高中 化學(xué) 必修 第二冊(cè) 第七章 有機(jī)化合物《專題突破(四) 烴的燃燒規(guī)律及烴分子中原子共面問(wèn)題》教學(xué)設(shè)計(jì)

題型一烴的燃燒規(guī)律烴(CxHy)的完全燃燒CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O(1)烴完全燃燒的耗氧量①相同物質(zhì)的量的烴(CxHy)，x＋eq\f(y,4)越大，耗氧量越多，反之越少。②相同質(zhì)量的烴(CxHy)，eq\f(y,x)越大，耗氧量越多，反之越少。(2)烴完全燃燒前后氣體體積的變化CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2OΔV＝V后－V前1x＋eq\f(y,4)xeq\f(y,2)①當(dāng)溫度大于或等于100℃時(shí)，水為氣態(tài)則ΔV＝eq\f(y,4)－1eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(當(dāng)y＞4，總體積變大,當(dāng)y＝4，總體積不變,當(dāng)y＜4，總體積減小))②當(dāng)常溫、常壓時(shí)，水為液體則ΔV＝－(1＋eq\f(y,4))，反應(yīng)后氣體體積始終減小且減少量與氫原子數(shù)有關(guān)。針對(duì)練1.(2023·南寧高一月考)在常溫、常壓下，取下列四種氣態(tài)烴各1mol，分別在足量氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是()A．CH4 B．C2H4C．C3H8 D．C4H6答案：D解析：CH4的x＋eq\f(y,4)＝2，1molCH4消耗2mol氧氣，C2H4的x＋eq\f(y,4)＝3，1molC2H4消耗3mol氧氣，C3H8的x＋eq\f(y,4)＝5，1molC3H8消耗5mol氧氣，C4H6的x＋eq\f(y,4)＝5.5，1molC4H6消耗5.5mol氧氣。針對(duì)練2.0.1L某氣態(tài)烴完全燃燒，在相同條件下測(cè)得生成0.1LCO2和0.2L水蒸氣，該烴的分子式是()A．CH4 B．C2H4C．C2H2 D．C3H6答案：A針對(duì)練3.兩種氣態(tài)烴以任意比例混合，在105℃時(shí)1L該混合烴與10L氧氣混合，充分燃燒后恢復(fù)到原狀態(tài)，所得氣體體積仍為11L。下列各組混合烴中符合此條件的是()A．C2H4、C2H6 B．CH4、C3H8C．C2H6、C3H6 D．CH4、C3H4答案：D解析：設(shè)有機(jī)物的平均分子式為CxHy，則有CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O，105℃時(shí)水為氣體，燃燒前后體積不變，則有1＋x＋eq\f(y,4)＝x＋eq\f(y,2)，解得y＝4，即混合氣體中平均含有H原子為4個(gè)，A、B、C三項(xiàng)中H原子個(gè)數(shù)平均值都大于4個(gè)，只有CH4、C3H4平均H原子數(shù)為4個(gè)。故選D項(xiàng)。題型二常見(jiàn)烴分子中原子共線、共面的判斷1．熟記常見(jiàn)分子的空間結(jié)構(gòu)(1)甲烷型：正四面體→凡是碳原子與4個(gè)原子形成4個(gè)共價(jià)鍵時(shí)，其空間結(jié)構(gòu)都是四面體形，5個(gè)原子中最多有3個(gè)原子共平面。(2)乙烯型：平面結(jié)構(gòu)→與碳碳雙鍵直接相連的4個(gè)原子與2個(gè)碳原子共平面。(3)乙炔型：—C≡C—直線結(jié)構(gòu)→與碳碳三鍵直接相連的2個(gè)原子與2個(gè)碳原子共直線。(4)苯型：平面結(jié)構(gòu)→位于苯環(huán)上的12個(gè)原子共平面，位于對(duì)角線位置上的4個(gè)原子共直線。2．原子共面的分析方法(1)甲烷、乙烯、苯三種分子中的氫原子如果被其他原子取代，則取代后的分子結(jié)構(gòu)基本不變。(2)共價(jià)單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，共價(jià)雙鍵和共價(jià)三鍵不能旋轉(zhuǎn)。(3)根據(jù)分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵之間的夾角畫出分子中原子的相對(duì)位置，如。3．判斷共線、共面原子數(shù)目的注意事項(xiàng)有機(jī)物分子中的單鍵，包括碳碳單鍵、碳?xì)鋯捂I、碳氧單鍵，均可繞鍵軸自由旋轉(zhuǎn)，再結(jié)合題干中的關(guān)鍵詞：“可能”“一定”“最多”“最少”“所有原子”“碳原子”等限制條件作出相應(yīng)判斷。針對(duì)練4.(2023·青島二中檢測(cè))下列物質(zhì)的所有原子，不可能處于同一平面內(nèi)的是()A．CH3CH===CH2 B．CH2===CH2C． D．答案：A針對(duì)練5.分子中，在同一平面上的碳原子至少有()A．7個(gè) B．8個(gè)C．9個(gè) D．14個(gè)答案：C針對(duì)練6.已知某有機(jī)分子(C11H10)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，則該分子中：(1)可能共面的C原子最多有________個(gè)，一定共面的C原子最多有________個(gè)。(2)可能共面的原子最多有________個(gè)，一定共面的原子最多有________個(gè)。(3)一定共直線的C原子最多有________個(gè)，一定共直線的原子最多有________個(gè)。答案：(1)118(2)1912(3)44針對(duì)練7.下列各組中的兩種有機(jī)物，無(wú)論以何種比例混合，只要混合物總質(zhì)量不變，完全燃燒時(shí)生成的水的質(zhì)量也不變的是()A．C2H4、C4H8 B．C8H10、C4H10C．C2H4、C2H4O D．C8H8、C4H8答案：A針對(duì)練8.下列關(guān)于烴的說(shuō)法正確的是()A．共面的C原子最多為14個(gè)B．共直線的C原子只有4個(gè)C．1mol該烴最多可以和6molH2發(fā)生加成反應(yīng)D．1mol該烴最多可以消耗6molBr2答案：C解析：苯環(huán)上所有原子共平面、直接連接碳碳雙鍵兩端的原子共平面、直接連接碳碳三鍵兩端的原子共直線，則該分子中最多有13個(gè)C原子共面，A項(xiàng)錯(cuò)誤；苯環(huán)上對(duì)稱位置碳原子及其連接的原子共直線，碳碳三鍵中碳原子及其連接的原子共直線，共直線的C原子最多有6個(gè)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；苯環(huán)、碳碳三鍵和碳碳雙鍵都能和氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，則1mol該烴最多可以和6molH2發(fā)生加成反應(yīng)，C項(xiàng)正確；該分子中只有碳碳雙鍵和碳碳三鍵能和溴發(fā)生加成反應(yīng)，1mol該烴最多可以消耗3molBr2，D項(xiàng)錯(cuò)誤。針對(duì)練9.一定質(zhì)量的甲烷燃燒后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體質(zhì)量為49.6g，當(dāng)其緩慢經(jīng)過(guò)無(wú)水CaCl2時(shí)，CaCl2增重25.2g。則混合氣體中CO2的質(zhì)量為()A．12.5g B．13.2gC．19.7g D．24.4g答案：B解析：無(wú)水CaCl2增重25.2g為H2O的質(zhì)量，故n(H2O)＝eq\f(25.2g,18g·mol-1)＝1.4mol，據(jù)H原子守恒n(CH4)＝eq\f(1,2)n(H2O)＝eq\f(1,2)×1.4mol＝0.7mol，據(jù)C原子守恒n(CO)＋n(CO2)＝0.7mol，又m(CO)＋m(CO2)＝49.6g－25.2g＝24.4g，所以有[0.7mol－n(CO2)]×28g·mol-1＋n(CO2)×44g·mol-1＝24.4g，解得n(CO2)＝0.3mol，m(CO2)＝0.3mol×44g·mol-1＝13.2g。針對(duì)練10.現(xiàn)有CH4、C2H4、C2H6三種有機(jī)化合物：(1)等質(zhì)量的以上三種物質(zhì)完全燃燒時(shí)消耗O2的量最多的是________。(2)常溫常壓下，同體積的以上三種物質(zhì)完全燃燒時(shí)消耗O2的量最多的是________。(3)等質(zhì)量的以上三種物質(zhì)燃燒時(shí)，生成二氧化碳的量最多的是________，生成水的量最多的是________。(4)在120℃、1.01×105Pa下，以上三種物質(zhì)中的兩種和足量的氧氣混合點(diǎn)燃，相同條件下測(cè)得反應(yīng)前后氣體體積沒(méi)有發(fā)生變化，這兩種氣體是________________。答案：(1)CH4(2)C2H6(3)C2H4CH4(4)CH4和C2H4解析：(1)等質(zhì)量的烴(CxHy)完全燃燒時(shí)，eq\f(y,x)的值越大，耗氧量越多。CH4、C2H4、C2H6的eq\f(y,x)的值依次為4、2、3，故等質(zhì)量的CH4、C2H4、C2H6完全燃燒時(shí)消耗O2的量最多的是CH4。(2)等物質(zhì)的量的烴(CxHy)完全燃燒時(shí)，(x＋eq\f(y,4))的值越大，耗氧量越多。三種物質(zhì)的(x＋eq\f(y,4))的值依次為2、3、3.5，故常溫常壓下，同體積的以上三種物質(zhì)完全燃燒時(shí)消耗O2的量最多的是C2H6。(3)質(zhì)量相同時(shí)，烴(CxHy)的eq\f(x,y)的值越大，生成二氧化碳的量越多；eq\f(y,x)的值越大，生成水的量越多。故生成二氧化碳的量最多的是C2H4；生成水的量最多的是CH4。(4)由題意可知，在120℃、1.01×105Pa下，CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2