7.1 第3课时　烷烃的性质 学案（含答案） 2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修2

第3课时　烷烃的性质
【课程目标】　
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。
知识点一　烷烃的性质
1．物理性质
2.化学性质
(1)稳定性：通常情况下，烷烃与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂都不反应。
(2)可燃性：烷烃都能燃烧。
CH4燃烧方程式：__________________________。
有机反应用“ ―→”连接反应物与生成物。
C3H8燃烧方程式：_________________________。
链状烷烃燃烧通式：_________________________。
书写燃烧方程式时，有机物一般用分子式表示。
(3)高温分解：烷烃在较高温度下会发生分解。
如CH4隔绝空气加热至1 000 ℃时，可分解为炭黑和氢气，化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
1．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 ℃
2．煤矿瓦斯爆炸往往与甲烷有关，下列叙述中错误的是(　　)
A．点燃甲烷不必事先进行验纯
B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生
D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸
3．有①甲烷、②乙烷、③丙烷、④丁烷4种烷烃，试回答下列问题：
(1)请写出丁烷在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式：________________________________________________________________________。
(2)相同状况下，等体积的上述气态烃完全燃烧，消耗O2的量最多的是________(填序号，下同)。
(3)10 mL某气态烃，在50 mL O2中完全燃烧，得到液态水和体积为35 mL的混合气体(所有气体体积均在同温、同压下测定)，该气态烃是________。
知识点二　烷烃的典型性质——取代反应
1．实验探究CH4与Cl2的反应
实验 操作
实验 现象 A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，水槽中有固体析出； B装置：无明显现象
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
产物 性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4________水。 状态：常温下除________是气体，其余三种均为液体
2.取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
3．有机物的性质
(1)物理性质：大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、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(　　)
A．2HI＋Cl2===2HCl＋I2
B．CH4＋2O2CO2＋2H2O
C．Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu
D．CH2Br2＋Cl2CHClBr2＋HCl
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。
　
题型 取代反应的特点
例.1 mol甲烷完全与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？
状元随笔　烷烃取代反应特点(以CH4与Cl2反应为例)
(1)反应条件：光照、纯卤素单质蒸气
(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。
(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。
【变式演练】———————————你学会了吗？
1．在光照条件下，甲烷与Cl2充分反应，得到的生成物中物质的量最多的物质是(　　)
A．CH3Cl B．CH2Cl2
C．CCl4 D．HCl
2．若要使1 mol CH4完全和Cl2发生取代反应，生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则需要Cl2的物质的量为(　　)
A．2 mol　 B．2.5 mol C．3 mol　 D．4 mol
第3课时　烷烃的性质
夯基提能·一遍过
知识点一
1．升高　增大
2．(2)CH4＋2O2CO2＋2H2O　C3H8＋5O23CO2＋4H2O　CnH2n＋2＋nCO2＋(n＋1)H2O　
即学即练
1．解析：随着碳原子数的增加，烷烃的沸点逐渐升高，丙烷的沸点应介于乙烷和丁烷的沸点之间。
答案：A
2．解析：甲烷的爆炸极限为5%～15.4%(即甲烷体积在空气中含量为5%～15.4%)。如果甲烷中混有空气，点燃时可能会发生爆炸，因此点燃之前必须验纯。
答案：A
3．答案：(1)2C4H10＋13O28CO2＋10H2O　(2)④　(3)②
知识点二
1．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　均不溶于　CH3Cl
3．(2)―→
即学即练
1．答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×
2．解析：该反应属于置换反应，A错误；该反应是燃烧反应属于氧化反应，B错误；该反应属于置换反应，C错误；该反应中CH2Br2中的氢原子被氯原子取代，属于取代反应，D正确。
答案：D
3．答案：(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
素养落实·重拓展
例　答案：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，0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol。
变式演练
1．解析：设甲烷的物质的量都是1 mol，1 mol甲烷和氯气在光照条件下发生反应，生成有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳原子守恒知，生成的各种氯代烃的物质的量都小于1 mol，但生成的氯化氢的物质的量大于1 mol，所以生成物的物质的量最多的产物是HCl。
答案：D
2．解析：1 mol CH4生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，即0.1 mol CH3Cl、0.2 mol CH2Cl2、0.3 mol CHCl3、0.4 mol CCl4，则所需n(Cl2)＝0.1 mol×1＋0.2 mol×2＋0.3 mol×3＋0.4 mol×4＝3 mol。
答案：C