高中化學(xué)同步講義（必修二）第14講 7.3烷烴的性質(zhì)（學(xué)生版）

第3課時(shí)烷烴的性質(zhì)1．了解烷烴的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。2．熟練掌握甲烷的主要性質(zhì)。3．認(rèn)識取代反應(yīng)的概念及特點(diǎn)。一、烷烴的性質(zhì)1．烷烴的物理性質(zhì)(1)隨分子中碳原子數(shù)增加，熔、沸點(diǎn)逐漸________；(2)隨分子中碳原子數(shù)增加，狀態(tài)由氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)，其中常溫、常壓下碳原子數(shù)小于或等于4的烷烴為_____態(tài)；(3)隨分子中碳原子數(shù)增加，密度逐漸________且均比水的密度_____，________于水。(4)當(dāng)碳原子數(shù)相同時(shí)，一般支鏈越多，沸點(diǎn)________。如沸點(diǎn)：正丁烷______異丁烷。2．烷烴的化學(xué)性質(zhì)(1)穩(wěn)定性：通常條件下與________、________或___________等強(qiáng)氧化劑不反應(yīng)。(2)可燃性(氧化反應(yīng))：烷烴都能燃燒。CH4燃燒方程式：________________________________________C3H8燃燒方程式：________________________________________鏈狀烷烴燃燒通式：________________________________________。(3)分解反應(yīng)：烷烴在________________下會發(fā)生分解。如：CH4eq\o(→,\s\up7(高溫))C＋2H2，應(yīng)用：石油化工生產(chǎn)和天然氣化工生產(chǎn)中，獲得重要的化工基本原料和燃料。二、烷烴的取代反應(yīng)1．實(shí)驗(yàn)探究CH4與Cl2的反應(yīng)(1)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作取兩支試管，通過排飽和食鹽水法收集半試管CH4和半試管Cl2。將一支試管用鋁箔套上，另一支試管放在光亮處。(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：A裝置：試管內(nèi)氣體顏色____________，試管壁出現(xiàn)___________，試管內(nèi)液面___________。B裝置：________________。(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：CH4與Cl2需在光照條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(4)甲烷和氯氣的混合氣體在光照發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：①________________________________②________________________________③________________________________④________________________________(5)反應(yīng)產(chǎn)物：甲烷與氯氣發(fā)生生成4種有機(jī)產(chǎn)物和HCl，其中CH3Cl（__________）、CH2Cl2（__________）、CHCl3（__________）、CCl4（__________）均______溶于水，其中常溫下除________是氣體，CH2Cl2、CHCl3、CCl4為液體。三氯甲烷和四氯甲烷是工業(yè)上重要的________________。2．取代反應(yīng)(1)概念：有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他________________所替代的反應(yīng)。(2)烷烴與鹵素的取代反應(yīng)①在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質(zhì)的氣體都可以發(fā)生取代反應(yīng)，生成________________和相應(yīng)的________________氣體。CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up7(光))CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可與X2繼續(xù)發(fā)生取代反應(yīng)。②烷烴的取代反應(yīng)是一種連鎖反應(yīng)，不會停留在某一步，因此產(chǎn)物一般為________。________________三、有機(jī)物的性質(zhì)1．物理性質(zhì)大多數(shù)有機(jī)物的熔點(diǎn)比較_____，_____溶于水，______溶于汽油、乙醇、苯等有機(jī)溶劑。2．化學(xué)性質(zhì)(1)大多數(shù)有機(jī)物________燃燒，受熱會發(fā)生________；(2)有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，常伴有副反應(yīng)發(fā)生，很多反應(yīng)需要在________、光照或使用________的條件下進(jìn)行。因此有機(jī)化學(xué)方程式常用“→”連接反應(yīng)物和生成物。?問題一烷烴的性質(zhì)【典例1】下列有關(guān)烷烴性質(zhì)的敘述不正確的是()A．常溫下烷烴與酸、堿、強(qiáng)氧化劑不反應(yīng)B．烷烴都具有還原性，能被氧氣氧化C．烷烴都能燃燒生成二氧化碳和水D．烷烴能使酸性高錳酸鉀溶液褪色【變式練1-1】下列性質(zhì)不屬于甲烷性質(zhì)的是()A．完全燃燒時(shí)生成二氧化碳和水B．常溫常壓下能溶于水C．光照下能與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)D．通常情況下，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑不反應(yīng)【變式練1-2】液化石油氣中含有丙烷，且丙烷中碳原子成鍵特點(diǎn)與CH4中碳原子相似，性質(zhì)相似。下列有關(guān)丙烷的敘述中不正確的是()A．丙烷在較高溫度下會分解B．光照下能夠與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)C．丙烷與甲烷不是同系物D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色?問題二取代反應(yīng)【典例2】某課外活動(dòng)小組利用如圖所示裝置探究甲烷與氯氣的反應(yīng)。根據(jù)題意，回答下列問題：(1)CH4與Cl2發(fā)生反應(yīng)的條件是________；若用日光直射，可能會引起________________。(2)實(shí)驗(yàn)中可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有：量筒內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴，_________________________________________，______________________________等。(3)實(shí)驗(yàn)中生成的油狀液滴的化學(xué)式為________，其中___________________是工業(yè)上重要的溶劑。(4)用飽和食鹽水而不用水的原因是________________________________________________?！練w納小結(jié)】烷烴(以甲烷為例)發(fā)生取代反應(yīng)的有關(guān)規(guī)律(1)反應(yīng)條件：光照，其光照為漫射光，強(qiáng)光直射易發(fā)生爆炸。(2)反應(yīng)物：鹵素單質(zhì)，如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，但可以與氯氣、溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng)。(3)反應(yīng)產(chǎn)物：雖然反應(yīng)物的比例、反應(yīng)時(shí)間的長短等因素會造成各種產(chǎn)物的比例不同，但甲烷與氯氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機(jī)物與HCl形成的混合物。反應(yīng)產(chǎn)物中HCl的物質(zhì)的量最多。(4)反應(yīng)特點(diǎn)——連鎖反應(yīng)甲烷分子中的氫原子被氯原子逐步取代，第一步反應(yīng)一旦開始，后續(xù)反應(yīng)立即進(jìn)行，且各步反應(yīng)可同時(shí)進(jìn)行。即當(dāng)n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1時(shí)，并不只發(fā)生反應(yīng)CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl，其他反應(yīng)也在進(jìn)行。【變式練2-1】下列化學(xué)反應(yīng)中不屬于取代反應(yīng)的是()A．CH3CH2Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3CHCl2＋HClB．CH3OH＋HCleq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋H2OC．2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑D．CH3—CH2—Br＋H2Oeq\o(→,\s\up7(NaOH),\s\do5(△))CH3—CH2—OH＋HBr【變式練2-2】實(shí)驗(yàn)室中用如圖所示的裝置進(jìn)行甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。光照下反應(yīng)一段時(shí)間后，下列裝置示意圖中能正確反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的是()【基礎(chǔ)強(qiáng)化】1．下列關(guān)于烷烴性質(zhì)的敘述正確的是()A．烷烴的沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)增加而逐漸降低B．烷烴易被酸性高錳酸鉀溶液氧化C．在光照條件下，烷烴易與溴水發(fā)生取代反應(yīng)D．烷烴的鹵代反應(yīng)很難得到純凈的產(chǎn)物2．在1.013×105Pa下，測得某些烷烴的沸點(diǎn)見下表。據(jù)表分析，下列選項(xiàng)正確的是()物質(zhì)名稱及結(jié)構(gòu)簡式沸點(diǎn)/℃正丁烷CH3(CH2)2CH3－0.5正戊烷CH3(CH2)3CH336.0異戊烷27.8新戊烷C(CH3)49.5正己烷CH3(CH2)4CH369.0A．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，新戊烷是氣體B．在1.013×105Pa、20℃時(shí)，戊烷都是液體C．烷烴隨碳原子數(shù)的增加，熔點(diǎn)降低D．分子式為C5H12的烷烴的同分異構(gòu)體中，隨支鏈的增加，沸點(diǎn)降低3．如圖為烴分子的球棍模型，“大球”表示碳原子，“小球”表示氫原子。下列說法正確的是()A．圖1表示的烴叫丙烷B．圖2烴分子的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH2CH3C．圖1與圖2表示的物質(zhì)的二氯代物種數(shù)相同D．圖1與圖2表示的物質(zhì)的沸點(diǎn)：前者高于后者4．下列烷烴在光照條件下與氯氣反應(yīng)，只生成一種一氯代物的是()A．CH3CH2CH2CH3 B．C． D．5．如圖所示，在光照條件下，將盛有CH4和Cl2的試管倒扣于盛有飽和食鹽水的水槽中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是()A．試管中液面上升至試管頂部B．試管內(nèi)的黃綠色變淺C．試管內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴D．試管內(nèi)出現(xiàn)少量白霧6．下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是()①CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4＋HCl②2HI＋Cl2=2HCl＋I(xiàn)2③CO＋2H2eq\o(=,\s\up7(催化劑))CH3OH④CH3CH2CN＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))＋HCl⑤CH3CH2OH＋HBreq\o(→,\s\up7(△))CH3CH2Br＋H2OA．①②B．①②③④C．①④⑤ D．②④⑤7．火炬中燃料的主要成分為丙烷。下列有關(guān)丙烷的敘述不正確的是()A．丙烷屬于烷烴B．丙烷的球棍模型為C．丙烷的結(jié)構(gòu)簡式為D．丙烷燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能8．1mol某烷烴完全燃燒需要8mol氧氣，則這種烷烴的化學(xué)式為()A．C5H12B．C4H10C．C3H8 D．C6H149．已知有一種烴的結(jié)構(gòu)類似自行車，簡稱“自行車烴”，如圖所示，下列關(guān)于它的性質(zhì)敘述正確的是()A．易溶于水B．可以發(fā)生取代反應(yīng)C．其密度大于水的密度D．與環(huán)己烷互為同系物10．如圖是某同學(xué)利用日常用品注射器設(shè)計(jì)的簡易實(shí)驗(yàn)裝置。甲管中吸入10mLCH4，同溫同壓下乙管中吸入50mLCl2，將乙管氣體推入甲管中，將針管放在光亮處片刻后，觀察現(xiàn)象。(1)下列是某同學(xué)預(yù)測的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：①氣體最終變?yōu)闊o色；②實(shí)驗(yàn)過程中，甲管活塞向內(nèi)移動(dòng)；③甲管內(nèi)壁有油珠；④產(chǎn)生火花。其中正確的是________。(2)甲管中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型為__________。(3)反應(yīng)后，甲管中主要剩余氣體最好用下列試劑中的________(填字母)吸收。A．水 B．氫氧化鈉溶液C．硝酸銀溶液 D．飽和食鹽水(4)反應(yīng)后，若將甲管中的物質(zhì)推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到________，若再向其中滴入幾滴紫色石蕊溶液，又觀察到__________________________________________。【能力提升】1．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4LCH4與Cl2在光照下發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測得四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為()A．0.5molB．2molC．2.5molD．4mol2．一定質(zhì)量的鏈狀烷烴X完全燃燒后生成17.6gCO2和9.0gH2O，下列說法不正確的是()A．X的分子式為C4H10B．X可能的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH2CH3或(CH3)2CHCH3C．將X通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色D．X與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，可能生成2種一氯代物3．立方烷是一種新合成的烴，其分子結(jié)構(gòu)為正方體，其碳架結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)立方烷的說法正確的是()A．立方烷的分子式為C8H18B．立方烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，1mol立方烷最多會生成4molHClC．1mol立方烷完全燃燒消耗氧氣的體積為224LD．立方烷的一氯代物只有1種，二氯代物有3種4．晉朝人常璩在《華陽國志》里有這樣一段話：臨邛縣“有火井，夜時(shí)光映上昭。民欲其火，先以家火投之。頃許如雷聲，火焰出，通耀數(shù)十里。以竹筒盛其火藏之，可拽行終日不滅也……”，請回答下列問題。(1)話中描述的物質(zhì)是一種最簡單的有機(jī)物—甲烷，其結(jié)構(gòu)式為_____________。(2)寫出“頃許如雷聲，火焰出”涉及的化學(xué)方程式：__________________________________。(3)甲烷不僅可以直接用來燃燒，還是重要的化工原料，它可以與水在高溫條件下反應(yīng)制得水煤氣(CO和H2)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________，反應(yīng)得到的水煤氣中CO和H2的質(zhì)量比為________。(4)CH4和Cl2反應(yīng)生成一氯甲烷的化學(xué)方程式為_________________________，反應(yīng)類型是____________。5．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖所示。根據(jù)設(shè)計(jì)要求回答下列問題：(1)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。(2)B裝置有三種功能：①__________________；②均勻混合氣體；③干燥混合氣體。