人教版高中化学选修5 烷烃和烯烃讲解学习
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第一节脂肪烃第1课时烷烃和烯烃[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析:从化学键的饱和性等微观角度理解烷烃、烯烃的结构特点,能辨析物质类别与反应类型之间的关系。
2.证据推理与模型认知:能通过模型假设、证据推理认识常见有机物分子的空间构型,了解烯烃的顺反异构现象,会判断复杂有机物分子中原子间的位置关系。
一、烷烃和烯烃的物理性质例1(2018·大理州新世纪中学月考)下列烷烃中,沸点最高的是()A.2-甲基丙烷B.2,2-二甲基丙烷C.正己烷D.2-甲基戊烷答案 C解析正己烷和2-甲基戊烷的相对分子质量比2-甲基丙烷、2,2-二甲基丙烷大,所以正己烷和2-甲基戊烷的沸点比2-甲基丙烷、2,2-二甲基丙烷高,己烷的同分异构体中正己烷支链最少,所以正己烷的沸点最高。
【考点】烷烃的物理性质与用途 【题点】烷烃的物理性质与递变规律脂肪烃类熔、沸点一般较低。
其变化规律:①组成与结构相似的物质(即同系物),相对分子质量越大,其熔、沸点越高。
②相对分子质量相近或相同的物质(如同分异构体),支链越多,其熔、沸点越低。
二、 烷烃的结构特点与化学性质 1.烷烃及其结构特点 (1)烷烃分子中的碳原子间都以单键结合成链状,剩余价键都与氢原子结合的饱和烃叫烷烃,如甲烷、丁烷等。
烷烃的通式为C n H 2n +2(n ≥1)。
(2)结构特点:分子中的碳原子全部饱和,除甲烷、乙烷以外,烷烃分子中的碳原子之间呈锯齿状排列。
2.化学性质(1)稳定性:常温下烷烃很不活泼,与强酸、强碱、强氧化剂等都不发生反应,只有在特殊条件(如光照或高温)下才能发生某些反应。
(2)特征反应——取代反应烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。
如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷,化学方程式为CH 3CH 3+Cl 2――→光照CH 3CH 2Cl +HCl 。
(3)氧化反应——可燃性烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成CO 2和H 2O ,燃烧的通式为C n H 2n +2+3n +12O 2――→点燃n CO 2+(n +1)H 2O 。
人教版化学选修五第二章知识点1、烷烃、烯烃和炔烃(1)代表物的结构特点注意:碳碳双键不能旋转,由于碳碳双键不能旋转而导致分子中原子或原子团在空间的排列方式不同所产生的异构现象,成为烯烃的顺反异构。
顺反异构:两个相同的原子或原子团排列在双键的同一侧称为顺式异构,两个相同的原子或原子团排列在双键的两侧称为反式异构,即“同顺异反”。
如2-丁烯:顺反异构的化学性质基本相同,物理性质不同。
(2)物理性质烷烃、烯烃和炔烃的物理性质都是随着分子中碳原子数的递增,呈现规律性的变化,沸点逐渐升高,相对密度逐渐增大,常温下的存在状态,也由气态逐渐过渡到液态、固态。
注意:a) 烷烃、烯烃和炔烃都是分子晶体,随着相对分子质量的增大,熔沸点逐渐升高。
同分异构体之间,支链越多,沸点越低。
b) 碳原子数小于等于4的烃在常温下通常为气态,但是由于新戊烷具有支链比较多,所以在常温下也是气态。
c) 烷烃、烯烃和炔烃的相对密度都小于1,不溶于水。
(3)烷烃的化学性质烷烃的通式为C n H 2n+2,其的化学性质类似于甲烷。
a) 化学性质相当稳定,跟强酸、强碱或强氧化剂(如KMnO 4)等一般不起反应。
b) 氧化反应:烷烃能够燃烧,化学方程式为C n H 2n+2+(3n+1)/2O 2点燃→ nCO 2+(n+1)H 2O c) 取代反应(烷烃的特征反应):烷烃能够和卤素单质发生取代反应,一取代的化学方程式为C n H 2n+2+Cl 2光照→ C n H 2n+1Cl+HCld) 分解反应:烷烃在高温下能够发生裂解。
如C 4H 10高温→ CH 2=CH 2+CH 3CH 3,或者C 4H 10高温→ CH 2=CH -CH 3+CH 4(4)烯烃的化学性质烯烃的通式为C n H 2n ,n≥2(但C n H 2n 不一定是烯烃,有可能是环烷烃)烯烃的化学性质类似于乙烯。
由于烯烃具有碳碳双键官能团,所以化学性质比较活泼。
a) 氧化反应:烯烃的氧化反应包括被氧气氧化和被强氧化剂(酸性KMnO 4溶液)氧化1) 被氧气氧化——燃烧反应:C n H 2n +3n/2O 2点燃→ nCO 2+nH 2O ,火焰明亮,伴有黑烟。
课时跟踪检测(五)烷烃和烯烃1.下列物质在一定条件下,可与CH4发生化学反应的是()①氯气②溴水③氧气④KMnO4酸性溶液A.①②B.②③C.①③D.②④解析:选C CH4在光照条件下可与氯气发生取代反应;CH4也可在氧气中燃烧生成CO2和H2O;CH4在光照下可与气态的Br2发生取代反应,但不与溴水反应;CH4不与强氧化剂(如KMnO4酸性溶液)反应。
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Cl2发生取代反应D.能使高锰酸钾酸性溶液褪色解析:选D烷烃可以发生分解反应、取代反应和燃烧。
但是由于烷烃属于饱和烃,它不能使酸性的高锰酸钾溶液褪色。
3.有关烯烃的下列说法中正确的是()A.烯烃分子中所有的原子一定在同一平面上B.烯烃在适宜的条件下只能发生加成反应不能发生取代反应C.分子式是C4H8的烃分子中一定含有碳碳双键D.烯烃既能使溴水褪色也能使KMnO4酸性溶液褪色解析:选D烯烃分子中,与双键碳原子相连的6个原子处于同一平面上,而其他的原子则不一定处于该平面上,如丙烯CH3—CH===CH2分子中—CH3上的氢原子最多只有一个处于其他6个原子所在的平面上,故选项A说法不正确;加成反应是不饱和键的特征反应,但若烯烃中含有烷基等其他原子团时,一定条件下也可发生取代反应,选项B说法不正确;分子式为C4H8的烃可以是烯烃,也可以是环烷烃,而环烷烃中并不含碳碳双键,选项C说法不正确;烯烃中的碳碳双键既可以与Br2加成而使溴水褪色,也可以被KMnO4酸性溶液氧化而使溶液褪色,选项D说法正确。
4.关于丙烯(CH2===CH—CH3)结构或性质的叙述中,正确的是()A.不能使KMnO4酸性溶液褪色B.不能在空气中燃烧C.能使溴的四氯化碳溶液褪色D.与HCl在一定条件下能加成,且只能得到一种产物解析:选C由于丙烯含有碳碳双键结构,能使KMnO4酸性溶液褪色,A项错误;丙烯与乙烯的组成元素是相同的,可以燃烧,B项错误;丙烯也能和溴的四氯化碳溶液发生加成反应,使溴的四氯化碳溶液褪色,C项正确;乙烯与HCl加成只生成一种产物一氯乙烷,但是由于CH2===CH—CH3与HCl加成,氯原子连接的位置有两种,故加成产物也应该有两种,分别为Cl—CH2—CH2—CH3和CH3—CH—Cl—CH3,它们分子式相同,结构不同,互为同分异构体,故不是同一种物质,D项错误。
5.能说明某烃分子里含有碳碳不饱和键的是()A.分子组成中含碳氢原子个数比为1∶2B.完全燃烧生成等物质的量的CO2和H2OC.能与溴发生加成反应而使溴水褪色,还能使酸性KMnO4溶液褪色D.空气中燃烧能产生黑烟解析:选C含有碳碳不饱和键的物质能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色。
6.下列反应属于加成反应的是()①乙烯通入溴水中使溴水褪色②乙烯使高锰酸钾酸性溶液褪色③四氯化碳与溴水混合振荡,静置后溴水褪色④在磷酸作催化剂时乙烯和水反应A.①②B.②③C.③④D.①④解析:选D乙烯使高锰酸钾酸性溶液褪色发生的是氧化反应;四氯化碳与溴水混合振荡,静置后溴水褪色,是由于四氯化碳萃取了溴水中的溴。
7.某气态烃0.5 mol能与1 mol HCl完全加成,加成后产物分子上的氢原子又可与4 mol Cl2发生取代反应,则此气态烃可能是()A.CH2===CH—CH3B.CH2===CH2C.CH2===CH—CH===CH2D.CH2===C(CH3)2解析:选C0.5 mol烃能与1 mol HCl完全加成,则每个分子中多加了2个H,2个Cl,加成后0.5 mol产物可与4 mol Cl2发生取代反应,说明每个分子中有8个氢,那么与HCl加成前分子中应有6个氢原子,所以原来的烃是CH2===CH—CH===CH2。
8.已知乙烯分子是平面结构,因此1,2-二氯乙烯可以形成两种同分异构体。
下列物质能形成类似上述两种同分异构体的是()A.1-丁烯B.丙烯C.2-甲基-2-丁烯D.2,3-二氯-2-丁烯解析:选D A项CH2===CH—CH2—CH3其中的一个双键碳原子上连有两个氢原子,不能形成顺反异构;B项构成顺反异构,符合题意。
9.写出下列各烷烃的分子式。
(1)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是氢气的36倍________________________。
(2)烷烃B的分子中含有200个氢原子________。
(3)1 L烷烃D的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下15 L水蒸气________。
(4)0.01 mol烷烃E完全燃烧时,消耗标准状况下的氧气2.464 L________。
解析:(1)烷烃通式为C n H2n+2,M=D×M H2=36×2=72,即分子式为C5H12。
(2)据题意2n+2=200,n=99,即分子式为C99H200。
(3)据H原子守恒,1 mol C n H2n+2~15 mol H2O,故n=14,分子式为C14H30。
(4)由烷烃燃烧通式1 mol C n H2n+2~3n+12mol O2本题中0.01 mol E完全燃烧消耗O22.464 L22.4 L·mol-1=0.11 mol,可得E为C7H16。
答案:(1)C5H12(2)C99H200(3)C14H30(4)C7H1610.某烃A 0.2 mol在氧气中充分燃烧后,生成化合物B、C各1.2 mol,试回答:(1)烃A的分子式为________。
(2)若取一定量的烃A完全燃烧后,生成B、C各3 mol,则有________ g烃A参加了反应,燃烧时消耗标准状况下的氧气________ L。
(3)若烃A不能使溴水褪色,但在一定条件下,能与氯气发生取代反应,其一氯代物只有一种,则烃A的结构简式为________________。
(4)若烃A能使溴水褪色,在催化剂作用下,与H2加成,其加成产物经测定分子中含有4个甲基,烃A可能的结构简式为__________________________________________;比烃A少2个碳原子的同系物有________种同分异构体,其中能和H2发生加成反应生成2-甲基丙烷的烯烃的名称是________。
解析:(1)烃A中n(A)∶n(C)∶n(H)=0.2 mol∶1.2 mol∶(1.2 mol×2)=1∶6∶12,则分子式为C6H12;(2)生成CO2、H2O各3 mol,则消耗A为0.5 mol,0.5 mol×84 g·mol-1=42 g,消耗O2体积4.5 mol×22.4 L·mol-1=100.8 L;(3)不能使溴水褪色,则不含碳碳双键,只能是环状结构,又因一氯代物只有一种,说明结构对称且不含侧链;(4)能使溴水褪色且加成产物有四个甲基,说明含有且有两个侧链,则主链只能有四个碳原子,侧链是两个甲基。
答案:(1)C6H12(2)42 100.83 2-甲基-1-丙烯1.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.丙烷是直链烷烃,但分子中碳原子不在同一直线上B.在光照条件下能够与Cl2发生取代反应C.丙烷比其同分异构体丁烷易液化D.1 mol丙烷完全燃烧消耗5 mol O2解析:选C丙烷是直链烷烃,其中碳原子为饱和碳原子,三个碳原子构成锯齿状的链状结构,故3个碳原子不在同一直线上,A正确;丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应,B正确;丙烷与丁烷互为同系物,C错误;1 mol丙烷完全燃烧消耗5 mol O2,D正确。
2.分子式为C5H10的烯烃的同分异构体种数共有(要考虑顺反异构体)()A.5种B.6种C.7种D.8种解析:选B CH2===CH—CH2—CH2—CH3;3.既可以用来鉴别乙烷和乙烯,又可以用来除去乙烷中混有的少量乙烯的操作方法是()A.与足量溴蒸气反应B.与足量溴水反应C.在一定条件下通入氢气D.分别进行燃烧解析:选B乙烯与溴水反应生成液态Br—CH2—CH2—Br,而使溴水褪色,而乙烷与溴水不反应,可以鉴别乙烷、乙烯,且将混合气体通入溴水中可除去乙烷中的乙烯气体。
4.下列说法中,错误的是()A.无论乙烯与溴水的加成,还是乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色,都与分子内含有碳碳双键有关B.用溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液都可以鉴别乙烯和乙烷C.相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同D.利用燃烧的方法可以鉴别乙烯和甲烷解析:选C乙烯中含有碳碳双键,可与溴水发生加成反应,也可使酸性KMnO4溶液褪色。
因此可用溴水或KMnO4酸性溶液鉴别乙烯和乙烷,A、B两项正确;甲烷和乙烯中氢元素的含量不同,因此等质量的甲烷和乙烯完全燃烧后生成的水的质量不同,C项错误;甲烷燃烧产生淡蓝色火焰,乙烯燃烧火焰明亮并伴有黑烟,D项正确。
5.两种气态烃组成的混合气体0.1 mol,完全燃烧得0.15 mol CO2和3.6 g H2O,下列关于该混合气体的说法正确的是()A.一定有乙烯B.一定没有乙烯C.一定有乙烷D.一定有甲烷解析:选D 3.6 g H2O的物质的量是0.2 mol,根据反应前后元素的原子个数不变,可知混合烃的平均化学式是C1.5H4,C元素数小于1.5的只有甲烷,因此一定含有甲烷,甲烷分子中含有4个H原子,平均含有4个H原子,则另外一种烃分子中含有的H原子个数也是4个,所以一定不含有乙烷,可能是乙烯,也可能是丙炔。
6.从柑橘中可提取出一种有机物——1,8-萜二烯,下列有关它的推测不正确的是()A.它不能使酸性高锰酸钾溶液褪色B.常温下为液态,难溶于水C.分子式为C10H16D.与过量的溴的CCl4溶液反应后产物如图所示:解析:选A1,8-萜二烯中含有碳碳双键,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项错误;该有机物分子中碳原子数为10,大于5,推测为液态,B项正确;C、D项正确。
7.下列烯烃和HBr发生加成反应所得的产物中有同分异构体的是()A.CH2===CH2B.CH3CH===CH2C.CH3CH===CHCH3D.CH3CH2CH===CHCH2CH3解析:选B CH3CH===CH2与HBr加成产物为CH3CH2CH2Br或8.降冰片烯的键线式是,下列有关降冰片烯性质的说法中,错误的是() A.可使酸性KMnO4溶液褪色B.能使溴的四氯化碳溶液褪色C.能溶于水D.燃烧时可发出明亮的火焰解析:选C由于降冰片烯分子中含有碳碳双键,故它具有烯烃的通性,即可使酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液(或溴水)褪色,A、B正确;降冰片烯的含碳量较高,故其燃烧时火焰明亮,D正确;烃一般难溶于水,C错误。
9.有A、B两种烃,其相关信息如下A ①完全燃烧的产物中n(CO2)∶n(H2O)=2∶1②28<M(A)<60③不能使溴的四氯化碳溶液褪色④一氯代物只有一种结构B ①饱和链烃,通常情况下呈气态②有同分异构体③二溴代物有三种(1)烃A的最简式是____________。