高中化学选择性必修三3

第二章烃第一节烷烃第一课时烷烃的结构和性质学案及训练知识梳理一、烷烃的结构烷烃及其结构特点(1)烷烃的结构烷烃的结构与eq\o(□,\s\up3(1))甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取eq\o(□,\s\up3(2))sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成eq\o(□,\s\up3(3))σ键。烷烃分子中的共价键全部是单键。(2)烷烃分子中的碳原子间都以eq\o(□,\s\up3(4))单键结合成链状，剩余价键都与氢原子结合的饱和烃叫链状烷烃。像甲烷、乙烷、丙烷这些结构相似、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。同系物可用通式表示，如链状烷烃的通式为CnH2n＋2。烷烃同系物的某些物理性质随着相对分子质量的增大而发生规律性的变化。二、烷烃的化学性质1．稳定性：常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂等都不发生反应，只有在特殊条件(如光照或高温)下才能发生某些反应。2．特征反应——取代反应烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷，化学方程式为CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CH3CH2Cl＋HCl。3．氧化反应——可燃性烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成CO2和H2O，燃烧的通式为CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up17(点燃))nCO2＋(n＋1)H2O。4．分解反应——高温裂化或裂解烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34eq\o(→,\s\up11(催化剂),\s\do4(高温))C8H16＋C8H18。三、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eq\o(□,\s\up3(5))4时，烷烃在常温下呈气态，其他的烷烃常温下呈eq\o(□,\s\up3(6))固态或液态(新戊烷常温下为气态)续表物理性质变化规律溶解性都难溶于eq\o(□,\s\up3(7))水，易溶于eq\o(□,\s\up3(8))有机溶剂沸点随碳原子数的增加，沸点逐渐eq\o(□,\s\up3(9))升高。碳原子数相同的烃，支链越多，沸点越eq\o(□,\s\up3(10))低相对密度随碳原子数的增加，相对密度逐渐eq\o(□,\s\up3(11))增大。烷烃的密度eq\o(□,\s\up3(12))小于水的密度练►关键能力1.eq\a\vs4\al(日常生活情境)城市居民所用的液化石油气成分为丁烷，在使用过程中常有一些杂质以液态形式沉积于钢瓶底部，这些杂质可能是()A．戊烷和己烷 B．乙烷和丙烷C．乙烷和甲烷 D．甲烷和丙烷解析杂质以液态形式沉积于钢瓶底部，说明含碳原子数≥5，故A正确。答案A2．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．CH3CH2CH2CH2CH2CH3C．CH3CH2CH2CH2CH3D．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B3．(双选)绕月探测工程“嫦娥一号”卫星已成功完成在轨运行和探测任务，获得了大量科学探测数据，科学家对数据进行了分析，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＋2B．燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物C．碳原子间以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解析CnH2n＋2是链状烷烃的通式，A项错误；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项错误；碳原子间全部以单键相连的烃是烷烃，C项正确；因为碳原子的相对原子质量(12)为偶数，烃分子中的氢原子个数也一定为偶数，所以碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数，D项正确。答案CD4．制取一氯乙烷最好采用的方法是()A．乙烷和氯气反应 B．乙烯和氯气反应C．乙烯和氯化氢反应 D．乙烷和氯化氢反应解析乙烷和氯气发生取代反应，得到的取代物是混合物；乙烯和氯气反应得到二氯取代物；乙烷和氯化氢不反应；乙烯和氯化氢反应可以得到较纯净的一氯乙烷。答案C5．下列关于CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3的叙述正确的是()A．均能用CnH2n＋2组成通式来表示B．与所有烷烃互为同素异形体C．因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同D．通常状况下，它们都是气态烷烃解析CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3均为链状烷烃，分子组成均符合CnH2n＋2通式，故A正确；CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3与所有不等碳原子的烷烃互为同系物，故B错误；CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3均为烷烃，所以它们的化学性质相似，但物理性质不相同，故C错误；通常状况下，甲烷为气态烷烃，而CH3CH(CH3)CH2CH3为液态烷烃，故D错误。答案A6．在光照条件下，将等物质的量的甲烷和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是()A．CH3Cl B．CH2Cl2C．CCl4 D．HCl解析由甲烷与氯气发生取代反应的产物中有一氯代烷和多氯代烷，每生成1mol一氯代烷时，可生成1molHCl。每生成1mol多氯代烷，会同时生成多摩尔HCl，因此得到的产物中HCl的物质的量最多。答案D7．下列关于乙烯和乙烷相比较的说法中，不正确的是()A．乙烯属于不饱和链烃，乙烷属于饱和链烃B．乙烯分子中所有原子处于同一平面上，乙烷分子则为立体结构，不是所有原子都在同一平面上C．乙烯分子中的碳碳双键和乙烷分子中的碳碳单键相比较，双键的键能大，键长长D．乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，乙烷不能解析乙烯分子中碳碳双键比乙烷分子中的碳碳单键键能大，键长短，C项错误。答案C8．下列不属于取代反应的是()A．CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CH3Cl＋HClB．CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CH2Cl2＋HClC．CH4＋4Cl2eq\o(→,\s\up17(光照))CCl4＋4HClD．CH2=CH2＋H2eq\o(→,\s\up11(催化剂),\s\do4(△))CH3CH3解析D项反应属于加成反应。答案D9．下列关于烷烃的说法正确的是()A．丙烷(C3H8)发生取代反应生成的C3H7Cl的结构只有一种B．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去C．分子中含有六个碳原子的烷烃在常温下为液态物质D．烷烃的分子为直链式结构，不可以带支链解析丙烷发生取代反应生成的C3H7Cl有2种结构：CH3CH2CH2Cl、CH3CHClCH3，A错误；烷烃都不能使酸性KMnO4溶液褪色，B错误；常温下，碳原子数多于4个的烷烃呈液态或固态(新戊烷常温下为气态)，C正确；烷烃分子中可以带支链，如CH3CH(CH3)2，D错误。答案C10．下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是()①CH3(CH2)2CH3②CH3(CH2)3CH3③(CH3)3CH④(CH3)2CHCH2CH3A．②④①③ B．④②①③C．④③②① D．②④③①解析题给四种物质均属于烷烃，分子中碳原子数越多沸点越高；碳原子数相同的分子，支链越少沸点越高。答案A11．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