2025版高一化学必修第二册（含不定项选择）微专题(五) 有机物共线、共面问题 烃的燃烧规律

微专题(五)有机物共线、共面问题烃的燃烧规律学习任务一:有机物共线、共面问题核心要点·归纳1.常见烃的结构特点有机分子CH4CH2=CH2CH≡CHC6H6结构模型碳原子成键方式—C≡C—介于单双键之间分子形状特点正四面体平面直线平面2.有机物原子共平面的判断方法与技巧(1)熟记常见共线、共面的基团①与三键直接相连的原子共直线,如—C≡C—、—C≡N。②与双键和苯环直接相连的原子共面,如、、。(2)熟记代表物甲烷:正四面体;乙烯:同一平面;乙炔:同一直线;苯:同一平面。(3)记忆规律单键是可旋转的,是造成有机物原子不在同一平面上最主要的原因。①结构中若出现饱和碳原子,则整个分子不再共面。②结构中每出现一个碳碳双键,至少有6个原子共面。③结构中每出现一个碳碳三键,至少有4个原子共线。④结构中每出现一个苯环,至少有12个原子共面。学力诊断·测评1.下列有机分子中,所有原子不可能在同一平面内的是 ()A.CH2=CHCl B.CH3CH2CH3C. D.CF2=CF2【解析】选B。CH2=CHCl和CF2=CF2可看作CH2=CH2分子中的H原子被Cl或F原子代替后的产物,因乙烯为平面结构,故A和D中所有原子共面;因苯中6个碳和6个H原子共平面,HC≡CH中4个原子共直线,故C中所有原子共面;丙烷分子中饱和碳原子形成四面体结构,故B项丙烷分子中所有原子不可能共平面。2.已知HCN是直线形结构,下列有机分子中,所有的原子一定处于同一平面的是 ()A.CH3—CN B.CH2=CH—CH=CH2C. D.【解析】选C。A项中的6个原子不能处于一个平面;B项分子中,M1和M2两个平面相交于一条直线C—C单键,由于单键可转动,因而可将M2平面转至与M1平面重合,所以该分子中所有原子可能处于同一平面;C项碳碳三键一定处于苯环的平面上;D项分子中“—CH3”中的H原子和与它相连的C原子形成四面体结构,不在同一平面上。学习任务二:烃的燃烧规律必备知识·探究[情境]amol乙烯与乙烷的混合气体与bmol氧气共存于一密闭容器中,点燃后充分反应,乙烯和乙烷全部消耗完,得到CO和CO2的混合气体及45g水。1.当a=1时,乙烯和乙烷的物质的量之比是多少?提示:设乙烯的物质的量为xmol,乙烷的物质的量为ymol,可得:x解得x=y=0.5,即n(C2H4)∶n(C2H6)=1∶1。2.当a=1,且反应后CO和CO2混合气体的物质的量为反应前氧气的23时,b的值是多少?得到的CO和CO2的物质的量之比是多少提示:a=1,则n(CO)+n(CO2)=2mol=23bmol,得b=3。根据氧原子守恒可得n(CO)+2n(CO2)=3×2-n(H2O)=3.5,二式联立解得n(CO)=0.5mol,n(CO2)=1.5mol,即n(CO)∶n(CO2)=1∶3核心要点·归纳1.烃完全燃烧的通式:CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H22.烃的燃烧规律(1)烃完全燃烧前后气体体积的变化①燃烧后温度高于100℃时,水为气态:ΔV=V后-V前=y4y=4时,ΔV=0,体积不变,对应有机物CH4、C2H4等。y>4时,ΔV>0,体积增大。②燃烧后温度低于100℃,水为液态:ΔV=V前-V后=1+y4,③无论水为气态,还是液态,燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子数有关,而与烃分子中的碳原子数无关。(2)烃完全燃烧时消耗氧气的量的规律①相同条件下等物质的量的烃完全燃烧时,(x+y4)值越大,耗O2②质量相同的有机物,其含氢百分率(或yx值)越大,则耗O2③1mol有机物每增加一个CH2原子团,消耗O2量增加1.5mol。④1mol含相同碳原子数的烃完全燃烧时,烷烃耗O2量比烯烃要大。⑤质量相同的烃CxHy,xy越大,则生成的CO2越多;若两种烃的xy相等,质量相同时,则生成的CO2和H2学力诊断·测评1.两种气态烃以任意比例混合,在105℃时1L该混合烃与9L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10L。下列各组混合烃中符合此条件的是()A.CH4C2H4 B.CH4C3H6C.C2H2C2H4 D.C2H2C3H6【解析】选A。设混合烃的分子式为CxHy,该烃在氧气中燃烧的化学方程式为CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O,由105℃条件下烃燃烧前后气体体积不变可得:1+x+y4=x+y2,解得y=4,则混合烃的氢原子个数为4时,105℃条件下燃烧前后气体体积不变。A.CH4和C2H4的氢原子个数都为4,两种气态烃以任意比例混合所得混合烃的氢原子个数为4,105℃条件下燃烧前后气体体积不变,故A符合题意。B.CH4和C3H6形成的混合烃中氢原子个数大于4,105℃条件下燃烧前后气体体积增大,故B不符合题意;C.C2H2和C2H4形成的混合烃中氢原子个数小于4,105℃条件下燃烧前后气体体积减小,故C不符合题意;D.只有C2H2和C3H6以物质的量之比为1∶1混合形成的混合烃中氢原子个数为4,两种气态烃以任意比例混合所得混合烃的氢原子个数不一定为4,105℃条件下燃烧前后气体体积会变化,2.(双选)amL三种气态烃的混合物与足量的氧气混合点燃爆炸后,恢复到原来的状态(常温、常压),体积共缩小2amL。则三种烃可能是 ()A.CH4、C2H4、C3H4 B.C2H6、C3H6、C4H6C.CH4、C2H6、C3H8 D.C2H6、C2H2、CH4【解析】选A、D。设混合烃的平均组成为CxHy,根据完全燃烧通式CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O(l)Δ1 1+ya 2a则1+y4=2y满足平均分子组成中H为4的烃都可能符合要求,答案为A、D。学情检测·素养达标1.(2024·济南高一检测)有机物M(CH≡C—CH=CH—CH3)分子中,共直线和共平面的原子数最多分别为 ()A.6、11B.5、10C.4、9D.4、11【解析】选C。乙炔为直线结构,所有原子共线,丙烯基连在乙炔氢原子的位置,最多共直线的原子数为4,即乙炔基和与它相连的碳原子,丙烯分子中最多有7个原子共面,所以分子中最多共平面的原子数有9个,即除了甲基中的两个氢原子以外,其余原子均可共平面。2.以下分子中,可能共平面的原子数最多的是 ()A.CH3CH2CH3 B.CH2=CH—CH3C.HC≡C—CH3 D.CH2=CH2【解析】选B。A分子中均为四面体结构的碳原子,3个碳原子可能共面,最多还有2个H与C原子共面,共5个;B分子中双键为平面结构,甲基上2个H与其他原子不共面,则最多7个原子共面;C分子中三键为直线结构,甲基上2个H与其他原子不共面,则最多5个原子共面;CH2=CH2最多有6个原子共平面。3.等质量的下列烃完全燃烧消耗氧气的质量最多的是(C项结构中只表示碳碳键,省略了C、H原子和碳氢键) ()A. B.C. D.【解析】选A。由C~2O~CO2,2H~O~H2O,可知12gC耗氧量为32g,2gH耗氧量为16g,故相同质量C、H相比,氢的耗氧量更大,故等质量的烃完全燃烧,烃分子中氢元素质量分数越大,其耗氧量越大,A中分子式为C5H12,B中分子式为C4H8,C中分子式为C4H4,D中分子式为C8H8,分子中C、H原子数目之比分别为5∶12、1∶2、1∶1、1∶1,C5H12中氢元素质量分数更大,故等质量的各烃完全燃烧,C5H12的耗氧量最多。【补偿训练】下列各种烃完全