第七章有机化合物
第一节 认识有机化合物
第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.下列物质分子中,属于正四面体结构的是( )
A.CCl4 B.CHCl3
C.CH2Cl2 D.CH3Cl
答案A
解析只有CCl4是正四面体结构,另外三种物质的分子结构都是四面体,但不是正四面体。
2.对/的叙述正确的是( )
A.有两种结构 B.只有一种结构
C.含有非极性键 D.有四种结构
答案B
解析甲烷分子的空间结构是正四面体。若氢原子分别被两个氯原子、两个氟原子代替,其结构变为四面体,碳原子位于四面体的中心位置,两个氯原子、两个氟原子不管从哪个方向与碳原子相连,它们都分别处在相邻的位置,故/只有一种结构,如图所示:/。C—Cl键、C—F键均为极性键。
3.下列分子式不止表示一种物质的是( )
A.C3H8 B.C4H10
C.CHCl3 D.CH2Cl2
答案B
解析正丁烷和异丁烷的分子式都是C4H10。C3H8(丙烷)、CHCl3(三氯甲烷)、CH2Cl2(二氯甲烷)都只表示一种物质。
4.下列说法中正确的是( )
A.C4H10有3种同分异构体
B.相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体
C.同分异构体之间的转化是化学变化
D./和/互为同分异构体
答案C
解析C4H10有2种同分异构体,即CH3CH2CH2CH3和/;物质的相对分子质量相同,但分子式不一定相同,故相对分子质量相同,结构不同的两种化合物不一定是同分异构体;互为同分异构体的物质为不同的物质,故它们之间的转化是化学变化;/和/为同一物质,不互为同分异构体。
5.下列物质之间的相互关系错误的是( )
A.CH3CH2CH2CH2CH3和/互为同分异构体
B.干冰和冰为同一种物质
C.CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物
D.12C和14C互为同位素
答案B
解析干冰是二氧化碳晶体,冰是固态的水。
6.下列叙述正确的是( )
A.分子式相同,各元素质量分数也相同的物质是同种物质
B.通式相同的不同物质一定属于同系物
C.分子式相同的不同物质一定互为同分异构体
D.相对分子质量相同的不同物质一定互为同分异构体
答案C
解析分子式相同的物质,结构不一定相同,所以不一定是同种物质;通式相同的不同物质不一定是同系物,也可能互为同分异构体或是其他关系;相对分子质量相同,分子式不一定相同,如NO和C2H6,因此不一定互为同分异构体。
7.下列结构简式代表了几种不同的烷烃( )
/////
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
答案B
解析结构简式不能体现出分子的实际空间结构,仅能体现出分子中原子间的结合方式。题干中的几种分子可分别表示为/、
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
/、
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
/,故有3种不同的烷烃。
/提升能力·跨越等级
1.能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是0( )
A.甲烷分子中4个C—H键的强度相同
B.甲烷分子中4个C—H键的长度相同
C.甲烷的一氯代物只有1种
D.甲烷的二氯代物只有1种
答案D
解析若甲烷为平面正方形结构,则甲烷分子中4个C—H键的长度和强度也可以相同,A、B项错误;若甲烷为平面正方形结构,则二氯甲烷分子应有2个氯原子分别在邻位和对位两种结构。而实际上二氯甲烷分子只有1种结构,所以甲烷分子不是平面正方形结构,而是正四面体结构,C项错误,D项正确。
2.(双选)有A、B两种碳氢化合物,含碳元素的质量分数相同,关于A、B的下列说法正确的是( )
A.A和B不一定是同分异构体
B.A和B不可能是同系物
C.A和B的最简式一定相同
D.各取1 mol A、B完全燃烧,生成CO2的质量一定相同
答案AC
解析因A、B为两种碳氢化合物,含碳元素的质量分数相同,则氢元素的质量分数也相同,因此A、B的最简式一定相同,C项正确;最简式相同的物质不一定是同分异构体,A项正确;若最简式为CH2,则/与/互为同系物,B项错误;若取等质量的A和B完全燃烧,生成CO2的质量一定相同,但等物质的量的A、B完全燃烧后生成CO2的质量不一定相同,D项错误。
3.下列关于丁烷的叙述不正确的是( )
A.常温下,C4H10是气体
B.C4H10与CH4互为同系物
C.丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体
D.C4H10进行一氯取代后最多生成两种沸点不同的一氯代物
答案D
解析因为丁烷有两种同分异构体:CH3CH2CH2CH3和/,二者均有两种一氯代物,所以丁烷进行一氯取代后最多生成四种沸点不同的一氯代物,D错误。
4.分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)0( )
A.6种 B.7种 C.8种 D.9种
答案C
解析戊烷C5H12有3种同分异构体,分别是:①正戊烷,碳骨架为C—C—C—C—C,有3种不同的H原子,故—Cl取代—H,得到3种结构;②异戊烷,碳骨架为/,有4种不同的H原子,故—Cl取代—H,有4种结构;③新戊烷,碳骨架为/,有1种H原子,故—Cl取代—H,有1种结构。则C5H11Cl的同分异构体有CH2ClCH2CH2CH2CH3、CH3CHClCH2CH2CH3、CH3CH2CHClCH2CH3、
/、/、/、/、/,共8种。
5.分子式为C3H6Cl2的有机物,若再有一个氢原子被氯原子替代,则产物有两种可能的结构,原有机物的结构简式为( )
A.CH2Cl—CH2—CH2Cl
B.CHCl2—CH2—CH3
C.CH2Cl—CHCl—CH3
D.CH3—CCl2—CH3
答案A
解析A项,CH2Cl—CH2—CH2Cl分子中有2种等效氢原子,再有一个氢原子被氯原子取代,得到的产物有2种结构,故正确,B项,CHCl2—CH2—CH3分子中有3种等效氢原子,再有一个氢原子被氯原子取代,得到的产物有3种结构,故错误;C项,CH2Cl—CHCl—CH3分子中有3种等效氢原子,再有一个氢原子被氯原子取代,得到的产物有3种结构,故错误;D项,CH3—CCl2—CH3分子中有1种等效氢原子,再有一个氢原子被氯原子取代,得到的产物只有1种结构,故错误。
/贴近生活·拓展创新
下图是异辛烷的球棍模型:
/
(1)根据球棍模型,写出异辛烷的结构简式: ;?
异辛烷与乙烷的关系是 。?
(2)写出异辛烷完全燃烧的化学方程式:?? (异辛烷用分子式表示)。1 mol异辛烷和1 mol正庚烷分别完全燃烧生成水和二氧化碳,消耗氧气的物质的量之差是 mol。?
(3)异辛烷的同分异构体有很多,其中一种同分异构体X的分子结构中含有6个甲基,则X的结构简式为? 。?
答案(1)/ 互为同系物
(2)2C8H18+25O2/16CO2+18H2O 1.5
(3)/
解析(1)结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物。(2)1 mol异辛烷和1 mol正庚烷相差1 mol“CH2”,1 mol“CH2”完全燃烧需要1.5 mol氧气,所以二者完全燃烧时消耗氧气的物质的量相差1.5 mol。
课件51张PPT。第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 烷烃的结构知识铺垫新知预习自主测试1.碳原子的原子结构示意图为 ,其最外层有4个电子,
其原子既不容易失去也不容易得到电子,在化合物中主要显+4价,碳元素是构成有机物(填“有机物”或“无机物”)的主要元素。
2.二氧化碳的分子式为CO2,电子式为 ,结构式为O=C=O,这些化学用语可简略表明二氧化碳分子内原子间的成键方式。
3.天然气的主要成分是由碳元素和氢元素组成的碳氢化合物,其中最主要的是甲烷。在池沼的底部常含有甲烷,通常把池沼中的气体称为沼气。知识铺垫新知预习自主测试一、有机物中碳原子的成键特点
1.碳原子所形成的共价键类型——单键、双键或三键
(1)单键
①最简单有机化合物甲烷分子中,碳原子以最外层的4个电子分别与4个氢原子的电子形成了4个C—H单键。甲烷的电子式为知识铺垫新知预习自主测试2.碳骨架的基本类型
(1)链状结构知识铺垫新知预习自主测试【微思考1】某有机物的碳骨架为 ,则该碳骨架是否带支链?
提示属于不带支链的直链结构。知识铺垫新知预习自主测试3.探究有机物种类繁多的原因(以分子中含4个碳原子的有机物为例)
(1)根据碳原子的4价键原则,可将下图中碳原子的价键用氢原子补齐,试在各模型下面的横线上写出各物质的分子式。
知识铺垫新知预习自主测试(2)通过以上模型可知,碳原子间可形成碳碳单键、碳碳双键及 碳碳三键。
(3)根据(1)中各物质的分子式,用序号填空。
分子式相同的物质有:①和②;③和④、⑤、⑧、⑨;⑥和⑦。
(4)分子中含4个碳原子的碳氢化合物除(1)中所列的9种外,你还能列举出其他可能的类型吗?
【微思考2】分子中含有4个碳原子的化合物除了有碳氢化合物外,还有哪些其他类化合物?
提示还有碳氯化合物或碳氢氯化合物等。知识铺垫新知预习自主测试二、烷烃的结构
1.甲烷分子的空间构型
甲烷分子中的5个原子不在同一平面上,而是形成了正四面体的立体结构:碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于 4个顶点;分子中的4个C—H键的长度和强度相同,相互之间的夹角相等。分子结构示意图 球棍模型 空间充填模型 知识铺垫新知预习自主测试2.乙烷、丙烷、丁烷的分子组成与结构 知识铺垫新知预习自主测试3.烷烃
(1)定义
只含有碳和氢两种元素,分子中的碳原子之间都以单键结合,碳原子的剩余价键均与氢原子结合,使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱和烃,也称为烷烃。
(2)习惯命名法
以烷烃分子中碳原子数命名,按分子中的碳原子数称为“某烷”,碳原子数在10以内时,依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示,碳原子数在10以上时,用汉字数字表示。
(3)结构简式
乙烷、丙烷、十一烷的结构简式可以分别表示为CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3(CH2)9CH3。知识铺垫新知预习自主测试(4)通式
如果链状烷烃中碳原子数为n,氢原子数就是2n+2,其分子式可用通式CnH2n+2(n≥1)表示。
4.同系物
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。如CH4、C2H6、C3H8互称为同系物。知识铺垫新知预习自主测试5.同分异构体
(1)实例
甲烷、乙烷、丙烷的结构各只有一种。丁烷有两种不同的结构,其球棍模型分别如下图所示,对应的结构简式分别为知识铺垫新知预习自主测试(2)定义
①同分异构现象:化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象称为同分异构现象。
②具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。
(3)同分异构体种数
①随着碳原子数的增加,烷烃的同分异构体的种数也就越多。
②甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体。丁烷有2种,戊烷有3种,己烷有5种,而癸烷有75种。
(4)性质
互为同分异构体的物质的性质有差异,如正丁烷和异丁烷的熔点、沸点不相同。知识铺垫新知预习自主测试【微思考3】烷烃中互为同分异构体的物质的熔点、沸点高低有何规律?
提示分子中支链越多、分子结构对称性越强的物质的熔点、沸点越低。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)碳原子可以跟多数非金属元素原子形成共价键。( )
(2)烷烃分子结构中均为单键。( )
(4)烷烃的所有原子一定不在同一平面上。( )
(5)分子中含有8个碳原子的链状烷烃的分子式为C8H16。( )
(6)正丁烷与异丁烷互为同系物,性质完全相同。( )知识铺垫新知预习自主测试答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)×知识铺垫新知预习自主测试2.下列关于甲烷的说法中错误的是( )
A.甲烷分子是由极性键构成的分子
B.甲烷分子具有正四面体结构
C.甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键
D.甲烷分子中具有非极性键
答案:D
解析:甲烷分子的正四面体结构中,四个键的长度相同,夹角相等,四个氢原子的位置一样,分子中的C—H键均为极性键。知识铺垫新知预习自主测试3.下列物质中,互为同分异构体的是( )
A.①和② B.③和④ C.①和③ D.②和④
答案:B
解析:互为同分异构体的物质的分子式相同,结构不同。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测甲烷的分子结构
问题探究
1.从碳的原子结构分析,有机物中原子成键有什么特点?
提示碳原子结构示意图为 ,其最外层有4个电子,不易失去电子,也不易得到电子,一般通过共价键与氢、氧、硫、氮、卤素等元素的原子相结合,也可以与碳原子形成多种共价键。
2.动手制作CH4、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的模型,分析哪些模型的空间结构是正四面体。CH2Cl2模型中,任意更换氢原子和氯原子的位置,并旋转模型,其结构是否一样?
提示CH4、CCl4是正四面体结构;一样。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.常见有机物结构的表示方法(以甲烷为例)任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.甲烷氯代物的结构特点
CH4分子的立体构型为正四面体,4个C—H键的长度、强度相同,夹角相等,因此CH4分子中的4个氢原子性质完全相同。
(1)若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代,则新形成的分子结构仍为正四面体,如CCl4。
(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代,则新形成的分子结构仍为四面体,但不属于正四面体,如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。
(3)CH4的一元取代物、二元取代物、三元取代物、四元取代物均只有一种。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例1下列各图均能表示甲烷的分子结构,按要求回答下列问题。
(1)甲烷的球棍模型是 (填序号,下同),甲烷的电子式是 。?
(2)如果甲烷是平面结构,则CH2Cl2应该有 种结构,实际CH2Cl2有 种结构,证明甲烷不是平面结构,而是 结构,上述中的 更能反映其真实存在状况。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:(1)C B (2)2 1 正四面体 D
解析:(1)题给图示都可以表示甲烷这种物质,其中分子结构示意图(A)、球棍模型(C)及空间充填模型(D)均能反映甲烷分子的空间构型,但其中空间充填模型更能形象地表达出H、C的相对位置及所占比例;电子式(B)只反映原子最外层电子的成键情况。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练1下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是( )
A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B.CH4、CCl4都是正四面体结构
C.CH4和CCl4中的化学键完全相同
D.CH4、CCl4的结构相同,性质也相同
答案:B
解析:CH3Cl中的C—Cl键和C—H键不同,故CH3Cl不是正四面体结构;CH4和CCl4中的化学键不同,二者的性质也不相同。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测同系物的定义和性质
问题探究
1.CH4与C2H6互为同系物吗?
提示二者结构相似,分子组成上相差一个—CH2,故互为同系物。
提示二者结构不相似,不互为同系物。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.同系物的判断标准
(1)分子结构相似即属于同一类物质;
(2)分子组成上仅相差一个或若干个CH2原子团。
2.同系物判断的三个关键点
(1)“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。
(2)“似”——结构相似,是指化学键类型相似,分子中各原子的结合方式相似。
(3)“差”——组成上相差n个CH2原子团(n≥1)。
①同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。
②同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.判断同系物时应注意的两个问题
(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同,也可能不同。
(2)同系物和同分异构体的区别,互为同系物的物质结构相似,组成不同,分子式不同;互为同分异构体的物质分子式相同,结构可能相似也可能不相似。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例2下列说法中错误的是( )
①化学性质相似的有机物一定是同系物 ②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物一定是同系物 ③若烷烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们必定是同系物 ④互为同系物的两种有机物的物理性质有差异,但化学性质必定相似
A.①②③④ B.只有②③
C.只有③④ D.只有①②③
答案:D
解析:互为同系物的有机物结构相似,化学性质相似,物理性质随碳原子数的递增呈规律性变化,④正确;互为同系物的物质要同时满足结构相似,分子组成相差一个或若干个CH2原子团。故①②③错误。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练2下列物质互为同系物的是( )
C.CH3CH2Cl与CH2ClCH2Cl
D.CH4与CH3CH2Cl
答案:B
解析:A项为同种物质;C项中两物质的分子所含氯原子数不同,分子组成不是相差整数倍的CH2原子团;D项中两物质,前者无氯原子,后者有氯原子。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测同分异构体的判断与书写
问题探究
1.同分异构体的相对分子质量相同,那么,相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗?
提示不一定。物质的相对分子质量相同,但分子式不一定相同,如相对分子质量为28的物质有CO、N2、C2H4,它们不是同分异构体。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.同分异构体中各元素的质量分数分别相等,则所含各元素的质量分数分别相等的物质一定是同分异构体吗?提示二者分子式相同,碳原子与碳原子间的连接方式有所不同,分子结构不同,互为同分异构体;互为同分异构体的物质可能是不同类的物质,如题干所述两种物质,它们的化学性质不同。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测4.CH3CH2CH2CH3的一氯代物有哪几种?
5.CH3CH2CH3的二氯代物有哪几种?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.快速判断同分异构体的方法
(1)先比较不同有机物分子中的碳原子数,若碳原子数不同,则一定不是同分异构体;若碳原子数相同,再看其他原子,确定分子式是否相同。
(2)若分子式相同,再比较结构,只有结构不同的有机物才可能互为同分异构体,注意烷烃中碳原子的四面体结构。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.链状烷烃同分异构体的书写方法
(1)书写规律可概括为主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布由对到邻到间。
①先写出碳原子数最多的主链。
②再写出少一个碳原子的主链,另一个碳原子作为甲基连在主链某碳原子上。
③再写出少两个碳原子的主链,另两个碳原子作为乙基或两个甲基连在主链碳原子上,依次类推。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)以C6H14为例(为了简便,只写碳骨架):
①将分子中全部碳原子连成一条直链。
C—C—C—C—C—C
②从主链的一端取下一个碳原子,依次连在主链,即得到多个带有甲基的同分异构体碳骨架。
注意不能连接在端部,且要考虑到对称结构,避免重复。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测 ③从主链上取下两个碳原子,作为一个乙基或两个甲基,依次连接到剩余的含4个碳原子的主链,由于连入乙基后会改变主链碳原任务一任务二任务三素养脉络随堂检测若再从主链取下更多碳原子,其连接方式均与上述重复。因此,C6H14有5种同分异构体。
注意Ⅰ.主链上的链端碳原子不能连接取代基,主链上的第二个碳原子不能连接乙基,以保证不改变主链,避免写出重复的结构。
Ⅱ.书写时不能只写碳骨架,应满足碳原子的四个价键的要求,添上相应数目的原子。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.等效氢原子法判断同分异构体的数目
烷烃分子中等效氢原子的种类有多少,其一元取代物的种类就有多少,判断等效氢原子的方法有:
(1)同一碳原子上所连的氢原子是等效的;
(2)同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的,如任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(3)处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,如 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例3某化合物A的分子式为C5H11Cl,分析数据表明,分子中任务一任务二任务三素养脉络随堂检测解析:本题考查限制条件下一元取代物同分异构体的书写。可先写出C5H12的三种同分异构体的结构简式,然后对每一种物质分别进行一氯取代,写出各取代物的结构简式,再从中找出符合条件的。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练3分子式为C4H10的烷烃的一氯代物的同分异构体有( )
A.3种 B.4种 C.5种 D.6种
答案:B
解析:分子式为C4H10的烷烃有两种同分异构体:
CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和 (异丁烷)。正丁烷和异丁烷各有2种不同化学环境的氢原子,故C4H10的一氯代物有4种。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测1.下列化学式及结构式中,从成键情况看不合理的是 ( )
答案:B
解析:C、Si均能形成4个共价键,N能形成3个共价键,而O、S能形成2个共价键,由此可以看出B项中碳、硅原子成键不合理。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.下列说法中错误的是( )
A.同系物具有相同的最简式
B.同系物都符合同一通式
C.同系物中,相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团
D.同系物的化学性质基本相似
答案:A
解析:同系物不一定具有相同的最简式,如甲烷、乙烷、丙烷互为同系物,但它们的最简式分别为CH4、CH3、C3H8;结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物,同系物符合同一通式,化学性质相似。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.下列烷烃在光照下与氯气反应,一氯代物只有一种的是 ( )
答案:C任务一任务二任务三素养脉络随堂检测解析:要判断一氯代物的种类数,需对烷烃中H原子种类数进行判断:任务一任务二任务三素养脉络随堂检测4.有下列各组物质:
其中:(1)属于同分异构体的是 (填字母代号,下同);(2)属于饱和烃的是 ;(3)属于同位素的是 ;(4)属于同素异形体的是 ;(5)属于同一种物质的是 。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案:(1)F (2)BDEF (3)A (4)C (5)E
解析: 的质子数相同,中子数不同,是氢的两种同位素;红磷和白磷都是由磷元素组成的单质,它们互为同素异形体;E中的两个结构简式相同,所以它们是同一种物质;F中两物质的分子式都为C6H14,但它们的结构不同,它们互为同分异构体。第2课时 烷烃的性质
课后篇巩固提升
/夯实基础·轻松达标
1.下列有关有机化合物的说法不正确的是( )
A.有机化合物都易燃烧
B.有机化合物中一定含碳元素
C.有机化合物的熔点、沸点一般较低
D.有机化合物使我们的物质世界更加丰富多彩
答案A
解析某些有机物不能燃烧,如CCl4可作灭火剂。
2.(2018全国Ⅱ)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。
/
光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是( )
/
答案D
解析CH4和Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常温下是气体,不溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下是无色油状液体,不溶于水,HCl极易溶于水,故试管内气体体积减小,颜色变浅,液面上升,试管壁上有无色油状液滴出现,D项正确。
3.下列关于甲烷的叙述正确的是( )
A.甲烷分子的立体构型是正四面体,所以,CH2Cl2有两种不同构型
B.甲烷可以与氯气发生取代反应,因此,可以使氯水褪色
C.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸,因此,是矿井安全的重要威胁之一
D.甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色
答案C
解析A项,由于甲烷分子是正四面体结构,四个顶点上任意两个氢原子都是相邻关系,故CH2Cl2只有一种构型。B项,CH4能跟氯气在光照下反应,与氯水不反应。D项,CH4比较稳定,不能被酸性KMnO4溶液氧化。
4.鉴别甲烷、一氧化碳和氢气3种无色气体的方法是,将它们( )
A.先后通入溴水和澄清石灰水
B.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C.点燃,先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯
D.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯,通入溴水
答案C
解析CH4、CO和H2与溴水、澄清石灰水都不反应,A项不可选。CH4和CO燃烧都生成CO2,B、D项不可选。干燥的冷烧杯可检验燃烧产物中是否有水生成,涂有澄清石灰水的烧杯可检验燃烧产物中是否有CO2生成。
5.下列关于CH4和/的叙述正确的是0( )
A.均能用通式CnH2n+2来表示
B.与所有烷烃互为同分异构体
C.它们物理、化学性质相同
D.通常情况下前者是气体,后者是液体
答案A
解析因二者均为烷烃,都符合通式CnH2n+2,A正确;它们与其他烷烃互为同系物,B错误;二者的化学性质相似,但物理性质不同,C错误;分子中所含碳原子数小于或等于4的烷烃常温下是气体,D错误。
6.有两种气态烷烃的混合物,在标准状况下,其密度为1.16 g·L-1,则关于此混合物组成的说法正确的是0( )
A.一定有甲烷
B.一定有乙烷
C.可能是甲烷和己烷的混合物
D.可能是乙烷和丙烷的混合物
答案A
解析标准状况下,该混合物的平均摩尔质量为22.4 L·mol-1×1.16 g·L-1=26 g·mol-1,在烷烃中,只有甲烷的摩尔质量小于26 g·mol-1,所以一定有甲烷,另一种气态烷烃不能确定。
7.取标准状况下的CH4和过量O2的混合气体840 mL点燃,将燃烧后所得的气体混合物用过量碱石灰吸收,碱石灰质量增加0.6 g。计算:
(1)经碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况下)为 。?
(2)原混合气体中CH4与O2的体积比为 。?
答案(1)0.336 L (2)1∶4
解析(1)由CH4+2O2/CO2+2H2O可知,完全燃烧后产生的CO2的质量为0.6 g×
44
80
=0.33 g,即物质的量为0.007 5 mol,CH4与O2共有
0.84 L
22.4 L·mo
l
-1
=0.037 5 mol。由化学方程式CH4+2O2/CO2+2H2O可知,参与反应的混合气体的物质的量为0.007 5 mol(CH4)+0.015 mol(O2)=0.022 5 mol,故剩余氧气的物质的量为0.037 5 mol-0.022 5 mol=0.015 mol,即经碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况下)为0.015 mol×22.4 L·mol-1=0.336 L。
(2)原混合气体中CH4与O2的物质的量之比为0.007 5 mol∶(0.015+0.015)mol=0.007 5∶0.03=1∶4,由相同条件下气体的物质的量之比等于气体的体积比可知,原混合气体中CH4与O2的体积比为1∶4。
/提升能力·跨越等级
1.下列叙述错误的是( )
A.在通常情况下,甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应
B.甲烷化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化
C.甲烷与氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应
D.甲烷的四种有机取代物都不溶于水
答案B
解析甲烷的性质比较稳定,在通常情况下,不与强酸、强碱、强氧化剂反应,但甲烷能在空气中燃烧,A正确,B错误;甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应,生成四种有机产物,分别是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4,且均不溶于水,故C、D均正确。
2.若1 mol某链状烷烃燃烧后,测得产物中含有m mol CO2和n mol CO,则该烷烃分子中氢原子的个数为0( )
A.m+n B.2(m+n)
C.m-n+2 D.2(n+m+1)
答案D
解析由题意可知,该链状烷烃分子中含有(m+n)个碳原子,根据链状烷烃的通式可得该链状烷烃分子中含有2(m+n+1)个氢原子。
3.下列说法正确的是( )
A.碳碳间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B.分子式符合CnH2n+2的碳氢化合物一定是烷烃
C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D.碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种
答案B
解析A项中,环烷烃也符合要求,但它不是链烃,属于环烃;C项中,由碳原子的成键方式和键角特征知,正戊烷中碳原子呈锯齿状排列,因此所有碳原子不在同一直线上;D项中,分子中n(C)∶n(H)=1∶3的烷烃必为C2H6,一定是乙烷。
4.燃烧0.1 mol两种气态碳氢化合物的混合物,生成3.58 L CO2(标准状况)和3.6 g H2O,则混合气体中( )
A.一定有甲烷 B.一定有乙烷
C.一定无甲烷 D.一定有丙烷
答案A
解析生成的n(CO2)=
3.58 L
22.4 L·mo
l
-1
=0.16 mol,生成的n(H2O)=
3.6 g
18 g·mo
l
-1
=0.2 mol,因此该气态混合物的平均分子组成为C1.6H4,而分子中碳原子数小于1.6的碳氢化合物只有甲烷,故另一种碳氢化合物应为分子中氢原子数为4、碳原子数大于或等于2的气态碳氢化合物。
5.在常温、常压下,取下列四种气态烷烃各1 mol,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是( )
A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C2H6
答案C
解析设此气态烷烃的分子式为CxHy,其完全燃烧的化学方程式为CxHy+(x+
??
4
)O2/xCO2+
??
2
H2O,则1 mol烷烃完全燃烧时耗氧量为(x+
??
4
) mol,将上述选项中分子式中相应数值分别代入(x+
??
4
) mol,比较可知C4H10耗氧量最多。
6.(1)乙烷的电子式为 ,分子式为CmH20的链状烷烃中m为 ,分子式为C8Hn的链状烷烃中n为 ,与CO2密度(同温同压)相同的气态链状烷烃的分子式为 。?
(2)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烷烃的质量均为1 g,在足量O2中燃烧,消耗O2最多的是 。?
答案(1)
H
·
·
C
··
H
··
H
·
·
C
··
H
··
H
·
·
H 9 18 C3H8 (2)CH4
解析(1)根据链状烷烃通式为CnH2n+2可求出m为9,n为18,密度与CO2相同的气态链状烷烃的相对分子质量为44,由14n+2=44可求出n为3,即分子式为C3H8。
(2)若四种烷烃的质量同为1 g,消耗O2的多少取决于CxHy中“
??
??
”的大小,“
??
??
”的值越大,消耗O2越多,此题中消耗O2最多的是CH4。
/贴近生活·拓展创新
“立方烷”是一种新合成的碳氢化合物,其分子为正方体结构,其碳架结构如图所示。
/
(1)立方烷的分子式为 。?
(2)该立方烷与氯气发生取代反应,生成的一氯代物有 种,生成的二氯代物有 种。?
(3)若要使1 mol“立方烷”的所有氢原子全部被氯原子取代,需要 mol氯气。?
答案(1)C8H8 (2)1 3 (3)8
解析(1)1个立方烷分子中有8个碳原子,分布在立方烷各顶点。氢原子数目可根据碳原子最多形成4个价键来考虑。由于每个碳原子与其他碳原子均已形成3个C—C键,故只能与1个氢原子结合。
(2)由于该分子结构是正方体,8个顶点的位置全部一样,所以立方烷只有一种一氯代物。根据正方体中两顶点的相对位置只有3种情况,所以二氯代物应有3种。
(3)根据取代反应的特点,完全取代8 mol H原子,需8 mol Cl原子,同时生成8 mol氯化氢,故共需要8 mol Cl2。
课件31张PPT。第2课时 烷烃的性质知识铺垫新知预习自主测试1.科学家发现海底埋藏着大量可燃烧的“冰”——“可燃冰”,其中主要含有甲烷水合物,可成为未来的新能源。
2.在点燃甲烷前,应先检验甲烷的纯度,纯净的甲烷在空气中燃烧发出淡蓝色火焰。
3.置换反应是一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。知识铺垫新知预习自主测试一、烷烃的性质
1.物理性质
烷烃均为难溶于水的无色物质,其熔点、沸点和密度一般随着分子中碳原子数的增加而升高,在常温下的状态由气态变为液态,再到固态。
2.化学性质
(1)稳定性
在通常情况下,烷烃比较稳定,与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。
(2)可燃性
烷烃可以在空气中完全燃烧,生成二氧化碳和水,并放出大量的热。知识铺垫新知预习自主测试【微思考1】链状烷烃的通式为CnH2n+2(n≥1),试写出链状烷烃在空气中完全燃烧的通式。(3)受热分解
烷烃在较高温度下会发生分解反应。知识铺垫新知预习自主测试(4)取代反应(以CH4与Cl2的反应为例)
①实验装置
②实验现象
在室温下,甲烷与氯气的混合气体在无光照时不反应。
光照时,试管内气体颜色逐渐变浅,试管壁出现油状液滴,试管内水面上升。知识铺垫新知预习自主测试③化学方程式 知识铺垫新知预习自主测试常温下,一氯甲烷为气体,二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯甲烷(四氯化碳)都为液体,4种产物都不溶于水。
【微思考2】CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种氯代甲烷中,哪种物质的分子结构也是正四面体结构?
提示CCl4。
④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。烷烃在一定条件下,可以与卤素单质发生取代反应。知识铺垫新知预习自主测试二、大多数有机化合物的通性
1.物理性质
(1)熔点比较低。
(2)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,很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)C5H12的熔点、沸点比C3H8的熔点、沸点高。( )
(2)常温常压下,C3H8呈气态,C6H14呈液态。( )
(3)乙烷能与溴水发生取代反应而使之褪色。( )
(4)C2H6与Cl2按体积比1∶1混合,发生取代反应,生成的产物仅有两种。( )
答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)×
解析:(1)烷烃分子中碳原子数越多,熔点、沸点越高;
(2)烷烃分子中碳原子数为1~4的为气态,C3H8呈气态,C6H14呈液态;
(3)乙烷与溴水不反应;
(4)C2H6与Cl2的取代产物有7种。知识铺垫新知预习自主测试2.下列物质一定属于烷烃的是( )
A.C8H16 B.CH3CH2CH2OH
答案:C知识铺垫新知预习自主测试3.若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合,在光照下得到以下有机产物的正确组合是( )
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4
A.只有① B.只有③
C.①②③的混合物 D.①②③④的混合物
答案:D
解析:CH4与Cl2在光照条件下反应可得到题给4种有机产物。任务一任务二素养脉络随堂检测甲烷的取代反应
问题探究
1.实验探究甲烷与氯气的反应任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测2.CH4与Cl2反应共有几种产物?根据取代反应的原理,思考能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?
提示5种。CH4和Cl2的反应是连锁反应,不可能只发生第一步取代反应,生成物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物,CH3Cl的产率低。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。
3.CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么?它与Cl2在物质的量上有什么关系?
提示因为在CH4和Cl2的取代反应中,每一步都有HCl生成,故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知,每生成1 mol HCl则消耗1 mol Cl2,故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。任务一任务二素养脉络随堂检测知识拓展
1.甲烷与氯气的取代反应任务一任务二素养脉络随堂检测2.取代反应和置换反应的比较 任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用
典例1下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是 ( )
A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1时,混合发生取代反应只生成CH3Cl
B.甲烷与氯气的取代反应,生成的产物中CH3Cl的物质的量最多
C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物
D.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气
答案:C
解析:甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步,四种有机产物都会生成,故得不到纯净的CH3Cl,A项错误,C项正确;甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子,消耗1 mol氯气,生成1 mol HCl,故产物中HCl的物质的量最多,B项错误;1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气,D项错误。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练1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
答案:C
解析:1 mol CH4与Cl2发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol,这四种取代物中n(Cl)=0.25 mol×(1+2+3+4)=2.5 mol,根据取代反应特点,生成的n(HCl)=2.5 mol,故生成物中所含氯原子共2.5 mol+2.5 mol=5 mol,参加反应的Cl2的物质的量n(Cl2)=2.5 mol。任务一任务二素养脉络随堂检测烷烃的结构与性质
问题探究
1.上图说明甲烷是可燃性气体,在点燃可燃性气体前要注意什么?
提示可燃性气体在点燃前要验纯,因为可燃性气体和空气混合,如果在爆炸极限内,点燃会发生爆炸。
2.根据甲烷的性质,推测丙烷的化学性质有哪些?
提示能与O2发生燃烧反应,能与Cl2在光照下发生取代反应。
3.多碳原子烷烃(如CH3—CH2—CH2—CH3)分子中,碳链是直线状吗?
提示不是。在CH3—CH2—CH2—CH3分子中,碳原子与其相连的4个原子在空间形成四面体结构,因此多碳原子烷烃分子中的碳链应为锯齿状。任务一任务二素养脉络随堂检测知识拓展
1.烷烃的结构特点
(1)单键:碳原子之间以碳碳单键相结合。
(2)饱和:碳原子剩余价键全部与氢原子相结合,烷烃是饱和烃,含相同碳原子数的有机物分子里,链状烷烃的含氢量最大。
2.烷烃的化学性质
烷烃的化学性质和甲烷相似,通常情况下不与强酸、强碱以及强氧化剂发生反应,都不能够使酸性高锰酸钾溶液以及溴水褪色。
(1)链状烷烃在光照条件下与卤素单质发生取代反应。任务一任务二素养脉络随堂检测素能应用
典例2下列有关烷烃的叙述中,正确的是( )
①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键 ②烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去
③通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃 ④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色
A.①③⑤ B.②③
C.①④ D.①②④任务一任务二素养脉络随堂检测答案:C
解析:烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键,都是单键,①说法正确;烷烃属饱和链烃,其化学性质一般比较稳定,通常烷烃不与强酸、强碱、强氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应,也不能使溴水褪色,②⑤说法不正确;因通式CnH2n+2中的碳原子已达完全饱和,因此符合通式CnH2n+2的有机物一定是烷烃,③说法不正确;烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应,这是烷烃的主要特性之一,④说法正确。任务一任务二素养脉络随堂检测变式训练2下列性质中,属于烷烃特征的是( )
A.完全燃烧只生成二氧化碳和水
B.不溶于水
C.分子的通式为CnH2n+2,与氯气在光照条件下发生取代反应
D.密度都较小
答案:C
解析:分子的通式为CnH2n+2,与Cl2在光照条件下发生取代反应是烷烃的特征,而燃烧时产生二氧化碳和水、密度较小、不溶于水等不是烷烃特有的性质。故A、B、D错误,选C。任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.下列说法中不正确的是( )
A.有机物一定含有碳元素
B.烷烃属于有机物,只含碳、氢两种元素
C.有机物都不溶于水,如CCl4、CS2等
D.在周期表中形成化合物种类最多的是第ⅣA族元素
答案:C
解析:大多数有机物都不溶于水,但有一部分有机物溶于水,如乙酸、乙醇等,所以C项错误。第ⅣA族的元素中,硅酸盐是地壳和岩石的主要成分,所以人们称硅是无机界的主角;碳是有机物必含的元素,所以人们称碳是有机界的主角,故D项正确。任务一任务二素养脉络随堂检测2.室温下,下列关于甲烷与Cl2的取代反应所得产物的说法正确的是( )
A.都是有机物
B.都不溶于水
C.有一种气态物质,其余均是液体
D.除一种外,其余分子均是四面体结构
答案:D
解析:甲烷与Cl2反应产物中的HCl不是有机物,易溶于水;产物中HCl、CH3Cl是气态物质;除HCl外,其余产物分子均为四面体结构。任务一任务二素养脉络随堂检测3.下列反应属于取代反应的是( )
答案:D
解析:A项属于分解反应;B项属于置换反应;C项属于氧化反应;D项属于取代反应。要从反应实质的角度理解取代反应和置换反应的区别。任务一任务二素养脉络随堂检测4.(双选)关于烷烃的叙述不正确的是( )
A.分子式符合CnH2n+2的烃一定是烷烃
B.烷烃均能与氯水发生取代反应
C.正戊烷的熔点、沸点比异戊烷的高
D.烷烃能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化
答案:BD
解析:对烷烃的概念应从“单键、饱和、链状”三方面理解,分子式符合CnH2n+2的烃中碳原子均已饱和,则A不符合题意;烷烃均不能与氯水发生取代反应,也不能被酸性KMnO4溶液氧化,则B、D符合题意;结合烷烃的物理性质的递变规律,可知C不符合题意。任务一任务二素养脉络随堂检测5.将装有甲烷和氯气混合气体的三个集气瓶,用玻璃片把瓶口盖好后,分别作如下处理,各有怎样的现象发生?
(1)置于黑暗处 。?
(2)将点燃的镁条靠近集气瓶外壁 。?
(3)放在光亮的教室里 。?
(4)甲烷和氯气发生的一系列反应都是 反应(填反应类型),生成的有机物中常用作有机溶剂的是 ,可用作灭火剂的是 。?任务一任务二素养脉络随堂检测答案:(1)无明显现象 (2)发生爆炸
(3)黄绿色逐渐变浅,最后消失,瓶壁上出现油状液滴
(4)取代 CHCl3、CCl4 CCl4
解析:由于CH4与Cl2的取代反应是在光照条件下进行的,因而在黑暗处不会发生反应;将点燃的镁条靠近集气瓶,因光太强烈,反应较快,会发生爆炸;放于光亮的教室里,反应较平缓地发生,现象为黄绿色渐渐变浅,最后消失,瓶壁上出现油状液滴。该类有机反应是典型的取代反应,其产物中有机物共四种,常作有机溶剂的是CHCl3、CCl4,作灭火剂的是CCl4。
