2020化学新素养同步人教必修二讲义素养练第3章第2节第1课时乙烯解析

第二节来自石油和煤的两种基本化工原料第1课时乙烯学习目标核心素养建构1.了解乙烯的物理性质、工业制取原理和在化工生产中的作用。2．掌握乙烯的分子结构，初步体会其结构特点对性质的影响。3．掌握乙烯的化学性质，认识加成反应的特点。[知识梳理]一、烯烃1．不饱和烃与烯烃2．烯烃的实验探究(1)(2)实验现象B处：溶液紫色褪去。C处：溶液褪色。D处：点燃时火焰明亮并伴有黑烟。(3)实验结论①在炽热碎瓷片的作用下，石蜡油分解产生了能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色的气态产物。②气态产物中含有与烷烃性质不同的烃，实际是烯烃和烷烃的混合物。【自主思考】1．符合CnH2n的一定是烯烃吗？提示不一定，如CH2CH2CH2CH2符合CnH2n，但分子中无碳碳双键，不是烯烃。二、乙烯1．组成和结构2．物理性质颜色状态气味水溶性密度无色气体稍有气味难溶于水比空气略小3.化学性质(1)氧化反应(2)加成反应①概念：有机物分子中不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。②乙烯的加成反应：(3)加聚反应乙烯能发生自身的加成反应生成高分子化合物聚乙烯，反应的化学方程式为nCH2===CH2――→催化剂—[CH2—CH2]—n。4．乙烯的用途(1)乙烯是重要化工原料，用来制聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、乙醇等。乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。(2)在农业生产中用作植物生长调节剂。【自主思考】2．(1)鉴别甲烷和乙烯可采用哪些方法？(2)酸性高锰酸钾溶液和溴水中通入乙烯均能褪色，其原理相同吗？提示(1)①用燃烧法，点燃时产生淡蓝色火焰的是甲烷，火焰明亮且冒黑烟的是乙烯。②通入酸性高锰酸钾溶液或溴水中，能使溶液褪色的是乙烯，另一种是甲烷。(2)不相同，乙烯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，与溴水发生加成反应。[效果自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)烃的分子式为C3H6，符合通式CnH2n，故该分子属于烯烃()(2)某无色气体通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色，该气体一定是烯烃()(3)某无色气体能使溴水褪色，该气体可能是烯烃()(4)甲烷和乙烯都属于烃，前者属于烷烃，后者属于烯烃()(5)甲烷和乙烯都是可燃性气体，点燃之前必须验纯，而且燃烧时现象相同()(6)以石油为原料可以获得乙烯()(7)乙烯比乙烷的化学性质活泼()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)√(7)√2．石蜡油(主要是含17个碳原子以上的液态烷烃混合物)分解实验按照如图进行：(1)石蜡油分解实验产生的气体的主要成分是__________(填写序号)。①只有甲烷②只有乙烯③烷烃跟烯烃的混合物(2)将石蜡油分解所得生成物通入酸性高锰酸钾溶液中，现象是________________________________________________________________________。(3)碎瓷片的作用是__________(填序号)。①防止暴沸②有催化功能③积蓄热量④作反应物答案(1)③(2)酸性高锰酸钾溶液褪色(3)②③探究一、乙烯的分子结构和性质【合作交流】1．根据乙烯的结构，思考乙烯的结构简式能否写成CH2CH2?提示不能，写烯烃的结构简式时，必须突出其重要结构，因此必须写成CH2===CH2。2．CH2===CH—Cl分子中所有原子共平面吗？提示氯乙烯分子是乙烯分子中一个氢原子被一个氯原子取代，故所有原子仍共平面。3．根据乙烯的化学性质讨论能否用酸性KMnO4溶液鉴别CH4和C2H4？能否用酸性KMnO4溶液除去CH4中的少量C2H4杂质气体呢？提示CH4与酸性KMnO4溶液不发生反应，而C2H4能使酸性KMnO4溶液褪色，因此可以用酸性KMnO4溶液鉴别二者。但酸性KMnO4溶液将CH2===CH2最终氧化为CO2，因此不能用酸性KMnO4溶液除去CH4中的C2H4。4．对比乙烷和乙烯的组成和结构特点，归纳二者性质上的异同点。提示从以下角度归纳乙烷和乙烯的异同点。(1)物理性质上：都难溶于水且密度比水小。(2)化学性质上：①都易燃烧，且充分燃烧的产物都是CO2和H2O。②乙烷容易发生取代反应。与溴水和酸性高锰酸钾溶液不反应。③乙烯因为含有碳碳双键，能和溴水、H2、HX等发生加成反应，能被酸性高锰酸钾溶液氧化。【点拨提升】1．乙烯分子的结构特点2．有机物分子中原子的共面情况乙烯中的一个氢原子被其他原子或原子团代替后，只有与碳碳双键两端的碳原子直接相连的原子才与原有的原子共平面，如丙烯的—CH3中的碳原子一定在原平面上，而3个氢原子中至多可以有1个在原平面上。3．乙烯的性质特点碳碳双键中的一个键易断裂，易发生加成反应。结构决定性质，乙烯的化学性质(能被酸性高锰酸钾溶液氧化、发生加成反应)主要是由碳碳双键所决定的，与碳氢键无关。【典题例证1】由乙烯推测丙烯的结构或性质，正确的是()A．分子中3个碳原子在同一直线上B．分子中所有原子都在同一平面上C．分子中共价键的夹角均为120°D．分子中共价键数为8，其中有一个碳碳双键解析只要掌握乙烯的结构和性质就可推断丙烯的结构和性质，具体过程如下：答案D【学以致用1】以下是两种有机物的球棍模型：代表H原子，代表C原子，请回答下列问题：(1)Ⅰ、Ⅱ的分子式________、________。(2)说出Ⅰ、Ⅱ结构上的两点差异：①_________________；②______________。解析从球棍模型可知，Ⅰ为乙烷，Ⅱ为乙烯。乙烷中有“C—C”，乙烯中有“C===C”，且前者是空间立体结构，后者是平面结构。答案(1)C2H6C2H4(2)①Ⅰ中含有碳碳单键，Ⅱ中含有碳碳双键②Ⅰ是空间立体结构，Ⅱ是平面结构探究二、乙烯的加成反应【合作交流】1．结合乙烯的加成反应实验探究能否用Br2的四氯化碳溶液鉴别CH4和C2H4?提示CH4与Br2的四氯化碳溶液不发生反应，而C2H4与Br2能发生加成反应生成无色液体而使Br2的四氯化碳溶液褪色，因此可用Br2的四氯化碳溶液鉴别CH4和C2H4。2．用乙烷(CH3CH3)和Cl2反应可以制取氯乙烷(CH3CH2Cl)，用乙烯(C2H4)和HCl反应也能制氯乙烷，两种方法哪种更好？提示用C2H4和HCl反应制取更好。乙烷和Cl2发生的是取代反应，生成物中除CH3CH2Cl外，还有C2H4Cl2、C2H3Cl3、C2H2Cl4、C2HCl5、C2Cl6，生成物不纯、产率低。C2H4和HCl发生的是加成反应，无副反应，生成物只有CH3CH2Cl。【点拨提升】1．对乙烯性质的正确认识(1)含有空气的乙烯点燃时易爆炸，所以点燃乙烯前要检验乙烯的纯度。(2)乙烯使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色，发生的是加成反应，生成无色的1,2­二溴乙烷；乙烯使酸性KMnO4溶液褪色，发生的是氧化反应，二者褪色的原理不同。(3)定量分析。①加成反应消耗的Cl2的量由双键数决定，双键数与消耗Cl2的分子数之比为1∶1。②取代反应消耗的Cl2的量由分子内氢原子个数决定，分子内氢原子个数与消耗Cl2的分子数之比为1∶1。2．烯烃加成反应的特点加成反应是有机物分子中不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应，其特点是：“断一加二，都进来”，“断一”是指双键中的一个不稳定键断裂；“加二”是指加两个其他原子或原子团，每一个不饱和碳原子上各加上一个。【典题例证2】某烃A是有机化学工业的基本原料，其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平，A还是一种植物生长调节剂，A可发生如图所示的一系列化学反应。根据如图回答下列问题：(1)写出A、C、D的结构简式：A________，C________，D________。(2)写出①②两步反应的化学方程式，并注明反应类型：①________________________________________________________________________(反应类型____________)。②________________________________________________________________________(反应类型____________)。解析根据烃A的用途知A为乙烯，则B为CH3CH3，C为CH3CH2Cl，D为CH3CH2OH，E为CH2—CH2。其中化学反应①为CH2===CH2＋H2――→催化剂△CH3CH3，化学反应②为CH2===CH2＋HCl――→Ni△CH3CH2Cl。答案(1)CH2===CH2CH3CH2ClCH3CH2OH(2)CH2===CH2＋H2――→催化剂△CH3CH3加成反应CH2===CH2＋HCl――→催化剂△CH3CH2Cl加成反应【学以致用2】下列各反应中属于加成反应的是()①CH2===CH2＋H2O――→一定条件CH3CH2OH②H2＋Cl2=====光2HCl③＋H2――→催化剂CH3—CH2—OH④CH3—CH3＋2Cl2――→光CH2Cl—CH2Cl＋2HClA．①③B．②③C．①④D．②④解析本题难点是对③的判断，分子里有一个不饱和碳原子，该碳原子与氧原子组成的原子团为，由反应产物CH3—CH2—OH可知，该反应是H—H分子里的氢原子跟里的不饱和原子直接结合的反应，由此可知，反应符合加成反应的概念，是加成反应。答案A1．下列关于有机物的说法不正确的是()A．乙烷可以发生取代反应，不能发生加成反应B．乙烯可以作水果催熟剂C．甲烷和乙烯都可以与氯气反应，且反应类型相同D．乙烯可以通过加聚反应制备聚乙烯解析乙烷为饱和烃，碳原子的化合价已经达到饱和，不能发生加成反应，故A正确；乙烯为植物生长的调节剂，可以作水果催熟剂，故B正确；甲烷与氯气发生取代反应，乙烯与氯气发生加成反应，二者反应类型不同，故C错误；乙烯含有碳碳双键，可发生加聚反应，可用于制备聚乙烯，故D正确。答案C2.既可以用来鉴别甲烷和乙烯，又可以用来除去甲烷中混有的少量乙烯的操作方法是()A.混合气通过盛酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶B.混合气通过盛蒸馏水的洗气瓶C.混合气通过盛足量溴水的洗气瓶D.混合气跟适量氯化氢混合解析鉴别甲烷和乙烯这种两种气体，酸性高锰酸钾溶液和溴水均有明显的现象，但除去甲烷中的乙烯，不是仅凭现象就能达到目的的，还要考虑反应产物的影响。乙烯与溴水的反应是加成反应，生成液体物质，而乙烯被酸性KMnO4溶液氧化的生成物可能是CO2，若有CO2生成，则会使CH4中混入新的杂质，据此分析，只有C选项符合题意。答案C3．能证明乙烯分子里含有一个碳碳双键的事实是()A．乙烯分子里碳氢个数比为1∶2B．乙烯完全燃烧生成的CO2和水的物质的量相等C．乙烯容易与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，且1mol乙烯完全加成需要消耗1mol溴D．乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色解析碳氢原子个数比为1∶2，是对乙烯的组成分析，而不是证明碳碳双键存在的事实；B与A的实质是一样的，根据生成的CO2和水的物质的量相等，也只能推断出碳、氢原子个数比为1∶2，A、B不能证明；加成反应是不饱和烃的特征性质，1mol乙烯完全加成需要消耗1mol溴，说明乙烯分子中含有一个碳碳双键，C能证明；能够使酸性高锰酸钾溶液褪色是不饱和烃的特征，并不能说明一定含有碳碳双键，也不能定量地说明乙烯分子的结构中只含有一个碳碳双键，D不能证明。答案C4.两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后生成CO2和H2O的物质的量随混合烃总物质的量的变化如图所示，则下列关于混合烃的判断不正确的是()A.可能有乙烷B.可能有乙烯C.一定有甲烷D.一定没有丙烷解析本题借助图像考查烃的燃烧。设混合烃的平均分子式为CxHy，由图像知，1mol烃燃烧生成1.6molCO2和2molH2O，则x＝1.6，y＝4，混合烃的平均分子式为C1.6H4，一定有甲烷(CH4)，另一种为CmH4(m≥2)，可能有乙烯，不可能有乙烷和丙烷。答案A5.已知丙烯与氯化氢的反应原理如下：主反应：CH2===CHCH3＋HCl――→催化剂△CH3CHClCH3(主要产物)