01×105 Pa下，
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15.烷烃包括很多种，含有1～4个碳原子的烷烃为气体，如甲烷、乙烷，可以作燃料、催化剂等；含有5～16个碳原子的烷烃为液体，如汽油、柴油、煤油等，可用作液体燃料；含有17个碳原子以上的正烷烃为固体，如凡士林、沥青等，可以作润滑剂、建筑材料等。
(1)某烷烃只能生成一种一氯代物，此烷烃的分子式可以是_____(填字母，下同)。
A.CH4　　　B.C3H8　　　C.C4H10　　　D.C6H14
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CH4只有1种结构，只有1种氢原子，所以其一氯代物有1种，故A正确；
C3H8只有1种结构(CH3CH2CH3)，有2种氢原子，所以其一氯代物有2种，故B错误；
C4H10有正丁烷和异丁烷2种结构，正丁烷(CH3CH2CH2CH3)有2种氢原子，异丁烷[CH3CH(CH3)CH3]有2种氢原子，所以其一氯代物共有4种，故C错误；
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C6H14有5种同分异构体，CH3(CH2)4CH3有3种氢原子，CH3CH(CH3)CH2CH2CH3有5种氢原子，CH3CH2CH(CH3)CH2CH3有4种氢原子，CH3C(CH3)2CH2CH3有3种氢原子，CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3有2种氢原子，所以其一氯代物共有17种，故D错误。
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(2)进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是_____。
A.(CH3)2CHCH2CH2CH3 B.(CH3)3CCH2CH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2 D.(CH3)2CHCH3
B
该题实际上就是选择“取代反应后只能生成三种一氯代物”的烷烃，这样就可以选择结构中有3种氢原子的烃。A中有5种，B中有3种，C、D中各有2种。
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(3)主链上有5个碳原子，含甲基、乙基两个支链的烷烃有_____。
A.5种　　　B.4种　　　C.3种　　　D.2种
D
主链上有5个碳原子，则乙基只能连在中间碳原子上，甲基可以连在中间碳原子上，也可以连在2号碳原子上，所以有如下2种：
　　　　　　　　 　　 、 。
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专题8