第2課時烴

一、烴1.烴的概念:僅含_______兩種元素的有機化合物稱為碳氫化合物,也稱為烴。2.烴的分類必備知識·自主學習碳和氫3.乙炔乙炔是最簡單的炔烴,其分子組成及結構如下表:分子式結構式結構簡式電子式空間構型_________________________________直線形C2H2H—C≡C—HHC≡CH【自主探索】(1)(前后串聯(lián))根據(jù)甲烷、乙烯燃燒時的煙的特點,分析乙炔在空氣中燃燒時的現(xiàn)象?提示:伴有濃烈的黑煙。相對甲烷和乙烯,乙炔的含碳量很高,燃燒不完全時生成炭而產(chǎn)生黑煙。(2)(教材二次開發(fā))丙炔(CH≡C—CH3)分子中最少有幾個原子在同一條直線上?最多有幾個原子在同一條直線上?提示:丙炔的結構簡式為CH3—C≡CH,最多和最少都只有4個原子在同一條直線上。(1)鏈狀烷烴、烯烴和炔烴的通式有何區(qū)別?提示:相對鏈狀烷烴,烯烴多了一個雙鍵,也就少了兩個氫原子。炔烴分子中有一個三鍵,比烯烴又少了兩個氫原子,它們的通式分別為CnH2n+2和CnH2n、CnH2n-2。(2)(前后串聯(lián))書寫鏈狀烷烴、烯烴和炔烴的結構簡式都可以將所有的碳碳鍵省略嗎?提示:碳碳單鍵可以省略,烯烴中的碳碳雙鍵以及炔烴中的碳碳三鍵不能省略。二、苯與芳香族化合物1.苯苯是芳香烴的母體,其分子組成及結構如下表:分子式結構簡式化學鍵空間構型__________或______6個碳原子之間的化學鍵_________6個碳原子和6個氫原子在同一平面上C6H6完全相同2.苯、芳香烴和芳香族化合物的關系【自主探索】苯的結構簡式為,由此能說明苯是碳碳單鍵與碳碳雙鍵交替的結構嗎?可以利用什么試劑驗證?提示:苯分子并不是碳碳單鍵與碳碳雙鍵交替的結構?？梢岳娩宓乃穆然既芤候炞C,苯不能使其褪色,證明不含碳碳雙鍵。關鍵能力·合作學習知識點一烷烴、烯烴和炔烴的比較

烷烴烯烴炔烴活動性較穩(wěn)定較活潑較活潑取代反應能夠被鹵素取代加成反應不能發(fā)生能與H2、X2、HX、H2O、HCN等加成(X代表鹵素原子)氧化反應淡藍色火焰燃燒火焰明亮,有黑煙燃燒火焰明亮,有濃煙不與酸性高錳酸鉀溶液反應能使酸性高錳酸鉀溶液褪色加聚反應不能發(fā)生能發(fā)生鑒別不能使溴水、酸性高錳酸鉀溶液褪色能使溴水、酸性高錳酸鉀溶液褪色【合作探究】(1)(思維升華)已知乙炔的化學性質與乙烯相似。試寫出乙炔與溴加成的化學方程式。(宏觀辨識與微觀探析)提示:CH≡CH+Br2; +Br2

(2)結合乙烷、乙烯和乙炔的化學性質,分析不同的碳碳鍵對有機物的性質的影響。提示:碳碳單鍵有穩(wěn)定的化學性質,典型反應是取代反應;碳碳雙鍵中有一個化學鍵易斷裂,典型反應是氧化反應、加成反應和加聚反應;碳碳三鍵中有兩個化學鍵易斷裂,典型反應是氧化反應、加成反應和加聚反應?！镜淅痉丁?/p>

【典例】(2020·太原高二檢測)下列反應無論怎樣調整反應物的用量都只能生成一種物質的是 (

)A.甲烷和氯氣混合后光照發(fā)生反應B.乙烯與氯化氫的加成反應C.甲烷在氧氣中燃燒D.乙炔和氯氣的加成反應【解題指南】解答本題應該注意以下2點:(1)烷烴的取代反應中氫原子逐步被取代,并且是各步反應同時進行;(2)碳碳三鍵中有2個化學鍵活潑,都可以發(fā)生加成反應?！窘馕觥窟xB。甲烷與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應可得到多種氯代產(chǎn)物;甲烷在氧氣中燃燒生成CO2(不完全燃燒生成CO)、H2O;乙炔與Cl2加成反應可以得到 或;乙烯與HCl加成反應只生成CH3CH2Cl?！灸割}追問】(1)上題A項的反應產(chǎn)物中最多的是______。

提示:HCl。每取代一個氫原子就生成一個HCl分子。(2)若將B項中的乙烯換為1-丁烯(CH2====CHCH2CH3),產(chǎn)物是________種(不含立體異構)。

提示:2種。分別為CH2ClCH2CH2CH3、CH3CHClCH2CH3。【素養(yǎng)訓練】1.下列關于烷烴與烯烴的性質及反應類型的對比中正確的是 (

)A.烷烴只含有飽和鍵,烯烴只含有不飽和鍵B.烷烴不能發(fā)生加成反應,烯烴只能發(fā)生加成反應C.通式為CnH2n+2的一定是烷烴,通式為CnH2n的一定是烯烴D.烷烴與烯烴相比,發(fā)生加成反應的一定是烯烴【解析】選D。烯烴中也可能含飽和鍵,如CH3—CH====CH2,A錯;烯烴除發(fā)生加成反應外還易被氧化,B錯;符合通式CnH2n的不一定是烯烴,如環(huán)丙烷,C錯;D項正確。2.某烴在通常狀況下是氣體,相對分子質量為42。(1)該烴的化學式是________,結構簡式是________或__________________。

(2)證明該烴的分子里含有碳碳雙鍵(C====C)的簡單實驗方法、現(xiàn)象和結論是_____________________________________________________________。

(3)如果該烴也能像乙烯一樣發(fā)生加聚反應,生成新物質,寫出該加聚反應的化學方程式(可不寫反應條件)________________________________。

【解析】(1)42÷14=3,則該烴的分子里含有3個CH2原子團,化學式為C3H6。由化學式C3H6和烯烴的概念自然能想到它的結構簡式CH2====CH—CH3。再想,如果將C====C鍵變?yōu)镃—C鍵,使余出的一條“—”將“CH2”和“CH3”的C原子連接起來,就“創(chuàng)造”出一種新的分子,CH2====CH—CH3的同分異構體:。(2)含有碳碳雙鍵(C====C)的物質,化學性質與乙烯相似,在通常狀況下就容易使溴水或溴的四氯化碳溶液、酸性高錳酸鉀溶液等褪色。這些液體都是常用的、理想的碳碳雙鍵(C====C)的鑒定劑。(3)由加聚反應的生成物的結構簡式可知,這是CH2====CH—CH3發(fā)生加聚反應,反應物里斷裂的化學鍵是碳碳雙鍵(C====C)里的某一個。答案:(1)C3H6

CH2====CH—CH3

(2)將該氣體通入酸性高錳酸鉀溶液,觀察現(xiàn)象。如果酸性高錳酸鉀溶液褪色,說明該烴分子里含有碳碳雙鍵(3)【加固訓練】1.下列關于乙炔性質的敘述中,既不同于乙烯又不同于乙烷的是 (

)A.能燃燒生成二氧化碳和水B.能發(fā)生加成反應C.能使酸性KMnO4溶液褪色D.能與氯化氫反應生成氯乙烯【解析】選D。乙烷、乙烯、乙炔的結構簡式分別為CH3CH3、CH2====CH2、CH≡CH,它們都能燃燒生成二氧化碳和水。CH2====CH2、CH≡CH都能發(fā)生加成反應,都能與酸性KMnO4溶液發(fā)生氧化反應,而CH3CH3屬于飽和烴,不具有這樣的性質。CH3CH3與HCl不反應,CH2====CH2和HCl反應生成CH3CH2Cl,而CH≡CH和HCl反應生成CH2====CHCl,這是乙炔不同于乙烷和乙烯的性質?！獸是幾種烴的分子球棍模型(如圖),據(jù)此回答下列問題:(1)常溫下含碳量最高的氣態(tài)烴是________(填字母)。(2)A～E能夠發(fā)生加成反應的烴有________種。(3)一氯代物種類最多的是________(填寫字母)。(4)互為同系物的是________(填寫字母);所有原子都在同一平面上的是__________(填寫字母)。(5)寫出D與氯化氫1∶1發(fā)生反應的化學方程式____(不必注明反應條件)?！窘馕觥坑汕蚬髂Ｐ涂芍狝為CH4,B為C2H6,C為CH2====CH2,D為HC≡CH,E為CH3CH2CH3,F為苯。(1)含碳量最高的為乙炔和苯,常溫下乙炔為氣體,苯為液體。(2)A～E能夠發(fā)生加成反應的烴有乙烯和乙炔。(3)A～F分別含有等效氫個數(shù)為1、1、1、1、2、1,故一氯代物種類最多的是E;(4)CH4、C2H6、CH3CH2CH3互為同系物;乙烯、苯所有原子共平面,乙炔共直線。答案:(1)D

(2)2

(3)E

(4)A、B、E

CDF(5)HC≡CH+HCl知識點二烴的燃燒的規(guī)律

1.烴完全燃燒前后氣體體積的變化規(guī)律CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(1)燃燒后溫度高于100℃時,水為氣態(tài):ΔV=V后-V前=-1。y=4時,ΔV=0,體積不變;y>4時,ΔV>0,體積增大;y<4時,ΔV<0,體積減小。(2)燃燒后溫度低于100℃時,水為液態(tài):ΔV=V前-V后=1+,體積總是減小。(3)無論水為氣態(tài),還是液態(tài),燃燒前后氣體體積的變化都只與烴分子中的氫原子數(shù)有關,而與烴分子中的碳原子數(shù)無關。2.烴完全燃燒時消耗氧氣量的規(guī)律(1)相同條件下,等物質的量的烴完全燃燒時,(x+)值越大,耗O2量越多。(2)質量相同的烴,其中氫的百分含量(或值)越大,耗O2量越多。(3)1mol烴每增加一個CH2,耗O2量增加1.5mol。(4)1mol含相同碳原子數(shù)的鏈狀烷烴、烯烴,耗O2量依次減少0.5mol。3.質量相同的烴,值越大,則生成CO2的量越多;值相等,則生成CO2和H2O的量也相等?！疽?guī)律方法】有機物燃燒的其他規(guī)律(1)碳的質量分數(shù)相同的有機物(最簡式可以相同,也可以不同),只要總質量一定,以任意比混合,完全燃燒后生成的CO2的量總是一個定值。(2)不同的有機物完全燃燒時,若生成的CO2和H2O的物質的量之比相同,則它們分子中C原子與H原子的個數(shù)比也相同。(3)含碳量的高低與燃燒現(xiàn)象的關系:含碳量越高,燃燒現(xiàn)象越明顯,表現(xiàn)在火焰越明亮,黑煙越濃?！竞献魈骄俊?.(思維升華)等質量的不同烯烴完全燃燒所消耗的氧氣是否相同?提示:相同。烯烴的通式為CnH2n,氫原子個數(shù)與碳原子個數(shù)的比值都為2,故等質量的不同烯烴完全燃燒所消耗的氧氣相同。2.等質量的鏈狀烷烴完全燃燒所消耗的氧氣隨碳原子個數(shù)的增加如何變化?提示:質量相同的烴,其中氫的百分含量越大,耗O2量越多,鏈狀烷烴隨碳原子個數(shù)的增加,氫的百分含量逐漸減小,故耗O2量逐漸減小,甲烷是鏈狀烷烴中氫的百分含量最大的,等質量鏈狀烷烴中甲烷耗O2量最大?！镜淅痉丁?/p>

【典例】amL三種氣態(tài)烴的混合物與足量的氧氣混合點燃爆炸后,恢復到原來的狀態(tài)(常溫常壓),體積共縮小2amL。則三種烴可能是 (

)4、C2H4、C3H4

2H6、C3H6、C4H64、C2H6、C3H82H4、C2H2、CH4【解題指南】解答本題應注意以下三點:(1)生成物水的狀態(tài);(2)平均值法的含義與應用;(3)差量法的應用。【解析】選A。設混合烴的平均組成為CxHy,根據(jù)烴的燃燒通式則:1+=2,y=4,符合H原子數(shù)平均為4的烴即可,A符合?！舅仞B(yǎng)訓練】1.25℃和101kPa時,乙烷、乙炔和丙烯組成的混合烴32mL與過量氧氣混合并完全燃燒,除去水蒸氣,恢復到原來的溫度和壓強,氣體總體積縮小了72mL,原混合烴中乙炔的體積分數(shù)為 (

)A.12.5%

B.25%

C.50%

D.75%【解析】選B。根據(jù)反應:C2H622CO2+3H2O;C2H222CO2+H2O;C3H623CO2+3H2O。設混合烴中C2H6為amL,C2H2為bmL,C3H6為cmL,則有:a+b+c=32①;2.5(a+cb=72②,解方程①②可得b=8,故原混合烴中乙炔的體積分數(shù)為25%。2.150℃,101kPa下,將下列有機物分別與足量的空氣混合,引燃反應后恢復到原來的溫度和壓強,氣體體積不變的是 (

)2H6

2H4

3H8

3H6【解析】選B。設烴的分子式為CxHy,該烴燃燒的化學方程式為CxHy+(x+)O2

xCO2+H2O,150℃,101kPa時H2O為氣態(tài),由反應前后的氣體體積不變,可得:1+x+=x+,解得y=4。故只要分子式為CxH4的烴,都符合題意?！炯庸逃柧殹坷畋认７ㄊ嵌繙y定有機物中碳和氫元素含量的一種分析法。原理即將準確稱量的樣品置于一燃燒管中,燃燒后的氣體經(jīng)紅熱的氧化銅氧化后,生成二氧化碳和水,通過兩個吸收管增加的重量分別表示生成的二氧化碳和水的重量,由此即可計算樣品中的碳和氫的含量為了測定某氣態(tài)烴A的化學式,取一定量的A置于一密閉容器中燃燒,實驗表明產(chǎn)物是CO2、CO和水蒸氣。學生甲、乙設計了兩個方案,均認為根據(jù)自己的方案能求出A的最簡式,他們在一定條件下測得有關數(shù)據(jù)如下(圖中的箭頭表示氣流的方向,實驗前系統(tǒng)內的空氣已排盡):甲方案:燃燒產(chǎn)物濃硫酸增重2.52g堿石灰增重1.32g生成CO21.76g乙方案:燃燒產(chǎn)物堿石灰增重5.60g固體減小0.64g白色沉淀4.00g請回答下列問題:(1)你認為______(填“甲”或“乙”)方案能求出A的最簡式。

(2)請根據(jù)你選擇的方案,通過計算求出A的最簡式為________________。

(3)若要確定A的分子式,_______