(新课标)2017届高三化学一轮总-第10章-烃(第29课时)甲烷、烷烃

说明：为了使有机化学知识系统化，同时又能与选修内容基本分开，在编排时，有少量选修内容(如炔烃、醛、酚)夹在必修内容一起，请各校根据本校实际情况和所选修的内容灵活运用。——编者2.物理性质颜色状态溶解性密度____________________________比空气______3.化学性质(1)稳定性通常情况下，甲烷比较稳定，与_________等强氧化剂不反应，与_______、_______也不反应。无色气态极难溶于水小KMnO4强酸强碱(2)氧化反应：甲烷的燃烧：________________________________________。(3)取代反应：甲烷在光照条件下与Cl2发生反应：________________________________________________________________________________________________________________CH4(g)＋2O2(g)CO2(g)＋2H2O(l)CH4＋Cl2CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2CCl4＋HCl二、烷烃的组成、结构与性质1．通式：_________(n≥1)。2．结构特点烃分子中碳原子之间以________结合，碳原子剩余的价键全部与__________结合，使每个碳原子都达到价键饱和，烷烃又叫饱和烃。CnH2n＋2单键氢原子3．性质(1)物理性质①水溶性：___________，密度：比水_____，状态：碳原子数小于4的烷烃，常温下呈______。②递变性：随分子中碳原子数的增加，熔、沸点逐渐________，密度逐渐_______。难溶于水小气态升高增大(2)化学性质烷烃的化学性质与甲烷相似，通常较稳定，不与强酸、强碱及强氧化剂反应，但在一定条件下可燃烧，可发生取代反应和分解反应。①烷烃(CnH2n＋2)的燃烧通式为：_____________________________________________。②乙烷与Cl2发生取代反应生成一氯代物的化学方程式为：_______________________________________。CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl4．同系物(1)同系物：结构_______，分子组成上相差_____________________原子团的物质，互称为同系物。(2)烷烃的同系物：分子式都符合___________，如CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3等物质，互称为同系物。相似一个或若干个CH2CnH2n＋25．同分异构现象和同分异构体(1)同分异构现象：化合物具有相同的_________，但_________不同，因而产生了性质上的差异，这种现象叫同分异构现象。(2)同分异构体：具有同分异构现象的化合物互为同分异构体。如正丁烷和异丁烷。分子式结构1.比较下列各组物质的沸点①乙醇丙烷②正丁烷异丁烷③1­丁烯1­庚烯,正确的是(）A.①③B.①②C.②③D.①②③B【解析】①乙醇与丙烷的相对分子质量相近,但乙醇分子间含有氢键,物质的沸点高,沸点：乙醇＞丙烷,故①正确；②同分异构体中支链越多,沸点越低,沸点：正丁烷＞异丁烷,故②正确；③由烯烃中碳原子个数越多,沸点越大,沸点：1­丁烯＜1­庚烯,故③错误；正确的有①②,故选B。2.C4H10的一氯代物的数目为(）A.2B.3C.4D.5C【解析】C4H10有正丁烷和异丁烷两种同分异构体,在正丁烷中,有2种化学环境的氢原子,所以一氯代物有2种,异丁烷中有两种化学环境的氢原子,所以一氯代物有2种,总共有4种。3.下列关于甲烷结构的说法中正确的是（）A.甲烷的分子式为CH4,5个原子共面B.甲烷分子中,碳原子与氢原子形成4个完全相同的碳氢非极性键C.甲烷分子的空间构型为正四面体D.甲烷中的任意3个原子都不共面C【解析】甲烷分子中的5个原子有且仅有3个原子共平面,选项A、D错；甲烷分子中的4个碳氢键完全相同,不同原子间形成的是极性键,B错。4.将甲烷与氯气按1∶3的体积比混合于一试管中,倒立于盛有饱和食盐水的水槽,置于光亮处（如图所示）,下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是（）A.试管中气体的黄绿色逐渐变浅,水面上升B.生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体C.试管内壁有油状液滴形成D.试管内有少量白雾B【解析】A.氯气是黄绿色气体,光照条件下,甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化氢,所以气体颜色变浅,氯化氢溶于水后导致试管内液面上升,A项正确；B.甲烷和氯气反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢,一氯甲烷和HCl在标准状况下是气体,B项错误；C.二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷都是液态有机物,所以瓶内壁有油状液滴生成,C项正确；D.该反应中有氯化氢生成,氯化氢与空气中的水蒸气形成白雾,D项正确。【例1】已知正己烷的球棍模型为。某有机物a的分子式和正己烷相同,且主链上有4个碳原子,则下列关于a的观点正确的是（）A.a分子中可能有三个甲基B.a的分子式为C6H10C.a的一氯代物可能有三种D.在光照条件下,a能与溴的四氯化碳溶液发生取代反应【解析】由题中信息可知,a的分子式为C6H14；故a可能为2,3­二甲基丁烷、2,2­二甲基丁烷,其一氯代物分别有两种和三种,故A、B项错误,C项正确；在光照条件下,烷烃能与纯卤素单质发生取代反应,D项错误。【答案】C【练1】已知生活中常用的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3个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.丙烷比丁烷易液化D.1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2【解析】A.烷烃分子中有多个碳原子应呈锯齿形,丙烷呈V形,3个碳原子不在一条直线上,故A正确；B.丙烷等烷烃在光照的条件下可以和氯气发生取代反应,故B正确；C.烷烃中碳个数越多沸点越高,丙烷分子中碳原子数小于丁烷,故丁烷沸点高,更易液化,故C错误；D.由丙烷燃烧方程式C3H8＋5O2――→点燃3CO2＋4H2O可知,1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2,故D正确；【答案】C二、烃的燃烧规律1．气态烃完全燃烧前后气体体积的变化根据燃烧通式：CxHy＋(x＋y4)O2xCO2＋y2H2O推断(1)燃烧后温度高于100℃时，水为气态：ΔV＝V后－V前＝y4－1①y＝4时，ΔV＝0，体积不变。②y＞4时，ΔV＞0，体积增大。③y＜4时，ΔV＜0，体积减小。(2)燃烧后温度低于100℃，水为液态：ΔV＝V前－V后＝1＋y4，体积总是减小。(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．有机物的组成与燃烧产物的关系(1)质量相同的烃(CxHy)，xy的值越大，则生成的CO2越多；若两种烃的xy值相等，质量相同，则生成的CO2和H2O均相等。(2)碳的质量分数w(C)相同的有机物(最简式可以相同，也可以不同)，只要总质量一定，以任意比例混合，完全燃烧后产生CO2的量总是一个定值。(3)物质的量相同的不同有机物完全燃烧时，若生成CO2和H2O的物质的量之比相同，则其分子中C与H的原子个数比也相同。3．耗氧量大小的比较(1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧，耗氧量与w(C)或w(H)有关。w(C)越高，耗氧量越少或y/x的值越小，耗氧量越少。(2)等质量的烃，若最简式相同，则完全燃烧耗氧量相同，且燃烧产物也相同。最简式相同的烃不论以何种比例混合，只要总质量相同，耗氧量就相同。(3)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，耗氧量取决于(x＋y4)的值的大小，其值越大，耗氧量越多。(4)等物质的量的不饱和烃与该烃和水加成的产物(如乙烯和乙醇)或加成产物的同分异构体完全燃烧时，耗氧量相同。【例2】在120℃时,某混合烃和过量O2在一密闭容器中完全反应,测知反应前后的压强没有变化,则该混合烃可能是（）A.CH4和C2H4B.CH4和C2H6C.C2H4和C2H6D.C3H4和C3H6【解析】在120℃时,水是气态,某混合烃和过量O2在一密闭容器中完全反应,测知反应前后的压强没有变化,则反应前后气体的物质的量不变。假设混合烃的平均化学式是CxHy,该烃燃烧的方程式是CxHy＋（x＋y4）O2――→点燃xCO2＋y2H2O。根据题意可知1＋x＋y4＝x＋y2,解得y＝4。因此只要烃中含有的H原子数平均数是4,则符合题意。【答案】A【练2】在标准状况下,10mL某气态烃在80mLO2中充分燃烧后,恢复到标准状况,所得气体的体积为60mL,该烃可能是（）A.C3H8B.C3H6C.C3H4D.C4H10【解析】假定60mL气体全部为二氧化碳,则烃分子中C原子数目为6,由于标准状况下烃为气体,则烃分子中碳原子数目应≤4,这说明烃完全燃烧,氧气有剩余,令烃组成为CnHm,则：CnHm＋（n＋m/4）O2===nCO2＋m/2H2O体积减少ΔV11＋m/410mL10mL＋80mL－60mL＝30mL所以,1∶（1＋m/4）＝10mL∶30mL,解得m＝8。【答案】A1.关于烃和甲烷的叙述不正确的是（）A.烃的组成均符合通式CnH2n＋2B.烃类均不溶于水C.甲烷在烃中含碳量最低D.甲烷只能发生取代反应而不能发生加成反应A【解析】A.烃包含烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等,烷烃的通式符合CnH2n＋2,烯烃的通式为CnH2n,炔烃的通式为CnH2n－2,A错误；B.水是极性分子,而烃类是非极性分子或极性很微弱的分子,所以烃都不溶于水,B正确；C.甲烷分子中碳原子连接氢原子数目最多,含碳量最低,含氢量最高,C正确；D.甲烷没有不饱和键,不能发生加成反应,能发生取代反应、氧化反应,D正确。2.下列化学式只表示一种纯净物的是（）A.C2H6B.C4H10C.C2H4Cl2D.CA【解析】A.C2H6只表示乙烷一种物质,表示的是纯净物,正确。B.C4H10可以表示正丁烷,也可以表示异丁烷两种物质,因此不能表示纯净物,错误。C.C2H4Cl2可能表示CH3CHCl2,也可能表示CH2ClCH2Cl,因此表示的不一定是纯净物,错误。D.C表示的碳元素的单质,可能是金刚石、石墨或其它不定形碳单质,因此表示的不一定是纯净物,错误。3.某有机物如图,下列说法错误的是（）CH3CH2CH2CHCH3CH3A.该有机物属于饱和烷烃B.该有机物的分子式为C6H14C.该烃与2,3­二甲基丁烷互为同系物D.该烃的一氯取代产物共有5种C【解析】A.该有机物是2­甲基戊烷,属于饱和烷烃,A正确；B.该有机物的分子式为C6H14,B正确；C.该烃与2,3­二甲基丁烷的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,C错误；D.该烃分子中含有5种等效氢原子,则其一氯取代产物共有5种,D正确。4.乙烷在光照条件下与氯气发生取代反应,理论上得到的氯代物最多有（）A.5种B.6种C.8种D.9种D【解析】乙烷与氯气的取代是逐步取代,乙烷上的氢有6个,乙烷的一氯代物有1种,二氯代物有2种,三氯代物有2种,根据互补性,4氯代物也有2种,5氯代物有1种,6氯代物有1种,所以共有9种。故选D。5.取相同质量的C6H6、C7H8、C6H12、C4H10等烃,在完全燃烧时耗O2最多是（）A.C6H6B.C7H8C.C6H12D.C4H10D【解析】质量相同的烃完全燃烧时,消耗氧气量的多少取决于H的含量,含H量越高,则消耗氧气越多,四种烃分子中含H量最大的是丁烷,所以丁烷消耗的氧气最多。6.某混合气体由两种气态烃组成,2.24L该混合气体完全燃烧后,得到4.48L二氧化碳（气体已折算成标准状况）和3.6g水则这两种气体可能是（）A.CH4和C3H8B.CH4和C3H4C.C2H4和C3H4D.C2H4和C2H6B【解析】假设混烃的平均组成为CxHy,则2.24L该混烃CxHy完全燃烧后,得到4.48L二氧化碳（气体已折算成标准状况）和3.6g