高中化学《脂肪烃的类别烷烃》导学案+课时作业Word文件下载.docx
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脂肪烃中没有苯环,B含有苯环,不属于脂肪烃。
2.科学家对卫星图像进行了分析,发现月球形成时可能存在稀薄的原始大气层,主要由氖、氢、氦、氩等气体组成,不含甲烷等碳氢化合物。
下列关于碳氢化合物的叙述正确的是( )
A.碳氢化合物的通式为CnH2n+2
B.燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物
C.碳原子间存在单键相连的烃是烷烃
D.碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数
答案 D
解析 CnH2n+2只是烷烃的通式,A错误;
燃烧产物为二氧化碳和水的化合物不一定是碳氢化合物,化学式为CxHyOz的有机物的燃烧产物也是二氧化碳和水,B错误;
碳原子间全部以单键相连的链烃才是烷烃,C错误;
因为碳原子的相对原子质量(12)为偶数,烃分子中的氢原子数也一定为偶数,所以碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数。
二、烷烃的性质
1.烷烃的物理性质
物理性质
变化规律
状态
当碳原子数小于或等于4时,烷烃在常温下呈气态,其他的烷烃常温下呈固态或液态(新戊烷常温下为气态)
溶解性
都不溶于水,易溶于有机溶剂
沸点
随碳原子数的增加,沸点逐渐升高。
碳原子数相同的烃,支链越多,沸点越低
相对密度
随碳原子数的增加,相对密度逐渐增大,但烷烃的密度小于水的密度
2.取代反应和置换反应的区别
[对点练习]
3.现有①正丁烷、②2甲基丙烷、③正戊烷、④2甲基丁烷、⑤2,2二甲基丙烷,五种烷烃,它们的沸点排列顺序正确的是( )
A.①>
②>
③>
④>
⑤B.⑤>
①
C.③>
⑤>
①>
②D.②>
③
解析 对于烷烃而言,分子中的碳原子数多,相对分子质量大的烃,分子间作用力大,沸点高,即沸点(③、④、⑤)>
(①、②);
对于含有相同碳原子数的烷烃,支链越多,沸点越低,即①>
②,③>
⑤,故有③>
②。
4.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,混合发生取代反应只生成CH3Cl
B.甲烷与氯气发生取代反应,生成的产物中CH3Cl最多
C.甲烷与氯气发生取代反应,生成的产物为混合物
D.1molCH4完全生成CCl4,最多消耗2molCl2
解析 甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步,故得不到纯净的CH3Cl,A错误,C正确;
甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子,消耗1mol氯气,生成1molHCl,故产物中HCl最多,B错误;
1molCH4完全生成CCl4,最多消耗4molCl2,D错误。
本课归纳总结
(1)脂肪烃的类别及其分类依据。
(2)比较烷烃的熔、沸点的思路
(3)烷烃的分子结构特点:
碳原子以单键形成链状结构。
(4)烷烃的主要化学性质:
①取代反应(光照)、②氧化反应(点燃)、③分解反应(高温)。
1.下列有关烷烃的叙述中,不正确的是( )
A.在烷烃分子中,所有的化学键都是单键
B.烷烃中除甲烷外,很多都易溶于水
C.分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃
D.甲烷在光照条件下能与氯气发生取代反应
答案 B
解析 烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状,碳原子的剩余价键全部跟氢原子结合而达饱和,无论是碳碳键还是碳氢键,都是单键,A说法正确;
烷烃均难溶于水,B说法不正确;
因分子通式为CnH2n+2的分子中的氢原子已达完全饱和,因此符合通式CnH2n+2的烃一定是烷烃,C说法正确;
甲烷在光照条件下能与氯气发生取代反应,这是甲烷的化学性质之一,D说法正确。
2.下列有关丙烷的叙述不正确的是( )
A.丙烷是直链烷烃,但分子中碳原子不在同一直线上
B.在光照条件下能够与Cl2发生取代反应
C.丙烷比其同分异构体丁烷易液化
D.1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2
解析 丙烷是直链烷烃,其分子中碳原子为饱和碳原子,3个碳原子构成锯齿状的链状结构,故3个碳原子不在同一直线上,A正确;
丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应,B正确;
丙烷与丁烷互为同系物,C错误;
1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2,D正确。
3.下列反应中属于取代反应的是( )
A.2CH4
C2H4+2H2
B.2HI+Cl2===I2+2HCl
C.C2H5Cl+Cl2
C2H4Cl2+HCl
D.CH4+2O2
CO2+2H2O
解析 A是分解反应,B是置换反应,D是氧化反应,C是取代反应。
4.在光照条件下,将1molCH4与Cl2反应,得到等物质的量的4种取代产物,则消耗Cl2的物质的量为( )
A.1molB.2molC.2.5molD.10mol
解析 由于CH4+Cl2
CH3Cl+HCl,CH4+2Cl2
CH2Cl2+2HCl,CH4+3Cl2
CHCl3+3HCl,CH4+4Cl2
CCl4+4HCl。
1molCH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25mol,则消耗Cl2的物质的量为0.25mol+0.25mol×
2+0.25mol×
3+0.25mol×
4=2.5mol。
5.已知烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。
(1)该烷烃A的分子式为________。
(2)写出A可能存在的结构简式:
________________________________。
(3)若A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种。
①用系统命名法命名,B的名称为______________。
②B与Cl2发生反应生成一氯代物的化学方程式为__________________________________。
③B燃烧的化学方程式为______________________________________。
答案
(1)C5H12
(2)CH3CH2CH2CH2CH3、
CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4
(3)①2,2二甲基丙烷
②C(CH3)4+Cl2
C(CH3)3CH2Cl+HCl
③C5H12+8O2
5CO2+6H2O
解析 根据A的密度是相同条件下H2密度的36倍,推知其相对分子质量为72,设分子式为CnH2n+2,求得n=5,则分子式为C5H12。
[A组 基础篇]
题组一 脂肪烃的类别及物理性质
解析 脂肪烃是指不含有苯环的烃。
A项含有苯环,属于芳香烃,错误;
B项不含苯环,只含碳元素和氢元素,属于脂肪烃,正确;
C、D两项含有氯元素,不属于烃,错误。
2.下列有关脂肪烃的组成和性质归纳正确的是( )
A.脂肪烃都能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色
B.脂肪烃随碳原子数增多,氢元素的质量分数减小
C.脂肪烃的密度都小于水的密度,都能发生氧化反应
D.脂肪烃的一氯代物都有两种或两种以上的结构
解析 脂肪烃中的烷烃、环烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项错误;
随碳原子数增多,烷烃中氢元素的质量分数减小,而烯烃中氢元素的质量分数不变,B项错误;
脂肪烃的密度都小于水的密度,都能燃烧发生氧化反应,C项正确;
甲烷和乙烷的一氯代物都只有一种,D项错误。
题组二 烷烃的物理性质
3.下列有关烷烃的叙述中,正确的是( )
A.烷烃分子中,所有碳原子都位于同一条直线上
B.除甲烷外,大多数烷烃都能使酸性KMnO4溶液褪色
C.在一定条件下,烷烃能与氯水、溴水等发生取代反应
D.烷烃在空气中都能燃烧,但不一定产生淡蓝色火焰
解析 烷烃分子中的碳原子间呈锯齿状排列(甲烷、乙烷除外),其分子中碳原子不可能位于同一条直线上,故A项不正确;
烷烃属于饱和烃,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,故B项不正确;
光照条件下,烷烃能与氯气、溴蒸气等发生取代反应,但不能与氯水、溴水反应,故C项不正确;
烷烃在空气中都能燃烧,甲烷、乙烷等燃烧时还产生淡蓝色火焰,但随着烷烃中碳原子数的增加,其含碳量升高,燃烧会越来越不充分,燃烧时火焰明亮,甚至伴有黑烟,故D项正确。
4.在1.013×
105Pa下,测得的某些烷烃的沸点见下表。
据表分析,下列说法正确的是( )
A.在标准状况时,新戊烷是气体
B.在1.013×
105Pa、20℃时,C5H12都是液体
C.烷烃随碳原子数增加,沸点降低
D.C5H12随支链增加,沸点降低
解析 在1.013×
105Pa下,新戊烷的沸点是9.5℃,标准状况下是液体,20℃时是气体,A、B均错误;
烷烃随碳原子数的增加,沸点升高,C错误;
C5H12的三种同分异构体中,随支链数增加,沸点逐渐降低,D正确。
5.根据以下数据推断丙烷的沸点可能是( )
物质
甲烷
乙烷
丁烷
戊烷
-162℃
-89℃
-1℃
+36℃
A.约-40℃B.低于-160℃
C.低于-89℃D.高于+36℃
答案 A
解析 烷烃的熔、沸点随分子中碳原子数的增加而升高,丙烷的沸点应介于乙烷和丁烷之间,答案为A。
题组三 烷烃的化学性质
6.下列性质中不属于烷烃具有的性质的是( )
A.完全燃烧产物只有CO2和H2O
B.与卤素单质发生取代反应
C.都溶于水
D.通常不与强酸、强碱、强氧化剂反应
解析 烷烃只由C和H两种元素组成,完全燃烧只生成二氧化碳和水;
烷烃能与卤素单质发生取代反应;
烷烃均难溶于水;
烷烃通常不与强酸、强碱和强氧化剂反应。
7.下列反应中,属于取代反应的是( )
①CH3CH2CH3+Br2
CH3CH2CH2Br+HBr
②C4H10+
O2
4CO2+5H2O
③CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+H2O
④C6H6+HNO3
C6H5NO2+H2O
A.①②B.①③④C.②③D.②④
解析 反应①为烷烃典型特征取代反应,反应②为氧化反应,反应③为酯化反应(取代反应),反应④为硝化反应,①③④为取代反应。
8.燃烧0.1mol两种气态烃的混合物,生成3.58LCO2(标准状况)和3.60gH2O,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
解析 生成n(CO2)=
≈0.16mol,生成n(H2O)=
=0.2mol,因此两种气态烃的平均组成为C1.6H4,根据混合物的平均组成可知,碳原子数小于1.6的烃只有甲烷,而另一种烃中氢原子数必为4,且碳原子数大于或等于2。
9.下列关于烷烃的说法正确的是( )
A.正丁烷和异丁烷均有两种一氯取代物
B.1mol乙烷在光照条件下最多能与3molCl2发生取代反应
C.C6H14的同分异构体有4种,其熔点各不相同
D.甲烷性质稳定,在高温下不能分解
解析 正丁烷和异丁烷中都有两种等效氢原子,所以均有两种一氯取代物,故A正确;
1mol乙烷中含有6mol氢原子,在光照条件下最多能与6molCl2发生取代反应,故B错误;
C6H14的同分异构体有正己烷
(CH3CH2CH2CH2CH2CH3)、2甲基戊烷
[CH3CH(CH3)CH2CH2CH3]、3甲基戊烷
[CH3CH2CH(CH3)CH2CH3]、2,3二甲基丁烷
[(CH3)2CHCH(CH3)2]、2,2二甲基丁烷
[CH3C(CH3)2CH2CH3],共5种,其熔点各不相同,故C错误;
甲烷属于烷烃,性质比较稳定,但在高温下可以分解生成碳和氢气,故D错误。
[B组 综合篇]
10.有一类组成最简单的有机硅化物叫硅烷,它的分子组成与烷烃相似,下列说法中错误的是( )
A.硅烷的分子通式可表示为SinH2n+2
B.甲硅烷的热稳定性比甲烷强
C.甲硅烷的沸点比甲烷高
D.甲硅烷(SiH4)燃烧生成SiO2和H2O
解析 硅烷的分子组成和烷烃相似,可表示为SinH2n+2;
硅的非金属性比碳弱,甲硅烷的热稳定性不如甲烷;
SiH4的相对分子质量比CH4大,沸点比甲烷高;
与甲烷性质对比,甲硅烷充分燃烧生成二氧化硅和水。
11.成功登陆“土卫六”的“惠更斯”号探测器发回了350张照片和大量数据,分析相关信息后发现,“土卫六”“酷似地球经常下雨”,不过“雨”的成分是液态甲烷。
下列关于“土卫六”的说法,不正确的是( )
A.“土卫六”上存在有机分子
B.“土卫六”的地表温度极高
C.“土卫六”地貌形成与液态甲烷冲刷有关
D.“土卫六”上形成了甲烷的气液循环系统
解析 “土卫六”上的雨是甲烷,说明甲烷呈液态,故而表明“土卫六”的地表温度很低;
其他的说法可类比地球上的状况加以判断。
12.一支试管中盛放了两种已分层的无色液体。
请同学们设计三种简便的方法,检验出水层和有机层。
方法一:
______________________________________________________;
方法二:
方法三:
_____________________________________________________。
答案 方法一:
滴入蒸馏水,与其互溶的是水层,产生界面的是有机层
滴加四氯化碳,与其互溶的是有机层,产生界面的是水层
加入一小粒碘,较易溶碘的是有机层,较难溶碘的是水层
方法四:
加入一小粒高锰酸钾,易形成紫色溶液的是水层,难溶的是有机层
13.有A、B、C三种烃,已知:
①B完全燃烧的产物n(CO2)∶n(H2O)=2∶3。
②C为饱和链烃,通常状况下呈气态,其二氯代物有三种。
③A是B分子中的氢原子全部被C分子中的最简单的烃基取代的产物;
A遇Br2的CCl4溶液不褪色,其一氯代物只有一种。
试回答下列问题:
(1)B的最简式为________,分子式为________,其二溴代物有________种。
(2)C的三种二氯代物的结构简式分别为__________________、________________、________________。
(3)A的结构简式为________________________。
答案
(1)CH3 C2H6 2
14.某烷烃的结构简式为CH3CH(CH3)CH(C2H5)2。
(1)该烷烃的名称是________________。
(2)该烷烃可用不饱和烃与足量氢气反应得到。
若不饱和烃为烯烃A,则烯烃的结构简式可能有________种。
(3)有一种烷烃C与上述烷烃是同分异构体,它却不能由任何烯烃催化加氢得到。
则C的结构简式为____________________________。
与氯气发生取代反应所得一氯代物有________种。
答案
(1)2甲基3乙基戊烷
(2)4
解析 根据烷烃命名原则,该烃最长碳链为5个碳原子,命名为2甲基3乙基戊烷。
该烷烃若由烯烃加氢而成,则凡是相邻碳原子上都有氢原子的位置均可插入双键,这样的位置有4种,
,故烯烃有4种。
烷烃C与CH3CH(CH3)CH(C2H5)2互为同分异构体,且不能由任何烯烃加氢而成,说明C与CH3CH(CH3)CH(C2H5)2含有相同的碳原子数,且C中相邻的碳原子上至少有一个碳原子上没有氢原子,故C的结构高度对称,结构简式为
,该分子中只有一种氢原子,故其一氯代物只有一种。
15.在烷烃分子中的基团:
CH3—、—CH2—、
、
中的碳原子,分别称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用n1、n2、n3、n4表示。
例如:
分子中,n1=6,n2=0,n3=2,n4=1。
在烷烃(除甲烷外)分子中,各种类型的原子个数之间存在着一定的关系。
试根据不同烷烃的组成和结构,分析出烷烃(除甲烷外)中各原子数的关系。
(1)烷烃分子中氢原子数为A,A与n1、n2、n3、n4的关系是:
A=__________,或A=__________________。
(2)四种碳原子数之间的关系为n1=__________。
(3)若某烷烃分子中n2=n3=n4=1,写出该分子的结构简式和键线式,并对其进行命名:
___________________________________________________。
答案
(1)3n1+2n2+n3 2(n1+n2+n3+n4)+2
(2)n3+2n4+2
(3)
2,2,3三甲基戊烷;
2,3,3三甲基戊烷;
2,2,4三甲基戊烷
解析
(1)因为伯、仲、叔、季碳原子结合的H原子数分别为3、2、1、0个,所以根据伯、仲、叔碳原子数即可确定烷烃分子中H原子数为3n1+2n2+n3;
根据烷烃的分子通式为CnH2n+2,n=n1+n2+n3+n4,即可确定烷烃分子中的H原子数为2(n1+n2+n3+n4)+2。
(2)由
(1)中H原子数的关系可得3n1+2n2+n3=2(n1+n2+n3+n4)+2,整理即得n1=n3+2n4+2。
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