第3課時烷烴的性質

第七章第一節認識有機化合物1．了解烷烴的主要物理性質和化學性質。2．熟練掌握甲烷的主要性質。3．認識取代反應的概念及特點。學習目標任務一烷烴的性質1任務二烷烴的典型性質——取代反應2隨堂達標演練3內容索引課時測評4任務一烷烴的性質新知構建1．烷烴的物理性質

相似性遞變性(隨著分子中碳原子數增加)熔、沸點較低逐漸_____密度比水___逐漸_____狀態氣態→液態→固態，常溫常壓下分子中碳原子數n≤4的烷烴為氣態(常溫常壓下，新戊烷為氣態)溶解性難溶于___，易溶于汽油等有機溶劑小升高增大水2.烷烴的化學性質(1)穩定性：通常情況下，烷烴與

、

或高錳酸鉀等

都不反應。(2)可燃性：烷烴都能燃燒。CH4燃燒方程式：

。C3H8燃燒方程式：

。鏈狀烷烴燃燒通式：強酸強堿強氧化劑(3)高溫分解：烷烴在較高溫度下會發生分解，如CH4隔絕空氣加熱至1000℃時，可分解為炭黑和氫氣，化學方程式為CH4C＋2H2。(4)取代反應：有機物分子里的某些原子或原子團被其他______________所

的反應。CH4和Cl2發生取代反應，生成物除CH3Cl和HCl外，還有CH2Cl2、CHCl3、CCl4。原子或原子團替代交流研討有①甲烷、②乙烷、③丙烷、④丁烷4種烷烴，試回答下列問題：(1)請寫出丁烷在足量的氧氣中充分燃燒的化學方程式：__________________________________。(2)相同狀況下，等體積的上述氣態烴完全燃燒，消耗O2的量最多的是________(填序號，下同)。(3)等質量的上述氣態烴，在完全燃燒時，消耗O2的量最多的是________。(4)10mL某氣態烴，在50mLO2中完全燃燒，得到液態水和體積為35mL的混合氣體(所有氣體體積均在同溫、同壓下測定)，該氣態烴是________。④①

②歸納總結氣態烴完全燃燒的化學方程式通式典例應用1．下列關于甲烷及烷烴的結構及性質的說法錯誤的是A．烷烴均難溶于水，相對密度均小于1B．烷烴不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，因此，烷烴不能發生氧化反應C．物質的沸點：正戊烷>異戊烷>正丁烷>丙烷D．甲烷分子中的4個C—H鍵的長度相同，相互之間的夾角相等，所以甲烷的空間結構為正四面體√A．烴類由C、H兩種元素組成，密度均小于水，而烷烴均難溶于水，相對密度均小于1，故A正確；B.烷烴可以燃燒，能發生氧化反應，故B錯誤；C．碳原子數越多，沸點越高，相同碳原子數的烷烴，支鏈越多，沸點越低，正戊烷、異戊烷均含5個碳原子，且支鏈越多，沸點越低，則沸點：正戊烷>異戊烷，正丁烷含4個碳原子，丙烷含3個碳原子，沸點：正丁烷>丙烷，沸點：正戊烷>異戊烷>正丁烷>丙烷，故C正確；D.甲烷分子中的4個C—H鍵的長度相同，相互之間的夾角相等，甲烷的空間結構為正四面體，故D正確；故選B。2．下列有關丙烷的敘述正確的是A．丙烷的分子式是C3H6B．丙烷分子中的碳原子在一條直線上C．丙烷在光照條件下能夠與氯氣發生取代反應D．丙烷的沸點比乙烷低√A．烷烴的通式為CnH2n＋2，丙烷中的碳原子數是3，所以丙烷的分子式為C3H8，選項A錯誤；B.甲烷是正四面體結構，所有的原子都不在一條直線上，丙烷相當于甲烷中的兩個氫原子被兩個甲基取代，所以丙烷分子中的碳原子不在一條直線上，選項B錯誤；C．烷烴能和氯氣發生取代反應生成氯代烴，所以丙烷在光照條件下能夠發生取代反應，選項C正確；D.烷烴的物理性質隨著分子中碳原子數的遞增呈規律性變化，沸點逐漸升高，丙烷的碳原子數大于乙烷的碳原子數，所以丙烷的沸點大于乙烷的沸點，選項D錯誤；答案選C。3．兩種氣態烴的混合物共1L，在空氣中完全燃燒生成1.5LCO2氣體和2L水蒸氣(均在120℃下測定)，關于該混合物的說法正確的是A．一定有甲烷B．一定有乙烷C．一定含有甲烷，不一定含有乙烷D．可能是甲烷和丙烷的混合物√由1L氣態烴的混合物在空氣中完全燃燒得到1.5L二氧化碳和2L水蒸氣可知，烴的平均分子式為C1.5H4，烴分子中碳原子小于1.5的烴只能為甲烷，則混合物中一定含有甲烷，由甲烷的氫原子個數為4可知，另一個烴分子的氫原子個數也為4，所以混合物中一定含有甲烷，一定不含有乙烷或丙烷，故選A。返回任務二烷烴的典型性質——取代反應新知構建1．實驗探究(以CH4與Cl2的反應為例)實驗操作實驗現象A裝置：試管內氣體顏色逐漸

；試管內壁有

出現，試管中有少量白霧，且試管內液面

，水槽中有固體析出；B裝置：_______變淺油狀液滴上升無現象實驗結論CH4與Cl2需在______條件下發生化學反應，有關化學方程式為CH4＋Cl2_______________________；CH3Cl＋Cl2________________________；CH2Cl2＋Cl2________________________；CHCl3＋Cl2________________________產物性質水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均___溶于水。狀態：常溫下除________是氣體，其余三種均為液體數量關系每取代1mol氫原子，消耗1molCl2，生成1molHCl光照CH3Cl(一氯代物)＋HClCH2Cl2(二氯代物)＋HClCHCl3(三氯代物)＋HClCCl4(四氯代物)＋HCl不CH3Cl2.烷烴的取代反應(1)反應條件為光照(室溫或陰暗處不反應)。(2)烷烴和鹵素的氣態單質反應，溶液不反應(例如甲烷和溴水、溴的CCl4溶液不反應)。(3)反應一旦發生，不會停留在某一步，即使氯氣不足量，產物依然是五種物質的混合物。(4)“一上一下，取而代之”，用一個鹵素原子代替一個氫原子，下來的氫原子與鹵素原子形成鹵化氫。(5)有機物參加的反應往往比較復雜，有副產物生成，因此有機方程式中用箭頭而不用等號。交流研討若1mol甲烷和Cl2發生取代反應，生成相同物質的量的4種有機物，則需要Cl2的物質的量是多少？提示：CH4和Cl2發生取代反應生成4種取代產物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根據碳原子守恒，4種取代產物的物質的量分別為0.25mol，根據取代反應特點，CH4分子中1個氫原子被取代時消耗1個Cl2分子，則需要Cl2的物質的量等于被取代的氫原子的物質的量，即：0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol。3．有機物的性質(1)物理性質：與無機物相比，大多數有機物的熔點比較

，

溶于水，

____溶于汽油、乙醇、苯等有機溶劑。(2)化學性質：大多數有機物容易燃燒，受熱會發生分解；有機物的化學反應比較復雜，常伴有副反應發生(有機化學方程式常用“―→”連接反應物和生成物)，很多反應需要在加熱、光照或使用催化劑的條件下進行。低難易典例應用1．下列反應屬于取代反應的是A．2HI＋Cl2===2HCl＋I2√A．該反應屬于置換反應，A錯誤；B.該反應是燃燒反應，屬于氧化反應，B錯誤；C．該反應屬于置換反應，C錯誤；D.該反應中CH2Br2中的氫原子被氯原子取代，屬于取代反應，D正確；故選D。2．下列有關甲烷的取代反應的敘述正確的是A．甲烷與氯氣以物質的量之比為1∶1混合時只生成CH3ClB．甲烷與氯氣反應的產物中CH3Cl的量最多C．甲烷與氯氣的取代反應的產物為混合物D．1mol甲烷參加反應生成CCl4最多消耗2mol氯氣√A．甲烷與氯氣以物質的量之比為1∶1混合時，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等有機物，故A錯誤；B.甲烷與氯氣反應的產物中HCl的量最多，故B錯誤；C．甲烷與氯氣的取代反應的產物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl的混合物，故C正確；D.每取代1mol氫原子，消耗1molCl2，生成1molHCl，所以1mol甲烷參加反應生成CCl4最多消耗4mol氯氣，故D錯誤；選C。返回隨堂達標演練1．在光照條件下，甲烷與Cl2充分反應，得到的生成物中物質的量最多的物質是A．CH3Cl B．CH2Cl2C．CCl4 D．HCl√設甲烷的物質的量都是1mol，1mol甲烷和氯氣在光照條件下發生反應，生成有機物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根據碳原子守恒知，生成的各種氯代烴的物質的量都小于1mol，但生成的氯化氫的物質的量大于1mol，所以生成物的物質的量最多的是HCl。故選D。2．在一定條件下，下列物質可與甲烷發生反應的是A．Cl2 B．濃硫酸C．氫氧化鈉溶液 D．酸性高錳酸鉀溶液√A．Cl2和甲烷在光照條件下發生取代反應，A項符合題意；B.甲烷化學性質較穩定，不能與濃硫酸反應，B項不符合題意；C．甲烷不能與堿反應，C項不符合題意；D.甲烷化學性質較穩定，不能與酸性高錳酸鉀反應，D項不符合題意；故答案選A。3．下列性質不是烷烴所具有的是A．常溫下都為氣態，都不溶于水B．完全燃燒時產物只有CO2和H2OC．通常不與強酸、強堿及酸性高錳酸鉀反應D．與鹵素單質可以發生取代反應√常溫下，碳原子數較多時，烷烴可能為液態或固態。4．某氣態烷烴的體積是20mL，完全燃燒時，正好消耗同溫、同壓下的氧氣100mL，該烷烴的化學式是A．C2H6 B．C3H8

C．C4H10 D．C5H12√5．某課外活動小組利用如圖所示裝置探究CH4和Cl2的反應，據題意，回答下列問題：(1)CH4和Cl2發生反應的條件是________，若用日光直射，可能會引起________，假設甲烷與氯氣反應充分，且只產生一種有機物，請寫出化學方程式：_____________________________。漫射光爆炸因Cl2足量，若充分反應，則CH4中的四個H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl，即化學方程式為CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。(2)若題目中甲烷與氯氣的體積比為1∶1，則得到的產物為____(填字母)。A．CH3Cl

HClB．CCl4

HClC．CH3Cl

CH2Cl2D．CH3Cl

CH2Cl2

CHCl3

CCl4

HClD甲烷與氯氣的取代反應，是四步反應同時發生，故得到四種氯代產物和HCl。(3)經過幾個小時的反應后，U形管右端的水柱變化是________(填字母)。A．升高 B．降低C．不變 D．無法確定B甲烷和氯氣在光照的條件下發生取代反應，U形管左端生成的氯化氫氣體易溶于水，壓強減小，U形管右端液面下降，左端液面上升。(4)若水中含有Na2SiO3，則在U形管左端會觀察到____________________。有白色膠狀沉淀生成因左端生成HCl溶于水后發生反應2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以觀察到有白色膠狀沉淀生成。(5)右端玻璃管的作用是____________。平衡氣壓為了平衡氣壓，在U形管右端插一個玻璃管。返回課時測評題點一烷烴的性質1．(2023·四川南充高級中學高一校考)下列物質：①正丁烷、②異丁烷、③正戊烷、④四氯化碳，其沸點排列順序正確的是A．③>①>②>④ B．④>③>②>①C．④>③>①>② D．②>①>④>③√由烷烴中碳原子個數越多，沸點越高，則沸點：丁烷＜戊烷，同分異構體中支鏈越多，沸點越低，所以沸點：正戊烷＞正丁烷＞異丁烷；四氯化碳常溫下為液體，相對分子質量最大，分子間作用力最大，故其沸點最高，綜上所述沸點高低的順序為④＞③＞①＞②。2．(2024·廣州十六中高一期中)下列關于CH4敘述中正確的是A．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色B．所有的原子共平面C．一定條件下可以與氯氣發生取代反應D．是烷烴中碳元素含量最高的√A．CH4均為單鍵，化學性質較穩定，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，A錯誤；B.CH4是正四面體結構，所有的原子一定不共平面，B錯誤；C．CH4與氯氣在光照條件下能發生取代反應，C正確；D.CH4是烷烴中氫元素含量最高，含碳量最低的，D錯誤。3．下列有關丙烷的說法錯誤的是A．丙烷的結構簡式為CH3CH2CH3B．丙烷在光照條件下能與Cl2發生取代反應C．等質量的丙烷和甲烷完全燃燒，丙烷的耗氧量更少D．丙烷燃燒時將化學能完全轉化為熱能√A．丙烷的結構簡式為CH3CH2CH3，故A正確；B.丙烷中的氫原子在光照條件下能與Cl2發生取代反應，故B正確；C．烷烴中H元素的質量分數越大，等質量的烷烴完全燃燒時消耗氧氣越多，所有烷烴中甲烷的含氫量最高，所以相同質量的烷烴完全燃燒時，甲烷的耗氧量最高，故等質量的丙烷和甲烷完全燃燒，丙烷的耗氧量更少，故C正確；D.丙烷燃燒時將化學能轉化為光能和熱能，故D錯誤。4．(2023·山西運城高一統考)關于烷烴的結構和性質下列說法不正確的是A．甲烷的二氯代物只有一種結構證明甲烷是正四面體結構B．甲烷易燃易爆，點燃前必須要驗純C．甲烷和氯氣物質的量之比為1∶1混合，發生取代反應只生成一氯甲烷D．烷烴性質穩定，均不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色√A．甲烷若為平面結構，

則其二氯代物有2種不同結構，甲烷的二氯代物只有一種可證明甲烷為正四面體結構，A正確；B.點燃甲烷和空氣的混合氣體易發生爆炸，故在點燃甲烷前，先進行驗純操作，B正確；C．甲烷與氯氣的物質的量之比為1∶1混合，發生取代反應生成物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，C錯誤；D.烷烴性質穩定，不能與強酸強堿反應，也不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，D正確。5．在常溫、常壓下，取下列四種氣態烷烴各1mol，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是A．CH4 B．C3H8

C．C4H10 D．C2H6√題點二取代反應的理解與實驗探究6．下列反應屬于取代反應的是①Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑②NaOH＋CH3COOH===CH3COONa＋H2O③CH3CH3＋2Br2CH2BrCH2Br＋2HBr④CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBrA．②③ B．①③

C．②④ D．③④√反應①為置換反應；反應②屬于復分解反應；反應③中CH3CH3的2個H原子分別被2個Br原子替代，該反應為取代反應，反應④中CH2Cl2中的一個H原子被一個Br原子替代也為取代反應，故選D。7．將體積比為1∶4的甲烷與氯氣混合于一集氣瓶中，加蓋后置于光亮處，下列有關此實驗的現象和結論敘述不正確的是A．生成物只有CCl4、HClB．瓶中氣體的黃綠色逐漸變淺，瓶內壁有油狀液滴形成C．該反應類型為取代反應D．產物中只有四氯化碳分子是正四面體結構√不管甲烷與氯氣的體積比如何，甲烷的四步取代反應都發生，隨著反應的進行，c(Cl2)不斷減小，氣體的顏色不斷變淺；產物中，CH3Cl、HCl為氣體，其他為液體，液體呈油狀，附著在集氣瓶內壁上。A．甲烷發生取代反應，四步反應都發生，所以生成物有CCl4、HCl、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3，A錯誤；B.隨著反應的進行，c(Cl2)不斷減小，瓶中氣體的黃綠色逐漸變淺，反應生成的CCl4、CH2Cl2、CHCl3呈液態，附著在瓶內壁上，所以有油狀液滴形成，B正確；C．甲烷與氯氣的反應中，四步反應類型都為取代反應，C正確；D.產物中，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3呈四面體結構，但不是正四面體結構，只有四氯化碳分子是正四面體結構，D正確；故選A。8．下列烷烴在光照下與氯氣發生取代反應，生成的一氯代物只有一種的是A．CH3CH2CH2CH3 B．CH3CH(CH3)2C．CH3C(CH3)3 D．(CH3)2CHCH2CH3√同一個碳上的氫為等效氫，對稱碳上的氫為等效氫，同一個碳所連甲基上的氫為等效氫。等效氫被取代得到的物質為同種物質。A、B項中有2種氫，C項中有1種氫，D項中有4種氫，故C項符合題意。9．下列各組有機物中，其一氯代物的數目不相等的是A．正戊烷和正己烷√正戊烷、正己烷有3種等效的H原子，其一氯代物有3種，A項不符合題意；新戊烷中所有H原子等效，其一氯代物只有1種；

有2種等效H原子，其一氯代物有2種，B項符合題意；環戊烷、乙烷中所有H原子等效，其一氯代物均只有1種，C項不符合題意；丙烷及

均有2種等效H原子，其一氯代物有2種，D項不符合題意。√10．(2024·石家莊高一期末)如圖所示，用排飽和食鹽水法在試管中先后充入等體積的甲烷和氯氣，將裝置放在光亮處(避免陽光直射)。下列說法錯誤的是A．該反應為取代反應，生成物中HCl的物質的量分數最大B．此方法不能制得純凈的一氯甲烷C．試管內液面緩緩上升，是由于反應生成的HCl極易溶于水，且生成的有機產物常溫下均為液態，使試管內壓強減小D．反應結束后，向飽和食鹽水中滴加紫色石蕊溶液，溶液呈紅色甲烷和氯氣在光照條件下發生取代反應，生成HCl、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，其中HCl和CH3Cl為氣態，其余為液態。A．甲烷和氯氣在光照條件下發生取代反應，生成物中HCl的物質的量分數最大，A正確；B.該反應為連鎖反應，一旦發生會生成多種物質，不會得到純凈的一氯甲烷，B正確；C．產物CH3Cl為氣態，CH2Cl2、CHCl3和CCl4為油狀液體，且密度大于水，C錯誤；D.該反應會有HCl生成，滴加紫色石蕊溶液，溶液呈紅色，D正確；故答案選C。11．分子中含有2～5個碳原子的直鏈烷烴沸點和燃燒熱的數據如下表：燃燒熱：25℃、101kPa時，1mol純物質完全燃燒，生成指定產物所放出的熱量，單位為kJ·mol-1。根據表中數據，下列判斷錯誤的是A．正庚烷在常溫、常壓下肯定不是氣體B．隨分子中碳原子數增加，烷烴的燃燒熱逐漸增大C．隨分子中碳原子數增加，烷烴沸點逐漸升高D．隨分子中碳原子數增加，烷烴沸點和燃燒熱都成比例增加√烷烴名稱乙烷丙烷丁烷戊烷沸點/℃－88.6－42.1－0.536.0燃燒熱/(kJ·mol-1)1560.72219.22877.63535.6根據表格中數據可知，隨分子中碳原子數增加，烷烴的沸點升高，燃燒熱增加，由于正庚烷分子中碳原子數大于戊烷分子中的碳原子數，所以正庚烷在常溫、常壓下肯定不是氣體，A正確；根據表中數據可知，烷烴的沸點和燃燒熱并不是成比例增加，B、C正確，D錯誤。烷烴名稱乙烷丙烷丁烷戊烷沸點/℃－88.6－42.1－0.536.0燃燒熱/(kJ·mol-1)1560.72219.22877.63535.612．1mol某烷烴在氧氣中充分燃燒。需要消耗氧氣246.4L(標準狀況)，它在光照條件下與Cl2反應，生成4種不同的一氯代物。該烷烴的結構簡式是√13．(2024·遼寧撫順高一期中)異辛烷在內燃機的汽缸里燃燒時抗震性較好，是優良的發動機燃料，異辛烷的球棍模型如圖所示。下列說法正確的是A．異辛烷的分子式為C7H16B．異辛烷中所有的碳原子共平面C．異辛烷與環己烷

互為同系物D．異辛烷可以發生取代反應和氧化反應√由題給球棍模型圖可知，異辛烷的分子式為C8H18，A錯誤；異辛烷中的碳原子都是飽和碳原子，所有的碳原子不可能共平面，B錯誤；異辛烷與環己烷

結構不相似，不互為同系物，C錯誤。14．烷烴是重要的化工原料和能源物資。(1)某課外活動小組利用如圖所示裝置探究甲烷和氯氣的反應：①實驗中可觀察到的現象有________(填字母)。A．試管內液面上升，最終充滿試管

B．試管內氣體顏色逐漸變深C．試管內壁出現油狀液滴

D．試管內有少量白霧生成②用飽和食鹽水而不用水的原因是_______________________。③請寫出生成一氯甲烷的化學方程式：___________________________。CD