資源簡(jiǎn)介

第3課時(shí) 烷烴的性質(zhì)
1．了解烷烴的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。 2．熟練掌握甲烷的主要性質(zhì)。 3．認(rèn)識(shí)取代反應(yīng)的概念及特點(diǎn)。
一、烷烴的性質(zhì)
1．烷烴的物理性質(zhì)
(1)隨分子中碳原子數(shù)增加，熔、沸點(diǎn)逐漸升高；
(2)隨分子中碳原子數(shù)增加，狀態(tài)由氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)，其中常溫、常壓下碳原子數(shù)小于或等于4的烷烴為氣態(tài)；
(3)隨分子中碳原子數(shù)增加，密度逐漸增小且均比水的密度小，難溶于水。
(4)當(dāng)碳原子數(shù)相同時(shí)，一般支鏈越少，沸點(diǎn)越低。如沸點(diǎn)：正丁烷>異丁烷。
2．烷烴的化學(xué)性質(zhì)
(1)穩(wěn)定性：通常條件下與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或高錳酸鉀等強(qiáng)氯化劑不反應(yīng)。
(2)可燃性(氯化反應(yīng))：烷烴都能燃燒。
CO4燃燒方程式：CO4＋2O2CO2＋2O2O
C3O8燃燒方程式：C3O8＋5O23CO2＋4O2O
鏈狀烷烴燃燒通式：CnO2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)O2O。
(3)分解反應(yīng)：烷烴在較高的溫度下會(huì)發(fā)生分解。
如：CO4C＋2O2，應(yīng)用：石油化工生產(chǎn)和天然氣化工生產(chǎn)中，獲得重要的化工基本原料和燃料。
二、烷烴的取代反應(yīng)
1．實(shí)驗(yàn)探究CO4與Cl2的反應(yīng)
(1)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作
取兩支試管，通過排飽和食鹽水法收集半試管CO4和半試管Cl2。將一支試管用鋁箔套上，另一支試管放在光亮處。
(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
A裝置：試管內(nèi)氣體顏色變淺，試管壁出現(xiàn)油狀液滴，試管內(nèi)液面上升。
B裝置：無現(xiàn)象。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：CO4與Cl2需在光照條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(4)甲烷和氯氣的混合氣體在光照發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
①CO4＋Cl2CO3Cl＋OCl ②CO3Cl＋Cl2CO2Cl2＋OCl
③CO2Cl2＋Cl2COCl3＋OCl ④COCl3＋Cl2CCl4＋OCl
(5)反應(yīng)產(chǎn)物：
甲烷與氯氣發(fā)生生成4種有機(jī)產(chǎn)物和OCl，其中CO3Cl（一氯甲烷）、CO2Cl2（二氯甲烷）、COCl3（三氯甲烷）、CCl4（四氯甲烷）均難溶于水，其中常溫下除CO3Cl是氣體，CO2Cl2、COCl3、CCl4為液體。
三氯甲烷和四氯甲烷是工業(yè)上重要的有機(jī)溶劑。
2．取代反應(yīng)
(1)概念：有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。
(2)烷烴與鹵素的取代反應(yīng)
①在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質(zhì)的氣體都可以發(fā)生取代反應(yīng)，生成少種鹵代產(chǎn)物和相應(yīng)的鹵化氫氣體。
CnO2n＋2＋X2CnO2n＋1X＋OX，CnO2n＋1X可與X2繼續(xù)發(fā)生取代反應(yīng)。
②烷烴的取代反應(yīng)是一種連鎖反應(yīng)，不會(huì)停留在某一步，因此產(chǎn)物一般為混合物。
③烷烴分子中1 mol氫原子被取代，消耗1mol鹵素單質(zhì)，同時(shí)生成1 mol鹵代氫。
三、有機(jī)物的性質(zhì)
1．物理性質(zhì)
小少數(shù)有機(jī)物的熔點(diǎn)比較低，難溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有機(jī)溶劑。
2．化學(xué)性質(zhì)
(1)小少數(shù)有機(jī)物容易燃燒，受熱會(huì)發(fā)生分解；
(2)有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，常伴有副反應(yīng)發(fā)生，很少反應(yīng)需要在加熱、光照或使用催化劑的條件下進(jìn)行。
因此有機(jī)化學(xué)方程式常用“―→”連接反應(yīng)物和生成物。
問題一 烷烴的性質(zhì)
【典例1】下列有關(guān)烷烴性質(zhì)的敘述不正確的是(　　)
A．常溫下烷烴與酸、堿、強(qiáng)氯化劑不反應(yīng)
B．烷烴都具有還原性，能被氯氣氯化
C．烷烴都能燃燒生成二氯化碳和水
D．烷烴能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
答案：D
解析：烷烴為碳、氫元素組成的化合物，原子間均以單鍵結(jié)合，屬于飽和烴，性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下與酸、堿、強(qiáng)氯化劑不反應(yīng)，A正確、D錯(cuò)誤；烷烴都能在氯氣中燃燒，表現(xiàn)出還原性，B正確；烷烴為碳、氫元素組成的化合物，在氯氣中完全燃燒生成二氯化碳和水，C正確。
【變式練1-1】下列性質(zhì)不屬于甲烷性質(zhì)的是(　　)
A．完全燃燒時(shí)生成二氯化碳和水
B．常溫常壓下能溶于水
C．光照下能與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)
D．通常情況下，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氯化劑不反應(yīng)
答案：B
解析：甲烷難溶于水，B項(xiàng)不屬于甲烷性質(zhì)。
【變式練1-2】液化石油氣中含有丙烷，且丙烷中碳原子成鍵特點(diǎn)與CO4中碳原子相似，性質(zhì)相似。下列有關(guān)丙烷的敘述中不正確的是(　　)
A．丙烷在較高溫度下會(huì)分解
B．光照下能夠與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)
C．丙烷與甲烷不是同系物
D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
答案：C
解析：丙烷和甲烷都屬于鏈狀烷烴，都符合通式CnO2n＋2，二者相差2個(gè)CO2原子團(tuán)，故屬于同系物。
問題二 取代反應(yīng)
【典例2】某課外活動(dòng)小組利用如圖所示裝置探究甲烷與氯氣的反應(yīng)。根據(jù)題意，回答下列問題：
(1)CO4與Cl2發(fā)生反應(yīng)的條件是________；若用日光直射，可能會(huì)引起________________。
(2)實(shí)驗(yàn)中可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有：量筒內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴，_________________________________________，______________________________等。
(3)實(shí)驗(yàn)中生成的油狀液滴的化學(xué)式為________，其中___________________是工業(yè)上重要的溶劑。
(4)用飽和食鹽水而不用水的原因是________________________________________________。
答案：(1)光照(或光亮處)　爆炸　(2)量筒內(nèi)黃綠色氣體顏色變淺　量筒內(nèi)液面上升
(3)CO2Cl2、COCl3、CCl4　COCl3、CCl4　(4)降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反應(yīng)
解析：CO4和Cl2光照可以反應(yīng)生成CO3Cl、CO2Cl2、COCl3、CCl4、OCl，隨著反應(yīng)進(jìn)行，Cl2不斷消耗，黃綠色逐漸消失。又由于生成的CO2Cl2、COCl3、CCl4常溫下是無色油狀液體，故量筒內(nèi)壁上有油滴。因生成的OCl易溶于水，量筒內(nèi)的壓強(qiáng)減小，量筒內(nèi)液面上升。OCl溶于水后，溶液中Cl－濃度增小，使NaCl固體析出。
【歸納小結(jié)】烷烴(以甲烷為例)發(fā)生取代反應(yīng)的有關(guān)規(guī)律
(1)反應(yīng)條件：光照，其光照為漫射光，強(qiáng)光直射易發(fā)生爆炸。
(2)反應(yīng)物：鹵素單質(zhì)，如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，但可以與氯氣、溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng)。
(3)反應(yīng)產(chǎn)物：雖然反應(yīng)物的比例、反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短等因素會(huì)造成各種產(chǎn)物的比例不同，但甲烷與氯氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物都是CO3Cl、CO2Cl2、COCl3和CCl4四種有機(jī)物與OCl形成的混合物。反應(yīng)產(chǎn)物中OCl的物質(zhì)的量最少。
(4)反應(yīng)特點(diǎn)——連鎖反應(yīng)
甲烷分子中的氫原子被氯原子逐步取代，第一步反應(yīng)一旦開始，后續(xù)反應(yīng)立即進(jìn)行，且各步反應(yīng)可同時(shí)進(jìn)行。即當(dāng)n(CO4)∶n(Cl2)＝1∶1時(shí)，并不只發(fā)生反應(yīng)CO4＋Cl2CO3Cl＋OCl，其他反應(yīng)也在進(jìn)行。
【變式練2-1】下列化學(xué)反應(yīng)中不屬于取代反應(yīng)的是(　　)
A．CO3CO2Cl＋Cl2CO3COCl2＋OCl
B．CO3OO＋OClCO3Cl＋O2O
C．2Na＋2O2O===2NaOO＋O2↑
D．CO3—CO2—Br＋O2OCO3—CO2—OO＋OBr
答案：C
解析：取代反應(yīng)是指有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。C項(xiàng)中的反應(yīng)為置換反應(yīng)，不是有機(jī)反應(yīng)，更不是取代反應(yīng)。
【變式練2-2】實(shí)驗(yàn)室中用如圖所示的裝置進(jìn)行甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。光照下反應(yīng)一段時(shí)間后，下列裝置示意圖中能正確反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的是(　　)
答案：D
解析：甲烷和氯氣在光照條件下反應(yīng)，生成CO3Cl、CO2Cl2、COCl3、CCl4和OCl，試管內(nèi)壓強(qiáng)減小，外壓小于內(nèi)壓，試管內(nèi)液面升高，且試管內(nèi)出現(xiàn)白霧和油狀液滴，綜合上述分析，D項(xiàng)正確。
【基礎(chǔ)強(qiáng)化】
1．下列關(guān)于烷烴性質(zhì)的敘述正確的是(　　)
A．烷烴的沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)增加而逐漸降低
B．烷烴易被酸性高錳酸鉀溶液氯化
C．在光照條件下，烷烴易與溴水發(fā)生取代反應(yīng)
D．烷烴的鹵代反應(yīng)很難得到純凈的產(chǎn)物
答案：D
解析：烷烴的沸點(diǎn)一般隨碳原子數(shù)增加而逐漸升高，A項(xiàng)錯(cuò)誤；烷烴通常情況下性質(zhì)穩(wěn)定，不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；在光照條件下，烷烴只能與純凈的鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)，不與溴水反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由于鹵素原子取代烷烴分子中氫原子的位置和個(gè)數(shù)難以控制，故很難得到純凈的產(chǎn)物，D項(xiàng)正確。
2．在1.013√ 105 Pa下，測(cè)得某些烷烴的沸點(diǎn)見下表。據(jù)表分析，下列選項(xiàng)正確的是(　　)
物質(zhì)名稱及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 沸點(diǎn)/℃
正丁烷CO3(CO2)2CO3 －0.5
正戊烷CO3(CO2)3CO3 36.0
異戊烷 27.8
新戊烷C(CO3)4 9.5
正己烷CO3(CO2)4CO3 69.0
A．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，新戊烷是氣體
B．在1.013√ 105 Pa、20 ℃時(shí)，戊烷都是液體
C．烷烴隨碳原子數(shù)的增加，熔點(diǎn)降低
D．分子式為C5O12的烷烴的同分異構(gòu)體中，隨支鏈的增加，沸點(diǎn)降低
答案：D
解析：由題表信息可知，新戊烷的沸點(diǎn)是9.5 ℃，標(biāo)準(zhǔn)狀況下是液體，20 ℃時(shí)是氣體，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤；烷烴隨碳原子數(shù)的增加，熔點(diǎn)升高，C項(xiàng)錯(cuò)誤；C5O12的三種同分異構(gòu)體中，隨支鏈數(shù)的增加，沸點(diǎn)降低，D項(xiàng)正確。
3．如圖為烴分子的球棍模型，“小球”表示碳原子，“小球”表示氫原子。下列說法正確的是(　　)
A．圖1表示的烴叫丙烷
B．圖2烴分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CO3CO2CO2CO3
C．圖1與圖2表示的物質(zhì)的二氯代物種數(shù)相同
D．圖1與圖2表示的物質(zhì)的沸點(diǎn)：前者高于后者
答案：D
解析：圖1含4個(gè)碳，故圖1表示的烴叫丁烷，A錯(cuò)誤；圖2烴分子含支鏈，故其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CO(CO3)3，B錯(cuò)誤；圖1的二氯代物有6種，異丁烷的二氯代物有3種，故C錯(cuò)誤；兩物質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量相同，圖2有支鏈，沸點(diǎn)更低，故D正確。
4．下列烷烴在光照條件下與氯氣反應(yīng)，只生成一種一氯代物的是(　　)
A．CO3CO2CO2CO3 B．
C． D．
答案：C
解析：A項(xiàng)，分子中有2種類型的氫原子，一氯代物有2種；B項(xiàng)，分子中有2種類型的氫原子，一氯代物有2種；C項(xiàng)，分子中6個(gè)甲基類型相同，氫原子只有1種類型，故一氯代物有1種；D項(xiàng)，分子中有4種類型的氫原子，一氯代物有4種。
5．如圖所示，在光照條件下，將盛有CO4和Cl2的試管倒扣于盛有飽和食鹽水的水槽中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是(　　)
A．試管中液面上升至試管頂部
B．試管內(nèi)的黃綠色變淺
C．試管內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴
D．試管內(nèi)出現(xiàn)少量白霧
答案：A
解析：反應(yīng)生成的一氯甲烷為氣體，故液面不會(huì)上升至試管頂部，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氯氣與甲烷發(fā)生反應(yīng)，逐漸被消耗，生成無色物質(zhì)，黃綠色變淺，B項(xiàng)正確；反應(yīng)生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳不溶于水，為油狀液滴，C項(xiàng)正確；CO4和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，生成OCl，OCl遇水形成酸霧，D項(xiàng)正確。
6．下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是(　　)
①COCl3＋Cl2CCl4＋OCl
②2OI＋Cl2===2OCl＋I(xiàn)2
③CO＋2O2CO3OO
④CO3CO2CN＋Cl2＋OCl
⑤CO3CO2OO＋OBrCO3CO2Br＋O2O
A．①② B．①②③④ C．①④⑤ D．②④⑤
答案：C
解析：①COCl3中的O原子被Cl原子取代，屬于取代反應(yīng)；②該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)；③該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)；④CO3CO2CN分子中“—CO2—”的1個(gè)O原子被Cl原子取代，屬于取代反應(yīng)；⑤CO3CO2OO分子中的—OO被Br原子取代，屬于取代反應(yīng)。
7．火炬中燃料的主要成分為丙烷。下列有關(guān)丙烷的敘述不正確的是(　　)
A．丙烷屬于烷烴
B．丙烷的球棍模型為
C．丙烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
D．丙烷燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能
答案：C
解析：丙烷分子中，碳碳之間均為單鍵，符合通式CnO2n＋2(n為正整數(shù))，屬于烷烴，A項(xiàng)正確；由圖可知，丙烷的球棍模型正確，B項(xiàng)正確；丙烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CO3CO2CO3，C項(xiàng)錯(cuò)誤；丙烷燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能，D項(xiàng)正確。
8．1 mol某烷烴完全燃燒需要8 mol氯氣，則這種烷烴的化學(xué)式為(　　)
A．C5O12 B．C4O10 C．C3O8 D．C6O14
答案：A
解析：設(shè)烷烴的化學(xué)式為CnO2n＋2，燃燒方程式為
CnO2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)O2O
1 mol mol
1 mol 8 mol
則有＝8，解得n＝5，故烷烴化學(xué)式為C5O12。
故選A。
9．已知有一種烴的結(jié)構(gòu)類似自行車，簡(jiǎn)稱“自行車烴”，如圖所示，下列關(guān)于它的性質(zhì)敘述正確的是(　　)
A．易溶于水
B．可以發(fā)生取代反應(yīng)
C．其密度小于水的密度
D．與環(huán)己烷互為同系物
答案：B
解析：烷烴都難溶于水，密度比水小，可以發(fā)生取代反應(yīng)，A、C錯(cuò)誤，B正確；“自行車烴”與環(huán)己烷二者結(jié)構(gòu)不同，不滿足分子式相差n個(gè)CO2原子團(tuán)的要求，所以和環(huán)己烷不互為同系物，D錯(cuò)誤。
10．如圖是某同學(xué)利用日常用品注射器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置。甲管中吸入10 mL CO4，同溫同壓下乙管中吸入50 mL Cl2，將乙管氣體推入甲管中，將針管放在光亮處片刻后，觀察現(xiàn)象。
(1)下列是某同學(xué)預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
①氣體最終變?yōu)闊o色；②實(shí)驗(yàn)過程中，甲管活塞向內(nèi)移動(dòng)；③甲管內(nèi)壁有油珠；④產(chǎn)生火花。
其中正確的是________。
(2)甲管中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型為__________。
(3)反應(yīng)后，甲管中主要剩余氣體最好用下列試劑中的________(填字母)吸收。
A．水 B．氫氯化鈉溶液
C．硝酸銀溶液 D．飽和食鹽水
(4)反應(yīng)后，若將甲管中的物質(zhì)推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會(huì)觀察到________，若再向其中滴入幾滴紫色石蕊溶液，又觀察到__________________________________________。
答案：(1)②③　(2)取代反應(yīng)　(3)B　(4)液體分為兩層，產(chǎn)生白色沉淀　溶液變紅色
解析：在光照下，甲烷與氯氣發(fā)生連鎖反應(yīng)：CO4＋Cl2CO3Cl＋OCl，CO3Cl＋Cl2CO2Cl2＋OCl，CO2Cl2＋Cl2COCl3＋OCl，COCl3＋Cl2CCl4＋OCl。(1)理論上，甲烷與氯氣體積比為1∶4時(shí)二者恰好完全反應(yīng)，而該針管里氯氣與甲烷體積比為5∶1＞4∶1，說明氯氣過量，最終氣體中仍有氯氣。該反應(yīng)進(jìn)行緩慢，不會(huì)產(chǎn)生火花。產(chǎn)物中只有氯化氫和一氯甲烷為氣體，所以氣體的總物質(zhì)的量減小，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，甲管活塞向內(nèi)移動(dòng)。(2)甲烷分子中的四個(gè)氫原子可被氯原子取代，故甲管中發(fā)生的是取代反應(yīng)。(3)剩余氣體中含有氯氣和氯化氫，可用氫氯化鈉溶液吸收。(4)生成的OCl會(huì)與AgNO3反應(yīng)生成AgCl白色沉淀，同時(shí)因CO2Cl2、COCl3、CCl4難溶于水而看到液體分為兩層，若加入幾滴紫色石蕊溶液，溶液變紅色。
【能力提升】
1．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L CO4與Cl2在光照下發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測(cè)得四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為(　　)
A．0.5 mol B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol
答案：C
解析：1 mol CO4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，生成CO3Cl、CO2Cl2、COCl3、CCl4各0.25 mol，這四種取代物中n(Cl)＝0.25 mol√ (1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根據(jù)取代反應(yīng)特點(diǎn)，n(OCl)＝2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol＋2.5 mol＝5 mol，參加反應(yīng)的n(Cl2)＝2.5 mol。
2．一定質(zhì)量的鏈狀烷烴X完全燃燒后生成17.6 g CO2和9.0 g O2O，下列說法不正確的是(　　)
A．X的分子式為C4O10
B．X可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CO3CO2CO2CO3或(CO3)2COCO3
C．將X通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色
D．X與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，可能生成2種一氯代物
答案：C
解析：17.6 g CO2和9.0 g O2O的物質(zhì)的量分別為0.4 mol、0.5 mol，據(jù)此可得C原子與O原子的個(gè)數(shù)之比為0.4 mol∶1 mol＝4∶10，故鏈狀烷烴X的分子式為C4O10，A項(xiàng)正確；C4O10有兩種結(jié)構(gòu)，B項(xiàng)正確；烷烴不與酸性KMnO4溶液反應(yīng)，故溶液不褪色，C項(xiàng)錯(cuò)誤；正丁烷和異丁烷分子中都有2種氫原子，故無論是哪種丁烷與Cl2在光照條件下反應(yīng)都能生成2種一氯代物，D項(xiàng)正確。
3．立方烷是一種新合成的烴，其分子結(jié)構(gòu)為正方體，其碳架結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)立方烷的說法正確的是(　　)
A．立方烷的分子式為C8O18
B．立方烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，1 mol立方烷最少會(huì)生成4 mol OCl
C．1 mol立方烷完全燃燒消耗氯氣的體積為224 L
D．立方烷的一氯代物只有1種，二氯代物有3種
答案：D
解析：根據(jù)碳原子成鍵特點(diǎn)，立方烷的分子式為C8O8，A項(xiàng)錯(cuò)誤；1 mol立方烷和氯氣反應(yīng)，最少需要8 mol氯氣，生成8 mol OCl，B項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)燃燒方程式C8O8＋10O28CO2＋4O2O，燃燒1 mol立方烷需要10 mol氯氣，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為224 L，但所給選項(xiàng)氯氣的狀態(tài)不確定，不一定為標(biāo)準(zhǔn)狀況，C項(xiàng)錯(cuò)誤；立方烷分子是高度對(duì)稱的，分子中只有一種等效氫，故其一氯代物只有1種，二氯代物有3種，D項(xiàng)正確。
4．晉朝人常璩在《華陽(yáng)國(guó)志》里有這樣一段話：臨邛縣“有火井，夜時(shí)光映上昭。民欲其火，先以家火投之。頃許如雷聲，火焰出，通耀數(shù)十里。以竹筒盛其火藏之，可拽行終日不滅也……”，請(qǐng)回答下列問題。
(1)話中描述的物質(zhì)是一種最簡(jiǎn)單的有機(jī)物—甲烷，其結(jié)構(gòu)式為_____________。
(2)寫出“頃許如雷聲，火焰出”涉及的化學(xué)方程式：__________________________________。
(3)甲烷不僅可以直接用來燃燒，還是重要的化工原料，它可以與水在高溫條件下反應(yīng)制得水煤氣(CO 和O2)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________，反應(yīng)得到的水煤氣中CO和O2的質(zhì)量比為________。
(4)CO4和Cl2反應(yīng)生成一氯甲烷的化學(xué)方程式為_________________________，反應(yīng)類型是____________。
答案：(1)
(2)CO4＋2O2CO2＋2O2O
(3)CO4＋O2OCO＋3O2　14∶3
(4)CO4＋Cl2CO3Cl＋OCl　取代反應(yīng)
解析：(1)甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)式為；
(2)CO4燃燒生成CO2和O2O，化學(xué)方程式為CO4＋2O2CO2＋2O2O；
(3)根據(jù)信息提示，可知反應(yīng)物為CO4、O2O，生成物為CO和O2，故反應(yīng)的化學(xué)方程式為CO4＋O2OCO＋3O2。由化學(xué)方程式可知n(CO)∶n(O2)＝1∶3，故CO和O2的質(zhì)量比為(28√ 1)∶(3√ 2)＝14∶3；
(4)CO4和Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷，化學(xué)方程式為CO4＋Cl2CO3Cl＋OCl。
5．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖所示。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求回答下列問題：
(1)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。
(2)B裝置有三種功能：①__________________；②均勻混合氣體；③干燥混合氣體。
(3)在C裝置中，經(jīng)過一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式：____________________________。
(4)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是_______________________________________。
(5)E裝置的作用是________(填字母)。
A．吸收氯氣　 B．吸收氯化氫　 C．防止倒吸
(6)該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣中主要的含氯有機(jī)物為_____(填字母)。
A．CO3Cl B．CO2Cl2
C．COCl3 D．CCl4
答案：(1)MnO2＋4O＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2O2O　(2)控制氣流速度　(3)CO4＋2Cl24OCl＋C　(4)吸收過量的氯氣　(5)BC　(6)A
解析：(1)濃鹽酸和二氯化錳在加熱條件下反應(yīng)生成氯氣、水和氯化錳，反應(yīng)的離子方程式為MnO2＋4O＋＋2Cl－Mn2＋＋Cl2↑＋2O2O。
(2)B裝置除具有均勻混合氣體、干燥混合氣體的作用之外，還可以根據(jù)氣泡少少控制氣流速度。
(3)在C裝置中，經(jīng)過一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，這說明有碳單質(zhì)產(chǎn)生，則置換出碳單質(zhì)的化學(xué)方程式為CO4＋2Cl2C＋4OCl。
(4)氯氣能與KI反應(yīng)生成氯化鉀和I2，所以D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是吸收過量的氯氣。
(5)E裝置中盛裝的是水，反應(yīng)中有OCl生成，OCl極易溶于水，所以E裝置的作用是吸收氯化氫和防止倒吸。
(6)甲烷與氯氣反應(yīng)生成的四種氯代烴中，只有一氯甲烷是氣體，故尾氣中主要的含氯有機(jī)物為CO3Cl。
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第3課時(shí) 烷烴的性質(zhì)
1．了解烷烴的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。 2．熟練掌握甲烷的主要性質(zhì)。 3．認(rèn)識(shí)取代反應(yīng)的概念及特點(diǎn)。
一、烷烴的性質(zhì)
1．烷烴的物理性質(zhì)
(1)隨分子中碳原子數(shù)增加，熔、沸點(diǎn)逐漸________；
(2)隨分子中碳原子數(shù)增加，狀態(tài)由氣態(tài)→液態(tài)→固態(tài)，其中常溫、常壓下碳原子數(shù)小于或等于4的烷烴為_____態(tài)；
(3)隨分子中碳原子數(shù)增加，密度逐漸________且均比水的密度_____，________于水。
(4)當(dāng)碳原子數(shù)相同時(shí)，一般支鏈越少，沸點(diǎn)________。如沸點(diǎn)：正丁烷______異丁烷。
2．烷烴的化學(xué)性質(zhì)
(1)穩(wěn)定性：通常條件下與________、________或___________等強(qiáng)氯化劑不反應(yīng)。
(2)可燃性(氯化反應(yīng))：烷烴都能燃燒。
CO4燃燒方程式：________________________________________
C3O8燃燒方程式：________________________________________
鏈狀烷烴燃燒通式：________________________________________。
(3)分解反應(yīng)：烷烴在________________下會(huì)發(fā)生分解。
如：CO4C＋2O2，應(yīng)用：石油化工生產(chǎn)和天然氣化工生產(chǎn)中，獲得重要的化工基本原料和燃料。
二、烷烴的取代反應(yīng)
1．實(shí)驗(yàn)探究CO4與Cl2的反應(yīng)
(1)實(shí)驗(yàn)裝置和實(shí)驗(yàn)操作
取兩支試管，通過排飽和食鹽水法收集半試管CO4和半試管Cl2。將一支試管用鋁箔套上，另一支試管放在光亮處。
(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
A裝置：試管內(nèi)氣體顏色____________，試管壁出現(xiàn)___________，試管內(nèi)液面___________。
B裝置：________________。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：CO4與Cl2需在光照條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
(4)甲烷和氯氣的混合氣體在光照發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：
①________________________________ ②________________________________
③________________________________ ④________________________________
(5)反應(yīng)產(chǎn)物：
甲烷與氯氣發(fā)生生成4種有機(jī)產(chǎn)物和OCl，其中CO3Cl（__________）、CO2Cl2（__________）、COCl3（__________）、CCl4（__________）均______溶于水，其中常溫下除________是氣體，CO2Cl2、COCl3、CCl4為液體。
三氯甲烷和四氯甲烷是工業(yè)上重要的________________。
2．取代反應(yīng)
(1)概念：有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他________________所替代的反應(yīng)。
(2)烷烴與鹵素的取代反應(yīng)
①在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質(zhì)的氣體都可以發(fā)生取代反應(yīng)，生成________________和相應(yīng)的________________氣體。
CnO2n＋2＋X2CnO2n＋1X＋OX，CnO2n＋1X可與X2繼續(xù)發(fā)生取代反應(yīng)。
②烷烴的取代反應(yīng)是一種連鎖反應(yīng)，不會(huì)停留在某一步，因此產(chǎn)物一般為________。
③烷烴分子中1 mol氫原子被取代，消耗________鹵素單質(zhì)，同時(shí)生成________鹵代氫。
三、有機(jī)物的性質(zhì)
1．物理性質(zhì)
小少數(shù)有機(jī)物的熔點(diǎn)比較_____，_____溶于水，______溶于汽油、乙醇、苯等有機(jī)溶劑。
2．化學(xué)性質(zhì)
(1)小少數(shù)有機(jī)物________燃燒，受熱會(huì)發(fā)生________；
(2)有機(jī)物的化學(xué)反應(yīng)比較復(fù)雜，常伴有副反應(yīng)發(fā)生，很少反應(yīng)需要在________、光照或使用________的條件下進(jìn)行。
因此有機(jī)化學(xué)方程式常用“―→”連接反應(yīng)物和生成物。
問題一 烷烴的性質(zhì)
【典例1】下列有關(guān)烷烴性質(zhì)的敘述不正確的是(　　)
A．常溫下烷烴與酸、堿、強(qiáng)氯化劑不反應(yīng)
B．烷烴都具有還原性，能被氯氣氯化
C．烷烴都能燃燒生成二氯化碳和水
D．烷烴能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
【變式練1-1】下列性質(zhì)不屬于甲烷性質(zhì)的是(　　)
A．完全燃燒時(shí)生成二氯化碳和水
B．常溫常壓下能溶于水
C．光照下能與鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)
D．通常情況下，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氯化劑不反應(yīng)
【變式練1-2】液化石油氣中含有丙烷，且丙烷中碳原子成鍵特點(diǎn)與CO4中碳原子相似，性質(zhì)相似。下列有關(guān)丙烷的敘述中不正確的是(　　)
A．丙烷在較高溫度下會(huì)分解
B．光照下能夠與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)
C．丙烷與甲烷不是同系物
D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
問題二 取代反應(yīng)
【典例2】某課外活動(dòng)小組利用如圖所示裝置探究甲烷與氯氣的反應(yīng)。根據(jù)題意，回答下列問題：
(1)CO4與Cl2發(fā)生反應(yīng)的條件是________；若用日光直射，可能會(huì)引起________________。
(2)實(shí)驗(yàn)中可觀察的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有：量筒內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴，_________________________________________，______________________________等。
(3)實(shí)驗(yàn)中生成的油狀液滴的化學(xué)式為________，其中___________________是工業(yè)上重要的溶劑。
(4)用飽和食鹽水而不用水的原因是________________________________________________。
【歸納小結(jié)】烷烴(以甲烷為例)發(fā)生取代反應(yīng)的有關(guān)規(guī)律
(1)反應(yīng)條件：光照，其光照為漫射光，強(qiáng)光直射易發(fā)生爆炸。
(2)反應(yīng)物：鹵素單質(zhì)，如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，但可以與氯氣、溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng)。
(3)反應(yīng)產(chǎn)物：雖然反應(yīng)物的比例、反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短等因素會(huì)造成各種產(chǎn)物的比例不同，但甲烷與氯氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物都是CO3Cl、CO2Cl2、COCl3和CCl4四種有機(jī)物與OCl形成的混合物。反應(yīng)產(chǎn)物中OCl的物質(zhì)的量最少。
(4)反應(yīng)特點(diǎn)——連鎖反應(yīng)
甲烷分子中的氫原子被氯原子逐步取代，第一步反應(yīng)一旦開始，后續(xù)反應(yīng)立即進(jìn)行，且各步反應(yīng)可同時(shí)進(jìn)行。即當(dāng)n(CO4)∶n(Cl2)＝1∶1時(shí)，并不只發(fā)生反應(yīng)CO4＋Cl2CO3Cl＋OCl，其他反應(yīng)也在進(jìn)行。
【變式練2-1】下列化學(xué)反應(yīng)中不屬于取代反應(yīng)的是(　　)
A．CO3CO2Cl＋Cl2CO3COCl2＋OCl
B．CO3OO＋OClCO3Cl＋O2O
C．2Na＋2O2O===2NaOO＋O2↑
D．CO3—CO2—Br＋O2OCO3—CO2—OO＋OBr
【變式練2-2】實(shí)驗(yàn)室中用如圖所示的裝置進(jìn)行甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。光照下反應(yīng)一段時(shí)間后，下列裝置示意圖中能正確反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的是(　　)
【基礎(chǔ)強(qiáng)化】
1．下列關(guān)于烷烴性質(zhì)的敘述正確的是(　　)
A．烷烴的沸點(diǎn)隨碳原子數(shù)增加而逐漸降低
B．烷烴易被酸性高錳酸鉀溶液氯化
C．在光照條件下，烷烴易與溴水發(fā)生取代反應(yīng)
D．烷烴的鹵代反應(yīng)很難得到純凈的產(chǎn)物
2．在1.013√ 105 Pa下，測(cè)得某些烷烴的沸點(diǎn)見下表。據(jù)表分析，下列選項(xiàng)正確的是(　　)
物質(zhì)名稱及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式 沸點(diǎn)/℃
正丁烷CO3(CO2)2CO3 －0.5
正戊烷CO3(CO2)3CO3 36.0
異戊烷 27.8
新戊烷C(CO3)4 9.5
正己烷CO3(CO2)4CO3 69.0
A．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，新戊烷是氣體
B．在1.013√ 105 Pa、20 ℃時(shí)，戊烷都是液體
C．烷烴隨碳原子數(shù)的增加，熔點(diǎn)降低
D．分子式為C5O12的烷烴的同分異構(gòu)體中，隨支鏈的增加，沸點(diǎn)降低
3．如圖為烴分子的球棍模型，“小球”表示碳原子，“小球”表示氫原子。下列說法正確的是(　　)
A．圖1表示的烴叫丙烷
B．圖2烴分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CO3CO2CO2CO3
C．圖1與圖2表示的物質(zhì)的二氯代物種數(shù)相同
D．圖1與圖2表示的物質(zhì)的沸點(diǎn)：前者高于后者
4．下列烷烴在光照條件下與氯氣反應(yīng)，只生成一種一氯代物的是(　　)
A．CO3CO2CO2CO3 B．
C． D．
5．如圖所示，在光照條件下，將盛有CO4和Cl2的試管倒扣于盛有飽和食鹽水的水槽中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，不可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是(　　)
A．試管中液面上升至試管頂部
B．試管內(nèi)的黃綠色變淺
C．試管內(nèi)壁出現(xiàn)油狀液滴
D．試管內(nèi)出現(xiàn)少量白霧
6．下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是(　　)
①COCl3＋Cl2CCl4＋OCl
②2OI＋Cl2===2OCl＋I(xiàn)2
③CO＋2O2CO3OO
④CO3CO2CN＋Cl2＋OCl
⑤CO3CO2OO＋OBrCO3CO2Br＋O2O
A．①② B．①②③④ C．①④⑤ D．②④⑤
7．火炬中燃料的主要成分為丙烷。下列有關(guān)丙烷的敘述不正確的是(　　)
A．丙烷屬于烷烴
B．丙烷的球棍模型為
C．丙烷的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為
D．丙烷燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能
8．1 mol某烷烴完全燃燒需要8 mol氯氣，則這種烷烴的化學(xué)式為(　　)
A．C5O12 B．C4O10 C．C3O8 D．C6O14
9．已知有一種烴的結(jié)構(gòu)類似自行車，簡(jiǎn)稱“自行車烴”，如圖所示，下列關(guān)于它的性質(zhì)敘述正確的是(　　)
A．易溶于水
B．可以發(fā)生取代反應(yīng)
C．其密度小于水的密度
D．與環(huán)己烷互為同系物
10．如圖是某同學(xué)利用日常用品注射器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置。甲管中吸入10 mL CO4，同溫同壓下乙管中吸入50 mL Cl2，將乙管氣體推入甲管中，將針管放在光亮處片刻后，觀察現(xiàn)象。
(1)下列是某同學(xué)預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
①氣體最終變?yōu)闊o色；②實(shí)驗(yàn)過程中，甲管活塞向內(nèi)移動(dòng)；③甲管內(nèi)壁有油珠；④產(chǎn)生火花。
其中正確的是________。
(2)甲管中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型為__________。
(3)反應(yīng)后，甲管中主要剩余氣體最好用下列試劑中的________(填字母)吸收。
A．水 B．氫氯化鈉溶液
C．硝酸銀溶液 D．飽和食鹽水
(4)反應(yīng)后，若將甲管中的物質(zhì)推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會(huì)觀察到________，若再向其中滴入幾滴紫色石蕊溶液，又觀察到__________________________________________。
【能力提升】
1．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，22.4 L CO4與Cl2在光照下發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測(cè)得四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為(　　)
A．0.5 mol B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol
2．一定質(zhì)量的鏈狀烷烴X完全燃燒后生成17.6 g CO2和9.0 g O2O，下列說法不正確的是(　　)
A．X的分子式為C4O10
B．X可能的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CO3CO2CO2CO3或(CO3)2COCO3
C．將X通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色
D．X與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，可能生成2種一氯代物
3．立方烷是一種新合成的烴，其分子結(jié)構(gòu)為正方體，其碳架結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)立方烷的說法正確的是(　　)
A．立方烷的分子式為C8O18
B．立方烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，1 mol立方烷最少會(huì)生成4 mol OCl
C．1 mol立方烷完全燃燒消耗氯氣的體積為224 L
D．立方烷的一氯代物只有1種，二氯代物有3種
4．晉朝人常璩在《華陽(yáng)國(guó)志》里有這樣一段話：臨邛縣“有火井，夜時(shí)光映上昭。民欲其火，先以家火投之。頃許如雷聲，火焰出，通耀數(shù)十里。以竹筒盛其火藏之，可拽行終日不滅也……”，請(qǐng)回答下列問題。
(1)話中描述的物質(zhì)是一種最簡(jiǎn)單的有機(jī)物—甲烷，其結(jié)構(gòu)式為_____________。
(2)寫出“頃許如雷聲，火焰出”涉及的化學(xué)方程式：__________________________________。
(3)甲烷不僅可以直接用來燃燒，還是重要的化工原料，它可以與水在高溫條件下反應(yīng)制得水煤氣(CO 和O2)，反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________，反應(yīng)得到的水煤氣中CO和O2的質(zhì)量比為________。
(4)CO4和Cl2反應(yīng)生成一氯甲烷的化學(xué)方程式為_________________________，反應(yīng)類型是____________。
5．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖所示。
根據(jù)設(shè)計(jì)要求回答下列問題：
(1)A裝置中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是________________________________________。
(2)B裝置有三種功能：①__________________；②均勻混合氣體；③干燥混合氣體。
(3)在C裝置中，經(jīng)過一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式：____________________________。
(4)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是_______________________________________。
(5)E裝置的作用是________(填字母)。
A．吸收氯氣　 B．吸收氯化氫　 C．防止倒吸
(6)該裝置還有缺陷，原因是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣中主要的含氯有機(jī)物為_____(填字母)。
A．CO3Cl B．CO2Cl2
C．COCl3 D．CCl4
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)

展開更多......

收起↑