第七章 第一节 第3课时　烷烃的性质 学案（含答案）—2024春高中化学人教版必修二

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.烷烃的化学性质
(1)通常情况下，烷烃比较稳定，与______、________或高锰酸钾等________________不发生反应。但物质的稳定性是相对的，在特定条件下，烷烃也会发生某些反应。
(2)烷烃的氧化反应(燃烧)
烷烃在空气中完全燃烧生成CO2和H2O，写出CH4、C3H8燃烧的化学方程式：
________________________________________________________________________；
________________________________________________________________________。
试写出链状烷烃CnH2n＋2燃烧的通式：_______________________________________。
思考　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：________________。
(3)烷烃的分解反应
烷烃在________________下会发生分解，常用于石油化工和天然气化工生产中。
1．判断正误
(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(　　)
2．几种烷烃的沸点如下：
烷烃 甲烷 乙烷 丁烷 戊烷
沸点/℃ －164 －89 －0.5 36
根据以上数据推断丙烷的沸点可能是(　　)
A．－40 ℃ B．－162 ℃
C．－89 ℃ D．36 ℃
3．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，则下列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
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
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。
思考　若1 mol甲烷和Cl2发生取代反应，生成相同物质的量的4种有机物，则需要Cl2的物质的量是多少？
________________________________________________________________________
烷烃取代反应特点(以CH4与Cl2的反应为例)
(1)反应条件
光照条件下与纯卤素单质反应。
(2)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。因此制取一氯代物，一般不采用取代反应。
(3)数量关系
CH4与Cl2发生取代反应时，每有1 mol H被取代，则消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl；
1 mol CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4 mol Cl2。
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．判断正误
(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(　　)
2．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
3.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。
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．(2023·安徽安庆一中高一月考)下列关于甲烷的说法正确的是(　　)
①一氯甲烷分子具有正四面体结构
②二氯甲烷有两种同分异构体
③甲烷与Cl2在光照条件下发生取代反应，取代1 mol H需0.5 mol Cl2
④甲烷分子的四个C—H中，任意两个之间的键角均相等
A．④ B．②③
C．③④ D．①④
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．(2023·辽宁铁岭西丰高中高一期中)实验室中将盛有甲烷与氯气混合气体的量筒倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，光照使其发生反应，下列说法错误的是(　　)
A．量筒中气体颜色逐渐变浅
B．氯化氢极易溶于水，导致量筒中液面上升
C．饱和食盐水能够抑制氯气的溶解
D．通过量筒内壁上出现的油状液滴可以说明生成四种有机产物
5．如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中吸入10 mL CH4，同温同压下乙管中吸入50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，将针管放在光亮处片刻后，观察现象。
(1)下列是某同学预测的实验现象：
①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。
其中正确的是________(填序号)。
(2)甲管中发生的化学反应类型为__________________________。
(3)反应后，甲管中主要剩余气体最好用下列试剂中的________(填字母)吸收。
A．水 B．氢氧化钠溶液
C．硝酸银溶液 D．饱和食盐水
(4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到__________________，若再向其中滴入几滴紫色石蕊溶液，又观察到____________________。
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)CH4＋2O2CO2＋2H2O　C3H8＋5O23CO2＋4H2O
CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O
思考　(1)C5H12　(2)C5H12＋8O25CO2＋6H2O
(3)
解析　(1)n(CO2)＝＝0.5 mol，则1 mol该链状烷烃含有5 mol C原子，该烷烃为C5H12。(3) C5H12的同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH3、、三种,其中分子中含有4个甲基的为。
(3)较高温度
应用体验
1．(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)√
2．A　3.B
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．原子或原子团
思考　CH4和Cl2发生取代反应生成4种取代产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳原子守恒，4种取代产物的物质的量分别为0.25 mol，根据取代反应特点，CH4分子中1个氢原子被取代时消耗1个Cl2分子，则需要Cl2的物质的量等于被取代的氢原子的物质的量，即：0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol。
3．(1)低　难　易
应用体验
1．(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2．③⑤⑥　[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。]
3．(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.A
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．D　[Cl2被消耗，Cl2的量逐渐减少，所以气体颜色逐渐变浅；HCl溶于水导致量筒中压强减小，从而导致量筒中液面上升；饱和NaCl溶液中Cl－浓度高，从而抑制Cl2的溶解；该反应中产生了一氯甲烷(气体)、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳四种有机物，油状物有三种。]
5．(1)②③　(2)取代反应　(3)B　(4)液体分为两层，产生白色沉淀　溶液变红色