精品新人教版学年高中化学第3章有机化合物第一节第2课时烷烃学案必修2.docx
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精品新人教版学年高中化学第3章有机化合物第一节第2课时烷烃学案必修2
第2课时 烷烃
1.了解烷烃的组成和结构,了解简单烷烃的命名。
2.理解同系物、同分异构体的概念。
一、烷烃
1.结构特点
(1)单键:
碳原子之间以碳碳单键结合成链状。
(2)饱和碳原子剩余价键全部跟氢原子结合,是饱和烃。
2.组成通式:
CnH2n+2(n≥1)。
3.物理性质(随分子中碳原子数增加)
(1)熔、沸点:
逐渐升高。
(2)状态:
由气态→液态→固态,其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态。
(3)密度:
逐渐增大且均比水的密度小,难溶于水。
4.化学性质(与甲烷相似)
(1)稳定性:
通常状态下烷烃与强酸、强碱、强氧化剂不反应。
(2)可燃性:
烷烃都能燃烧,燃烧通式为CnH2n+2+
O2
nCO2+(n+1)H2O。
(3)取代反应:
烷烃都能与卤素单质发生取代反应。
乙烷(CH3CH3)与Cl2在光照条件下反应生成一氯代物的化学方程式为CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl。
5.习惯命名
(1)碳原子数不同时
碳原子数(n)及表示
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲烷
乙烷
丙烷
丁烷
戊烷
己烷
庚烷
辛烷
壬烷
癸烷
n>10
相应汉字数字+烷
如C8H18命名为辛烷,C16H34命名为十六烷。
(2)碳原子数n相同结构不同时,用正、异、新表示,如C4H10的两种分子的命名:
无支链时,CH3CH2CH2CH3正丁烷;
有支链时,
异丁烷。
二、同系物、同分异构体
1.同系物
(1)概念:
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
(2)实例:
碳原子个数不同的烷烃互为同系物,如CH4与C2H6、C3H8等互为同系物。
2.同分异构体
(1)概念
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。
②同分异构体:
分子式相同而结构不同的化合物互称同分异构体。
(2)实例
①正丁烷和异丁烷互为同分异构体。
②C5H12的3种同分异构体的结构简式分别为
CH3CH2CH2CH2CH3、
、
。
1.下列有机物中,属于烷烃的是( )
解析:
烷烃是只有碳碳单键和碳氢单键的链烃,A项含有碳碳双键;B项含有氯元素,不属于烃;C项含有环状结构,不属于链烃;只有D项属于烷烃。
答案:
D
2.(2018·云南民族大学附中期中)正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是( )
A.具有相同的物理性质
B.具有相似的化学性质
C.分子具有相同的空间结构
D.分子式相同,但分子内碳原子的连接方式不同
解析:
同分异构体结构不同,物理性质不同,A错误;同分异构体可能具有相似化学性质,也可能不相似,B错误;正丁烷与异丁烷的空间结构不同,C错误;正丁烷与异丁烷分子式相同,分子内碳原子的连接顺序不同,属于碳链异构,D正确。
答案:
D
3.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)正丁烷(CH3—CH2—CH2—CH3)中碳原子连成的碳链是直线形的。
( )
(2)符合通式CnH2n+2(n≥1)的烃一定属于烷烃。
( )
(3)相对分子质量相同的有机物一定是同分异构体。
( )
(4)烷烃一定条件下能与Cl2发生取代反应。
( )
(5)烷烃燃烧的产物只有水和二氧化碳。
( )
答案:
(1)×
(2)√ (3)× (4)√ (5)×
同系物的判断
1.判断标准
(1)分子结构相似,即两种物质均属于同一类物质(同类)。
(2)分子组成上相差一个或若干个CH2原子团(不同碳)。
2.互为同系物的有机化合物的组成与结构特点
(1)同系物结构相似,主要指化学键类型相同,官能团(种类和数目)相同,分子中各原子的结合方式相似,属于同一类物质。
如
和CH3CH2CH3,前者有支链,后者无支链,但均为碳与碳以单键相连,其余价键全部结合氢原子,所以结构相似,故称为同系物。
(2)同系物组成元素必相同。
(3)同系物必符合同一通式。
但符合同一通式,且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质也不一定是同系物,如CH2===CH2(乙烯)和
(环丙烷)不是同系物。
(4)同系物一定具有不同的分子式(碳原子数不同)。
(5)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n,n≥1)。
下列叙述错误的是( )
A.同系物之间在化学性质上相似
B.同系物不可能是同分异构体
C.同系物之间的物理性质随分子里碳原子数的递增,呈规律性的变化
D.分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质互称为同系物
【解析】 同系物的结构相似,有相同的通式,故同系物的化学性质相似,A项正确;同系物分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,故同系物的分子式不同,不可能是同分异构体,B项正确;同系物的物理性质随碳原子递增而有规律性的变化,C项正确;同系物的结构必须相似,如CH2===CH2与
二者分子组成上相差一个CH2原子团,但结构不相似,二者不互称为同系物,D项错误。
【答案】 D
(2018·成都市航天中学期末)下列物质中一定互为同系物的是( )
A.CH2===CH2和CH2===CH—CH===CH2
B.C2H6和C6H14
C.C2H4和C4H8
D.
解析:
结构相似,分子组成相差若干个CH2原子团的同一类有机物,互称为同系物。
A、C中不是同一类有机物,均错误;B中都是烷烃,且碳原子数不同,互为同系物,正确;D中分子式相同,结构相同,属于同一种物质,错误。
答案:
B
同分异构体的判断
1.判断标准
“同”——分子式相同;
“异”——结构不同。
2.正确理解同分异构体
(1)分子式相同
①同分异构体一定具有相同的相对分子质量,反之,不一定成立。
如C2H4、N2的相对分子质量均为28,但二者不属于同分异构体。
②同分异构体一定具有相同的组成元素,反之,不一定成立。
如CH4、C2H6组成元素均为C、H,但二者不是同分异构体。
③同分异构体中各元素的质量分数一定相同,最简式相同,反之,不一定成立。
如C2H4与C3H6分子中C、H的质量分数均分别相同,最简式相同,但二者不是同分异构体。
(2)结构不同
①原子或原子团的连接顺序不同;②原子的空间排列不同;③同分异构体物理性质不同,化学性质不同或相似。
3.一卤代烃的同分异构体的判断——等效氢法
要判断某烃的一卤取代物的同分异构体的数目,首先要观察烃的结构是否具有对称性。
(1)连在同一碳原子上的氢原子等效,如甲烷中的4个氢原子等效;
(2)连在同一碳原子上的甲基(—CH3)上的氢原子等效;
(3)处于对称位置上的氢原子等效,如
有两种等效氢,一元取代产物有两种。
烃分子中等效氢原子有几种,则该一元取代物就有几种同分异构体。
下列结构简式代表了________种不同的烷烃,互为同分异构体的是________。
【解析】 ①和④为同一物质,③和⑤也为同一物质,所以共4种有机物。
①③⑥三种有机物结构不同,分子式均为C5H12,故互称同分异构体。
【答案】 4 ①③⑥(或④⑤⑥)
(2018·湖南师大附中期中)下图是立方烷(cubane)的球棍模型,下列有关说法不正确的是( )
A.其一氯代物只有一种
B.其二氯代物有三种
C.立方烷是乙烷的同系物
D.它与苯乙烯(C6H5—CH===CH2)互为同分异构体
解析:
立方烷整个分子的结构是立方体形,且分子结构是对称的,只有1种氢原子,立方烷的一氯代物只有一种,A正确;立方烷二氯代物有三种,即两个氯原子在立方体同边有一种情况,两个氯原子的位置在对角有两种情况,所以同分异构体有三种,B正确;结构相似,分子组成相差若干个CH2原子团的有机物互为同系物,因此立方烷不可能是乙烷的同系物,C错误;分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体,苯乙烯的分子式与立方烷的分子式相同,但结构不同,所以它们互为同分异构体,D正确。
答案:
C
1.(2018·湖南五市十校期中)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烷烃能使酸性KMnO4溶液褪色 ③分子通式为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.①③⑤B.②③
C.①④D.①②④
解析:
在烷烃分子中,碳原子之间以单键结合,碳原子剩余的价键全部与氢原子结合,故所有的化学键都是单键,①正确;烷烃的化学性质非常稳定,不能使酸性KMnO4溶液褪色,②错误;分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃,③错误;所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应,④正确;光照条件下,乙烷通入溴水中不能发生反应,故不能使溴水褪色,⑤错误。
答案:
C
2.1mol乙烷在光照条件下,最多可以与多少摩尔Cl2发生取代反应( )
A.4mol B.8mol
C.2molD.6mol
解析:
乙烷的分子式为C2H6,与Cl2反应时,1molCl2只能取代烷烃中的1mol氢原子,则1mol乙烷最多可与6molCl2发生取代反应。
答案:
D
3.某烷烃一个分子中含有200氢原子,则该烃的分子式是( )
A.C97H200B.C98H200
C.C99H200D.C100H200
解析:
设烷烃的化学式为CnH2n+2,故2n+2=200,n=99,故选C项。
答案:
C
4.(2018·南阳市第一中学月考)下列化合物的一氯代物的数目排列顺序正确的是( )
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ②(CH3)2CHCH(CH3)2 ③(CH3)3CCH2CH3 ④(CH3)3CC(CH3)3
A.①>②>③>④B.②>③=①>④
C.③>②>④>①D.③=①>②>④
解析:
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3中有3种H原子,其一氯代物有3种;②(CH3)2CHCH(CH3)2中有2种H原子,其一氯代物有2种;③(CH3)3CCH2CH3中有3种H原子,其一氯代物有3种;④(CH3)3CC(CH3)3中有1种H原子,其一氯代物有1种;所以一氯代物同分异构体数为①=③>②>④。
答案:
D
5.某烷烃的相对分子质量为30,请回答以下问题:
(1)该烷烃的结构简式为________________。
(2)该烷烃与氯气在光照条件下生成一氯代物,请写出该反应的化学方程式______________,该反应的反应类型为________。
解析:
设该烷烃的化学式为CnH2n+2,可知12×n+1×(2n+2)=30,故n=2,故其为乙烷。
答案:
(1)CH3CH3
(2)CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl 取代反应
1.下列关于甲烷及烷烃的说法中错误的是( )
A.乙烷和丙烷互为同系物
B.光照条件下,甲烷与Cl2的反应属于取代反应
C.甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.烷烃的通式为CnH2n+2(n为正整数)
解析:
甲烷不能与酸性KMnO4溶液反应,不能使酸性KMnO4溶液褪色,C项错误。
答案:
C
2.(2018·北京101中学期中)2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷,下列有关丙烷的叙述正确的是( )
A.丙烷的分子式是C3H6
B.丙烷分子中的碳原子在一条直线上
C.丙烷在光照条件下能够与氯气发生取代反应
D.丙烷的沸点比乙烷低
解析:
丙烷属于烷烃,丙烷的分子式为C3H8,A错误;丙烷分子中的碳原子不在一条直线上,B错误;丙烷属于烷烃,丙烷在光照条件下能与Cl2发生取代反应,C正确;丙烷的相对分子质量大于乙烷,丙烷分子间作用力大于乙烷,丙烷的沸点比乙烷高,D错误。
答案:
C
3.(2018·桂林市第十八中学期中)下列关于甲烷的说法错误的是( )
A.与氯乙烷是同系物
B.属于饱和烃
C.是共价化合物
D.能与卤素单质发生取代反应
解析:
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物,氯乙烷含有氯元素,与甲烷的结构不相似,不能互为同系物,A错误;甲烷属于烷烃,属于饱和烃,B正确;甲烷分子中只有共价键,属于共价化合物,C正确;甲烷在一定条件下能与卤素单质发生取代反应生成卤代烃,D正确。
答案:
A
4.下列关于同系物的叙述中,正确的是( )
A.某有机物的组成可用通式CnH2n+4表示
B.C5H12表示的一定是纯净物
C.同系物之间具有相同的化学性质
D.两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍
解析:
烷烃是饱和烃,也就是说碳原子结合的H原子最多,分子通式为CnH2n+2,故烃的通式不可能为CnH2n+4;C5H12有3种同分异构体,故分子式为C5H12的有机物可能是混合物;同系物之间化学性质相似;同系物分子组成上差一个或若干个CH2原子团,相对分子质量差14或14的整数倍。
答案:
D
5.在下列结构的有机化合物中,属于同分异构体的正确组合是( )
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
A.①③B.①③⑤
C.②④⑤D.③④
解析:
所给物质中③④为同一物质,①③④⑤分子式均为C5H12,②的分子式为C6H14。
答案:
B
6.(2018·南宁三中期末)下列分子式只能表示一种物质的是( )
A.CH2Cl2B.C4H10
C.C5H12D.C6H12
解析:
CH2Cl2只有一种结构,只表示一种物质,A正确;C4H10、C5H12、C6H12均存在同分异构体,不能表示一种物质。
答案:
A
7.(2018·北京101中学期中)有下列各组微粒或物质:
A.O2和O3
B.
C和
C
(1)互为同位素的是________(填序号,下同);属于同系物的是________;属于同一种物质的是________;互为同分异构体的是________。
(2)E组中的两种物质的名称分别是________、________。
解析:
(1)O2和O3是O元素形成的两种不同的单质,两者互为同素异形体;
C和
C是质子数相同、中子数不同的两种核素,两者互为同位素;CH3CH2CH2CH3和
的结构相似、分子组成上相差1个“CH2”原子团,两者互为同系物;二氯甲烷为四面体结构,两者为同一物质;CH3CH2CH2CH3和
的分子式都是C4H10,结构不同,两者互为同分异构体。
(2)CH3CH2CH2CH3的名称为正丁烷,
的名称为异丁烷。
答案:
(1)B C D E
(2)正丁烷 异丁烷
8.(2018·赣州第一中学期末)如图表示4个碳原子相互结合的方式。
小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中互为同分异构体的是:
A与________;B与________;D与________(填编号)。
(2)在如图的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成________和________;不仅可以形成________,还可以形成碳环。
(3)图中属于烷烃的是________(填编号)。
解析:
(1)分子式相同,结构不同的有机物互为同分异构体,A为丁烷,A与C分子式都是C4H10,结构不同,互为同分异构体;B与E、F、H的分子式均是C4H8,结构不同,互为同分异构体;D与G的分子式均为C4H6,结构不同,互为同分异构体。
(2)碳原子之间成键方式具有多样性,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成碳碳双键、碳碳三键,不仅可以形成碳链还可以形成碳环。
(3)按照碳碳间成键方式烃可分为烷烃、烯烃、炔烃,烷烃分子中,碳原子和其他原子均以单键成键,烷烃只含单键,成链状,烯烃含有碳碳双键,炔烃含有碳碳三键,根据图示的球棍模型可以看出,B、E、F属于烯烃,D、G属于炔烃,H属于环烷烃,只有A、C中碳原子和其他原子以共价单键结合,属于烷烃。
答案:
(1)C EFH G
(2)碳碳双键 碳碳三键 碳链 (3)AC
1.(2018·湖南师大附中期中)下列是四种烷烃分子的球棍模型或结构简式,其中沸点最高的是( )
A.
B.CH3CH2CH2CH2CH2CH3
C.CH3CH2CH2CH2CH3
D.CH3CH2CH3
解析:
A为新戊烷,B为正己烷,C为正戊烷,D为丙烷,这几种物质都是烷烃,且都是分子晶体,烷烃中碳原子个数越多其熔沸点越高,同分异构体中支链越多其熔沸点越低,A、C属于同分异构体,A中支链大于C,所以沸点高低顺序是B>C>A>D,则沸点最高的是正己烷。
答案:
B
2.烷烃分子可以看作由以下基团组合而成:
—CH3、—CH2—、
。
如某烷烃分子中同时存在这四种基团,则该烷烃最少含有的碳原子数应是( )
A.6B.7
C.8D.9
解析:
符合条件的烷烃,其中一种烷烃的结构简式为
,故其碳原子数最少为8个,选C项。
答案:
C
3.(2018·南昌市第二中学月考)C5H10Cl2分子中含有一个甲基的同分异构体有多少种( )
A.5B.6
C.7D.8
解析:
C5H10Cl2二氯代物的同分异构体可以采用“定一移二”法解题,先找出所有的同分异构体,再找出只含1个“—CH3”的同分异构体。
,移动氯原子有四种符合条件的同分异构体,
移动氯原子有两种符合条件的同分异构体,所以符合题意的同分异构体共有6种。
答案:
B
4.0.2mol某烷烃完全燃烧后,将生成的气体缓慢通过盛有0.5L2mol·L-1的NaOH溶液中,生成的Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶3,则该烷烃为( )
A.甲烷B.乙烷
C.丙烷D.丁烷
解析:
由题干知烷烃燃烧生成的CO2与1molNaOH恰好完全反应,产物为Na2CO3和NaHCO3,则方程式为
4CO2+5NaOH===Na2CO3+3NaHCO3+H2O
4mol5mol
nmol1mol
n=
=0.8mol
设该烷烃为CnH2n+2,则
CnH2n+2+
O2
nCO2+(n+1)H2O
1molnmol
0.2mol0.8mol
n=
=4
故该烷烃为C4H10。
答案:
D
5.(2018·上高县第二中学期末)两种气态烷烃的混合物,在标准状况下其密度为1.16g/L,则关于此混合物的组成的说法正确的是( )
A.一定有甲烷
B.一定有乙烷
C.可能是甲烷和正戊烷的混合物
D.可能是乙烷和丙烷的混合物
解析:
气态烷烃混合物的平均摩尔质量为
=ρ·Vm=1.16g/L×22.4L/mol=26g/mol,混合烃的平均相对分子质量为26,该烷烃混合物应含有一个相对分子质量比26小的,还含有一个相对分子质量比26大的烷烃,故一定含有甲烷,可能含有乙烷,正戊烷标准状况下不是气体,乙烷、丙烷相对分子质量均大于26,故选A项。
答案:
A
6.写出下列各烷烃的分子式。
(1)相对分子质量为212的烷烃的分子式为________。
(2)烷烃的分子中含有22个氢原子________。
(3)1L烷烃的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下15L的水蒸气________。
(4)分子中含有22个共价键的烷烃为________。
(5)室温下相对分子质量最大的气态无支链烷烃F为________。
解析:
烷烃的通式为CnH2n+2,
(1)中利用该通式可得12n+2n+2=212,解得n=15。
(2)中根据其有22个氢原子,可知其碳原子数为10。
(3)同温同压下气体体积比等于其物质的量之比,由题条件可知1mol烷烃含30molH原子,可得其分子式为C14H30。
(4)CnH2n+2中含有的共价键数为3n+1,则含22个共价键的烷烃有7个碳原子,分子式为C7H16。
(5)室温下无支链的相对分子质量最大的气态烷烃为正丁烷,分子式为C4H10。
答案:
(1)C15H32
(2)C10H22 (3)C14H30 (4)C7H16 (5)C4H10
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