1、第 3 节 烃第 2 课时 烷烃的化学性质 烃的燃烧规律学习目标定位 1.能根据甲烷的性质理解烷烃的化学性质,如取代反应、氧化反应等。2.由烷烃的通式会写其燃烧的化学方程式,会分析有关的燃烧规律。一、烷烃的化学性质1稳定性因为烷烃分子中碳氢键和碳碳单键的键能较高,所以常温下烷烃很不活泼,与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂都不反应。2取代反应在光照条件下,烷烃能与 Cl2、Br 2 等卤素单质发生取代反应。反应举例:CH 3CH3Cl 2 CH3CH2ClHCl (一氯取代)。 h 3与氧气的反应烷烃可在空气或氧气中燃烧生成 CO2 和 H2O,燃烧的通式为CnH2n2 O2 nCO2(n1)H 2
2、O。3n 12 点 燃烷烃取代反应需注意的 5 个方面(1)反应的条件光照。(2)反应物状态卤素单质(F 2、Cl2、Br2、I2)而不是其水溶液。(3)反应的特点氢原子被卤素原子逐步取代,多步反应同时进行。(4)反应产物混合物(多种 卤代烃),不适宜制 备卤代烃 。(5)定量关系n(X 2)n(一 卤代物) 2n(二卤代物) 3n( 三卤代物)n(HX)。例 1 光照条件下,将 1 mol 甲烷和 1 mol 氯气混合充分反应后,得到的产物为( )ACH 3Cl、HClBHCl、CCl 4CCH 3Cl、CH 2Cl2DCH 3Cl、CH 2Cl2、CHCl 3、CCl 4、HCl答案 D解
3、析 虽然甲烷和氯气按等物质的量混合,但 实际上反应 不会只停留在生成 CH3Cl 的第一步取 代 ,而 是 四 步 取 代 反 应 几 乎 同 时 发 生 ,所 以 生 成 物 就 是 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。【考点】 烷烃的化学性质【题点】 烷烃的取代反应易错警示 (1)无论 Cl2 是少量还是足量,烷烃的取代反应的产物一定是多种氯代物的混合物。(2)烷烃和 Cl2发生取代反应,每 1 mol H 原子被取代,则生成 1 mol HCl,消耗 1 mol Cl2,而不是消耗 0.5 mol Cl2,参加反应的 Cl2 的物质的量与生成的 HCl 的物质的量相等
4、。例 2 丙烷(C 3H8)常做为一种环保燃料。下列有关说法中,正确的是 ( )A丙烷既能发生取代反应,又能发生加成反应B丙烷完全燃烧,其产物对空气没有污染C丙烷燃料电池中,丙烷在正极发生反应D丙烷的一氯代物有三种同分异构体答案 B解析 烷烃能发生取代反应,但不能 发生加成反应, A 错误;丙烷完全燃烧生成 CO2 和 H2O,不会对空气造成污染,B 正确;丙烷燃料电池中,丙烷发生氧化反应,应在负极上发生反应,C错误;丙烷中存在对称碳原子,只有两种 氢原子,故其一 氯 代物只有两种,D 错误。【考点】 烷烃的化学性质【题点】 烷烃化学性质的综合二、烃的燃烧规律1烃类(C xHy)完全燃烧的化学
5、方程式:CxHy(x )O2 xCO2 H2O。y4 点 燃y22烃完全燃烧耗氧量与生成 CO2 和 H2O 的规律(1)等质量的烃(C xHy)完全燃烧时, 的值越大,则 H 元素的质量分数越大,耗氧量越多,生yx成的水越多,生成的 CO2 越少。(2)等物质的量的烃(C xHy)完全燃烧时,x 的值越大,耗氧量越多。其中 x 值越大,生成的y4CO2 越多;y 值越大,生成的水越多。(3)最简式(实验式 )相同的有机物不论以何种比例混合,只要混合物的总质量一定,则完全燃烧时生成的 CO2 的量一定,生成的 H2O 的量一定,耗氧量也一定。(4)不同的有机物完全燃烧时,若生成的 CO2 和
6、H2O 的物质的量之比相同,则它们分子中 C原子与 H 原子的原子个数比也相同。3同温同压下,气态烃(C xHy)完全燃烧前后气体体积变化规律(1)燃烧后温度高于 100 时,水为气态反应前后气体体积变化 V 前 V 后 V 前 V 后 V 前 V 后x、y 满足的条件 y4 y4 y4(2)燃烧后温度低于 100 时,水为液态,反应后气体体积变化是 1 。y4利用烃类燃烧通式处理相关问题时的注意事项(1)水的状态是液态还是气态。(2)气态烃完全燃烧前后,气体体积变化只与烃分子中氢原子个数有关。(3)注意烃是否完全燃烧,也就是 O2 是否足量。例 3 在 1 大气压 120 时,1 体积某气态
7、烃与 4 体积氧气混合,完全燃烧后,恢复到原来温度和压强,体积不变,该烃分子式中碳原子数不可能是( )A1 B2 C3 D4答案 D解析 设烃分子式为 CxHy,据气 态烃燃烧方程式 CxHy(x )O2 xCO2 H2O(g),前y4 点 燃y2后体积不变则有 x 1x ,解得 y4,又因为该烃完全燃烧,所以有 x 4,解得y2 y4 y4x3。【考点】 烃完全燃烧的规律及应用【题点】 烃完全燃烧前后气体体积变化规律的应用易错提醒 若反应前后恢复到室温,水为液态,烃完全燃烧后,气体体积减少。例 4 下列各组化合物中,不论两者以什么比例混合,只要总质量一定,则完全燃烧时消耗O2 的质量和生成水
8、或 CO2 的质量不变的是( )ACH 4 C 2H6 BC 2H6 C 3H6CC 2H4 C 3H6 DC 2H4 C 3H4答案 C解析 质量一定时,生成的水或 CO2 的质量不变, 则两种有机物中 C、H 的质量分数要相等。C 项,由于两者的最简式相同,因此两种有机物中 C 和 H 的质量分数相同,故只要质量一定时,则完全燃烧时消耗 O2 的质量、生成水的 质量和 CO2 的质量不变。【考点】 烃完全燃烧的规律及应用【题点】 混合烃的组成与烃燃烧耗氧量及产物之间的关系易错警示 若两种有机物,不论以什么比例混合,只要总物质的量一定,则完全燃烧消耗氧气的质 量和生成水的量( 或 CO2 的
9、量) 不变时, 应满足每个分子中 H 原子数(或 C 原子数)相等。1(2017本溪高中阶段测试) 已知液化气的主要成分是丙烷,下列有关丙烷的叙述不正确的是( )A是直链烃,但分子中碳原子不在一条直线上B在光照条件下能够与氯气发生取代反应C丙烷的球棍模型图为D1 mol 丙烷完全燃烧消耗 5 mol O2答案 C解析 C 3H8 是链烃,但其中的碳原子 为饱和碳原子,和与之相邻的四个原子形成四面体结构,故 3 个碳原子不在一条直线上, A 项正确;C 3H8 在光照时与 Cl2发生取代反应, B 项正确;丙烷的球棍模型为 ,C 项错误;1 mol 丙烷完全燃烧消耗 5 mol O2,D 项正确
10、。【考点】 烷烃的结构与性质【题点】 烷烃结构与性质的综合2下列化学性质中,烷烃不具备的是( )A一定条件下发生分解反应B可以在空气中燃烧C与氯气发生取代反应D能使酸性高锰酸钾溶液退色答案 D解析 烷烃可以在一定条件下发生分解反应,也可以燃 烧 、发生取代反应,但烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液退色。【考点】 烷烃的化学性质【题点】 烷烃的化学性质综合3下列烷烃在光照下与 Cl2 反应只生成一种一氯代物的是 ( )ACH 3CH2CH2CH3BCD答案 C解析 A 选项中有 2 种等效氢 ;B 选项中有 2 种等效氢;C 选项中有 1 种等效氢;D 选项中有4 种等效氢。【考点】 烷烃的化学性质【题
11、点】 烷烃一元取代物同分异构体的书写与数目判断4物质的量相同的下列烃,完全燃烧,耗氧量最多的是( )AC 2H6 BC 4H6 CC 5H10 DC 7H8答案 D解析 依据 1 mol CxHy 耗氧量为 mol 来确定;1 mol C2H6 耗氧 2 mol mol3.5 mol;1 (x y4) 64mol C4H6 耗氧 4 mol mol 5.5 mol;1 mol C5H10 耗氧 5 mol mol7.5 mol;1 mol C7H864 104耗氧 7 mol mol9 mol。84【考点】 烃完全燃烧的规律及应用【题点】 烷完全燃烧时耗氧量规律及应用5标准状况下 35 mL
12、气态烷烃完全燃烧,恢复到原来状况下,得到二氧化碳气体 140 mL,则该烃的分子式为( )AC 5H12 BC 4H10CC 2H6 DC 3H8答案 B解析 根据同温、同压下气体的体 积比等于分子数比, 烷烃 分子数与二氧化碳气体分子数比为 35 mL/140 mL1/4,该烃 1 个分子中含有 4 个碳原子,即该烷烃为丁烷。【考点】 烃完全燃烧的规律及应用【题点】 烃的组成与燃烧产物之间的关系61 mol CH4 与 Cl2 发生取代反应,待反应完成后测得四种有机取代产物物质的量相等,则消耗的 Cl2 为_ mol,被氯原子取代的氢原子有 _mol。其中碳含量最小的取代产物的空间构型是_。
13、四种取代产物中有一条不存在同分异构体,能说明 CH4 是正四面体结构而不是平面结构,该产物是_。答案 2.5 2.5 正四面体形 CH 2Cl2解析 因为 CH4 与 Cl2发生取代反应生成的 4 种取代产物中的碳原子均来自于 CH4,由碳原子守恒可知,共生成 1 mol 取代产物,且每一种 产物物质的量均为 0.25 mol。由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 分子中的氯原子均来自 Cl2,由 CH4 和 Cl2 反应的化学方程式知共消耗 Cl2:0.25 mol0.25 mol20.25 mol30.25 mol42.5 mol。一个 Cl2 分子中的一个氯原子进入 HCl
14、,一个氯原子进入有机物,故 n(H)取代 n(Cl 2)2.5 mol。碳含量最小的取代产物是 CCl4,它的空间构型与甲烷相同。不管 CH4 是正四面体结构还是平面结构,CH3Cl、CHCl3、CCl4 都不存在同分异构现象,对于 CH2Cl2,若 CH4为正四面体结构,CH 2Cl2不存在同分异构现象,若 CH4为平面结构, 则 CH2Cl2 有两种同分异构体。【考点】 烷烃的化学性质【题点】 烷烃的取代反应对点训练题组 1 烷烃的取代反应1在光照条件下,相等物质的量的 CH3CH3 与 Cl2 反应,生成物中物质的量最多的是 ( )ACH 3CH2Cl BCH 2ClCHCl2CCCl
15、3CCl3 DHCl答案 D【考点】 烷烃的化学性质【题点】 烷烃的取代反应2(2017西安八校联考)下列烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代物的有( )A2-甲基丙烷B环戊烷C2,2-二甲基丁烷D3-甲基戊烷答案 B解析 A 项, 中含有 2 种类型的氢原子,其一氯代物有 2 种;B 项, 中只有 1 种类型的氢原子,其一氯 代物只有 1 种;C 项, 中含有 3 种类型的氢原子,其一氯代物有 3 种;D 项, 中含有 4 种类型的氢原子,其一氯代物有 4 种。【考点】 烷烃的取代反应【题点】 烷烃一元取代物的同分异构体的书写与数目判断3(2017银川高二检测)某烷烃发生氯代反应后,只能生
16、成三种沸点不同的一氯代产物,此烷烃是( )A(CH 3)2CHCH2CH2CH3B(CH 3CH2)2CHCH3C(CH 3)2CHCH(CH3)2D(CH 3)3CCH2CH3答案 D解析 【考点】 烷烃的取代反应【题点】 烷烃一元取代物同分异构体的书写与数目判断题组 2 烷烃的性质综合4下列有关烷烃性质的叙述正确的是( )A烷烃分子结构稳定,不发生任何化学反应B烷烃中碳元素表现负价,易被酸性 KMnO4 溶液氧化C在光照条件下,烷烃可与溴水中的溴发生取代反应D烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物答案 D解析 烷烃性质的稳定性是相对的,一定条件下可 发生取代、燃烧等反应;烷烃不能和酸性KMnO4
17、 溶液反应;烷烃发生的自由基取代反应并不能在水溶液中进行,故不能被溴水中的溴取代。D 正确。【考点】 烷烃的化学性质【题点】 烷烃的化学性质综合5下列实验能获得成功的是( )甲烷气体通入空气中点燃获得热量甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中,可使紫色退去甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气A只有 B只有C只有 D答案 B解析 甲烷分子结构稳定,通常不与 强酸、 强碱或强氧化剂 反应,不能使溴水和酸性 KMnO4溶液退色。但是在一定条件下,甲烷也会发生某些反应,如燃烧、与氯气的取代反应。【考点】 烷烃的化学性质【题点】 烷烃化学性质的综合6(2017湖北钟祥一中高二月考) 下
18、列有关烷烃的叙述中,正确的是( )在烷烃分子中,所有的化学键都是单键烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性 KMnO4 溶液的紫色退去分子式符合 CnH2n2 的烃不一定是烷烃烷烃在光照条件下能与卤素单质发生取代反应光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水退色A B C D答案 C解析 烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键,都是 单键, 正确;烷烃属于饱和链烃,其化学性质一般比较稳定,通常烷烃 不与酸、碱、氧化剂(如酸性 KMnO4 溶液)反应,也不能使溴水退色,错误;因为分子通式 CnH2n2 中的氢原子已完全饱和,因此符合通式 CnH2n2 的烃一定是烷烃,错误;烷烃在光照下都能与卤素单质发生取代反 应,
19、 这是烷烃的主要特性之一,正确;故 选 C。【考点】 烷烃的化学性质【题点】 烷烃化学性质的综合7下列关于烷烃性质的叙述中,不正确的是( )A烷烃随相对分子质量的增大,熔点、沸点逐渐升高,常温下的状态由气态递变到液态,相对分子质量大的则为固态B烷烃的密度随相对分子质量的增大逐渐增大C烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应D烷烃能使溴水、酸性 KMnO4 溶液都退色答案 D解析 烷烃是饱和烃,化学性 质稳定,具有代表性的反 应是取代反 应,C 对;与烷烃发生取代反应的必须是卤素单质,溴水不能与烷烃反应,酸性 KMnO4 溶液也不能将烷烃氧化,D 错。【考点】 烷烃的性质【题点】 烷烃性质的综合
20、题组 3 烃的燃烧规律与应用8等质量的下列烷烃,完全燃烧消耗氧气最多的是( )ACH 4 BC 2H6CC 3H8 DC 6H14答案 A解析 判断等质量的不同烃燃烧时的耗氧量,可先 简化其分子式 为 CHx,x 越大,氢的质量分数就越大,耗氧量就越多。本题中 A 为 CH4;B 为 CH3;C 为 CH2.7;D 为 CH2.3,故答案为 A。【考点】 烃完全燃烧的规律及应用【题点】 烃完全燃烧时耗氧量规律及应用91 mol 某烷烃(化学通式为 CnH2n2 )完全燃烧,需要 6.5 mol 氧气,这种烷烃的化学式为( )AC 3H8 BC 4H10 CC 5H12 DC 6H14答案 B解
21、析 1 mol 烷烃完全燃烧耗氧量为 n 6.5,2n 24则 n4,故选 B。【考点】 烃完全燃烧的规律及应用【题点】 烃完全燃烧时耗氧量规律及应用10等物质的量的乙烷、乙烯、乙炔完全燃烧消耗氧气的物质的量之比为( )A111 B303542C543 D765答案 D解析 由烃类燃烧的通式 CxHy(x )O2 xCO2 H2O 知,等物质的量的乙烷、乙 烯、y4 点 燃y2乙炔完全燃烧时耗氧量的大小取决于 x 的值的大小,从而得出等物质的量的三种有机物耗y4氧量之比为 765。【考点】 烃完全燃烧的规律及应用【题点】 烃完全燃烧时耗氧量规律及应用11(2017辽宁省实验中学高二期中) 室温
22、下,一气态烃与过量氧气混合完全燃烧,恢复到室温,使燃烧产物通过浓硫酸,体积比反应前减少 50 mL,再通过 NaOH 溶液,体积又减少了40 mL,原烃的分子式是( )ACH 4 BC 4H10 CC 2H6 DC 3H8答案 C解析 设气态烃组成为 CxHy,则该气态烃与氧气反应的化学方程式为 CxHy(x )y4O2 xCO2 H2O,V(x )1x 1 ,使燃烧产物通过浓硫酸,体 积比反应前 点 燃 y2 y4 y2 y4减少了 50 mL,再通过 NaOH 溶液,体 积又减少了 40 mL,故 ,解得 y5x4。A1 y4 y2x 5040项,x1,y4,不符合,错误;B 项, x4,
23、y 10,不符合,错误;C 项,x2,y6,符合关系式,即原烃的分子式为 C2H6,正确;D 项, x3, y8,不符合,D 错误。【考点】 烃完全燃烧耗氧量规律及应用【题点】 气态烃完全燃烧前后气体体积变化规律的应用12两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到 CO2 和 H2O 的物质的量随混合烃的总物质的量的变化如图所示,则下列对混合烃的判断正确的是( )一定有乙烯 一定有甲烷 一定有丙烷 一定无乙烷 可能有乙烷 可能有丙炔A BC D答案 C解析 由图可知两种气态烃的平均组成为 C1.6H4,根据碳原子平均数可知,混合气体一定含有 CH4,由氢原子平均数可知,另一气态烃中氢原子数目为 4
24、,碳原子数目大于 1.6,不超过 4。【考点】 烃完全燃烧的规律及应用【题点】 气态烃完全燃烧前后气体体积变化规律的应用综合强化13有 A、B、C 三种烃,已知:B 完全燃烧的产物 n(CO2) n(H2O)23;C 为饱和链烃,通常状况下呈气态,其二氯代物有三种;A 是 B 分子中的氢原子全部被甲基取代的产物;A 遇 Br2 的 CCl4 溶液不退色,其一氯代物只有一种。请完成下列问题:(1)B 的最简式为_,分子式为 _,其二溴代物有_种。(2)C 的三种二氯代物的结构简式为_、_、_。(3)A 的结构简式为 _。答案 (1)CH 3 C2H6 2(2) (3)解析 (1)由 B 的燃烧产
25、物可推出 B 中 n(C)n(H)13, B 的最简式为 CH3,故 B 的分子式只能是 C2H6,B 为乙烷,二溴代物有两种。(2)由可推断 C 应为异丁烷,在饱和气态链烃中只有异丁烷的二氯代物有三种。(3)甲基取代乙烷中的所有氢原子生成 2,2,3,3-四甲基丁烷。【考点】 烷烃结构与性质的综合【题点】 烷烃结构与性质的综合14(1)10 个碳原子以内的烷烃,一氯代物只有一种的共有四种,试写出其结构简式:_、_、_、_。(2)烃 A 与含氢量最高的烃 B 互为同系物,在光照条件下, 1 体积 A 最多可与 6 体积 Cl2 完全反应(同温同压),烃 A 的结构简式是_。(3)烃 B 的相对
26、分子质量为 72,每个 B 分子中有 42 个电子,B 的一溴代物种数是它同分异构体中最多的。B 的名称为_ 。答案 (1)CH 4 CH3CH3 (2)CH3CH3 (3)2-甲基丁烷解析 (1)利用等效氢法可推知,符合条件的烷烃分子只有一种等效氢原子。(2)含氢量最高的烃为 CH4,即 A 为烷烃;由 1 体积 A 最多与 6 体积 Cl2 完全反应知,A 分子中含有 6 个 H 原子,即 C2H6。(3)由 72145.14 知 B 为 C5H12,符合分子中有 42 个电子。C 5H12 的同分异构体有 3 种: CH3CH2CH2CH2CH3 ,一溴代物 有四种,而有三种, 有一种,
27、其中符合 题意。【考点】 烷烃结构与性质的综合【题点】 烷烃结构与性质的综合15烃 A 的结构简式为(1)用系统命名法命名烃A:_;烃 A 的一氯代物具有不同沸点的产物有 _种。(2)已知烃 A 中伯、仲、叔、季碳原子各有 6 个、4 个、2 个和 1 个。试判断在烷烃 C7H16 中,具有 3 个伯碳原子的同分异构体有_种。(3)烷烃 B 中含有 4 个伯碳原子、1 个仲碳原子和 2 个叔碳原子,则烷烃 B 的分子式为_,写出烷烃 B 可能具有的结构简式和它们的系统名称_。(4)1 mol 烷烃 B 完全燃烧需消耗氧气_ mol。答案 (1)2,2,6- 三甲基-4-乙基辛烷 10 (2)3
28、(3)C7H16(2,3-二甲基戊烷)和 (2,4-二甲基戊烷) (4)11解析 (1) ,根据编号可知此物质的名称为2,2,6-三甲基-4- 乙基辛烷,其中 中氢原子种类有10 种,所以烃 A 的一氯代物有 10 种。(2)伯碳指CH 3 中的碳原子,仲碳指 CH2中的碳原子,叔碳指 中的碳原子,季碳指 中的碳原子。若 C7H16 中有 3 个伯碳原子即 3 个CH 3,则只有一个支链,其可能的结构简式有:、 ,共 3 种同分异构体。(3)烷烃 B 中共有 7 个碳原子,所以分子式为 C7H16,烷烃 B 可能的结构简式:(2,3- 二甲基戊烷)和 (2,4-二甲基戊烷)。(4)C7H1611O 2 7CO28H 2O。 点 燃 【考点】 烷烃结构与性质的综合【题点】 烷烃结构与性质的综合