高中化学三维设计江苏专版必修二讲义专题3化石燃料与有机化合物

专题3荀雌合鼬获得身座用

第一单元I化石燃料与有机化合物

第一课时

天然气的利用甲烷

［课标要求］

1.会书写甲烷的分子式、结构式、电子式，知道甲烷分子的结构特点。

2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应，会书写相应的化学方程式。

3.知道取代反应的概念。

晨背・重点语句

1.甲烷分子是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，四荒氢原子位手曷品点。烷泾中与

r\碳原子相连的四个原子构成四面体结构。

2.甲烷的氧化反应：甲烷可在空气中安静的燃烧，但不能被酸性KMnCh溶液氧化。

r\3.甲烷的特征性质--取代反应：

光

(1)生成一氯甲烷的反应：CH4+CI2------►CH3C1+HC1;

(2)量的关系：1molH被取代，消耗ImolCL,生成1molHC1。

4.烷泾的分子通式是C“H2“+2,在烷泾分子中，碳原子间以碳碳单键相连，其余价键均与氢原

子相连，并达到饱和。

碰^厘斯E1甲烷的存在、用途及结构

基础

1.甲烷的存在与用途

⑴存在

甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。

(2)主要用途

甲烷易燃烧，完全燃烧生成C5、旦Q并放出大量的热量，因此甲烷可用作燃料。天然气和沼气都是

理想的清洁能源。甲烷还可用作化工原料。

2.甲烷的组成与结构

甲烷的分子

分子式电子式结构式空间构型

模型

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1.已知标准状况下，甲烷的密度是0.717g・L-i,你能确定甲烷的相对分子质量吗？甲烷中含碳75%、

含氢25%,则甲烷的分子式是什么？

提示：甲烷的相对分子质量是0.717X22.4^16,

甲烷分子中碳原子数为16义75%=

12

氢原子数为&<1%=4,

故甲烷的分子式为CH4o

2.根据甲烷的正四面体结构推测CH2a2结构应该有几种？

H

C

/|\

TT1TT

提示：甲烷的立体结构为H门，因此，CH2cb中的2个C1在空间一定处于相似位置，CH2C12

只有一种结构。

生成•系统认知

1.证明甲烷分子是正四面体结构的方法

甲烷的正四面体结构，可以通过研究CH2c12存在几种结构来确定。CH4有四个等同的C—H键，在

空间上可能有两种对称分布：正四面体结构和平面正方形结构，如图所示。

若是正四面体结构，甲烷分子中任意两个氢原子被两个氯原子取代，CH2a2的结构只有一种；若是

平面正方形结构，则取代的两个氢原子分邻位和对位，CH2C12的结构有两种。科学研究发现，CH2C12

的结构只有一种，说明甲烷是正四面体结构。

2.甲烷空间结构的两点拓展应用

(1)若CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子替代，则形成的分子结构仍为正四面体结构。

(2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子替代，则形成的分子结构仍为四面体，但不属于正

四面体，如CH3C1、CH2c12等。

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演练•应用体验

1.下列关于甲烷的说法不正确的是（）

A.甲烷分子具有正四面体结构

B.甲烷分子中的四个C—H键相同

C.甲烷分子是平面正方形结构

H

H-

D.甲烷分子的结构式是

解析：选C甲烷分子的空间结构是正四面体，不是平面正方形。

2.下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况（）

H

C\\HH：C：H

H

HH

C.球棍模型D.比例模型

解析：选D这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲

烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出甲烷分子中H、C原子的位置及所占比例。电子式只反

映出原子的最外层好的成键情况。

即国破网甲烷的性质

基础•自主落实

1.物理性质

颜色状态气味密度（与空气相比）水溶性

无色气体无味比空气小极难溶于水

2.化学性质

稳定性:常温下化学性质稳定,与强酸、强碱及高镒酸钾,

溶液等不发生反应

学;

sT氧化反应（可燃性）J

性;

格取代反应：有机化合物分子中的某种原子（或原子团）J'

~~被另一种原子（或原子团，所取代的反应

（1）甲烷燃烧的现象和化学方程式

现象：在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。

化学方程式：CH4+2O2~^*CC>2+2H2O。

03/44

(2)CH4与CL在光照时反应的化学方程式

①CH4+Cb^^CH3Cl+HCl；

②CH3CI+CL-^*CH2a2+HC1；

光照

③CHzCb+Cb-^^CHCb+HCl；

并照

④CHCb+CL^^CCL+HCh

(3)甲烷的4种氯代产物的性质

①常温下为气体的是CH3CL常温下为液体的是CH2CI2、CHCb和CCL。

②不溶于水的是CHQ、CH2a2、CHCb和CCk。

［特别提醒］有机反应比较复杂，常有副反应发生，因此有机反应的化学方程式常用“一/而不是

探究

1.如何检验CH4的燃烧产物？

提示：将甲烷点燃，在火焰上方罩一洁净而干燥的烧杯，若烧杯内壁有水雾生成，则证明燃烧产物中

有H2O,然后迅速将烧杯倒转过来，向其中加入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，则说明有CO2生成。

2.1mol甲烷与1molCb在光照条件下充分反应，所得的产物只有一氯甲烷吗？

提示：1molCH’与1molCb光照条件下发生取代反应得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化

碳的混合物。

3.CH4和CL取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与C12在量上有什么关系？

提示：因为在CH4和C12的取代反应中，每一步都有HC1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1molHC1则消耗1moicL,故反应生成的HC1与反应消耗的CL的物质的

量相等。

生成

甲烷与氯气等卤素单质反应时注意的问题

(1)反应条件

光照但不能用强光直接照射，否则会发生爆炸，在黑暗处不发生反应。

(2)物质状态

与氯气相似，其他卤素单质在光照条件下，也能与甲烷发生取代反应。反应物中的卤素为卤素单质，

如甲烷通入澳水中不反应。

(3)连锁反应

甲烷的取代反应是一种连锁反应，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行。

(4)产物

光照甲烷与氯气的混合物，得到甲烷各种氯代物与HC1的混合物，生成物中HC1的物质的量最多。

(5)数量关系

CH4与CL发生取代反应时，有1molH被取代，就有1molCL被消耗，同时生成1molHCL即1mol

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CxH>与C12发生取代反应时，最多可消耗ymolCho

演练•应用体验

1.在标准状况下，22.4LCH4与氯气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，则消耗的氯气为()

A.0.5molB.2mol

C.2.5molD.4mol

解析：选C1molCH4与氯气发生取代反应，生成CH3CI、CH2c12、CHCb、CCk各0.25mol,该

四种取代

物中w(Cl)=0.25molX(l+2+3+4)=2.5mol,根据取代反应特点的氯原子进入氯化氢，所以/i(HCl)

2

=2.5mol,故生成物中所含氯原子共2.5mol+2.5mol=5mol,参加反应的氯气为“(CL)=2.5mol。

2.用“短线”将甲烷与CL在广口瓶内混合并在光照条件下发生反应的实验现象和产生这些现象的

原因连接起来。

①广口瓶内气体

颜色变浅A.CH2C12>CHCb、CCk都

是难溶于水的油状液体

②广口瓶内壁有

油状液滴出现B.生成的HC1极易溶于水，

导致广口瓶内气体压强减小

③广口瓶中有少

量白雾产生C.C12被消耗，产生无色物质

④广口瓶内液面上升D.反应中产生的HC1与水蒸

气结合形成盐酸小液滴

答案：①一C②一A③一DB

幽膜网日I烷烧

基础•自主落实

1.两个概念

煌:仅含C、H两种元素的有机化合物

烷烧:分子中碳原子都以碳碳里舞相连，其余的价键

均用于与氢原子结合，达到“饱和”的性

2.烷姓

(1)分子通式：

(2)习惯命名

“W1012345678910

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甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷

'直1根据碳I子数称二烷

〃210______________________________________________________________________________

Cl6H34：十六烷,CISHJS：十八烷

(3)化学性质(类似甲烷)

①稳定性：通常状态下烷烧性质稳定。

②可燃性：烷烧都能燃烧，燃烧通式为

C“H2“+2+四里02述燮*/CCh+m+DHzO。

2

③取代反应：烷烧都能与卤素单质在光照下发生取代反应。写出C2H6与C12在光照条件下生成一氯

代物的化学方程式：C2H6+C12*PHsCl+HCh

3.同系物

⑴概念

“相似”——分子结构相似:

“相差”——分子组成相差1个或若干个“CSz”原子团。

(2)实例

CH4与CH3cH3、丙烷(CH3cH2cH3)、正丁烷(CH3cH2cH2cH3)互为同系物。

探究

1.由烷烧的分子通式计算烷烧分子中能形成多少条共价键？

提示：烷烧的通式为CWH2«+2(W为碳原子数)，碳、氢原子提供的成键电子数之和为4X〃+2"+2=6〃

+2,电子对数也就是共价键数为1(6"+2)=3"+1,即能形成3〃+1条共价键。

2

2.互为同系物的两种化合物的最简式一定相同吗？

提示：不一定。CH4与CH3cH3互为同系物，但CH3cH3的最简式为CH。

3.相对分子质量相差14的化合物是否属于同系物？

提示：不一定；如乙烷(相对分子质量30)和CO2(相对分子质量44)相差14,但二者不属于同系物。

生成

判断同系物的方法

1.判断标准——“同类不同碳”

互为同系物的物质均属于同一类，即分

子结构相似

互为同系物的物质碳原子数不同，即分

子组成上相差一个或若干个CH2原子团

2.组成特点

(1)同系物必须结构相似。

(2)分子组成通式相同。

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(3)同系物相对分子质量相差14或14的整数倍。

3.判断方法

三刀一分子组成差一个或若干个CH2原子团

I

二同|一同通式，同结构

「必为同一类物质

三注意|—结构相似

一化学性质相似但不完全相同

4.注意事项

(1)同系物必须是“有机化合物”。

(2)同系物一定具有不同的分子式。若分子式相同就可能属于同分异构体。

(3)具有相同通式的有机物除烷烧外都不能确定是不是同系物。

演练・应用体验

1.下列有关简单烷烧的叙述中正确的是()

①都是易燃物②特征反应是取代反应③相邻两个烷烧在分子组成上相差一个CH3原子团

A.①③B.②③

C.①D.①②

解析：选D烷煌含有碳和氢两种元素，都能燃烧生成二氧化碳和水，①正确；烷煌都易发生取代反

应，②正确；相邻两个烧泾在分子组成上相差一个“CH2”，③不正确。

2.下列数据是有机物的相对分子质量，可能互为同系物的一组是()

A.16、30、58、72B.16、28、40、52

C.16、32、48、54D.16、30、42、56

解析：选A由于同系物在组成上相差若干个CH2原子团，因此在相对分子质量上相差14或其整数

倍，只有A符合。

「三级训练・节节过关1

巩固练

1.下列关于甲烷的说法正确的是()

A.能使澳的四氯化碳溶液褪色

B.是天然气的主要成分

C.不能发生燃烧反应

D.能使酸性KMnO4溶液褪色

解析：选BA项，甲烷不能与澳的四氯化碳溶液发生取代反应，将甲烷通入澳的四氯化碳溶液，无

现象，错误；B项，天然气的主要成分是甲烷，正确；C项，甲烷是一种可燃性气体，可在空气中安静地

燃烧，错误；D项，甲烷性质稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化，错误。

2.下列物质中，属于烷烧的是()

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A.C8H16B.CH3CH2OH

CH3—c—CH3

C.CH3D.CH2CH2

解析：选CA不符合烧烧通式C“H2”+2；B不是烧(含O);D项分子中碳原子间不是单键结合，不是

烧烧。

3.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是同分异构体

D.同系物的性质完全相同

解析：选C分子式相同的物质，结构不一定相同，可能是同分异构体；通式相同的不同物质不一定

是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；同系物的化学性质相似，物理性质不同。

4.将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应,生成物中物质的量最大的是()

A.HC1B.CH3C1

C.CH2CI2D.CCI4

解析：选A等物质的量的CH4和Cb混合后反应，CH3CkCH2CI2,CCLt、CHCb都有生成，生成

这四种物质的时候，都有HC1生成，即HC1的物质的量最大。

5.如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为-玻璃管1：4)的混

CH4和CL

合气体，假定氯气在水中溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气的混合气体的装置

放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢的反应一段时间。

(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：

(2)经过几个小时的反应后，U形管右端的玻璃管中水柱变化是，

A.升高B,降低

C.不变D.无法确定

(3)甲烷通常用来作燃料，其燃烧反应的化学方程式是

解析：(1)甲烷与氯气的体积之比是1：4时，若只生成一种有机产物，则该产物是四氯化碳，甲烷分

子中的H原子全部被取代，化学方程式是CH4+4CL—-L1*CC14+4HC1O

(2)因为HC1溶于水，所以反应完全后，气体的压强减小，则左侧水面升高，右侧水面降低。

(3)甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，化学方程式是CH4+2O2」第*CO2+2H2O。

光照

答案：(DCH4+4CL---^CC^+^Cl(2)B

占燃

(3)CH4+202,CCh+2H2O

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全面练

1.右图是某物质分子的比例模型，该物质的分子式是（）

A.NH3B.CH4

C.H2OD.C2H4

解析：选B从图上看出，符合甲烷的结构。

2.光照对下列反应几乎无影响的是（）

A.氢气与氯气B.甲烷与氯气

C.甲烷与氧气D.次氯酸分解

解析：选CCH4与反应需点燃；H2与C12反应可光照，也可点燃；CH4与C12光照发生取代反应；

光昭

2HC1O=^=2HC1+O2to

3.有下列物质：①氯气；②硝酸；③漠水；④烧碱；⑤氧气；⑥酸性KMnCh溶液，其中在一定条

件下可与甲烷反应的是（）

A.①②③B.④⑤⑥

C.①⑤D.②③④⑥

解析：选C甲烷在光照条件下可与CL发生取代反应，在点燃条件下可与Ch反应生成CO2和HzO;

甲烷与硝酸、漠水、烧碱、酸性KMnCh溶液均不发生化学反应。

4.下列反应属于取代反应的是（）

高温

A.CH4—*C+2H2

B.2HI+C12^2HC1+I2

,点燃，

C.CH4+2O2—*CO2+2H2O

光

D.CH4+CI2->CH3C1+HC1

解析：选DA属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化还原反应（燃烧），D属于取代反应。

5.下列关于同系物的说法中，错误的是（）

A.同系物具有相同的分子式

B.同系物符合同一通式

C.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

解析：选A同系物结构相似，属于同一类物质，因此有同一通式，但一定不具有相同的分子式，A

错误，B正确：相邻同系物在分子组成上相差一个CH2原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本

相似，D正确。

6.下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是（）

A.CH3C1B.CCI4

C.CH2CI2D.CH4

解析：选B甲烷和CH3CI、CH2cb、CHCL均能与氯气发生取代反应，但CH,分子中的氢原子全

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部被取代后即CC14与氯气不能再发生取代反应。

7.等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关实验现象和结论中，正确

的是()

①反应后C12完全反应而CH4有剩余

②瓶内壁有油状液滴生成

③最后有CH4、CL、CH3CkCH2CI2,CHCh，CC14、HC1七种物质共存

④只有CH3cl和HC1两种产物

A.①②B.②③

C.③④D.①④

解析：选B有机化学反应进行不彻底，故反应后有CH4和CL剩余，产物有CH3CkCH2cI2、CHCb、

CCL和HC1。

8.下列叙述错误的是()

A.通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应

B.甲烷是正四面体结构

C.甲烷跟氯气反应无论生成CH3CI、CH2CI2,CHCh,还是CCk,都属于取代反应

D.甲烷的四种取代物常温下均为液体

解析：选D通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，A正确；甲烷分子是以碳原

子为中心的正四面体结构，B正确；甲烷与Cb在光照时发生取代反应生成CH3CI、CH2C12,CHCI3,CCh

及HC1五种产物，其中四种有机产物中CH3cl为气体，CH2cL、CHCb、CCI4为液体，C正确，D错误。

9.已知某烷烧的相对分子质量为30。

(1)该烷烧的分子式为o

(2)该烷烧在光照时与CL反应生成一氯代物的化学方程式为

___________________________________________________________________________，属于反

应。

解析：烷注的通式为C“H2“+2,则14"+2=30,得〃=2,即C2H6。

答案：⑴C2H6

(2)CH3cH3+CI2光照,CH3cH2CI+HCI取代

10.如下图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲中注入10mLeH4,同温同压下乙

中注入50mLeL,将乙中气体推入甲中，用漫散光照射一段时间，气体在甲中反应。

工।।...)一(I.......I》

甲乙

(1)下列是某同学预测的实验现象：

①气体最终变为红色；②实验过程中，甲中活塞向内移动；③甲中内壁有油珠；④产生火花。

其中正确的是。

(2)甲管中发生反应的反应类型为。

(3)反应后，甲中剩余气体能用下列试剂吸收的是。

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A.水B.氢氧化钠溶液

C.硝酸银溶液D.饱和食盐水

(4)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNCh溶液的小试管中会观察到。

若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到o

解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4+CI2-^*CH3CH-HCI,cjhci+cb力MCH2cb

光照光照

+HC1,CH2CI2+CI2一~^CHCL+HCl,CHCI3+CI2一-L1*CC14+HC1O

(1)理论上，甲烷与氯气按体积比为1:4时二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为5：1>4：1,

说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。反应过程中不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，

所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲中活塞向内移动。

(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲中发生的是取代反应。

(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。

(4)生成的HC1会与AgNCh溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2cL、CHCh,CCL难溶于水而

看到液体分为两层，因CL有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。

答案：。)②③(2)取代反应(3)B(4)液体分为两层，产生白色沉淀溶液先变红后褪色

提能练

1.下列物质互为同系物的是()

HH

I

A.H—C—C1与Cl—C—C1

II

ClH

B.CH3—CH3与CH3—CH—CH2—CH3

CH3

C.CH3cH2cl与CH2cleH2cl

D.CH4与CH3cHzc1

解析：选BA项为同种物质，B项互为同系物，C项所含氯原子数不同，分子组成不是相差一个

CH2原子团或其倍数，D项不是同一类别的物质，故不属于同系物。

2.将甲烷与氯气按1：3的体积比混合于一试管中，倒立于盛有饱和°工皿匐e食盐水的水

槽，置于光亮处(如图所示)，下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确!的是()

A.试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升.三县招酎

B.生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体

C.试管内壁有油状液滴形成

D.试管内有少量白雾

解析：选BA项，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应，生成物均没有颜色，所以气体颜色变

浅，氯化氢溶于水后导致试管内液面上升，正确；B项，甲烷和氯气反应的生成物只有一氯甲烷和HC1

在标准状况下是气体，错误；C项，二氯甲烷和三氯甲烷都是液态有机物，所以试管内壁有油状液滴生成，

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正确；D项，该反应中有氯化氢生成，氯化氢遇空气中的水蒸气形成白雾，正确。

3.鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是（）

A.点燃一通入澄清石灰水一加入漠的四氯化碳溶液

B.点燃一罩上小烧杯一加入澄清石灰水

C.点燃一通入澄清石灰水

D.点燃一通入酸性KMnCh溶液

解析：选B根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O,周燃烧后生成H2O,CO燃

烧后生成CO2。在火焰的上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和Hz,没有水雾的是CO;然后在

有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。

4.甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是（）

A.CH3cl只有一种结构

B.CH2cL只有一种结构

C.CHCL只有一种结构

D.CH4中含有4个C—H共价键

解析：选B甲烷分子无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都是成立的，

ClH

H—C—ClCl—C—C1

I

CH2cb若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即H和H,若是正四面体结构，

则其结构只有一种。无论是正四面体结构还是正方形结构，CH4中含有4个C—H共价键。

5.1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔Ch发生取代反应（）

A.4molB.8mol

C.2molD.6mol

解析：选D乙烷的分子式为C2H6,1molCb只能取代烷烧中的1molH原子，故1mol乙烷最多与6

molCb发生取代反应。

6.有两种气态烷烧组成的混合物，标准状况下的密度为1.16g・L-i,则关于混合物的组成判断正确的

是（）

A.一定有甲烷

B.一定有乙烷

C.一定是甲烷和乙烷的混合物

D.可能是乙烷和丙烷的混合物

解析：选A混合气体的平均摩尔质量是M（平均）=1.16g<LrX22.4L-mo「=26g・mo「，即平均相

对分子质量为26,在烷泾中相对分子质量小于26的只有甲烷，因此一定含有甲烷。

7.将0.2mol下列点完全燃烧后，生成的气体缓缓通入0.5L2moiIF的NaOH溶液中，生成正盐和

酸式盐的物质的量之比为1：3,则该烷烧是（）

A.乙烷B.丙烷

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C.丁烷D.戊烷

解析:选C设该烧烧分子中含有“个C原子，则完全燃烧产生CO2的物质的量是0.2“molo//(NaOH)

-1

=0.5LX2molL=lmol;又设产生的Na2CO3的物质的量为amol,则NaHCO3为3amol,根据钠原

子守恒可得20+3a=1,解得a=0.2mol,所以Na2cO3为0.2mol,NaHCCh为0.6mol;根据碳原子守恒

可得0.2"=0.8,〃=4,因此该烷烧是丁烷。

8.在一定的温度、压强下，向100mLe山和Ar的混合气体中通入400mL。2,点燃使其完全反应，

最后在相同条件下得到干燥气体460mL,则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为()

A.1：4B.1：3

C.1：2D.1：1

解析：选AAr是稀有气体，不参与反应，反应前后气体的体积变化由CH4燃烧生成的水引起。反

应前后气体的体积变化为100mL+400mL-460mL=40mL„

设混合气体中CH4的体积为X。

占燃

CH4+2O2--^CO2+2H2OAP减小

1mL2mL1mL2mL

x40mL

x=20mL

Ar的体积为100mL-20mL=80mL,CH4与Ar的体积之比为1：4,相同条件下，气体的体积之

比等于物质的量之比，即M(CH4)：n(Ar)=l：4。

9.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。某化学兴趣小组拟在

实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图。

根据要求填空：

(1)写出CH4与C12反应生成一氯代物的化学方程式:

(2)B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；

③o

(3)D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是。

(4)E装置中除了有盐酸生成外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为

(5)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是(填编号)。

A.CH4B.CH3CIC.CH2CI2

D.CHCI3E.CCI4

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弁昭

解析：(1)CH4与C12反应生成的一氯代物为CH3。，则化学方程式为CH4+CI2---^CHiCl+HCL

(2)B装置盛有浓硫酸，具有吸水性，所以B装置的第③种作用为干燥甲烷和氯气。

(3)CL与CH4反应可能有部分CL剩余，CL能与KI反应生成L和KC1,所以D装置中石棉上吸附着

的KI饱和溶液及KI粉末的作用是除去未反应的Cl2»

(4)CH4与Cb反应生成的CH3cl和HC1是气体，HC1易溶于水而CH3C1难溶于水，液体分层，从E

中分离出盐酸的最佳方法为分液。

(5)反应物CH4可能有剩余，生成物CH3a为气体，尾气的主要成分是CH4和CH3C1O

光照

答案：(DCRt+Cb--L1*CH3C14-HC1

(2)干燥甲烷和氯气(3)除去未反应的Cb(4)分液(5)AB

10.(1)完全燃烧0.1mol某烧，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱液，实验结束后，称得浓硫酸增重9g,

浓碱液增重17.6g。该点的化学式为,并写出其所有可能的结构简式：o

(2)某知2.2g,在O2中完全燃烧，生成6.6gCCh和3.6gHzO,在标准状况下其密度为1.9643g1一1,

其化学式为o

(3)某烷烧的相对分子质量为128,该烷煌的化学式为o

(4)在120℃和101kPa的条件下，某气态垃和一定质量的氧气混合气体，点燃完全反应后再恢复到原

来的温度时，气体体积缩小，则该烧分子内的氢原子个数»

A.小于4B.大于4

C.等于4D.无法判断

解析：(1)0.1mol烧中，M(C)=——7-6G_=0.4mol,M(H)=-9G_X2=1mol,则每个烧分子中含

44g-mol118g-mol1

4个C原子、10个H原子，即分子式为CdHio。该烧结构简式有二种：CH3—CH2—CH2—CH3,

CH3

CH—CH-CH

33o

(2)该姓的摩尔质量M=22.4L-mol-1X1.9643g-L-1=44g-mol-1,泾分子中"(C)：M(H)=

6.6g3.6g=3：g,最简式为C3H8,最简式相对分子质量为44,故化学式为C3H8。

44g«mol118g,mol1

(3)设该烷没的化学式为C„H2„+2,则14"+2=128,解得：〃=9,化学式为C9H20。

(4)设煌的分子式为CxHy,则有：

CvH,+卜+K-^*XCO2+^H2O,

因为反应后气体体积缩小，则l+x+2>x+2,

42

即y<4o

答案：（DC4H10CH3—CH2—CH2—CH3、

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CH3

CH3—CH—CH3

(2)C3H8(3)C9H20(4)A

第二课时

石油炼制乙烯

［课标要求］

1.知道石油炼制方法(分镣、催化裂化、裂解)、目的及其主要产品。

2.知道乙烯的分子结构特点和性质。

3.会书写乙烯等物质发生加成反应的化学方程式。

1.石油炼制的方法有分储、催化裂化和裂解。石油的分镣是物理凝尸石油的裂花「复京是化学

变化。

2.乙烯的结构与性质：

(1)乙烯分子是平面形结构，分子中2个C原子与4个H原子共平面；

、(2)乙烯能使淡水褪色(加成反应)，也能使酸性KMnC>4溶液褪色(氧化反应)。

3.乙烘的结构与性质：

(1)乙烘分子是直线形结构，分子中2个C原子与2个H原子在同一直线上；

(2)乙烘能使淡水褪色(加成反应)，也能使酸性KMnCh溶液褪色(氧化反应)。

石油的炼制

基础•自主落实

1.石油的分储

(1)实验室蒸储石油

①实验装置：

②注意事项:

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石棉网一蒸镭烧瓶加热时需垫石棉网

碎瓷片I一作用：防暴沸

位置

-----A温度计水银球在蒸储烧瓶支管口处

温度计_作用

测微分蒸气的温度

进出水方向十,

---------->下口进,上口出

冷凝管一作用

「冷凝蒸气

③实验现象及结论：

'60〜150℃温度范围内收集到液

锥形瓶内收集;体有汽油味f该液体为汽油

到油状液体1150〜300℃温度范围内收集到液

.体有煤迪味—该液体为煤迪

(2)石油的分储

嗝斯—根据沸点不同，通过加热汽化，然后冷凝，把

笠)一石油分成不同递点范围内的产物

@g)一分帽塔

i

造)一石油气、汽迪、煤迪、柴油、润滑油、重油

I

电)一各镭分仍是混合物，石油分编属于物理变化

2.石油的裂化

(1)目的：为了提高从石油得到的汽油等轻质油的产量和质量。

(2)原理：用石油分储产品为原料,在加热、加压和催化剂存在下,使相对分子质量较大、沸点较高的

煌断裂为相对分子质量较小、沸点较低的烧。

(3)举例(十六烷的裂化)。

化学方程式：G6H34——一->c8H二+C8H16。

加热、加拉------

3.石油的裂解

⑴原理

以比裂化更高的温度使石油分储产物中的长链也断裂为乙烯、丙烯等气态短链点的过程。

(2)目的

获得乙烯、丙烯等气态短链篇,为石油化工提供原料。

探究

1.石油裂化的目的是什么？石油裂解的目的是什么？

提示：石油裂化的主要目的是为了提高轻质油(特别是汽油)的产量；石油裂解的主要目的是为了得到

气态短链煌(特别是乙烯)，作化工原料。

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2.石油的分储、催化裂化、裂解分别属于哪种变化类型？

提示：分馆属于物理变化，催化裂化、裂解属于化学变化。

3.如何区分裂化汽油和直储（分储得到）汽油？

提示：能使澳的CC14溶液褪色的是裂化汽油，不褪色的是直储汽油。

生成

1.石油分僧、裂化'裂解的比较

石油炼制

分馆裂化裂解

的方法

在一定条件下，把相对分在高温下，把石油产品

用蒸发和冷凝的方法把

子质量大、沸点高的烧断中具有长链分子的燃

原理石油分成不同沸点范围

裂为相对分子质量小、沸断裂为乙烯、丙烯等小

的蒸储产物

点低的烧