【人教版高中化学选修5】 第二章 第一节 第1课时　烷烃的结构与性质

1、第一节脂肪烃第1课时烷烃的结构与性质学习目标1.认识甲烷的分子组成与结构，熟知甲烷的性质。2.了解烷烃的概念、通式、结构特点及其性质。一、甲烷的结构与性质1甲烷的分子组成与结构根据甲烷的分子结构判断下列说法是否正确(1)甲烷分子中各原子都达到8电子稳定结构()(2)甲烷分子中化学键全部为非极性键()(3)CH4分子比SiH4分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强()(4)CH3Cl的四个键的键长和强度相同，夹角相等()(5)甲烷分子的空间构型为正四面体的结构()答案(1)×(2)×(3)(4)×(5)2甲烷的性质(1)如图所示实验，试推测可能观察到的现

2、象：_。_。_。_。提示试管内气体颜色逐渐变浅试管壁出现油状液滴试管内液面上升水槽中有固体析出(2)写出甲烷与氯气混合发生反应的化学方程式，并指明反应类型。提示CH4Cl2CH3ClHCl取代反应CH3ClCl2CH2Cl2HCl取代反应CH2Cl2Cl2CHCl3HCl取代反应CHCl3Cl2CCl4HCl取代反应(3)若将甲烷与氧气混合点燃，现象如何？写出反应的化学方程式。提示爆炸，CH42O2CO22H2O。深度思考1如何证明甲烷分子中含有碳、氢两种元素？提示将甲烷在空气中点燃，在火焰上方罩一个干而冷的烧杯，烧杯内壁有水珠产生，则证明有氢元素；另取一内壁涂有澄清石灰水的烧杯罩在火焰上方，

3、烧杯内壁变浑浊，则证明有碳元素。2根据取代反应原理考虑，甲烷与氯气反应取代产物共有几种？能否用甲烷与氯气按11体积比混合来制取CH3Cl?提示甲烷与氯气反应取代产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，共5种；不能。甲烷与Cl2的取代反应是逐步进行，故11混合时会生成四种有机取代产物。3CH4是正四面体结构，那么CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4是否都是正四面体结构？为什么？提示不是，CCl4与CH4分子结构相似，为正四面体结构，而CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3中的CH和CCl的键长不相同，故不是正四面体结构，而只是不规则的四面体结构。练中感悟1能够证明甲

4、烷分子空间结构为正四面体的事实是()A甲烷的四个碳氢键的强度相等B甲烷的四个碳氢键的键长相等C甲烷的一氯代物只有一种D甲烷的二氯代物只有一种答案D解析甲烷的结构式为，其分子的空间构型可能有两种：平面正方形结构，空间正四面体结构。A、B、C项成立并不能证明甲烷分子空间构型是还是。若是构型，则二氯甲烷有两种结构：和；若是构型，则二氯甲烷只有一种结构，故选D。2为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素，可将其燃烧产物通过浓硫酸；澄清石灰水；无水硫酸铜。正确的顺序是()A B C D答案D解析要证明CH4中含有碳、氢两种元素，可通过证明CO2和H2O的存在来证明，可选择和；但应注意检验的先后顺序，即先证明水

5、后证明CO2。3若甲烷与氯气以物质的量之比13混合，在光照下得到的有机产物可能是CH3Cl；CH2Cl2；CHCl3；CCl4，其中正确的是()A只有 B只有C的混合物 D的混合物答案D解析甲烷与氯气在光照的条件下，发生取代反应时总共有五种产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，因此答案选D。4如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物，则需要消耗氯气()A0.5 mol B1 mol C1.5 mol D1.25 mol答案D解析利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的，故这四种氯代物共

6、0.5 mol，每种氯代物均为0.125 mol，含氯原子的物质的量为0.125 mol×10.125 mol×20.125 mol×30.125 mol×41.25 mol。而从甲烷分子中每取代1 mol氢原子，就消耗1 mol Cl2。因此消耗的Cl2的物质的量也为1.25 mol。二、烷烃的结构特点与性质1什么是烷烃？请写出其分子组成通式？提示分子中的碳原子间都以单键结合成链状，剩余价键都与氢原子结合的饱和烃叫烷烃，如甲烷、丁烷等。烷烃的通式为CnH2n2(n1)。2烷烃的物理性质随分子中碳原子数递增有何变化规律？(1)熔沸点：(2)密度：(3)常

7、温下的状态：提示(1)逐渐升高(2)逐渐增大(3)气态液态固态3烷烃的化学性质与甲烷类似。(1)常温下稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应。(2)易发生取代反应。写出乙烷与氯气发生一氯代反应的化学方程式。提示CH3CH3Cl2CH3CH2ClHCl(3)具有可燃性：写出烷烃燃烧的通式。提示CnH2n2O2nCO2(n1)H2O(4)高温下分解：如C16H34C8H18C8H16。深度思考1在1.01×105 Pa下，测得的某些烷烃的沸点如下表所示：物质沸点/正戊烷CH3(CH2)3CH336.1异戊烷CH3CH2CH(CH3)227.8新戊烷C(CH3)49.5(1)正戊烷中的5个碳原

8、子在同一条直线上吗？提示不共线，它们呈折线形或者锯齿状。(2)表中三种烷烃是否为同系物？为什么？提示否。表中三种烷烃的分子式均为C5H12，结构不同，故它们互为同分异构体，而不是同系物。(3)表中三种烷烃沸点与其分子结构有何关系？提示从正戊烷到新戊烷，随分子中支链增多，其沸点逐渐降低。2丙烷(CH3CH2CH3)与氯气在光照条件下反应生成的二氯代物会有哪些结构？其六氯代物有几种？提示二氯代物：共四种。六氯代物也有四种。练中感悟1下列物质的沸点由高到低排列顺序正确的是()丁烷2-甲基丙烷戊烷2-甲基丁烷2,2-二甲基丙烷A BC D答案C解析对于烷烃，碳原子数越多，沸点越高；对于碳原子数相同的烷

9、烃，支链越多，沸点越低；因此，综合排序为。2液化气的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是()A丙烷是链状烷烃，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D1 mol丙烷完全燃烧消耗5 mol O2答案C解析丙烷是直链烷烃，其中碳原子为饱和碳原子，三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；1 mol丙烷完全燃烧消耗5 mol O2，D正确。3下列反应属于取代反应的是()ACH4C2H2B2HICl2=2HClI2CCH42O2CO22

10、H2ODC2H6Cl2C2H5ClHCl答案D解析取代反应是指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。选项A中的反应为分解反应；选项B中的反应为置换反应，不属于有机反应类型；选项C中的反应为甲烷的氧化反应。4下列关于烷烃性质的叙述，错误的是()A都能使酸性KMnO4溶液褪色B都能燃烧C都不溶于水D都能发生取代反应答案A解析烷烃都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A错误；烷烃都能燃烧，如果是完全燃烧生成二氧化碳和水，B正确；烷烃都不溶于水，C正确；烷烃都能发生取代反应，D正确。课时对点练题组一甲烷的结构和性质1下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()A甲烷与氯气以物质的量之比11

11、混合时发生取代反应只生成CH3ClB甲烷与氯气的取代反应产物中CH3Cl最多C甲烷与氯气的取代反应产物为混合物D1 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反应，不会停止在某一步，四种有机产物都会产生，得不到纯净的CH3Cl，A错误、C正确；甲烷与氯气的取代反应每取代1 mol H原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产生的HCl最多，B错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气，D错误。2.按如图所示装置进行实验，烧瓶内盛有等体积的CH4和Cl2，光照一段时间后，下列说法正确的是()A只能生成CH3Cl一种有机物和HClB烧瓶内液面不可

12、能上升C烧杯内的液体会分层D向水中加入紫色石蕊溶液后无变化答案C解析甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，A项错误；生成物中的氯化氢易溶于水，使烧瓶内压强减小，在外界大气压的作用下，烧瓶内液面上升，B项错误；生成物中一氯甲烷为气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均为液体，它们都不溶于水，所以烧杯中液体会分层，C项正确；生成物中含有氯化氢，氯化氢溶于水电离生成氢离子，使溶液显酸性，可使紫色石蕊溶液变红，D项错误。3在标准状况下，11.2 L甲烷和22.4 L氧气混合后点燃，恢复到原状况时，气体的体积共()A11.2 L B22.4 LC33.6 L

13、D44.8 L答案A解析甲烷燃烧的化学方程式为CH42O2CO22H2O，当温度超过100 时(即水为气态)，反应前后气体体积不变。而在标准状况下，水是液态，11.2 L甲烷与22.4 L 氧气恰好完全反应，最后只剩下二氧化碳，其体积为11.2 L。题组二烷烃的结构和性质4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沸点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。5下列关于烷烃的叙述中，正确的是()A燃烧产物一定为二氧化碳和水B烷烃分子中碳原子不可能在同一平

14、面上C在烷烃分子中，所有的化学键都为单键D任何烷烃分子中碳氢原子个数之比都是相同的答案C解析烷烃中含有碳、氢元素，完全燃烧的产物为二氧化碳和水，但如果氧气不足，烷烃不完全燃烧，产物有可能为一氧化碳和水；乙烷中的2个C原子可以在同一直线上，除此之外，多碳烷烃主链是锯齿形，碳原子可能在同一平面内；烷烃属于饱和链烃，不存在不饱和键，分子中所有的化学键都为单键；烷烃的通式为CnH2n2，C、H原子个数之比n(2n2)，碳原子数不同时碳氢原子个数之比不同。6下列性质中不属于烷烃具有的性质的是()A都溶于水B完全燃烧产物只有CO2和H2OC与卤素单质发生取代反应D通常不与强酸、强碱、强氧化剂反应答案A解析

15、烷烃只由C、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()CH3CH2CH3Br2CH3CH2CH2BrHBrC4H10O24CO25H2OCH3COOHCH3CH2OHCH3COOCH2CH3H2OC6H6HNO3C6H5NO2H2OA B C D答案B解析反应为烷烃典型特征取代反应，反应为氧化反应，反应为酯化反应(取代反应)，反应为硝化反应(取代反应)。题组三同系物同分异构体8下列说法中，正确的是()A分子式为C7H16的烷烃，含有3个甲基的同分异构体有2种B烷烃的通式为Cn

16、H2n2，随n值增大，碳元素的质量分数逐渐减小C分子通式为CnH2n2的烃一定是烷烃D异戊烷与2-甲基丁烷互为同系物答案C解析分子式为C7H16的烷烃，含有3个甲基的同分异构体有3种，A项错误；烷烃的通式为CnH2n2，碳元素的质量分数为×100%×100%，则随n值增大，碳元素的质量分数逐渐增大，B项错误；异戊烷与2-甲基丁烷为同一种物质，D项错误。9下列表格中烷烃的一氯代物只有一种，仔细分析其结构和组成的变化规律，判断第4位烷烃的分子式是()123A.C36H70 BC36H72 CC53H106 DC53H108答案D解析根据题意推出，第3位烷烃分子中氢原子被甲基取代

17、，第3位氢原子个数为36，故第4位烷烃含甲基36个，含氢原子个数36×3108，含碳原子个数53，得到第4位烷烃分子式为 C53H108。10已知正四面体形分子E和单质分子G反应，生成四面体形分子L和分子M(组成E分子的元素的原子序数小于10，组成G分子的元素为第三周期的元素)，如图所示，则下列判断中，不正确的是()A常温常压下，E、L均为气态有机物BE是一种含有10个电子的分子C上述反应的类型是置换反应D上述4种物质中有3种为共价化合物答案C解析正四面体形分子E，组成E分子的元素的原子序数都小于10，E由两种元素组成，灰色球只形成一个共价键，所以是H，黑色球表示C，所以E是甲烷；直

18、线形分子G，组成G分子的元素为第三周期的元素，且G是双原子分子，所以G是Cl2，该反应是甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，即L是一氯甲烷，M是氯化氢。常温常压下，甲烷、一氯甲烷均是气体，A项正确；E是甲烷分子，含有10个电子，B项正确；甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，生成物中没有单质，不是置换反应，C项错误；四种物质中甲烷、一氯甲烷和HCl属于共价化合物，所以4种物质中有3种为共价化合物，D项正确。11下列说法正确的是()A烷烃分子中碳原子不可能在同一平面上B和互为同分异构体C丙烷的比例模型为D分子式为C2H6和分子式为C5H12的烷烃的一氯代物的数目可能相同答

19、案D解析和的分子式和结构都相同，属于同一种物质，B项错误；丙烷的球棍模型为，C项错误；CH3CH3的一氯代物只有1种，C5H12有3种同分异构体，其中的一氯代物只有1种，D项正确。12分子式为C3H6ClBr的同分异构体共有(不考虑立体异构)()A3种 B4种 C5种 D6种答案C解析C3H6ClBr属于饱和烃的二卤代物，3个碳原子的碳链只有1种，只考虑Cl和Br的位置异构即可，二元取代采用定一移一法，共有5种同分异构体：、ClCH2CHBrCH3、BrCH2CHClCH3、BrCH2CH2CH2Cl。13利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室

20、中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：试回答下列问题：(1)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式：_。有人认为E中有氯化氢产生，不能证明甲烷与氯气发生了取代反应，你认为他的看法_(填“正确”或“不正确”)。(2)B装置有三种功能：控制气流速率；混匀混合气体；_。(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色，则棉花上可能预先滴有_溶液。(4)E装置中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为_(填字母)。a分液法 b蒸馏法 c结晶法(5)将1 mol CH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 m

21、ol，则参加反应的Cl2的物质的量为_，生成HCl的总物质的量为_。答案(1)CH4Cl2CH3ClHCl正确(2)干燥气体(3)淀粉-KI(4)a(5)3 mol3 mol解析(2)B装置盛放的是浓硫酸，利用其吸水性，可作干燥剂。(3)蓝色一般可能是无水硫酸铜遇水变蓝，也可能是淀粉遇碘单质变蓝，根据装置图，只能是淀粉遇碘变蓝，因此棉花上预先滴有淀粉-KI溶液，利用氯气把碘置换出来。(4)有机物为卤代物，不溶于水，可以采用分液的方法进行分离，故a正确。(5)设CH3Cl为x mol，则CH2Cl2为(x0.1) mol，CHCl3为(x0.2) mol，CCl4为(x0.3) mol，根据碳原子守恒，xx0.1x0.2x0.31，解得x0.1，因此消耗氯气的物质的量为(0.10.2×20.3×30.4×4) mol3 mol