最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物--甲烷 例題解析

1、最簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物-甲烷 例題解析(1)【例1】等質(zhì)量的下列有機(jī)物完全燃燒，消耗O2最多的是()A.CH4B.CH3CH3C.C2H2D.C5H12解析：本題有多種解法。方法1：根據(jù)化學(xué)方程式進(jìn)行計(jì)算，然后通過(guò)比較可知答案。方法2(碳?xì)浔确?：由于12 g碳完全燃CHx法是解決本題的快捷方法。燒僅消耗1 mol O2，而12 g氫完全燃燒則消耗6 mol O2，故烴中H元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，即烴中碳?xì)浔?可以是質(zhì)量比，也可以是物質(zhì)的量或原子個(gè)數(shù)比)越小，其耗O2量越大。規(guī)律發(fā)現(xiàn)方法3是方法2的一種升華。等物質(zhì)的量的烴(CxHy)完全燃燒，(x+)越大，其耗O2量越大。等質(zhì)量的烴(CxHy)完全燃

2、燒，越大，含H量越大，耗O2量越多。方法3(CHx法)：將烴化為“最簡(jiǎn)式”：CHx，等質(zhì)量烴完全燃燒耗O2量的大小可由x決定：x越大耗O2量越大，x越小耗O2量越小。答案：A變式練習(xí)：將題干中“等質(zhì)量”改為“等物質(zhì)的量”，其余不變，試選之。(答案：D)【例2】下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是()CH4+O2+H2OCH4+2O2O=C=O+2H2OCH3CH3+2Cl2CH2ClCH2Cl+2HClCH3COONa+NaOHCH4+Na2CO3A.B.C.D.全部CHx法是解決本題的快捷方法。解析：2個(gè)H原子被1個(gè)O原子所替代，是取代反應(yīng)：4個(gè)H原子分別被2個(gè)O原子所替代，是取代反應(yīng)：2個(gè)H原子分別被

3、2個(gè)Cl原子所替代，是取代反應(yīng)：一個(gè)COONa原子團(tuán)被一個(gè)H原子所替代，是取代反應(yīng)：答案：D【例3】烴去掉一個(gè)(或多個(gè))H原子后的剩余部分叫做烴基，如CH3叫做甲基，CH2CH3叫做乙基，等等。(1)已知丙烷有1種，丁烷有2種，戊烷有3種，則丙基有 種，丁基有種，戊基有種(填數(shù)字)。(2)C3H7C種，C4H9Br有種，C5H11F有種。判斷一個(gè)反應(yīng)是不是取代反應(yīng)，要根據(jù)取代反應(yīng)的概念，分析有機(jī)物反應(yīng)前后的差別，看是不是“某些被其他所替代”。如果只是與甲烷的取代反應(yīng)作類比，則很容易誤選或漏選。如果不知道從不同角度分析，可能分屬不同反應(yīng)類型，則也易誤選或漏選。解析：先寫出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式，再安排取代基，

4、可得有機(jī)物的種數(shù)：(丙基有2種)(丁基有4種)H3H2H2H2H3(戊基有8種)編號(hào)相同的H原子等效。分別從位去掉1個(gè)H原子(或用1個(gè)X原子代替1個(gè)H原子)可得丙基、丁基和戊基(或一氯丙烷、一溴丁烷和一氟戊烷)的種數(shù)。重復(fù)編號(hào)只替代1次或去掉1次，不要重復(fù)計(jì)算。答案：(1)248(2)248烴分子中有幾種不同位置的H原子，其一價(jià)烴基(去掉1個(gè)H原子的烴基)就有幾種。丙基有2種，則C3H7X有2種。丁基有4種，則C3H9X有4種。戊基有8種，則C5H11X有8種。丙基、丁基、戊基種數(shù)以2倍關(guān)系遞增，己基則不然，有17種。(2)【例5】 如圖所示實(shí)驗(yàn)，試推測(cè)可能觀察到的現(xiàn)象是：_,_,_,_。解析

5、：CH4和Cl2光照條件下反應(yīng)生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物質(zhì)，Cl2有顏色，其余物質(zhì)均是無(wú)色的，Cl2不斷消耗顏色變淺以至消失。生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下為無(wú)色液體，均不溶于水，在試管內(nèi)壁上凝結(jié)。HCl是易溶于水的氣態(tài)物質(zhì)，反應(yīng)后試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，HCl溶于水后，溶液中Cl濃度增大，使氯化鈉的結(jié)晶速率大于溶解速率，破壞了氯化鈉的溶解平衡，使部分氯化鈉晶體析出。點(diǎn)評(píng)：本題是一道實(shí)驗(yàn)題，側(cè)重于考查學(xué)生思維的嚴(yán)密性和深刻性。既考查了甲烷跟氯氣發(fā)生取代反應(yīng)這一重要化學(xué)性質(zhì)，又考查了溶解度的問(wèn)題。【例6】 2001年，發(fā)生在山西等地的瓦斯爆炸事故，造成

6、多人傷亡，因此在礦井里，必須采取安全措施，如通風(fēng)、嚴(yán)禁煙火等，而且要隨時(shí)檢查瓦斯的體積分?jǐn)?shù)，如果空氣中含甲烷5%15%，遇到明火會(huì)發(fā)生爆炸。發(fā)生最強(qiáng)烈爆炸時(shí)空氣中甲烷所占的體積分?jǐn)?shù)是解析：爆炸極限是指可燃性氣體與空氣的混合物點(diǎn)燃能發(fā)生爆炸的濃度范圍。事實(shí)上在這個(gè)濃度范圍內(nèi)爆炸強(qiáng)弱程度不同，其中有一個(gè)爆炸最強(qiáng)點(diǎn)，它所要滿足的條件是：在混合氣體中，可燃性氣體與助燃性氣體的體積比恰好是完全反應(yīng)時(shí)的比值。根據(jù)反應(yīng)CH4+2O2CO2+2H2O，恰好反應(yīng)時(shí)V(CH4)V(O2)=12,空氣中氧氣所占的體積比約為1/5，甲烷占混合氣體的體積分?jǐn)?shù)約為1/(1+10)×100%=9.5%。點(diǎn)評(píng)：2001年11月份，對(duì)山西省來(lái)說(shuō)是一個(gè)黑色的月份，五起小煤窯爆炸事故再次向世人敲響了安全生產(chǎn)的警鐘。事故的原因