資源簡介

提升課時5　烴的燃燒規律及烴分子中原子共線、共面的判斷
學習目標　1.掌握烴的燃燒規律及應用。2.能根據烴分子中碳原子的成鍵特點分析原子共線、共面問題。
一、烴的燃燒規律及應用
問題1　等質量的CH4、C2H4 、C2H6三種物質完全燃燒時,生成二氧化碳最多的是哪一種
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　等物質的量的CH4、C2H4 、C2H6三種物質完全燃燒時,消耗氧氣物質的量最多的是哪一種
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　在120 ℃、1.01×105 Pa時,有兩種氣態烴和足量的氧氣混合點燃,相同條件下測得反應前后氣體體積沒有發生變化,這兩種氣體可能是什么氣體
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.烴(CxHy)的燃燒通式
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(配平化學方程式)。
2.等物質的量(體積相同)的烴(CxHy)完全燃燒規律
(1)耗氧量多少取決于x+的值,x+越大,耗氧量越多。
(2)生成CO2的量的多少取決于x的值,x的值越大,生成CO2越多。
(3)生成水的量的多少取決于的值,的值越大,生成水的量越多。
3.等質量的不同烴完全燃燒時的耗氧規律
氫元素的質量分數越大,消耗O2越多,產生的H2O越多;反之碳元素的質量分數越大,消耗O2越少,產生的CO2則越多。等質量的烴完全燃燒時,消耗氧氣的量取決于CxHy中的值,此值越大,耗氧量越多。
4.最簡式相同的烴燃燒時的規律
最簡式相同的烴不論以何種比例混合,只要混合物總質量一定,完全燃燒后生成的CO2和H2O及耗氧量一定。
5.烴完全燃燒前后氣體體積變化規律
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O
　1　　x+
(1)燃燒后溫度高于100 ℃,即水為氣態:
ΔV=V后-V前=
(2)燃燒后溫度低于100 ℃,即水為液態:ΔV=V后-V前=x-[1+(x+)]=-1-<0,氣體體積一定減小。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.在常溫、常壓下,取下列四種氣態烴各1 mol,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
2.120 ℃時,1體積某烴和4體積O2混合,完全燃燒后,恢復到原來的溫度和壓強,測得反應前后氣體的體積不變。該烴分子中所含的碳原子數不可能是 (　　)
A.1 B.2
C.3 D.4
3.兩種氣態烴組成的混合氣體0.1 mol,完全燃燒得0.16 mol CO2和3.6 g水。下列說法正確的是 (　　)
A.混合氣體一定有甲烷
B.混合氣體中一定是甲烷和乙烯
C.混合氣體中可能有乙烷
D.混合氣體中一定有乙烯
二、常見烴分子中原子共線、共面的判斷
布洛芬,化學名為α 甲基 4 (2 甲基丙基)苯乙酸或異丁苯丙酸,用于緩解輕至中度的肌肉疼痛,也用于感冒或流行性感冒引起的發熱,我國在合成布洛芬藥物方面取得了一些進展。異丁基苯是合成布洛芬的一種原料,結構簡式如圖。
【問題討論】
問題1　異丁基苯中最多有多少個碳原子共平面
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　已知乙烯分子為平面結構,C2H2為直線結構。則有機物M(CH≡C—CH==CH—CH3)分子中,共直線和共平面的原子數最多分別為多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.原子共面的分析方法
熟記 模型 (1)甲烷型:,正四面體→凡是碳原子形成4個共價單鍵時,其空間結構都是四面體形,5個原子中最多有3個原子共平面。 (2)乙烯型:,平面結構→碳碳雙鍵直接相連的4個原子與2個碳原子共平面。 (3)乙炔型:—C≡C—,直線結構→碳碳三鍵直接相連的2個原子與2個碳原子共直線。 (4)苯型:,平面結構→位于苯環上的12個原子共平面,位于對角線位置上的4個原子共直線
審清 題干 題目要求是“碳原子”還是“所有原子”,注意“一定”“可能”“最多”“最少”“不共面”“共面”等關鍵詞
選準 主體 ①凡出現碳碳雙鍵結構形式的原子共面問題,以乙烯的結構為主體; ②凡出現苯環結構形式的原子共面問題,以苯的結構為主體
準確 判斷 結構中每出現一個碳碳雙鍵,至少有6個原子共面; ②結構中每出現一個苯環,至少有12個原子共面
2.注意事項
(1)三點確定一個平面,兩點確定一條直線。
(2)甲烷、乙烯、苯三種分子中的氫原子如果被其他原子取代,則取代后的分子結構基本不變。
(3)共價單鍵可以自由旋轉,共價雙鍵和共價三鍵不能旋轉。
(4)根據分子的結構和化學鍵之間的夾角畫出分子中原子的相對位置,如。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列有機物分子中,所有的原子不可能處于同平面的是 (　　)
A.CH2==CHCl
B.CH2==CH—CH==CH2
C.CH3—CH==CH2
D.(苯乙烯)
2.下列有關有機物分子結構的描述錯誤的是 (　　)
A.甲烷分子中最多有3個原子共平面
B.乙烯分子中的6個原子都共平面
C.甲苯()分子中最多有12個原子共平面
D.苯分子中最多有4個原子共直線
3.分子中,在同一平面上的碳原子至少有　　　　個 (　　)
A.7 B.8
C.9 D.14
:課后完成　第七章　提升課時5
階段重點突破練(五)提升課時5　烴的燃燒規律及烴分子中原子共線、共面的判斷
學習目標　1.掌握烴的燃燒規律及應用。2.能根據烴分子中碳原子的成鍵特點分析原子共線、共面問題。
一、烴的燃燒規律及應用
問題1　等質量的CH4、C2H4 、C2H6三種物質完全燃燒時,生成二氧化碳最多的是哪一種
提示　　CH4、C2H4 、C2H6中的C、H原子數之比依次為1∶4、1∶2、1∶3,所以C元素質量分數C2H4>C2H6 >CH4 ,等質量烴完全燃燒,烴中C元素質量分數越大,生成二氧化碳的質量越大,所以C2H4生成二氧化碳最多。
問題2　等物質的量的CH4、C2H4 、C2H6三種物質完全燃燒時,消耗氧氣物質的量最多的是哪一種
提示　　根據燃燒通式CxHy+(x+)O2xCO2+H2O可知,1 mol烴完全燃燒時,消耗氧氣的物質的量為(x+)mol,則C2H6消耗氧氣物質的量最多。
問題3　在120 ℃、1.01×105 Pa時,有兩種氣態烴和足量的氧氣混合點燃,相同條件下測得反應前后氣體體積沒有發生變化,這兩種氣體可能是什么氣體
提示　在120 ℃、1.01×105 Pa時, 烴燃燒生成的水是氣態,設烴的平均組成為CxHy ,燃燒方程式為CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,燃燒反應前后氣體體積沒有變化,則反應前后氣體的化學計量數之和相等,故1+x+,解得y=4 ,即H原子數目為4,即溫度≥100 ℃條件下,當烴分子中含有4個氫原子時,該烴完全燃燒前后氣體體積不變。故符合要求的氣態烴可能為CH4、C2H4、CH4和C2H4的混合氣體。
【探究歸納】
1.烴(CxHy)的燃燒通式
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(配平化學方程式)。
2.等物質的量(體積相同)的烴(CxHy)完全燃燒規律
(1)耗氧量多少取決于x+的值,x+越大,耗氧量越多。
(2)生成CO2的量的多少取決于x的值,x的值越大,生成CO2越多。
(3)生成水的量的多少取決于的值,的值越大,生成水的量越多。
3.等質量的不同烴完全燃燒時的耗氧規律
氫元素的質量分數越大,消耗O2越多,產生的H2O越多;反之碳元素的質量分數越大,消耗O2越少,產生的CO2則越多。等質量的烴完全燃燒時,消耗氧氣的量取決于CxHy中的值,此值越大,耗氧量越多。
4.最簡式相同的烴燃燒時的規律
最簡式相同的烴不論以何種比例混合,只要混合物總質量一定,完全燃燒后生成的CO2和H2O及耗氧量一定。
5.烴完全燃燒前后氣體體積變化規律
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O
　1　　x+
(1)燃燒后溫度高于100 ℃,即水為氣態:
ΔV=V后-V前=
(2)燃燒后溫度低于100 ℃,即水為液態:ΔV=V后-V前=x-[1+(x+)]=-1-<0,氣體體積一定減小。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.在常溫、常壓下,取下列四種氣態烴各1 mol,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
答案　C
解析　根據烴完全燃燒的化學方程式為CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,則1 mol該烴完全燃燒時耗氧量為(x+) mol,則1 mol CH4、1 mol C3H8、1 mol C4H10 和1 mol C2H6分別耗氧為2 mol、5 mol、6.5 mol 和3.5 mol 。
2.120 ℃時,1體積某烴和4體積O2混合,完全燃燒后,恢復到原來的溫度和壓強,測得反應前后氣體的體積不變。該烴分子中所含的碳原子數不可能是 (　　)
A.1 B.2
C.3 D.4
答案　D
解析　烴燃燒通式為CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(g),由燃燒前后體積不變,得1+(x+)=x+(120 ℃),解得y=4,故x+≤4,因為y=4,故x≤3。
3.兩種氣態烴組成的混合氣體0.1 mol,完全燃燒得0.16 mol CO2和3.6 g水。下列說法正確的是 (　　)
A.混合氣體一定有甲烷
B.混合氣體中一定是甲烷和乙烯
C.混合氣體中可能有乙烷
D.混合氣體中一定有乙烯
答案　A
解析　n(H2O)==0.2 mol,即0.1 mol混合烴完全燃燒得0.16 mol CO2和0.2 mol H2O,根據元素守恒,混合烴的平均分子式為C1.6H4,烴中C原子數小于1.6的只有CH4,則混合氣體中一定含有甲烷,由于CH4分子中含4個H原子,則另一烴分子中一定含4個H原子,且其碳原子數大于1.6,故可能是C2H4或C3H4。A項,根據上述分析可知,混合氣體中一定含有甲烷;B、C項,根據上述分析可知,混合氣體中一定含有甲烷,另一氣體可能是C2H4或C3H4;D項,根據上述分析可知,混合氣體中可能有C2H4或C3H4。
二、常見烴分子中原子共線、共面的判斷
布洛芬,化學名為α 甲基 4 (2 甲基丙基)苯乙酸或異丁苯丙酸,用于緩解輕至中度的肌肉疼痛,也用于感冒或流行性感冒引起的發熱,我國在合成布洛芬藥物方面取得了一些進展。異丁基苯是合成布洛芬的一種原料,結構簡式如圖。
【問題討論】
問題1　異丁基苯中最多有多少個碳原子共平面
提示　從異丁基苯分子結構中,與苯環連接的所有碳原子都在同一個平面內,且單鍵可以旋轉,一個飽和碳原子可以旋轉一個原子在它們所處的平面內,所以該分子中至多有9個碳原子共平面。
問題2　已知乙烯分子為平面結構,C2H2為直線結構。則有機物M(CH≡C—CHCH—CH3)分子中,共直線和共平面的原子數最多分別為多少
提示　根據乙炔、乙烯和甲烷的結構,有機物M的分子結構為,則最多有4個原子共直線,因為單鍵可以旋轉,甲基上3個H原子中,可以有一個H原子旋進面內,因此最多有9個原子共面。
【探究歸納】
1.原子共面的分析方法
熟記模型 (1)甲烷型:,正四面體→凡是碳原子形成4個共價單鍵時,其空間結構都是四面體形,5個原子中最多有3個原子共平面。 (2)乙烯型:,平面結構→碳碳雙鍵直接相連的4個原子與2個碳原子共平面。 (3)乙炔型:—C≡C—,直線結構→碳碳三鍵直接相連的2個原子與2個碳原子共直線。 (4)苯型:,平面結構→位于苯環上的12個原子共平面,位于對角線位置上的4個原子共直線
審清題干 題目要求是“碳原子”還是“所有原子”,注意“一定”“可能”“最多”“最少”“不共面”“共面”等關鍵詞
選準主體 ①凡出現碳碳雙鍵結構形式的原子共面問題,以乙烯的結構為主體; ②凡出現苯環結構形式的原子共面問題,以苯的結構為主體
準確判斷 結構中每出現一個碳碳雙鍵,至少有6個原子共面; ②結構中每出現一個苯環,至少有12個原子共面
2.注意事項
(1)三點確定一個平面,兩點確定一條直線。
(2)甲烷、乙烯、苯三種分子中的氫原子如果被其他原子取代,則取代后的分子結構基本不變。
(3)共價單鍵可以自由旋轉,共價雙鍵和共價三鍵不能旋轉。
(4)根據分子的結構和化學鍵之間的夾角畫出分子中原子的相對位置,如。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列有機物分子中,所有的原子不可能處于同平面的是 (　　)
A.CH2==CHCl
B.CH2==CH—CH==CH2
C.CH3—CH==CH2
D.(苯乙烯)
答案　C
解析　A項,乙烯是平面形結構,則CH2==CHCl中所有的原子處于同一平面上;B項,乙烯是平面形結構,則CH2==CH—CH==CH2中所有的原子可能處于同一平面上;C項,由于與飽和碳原子相連的四個原子構成四面體,則CH3—CH==CH2中所有的原子不可能處于同平面;D項,由于苯環和碳碳雙鍵均是平面形結構,則C6H5—CH==CH2(苯乙烯)中所有的原子可能處于同一平面上。
2.下列有關有機物分子結構的描述錯誤的是 (　　)
A.甲烷分子中最多有3個原子共平面
B.乙烯分子中的6個原子都共平面
C.甲苯()分子中最多有12個原子共平面
D.苯分子中最多有4個原子共直線
答案　C
解析　A項,甲烷分子的空間構型為正四面體形,由三點成面可知,分子中最多有3個原子共平面;B項,乙烯分子是平面結構,分子中的6個原子都共平面;C項,苯環上的碳原子和與苯環相連的碳原子共平面,由三點成面可知,甲苯分子中最多有13個原子共平面;D項,苯分子是平面六元環結構,分子中處于對位的2個碳原子和與碳原子相連的氫原子共直線,則苯分子中最多有4個原子共直線。
3.分子中,在同一平面上的碳原子至少有　　　　個 (　　)
A.7 B.8
C.9 D.14
答案　C
解析　苯環是平面正六邊形結構,分子中12個原子共平面,且處于對位的4個原子共直線。分析的結構時,容易受苯環書寫形式的局限而認為至少有8個碳原子共平面,實質上4、7、8、11四個碳原子共直線,至少有9個碳原子共平面。
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)烴的燃燒規律及應用
1.下列烴①C4H10、②C4H8、③C7H8、④C6H12分別完全燃燒,耗氧量分析不正確的是 (　　)
A.等物質的量時耗氧量最少的是①
B.等物質的量時③和④的耗氧量相等
C.等質量時耗氧量最大的是①
D.等質量時②和④的耗氧量相等
答案　A
解析　等物質的量時,若寫成CxHy,x+越大,耗氧量越大;等質量時,若寫成CHx,x越大,耗氧量越大。
2.在120 ℃時,1 L某烴在a L O2中完全燃燒,得到相同條件下的氣體體積為(1.5+a) L,則該烴可能是 (　　)
A.甲烷 B.乙烷
C.乙烯 D.乙炔
答案　B
解析　設烴的分子式為CxHy,在a L O2中完全燃燒,有
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O　ΔV
　1　 　　　　　　　　　　　　　　-1
　1 L　　　　　　　　　 (1.5+a) L-(1+a) L
有-1=0.5,解得y=6,故該烴可能為C2H6。
3.兩種氣態烴以一定比例混合,在105 ℃時1 L該混合烴與9 L氧氣混合,充分燃燒后恢復到原狀態,所得氣體總體積仍是10 L,下列混合烴中不符合此條件的是 (　　)
A.CH4、C2H4 B.CH4、C3H8
C.C2H4、C3H4 D.C2H2、C3H6
答案　B
解析　反應前后氣體的體積不變,烴類物質完全燃燒的通式為CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,因為105 ℃時,生成的H2O是氣體,則1+(x+)=x+,解得y=4,即氫原子平均數為4的混合烴符合題意,而CH4、C3H8無論按什么比例混合,均不能使氫原子平均數為4;C2H2、C3H6只有在體積比1∶1混合時H原子平均數才為4,CH4、C2H4及C2H4、C3H4以任意比混合時H原子平均數均為4。
4.下列各組中的兩種有機物,無論以何種比例混合,只要混合物總質量不變,完全燃燒時生成的水的質量也不變的是 (　　)
A.C2H4、C4H8 B.C8H10、C4H10
C.C2H4、C2H4O D.C8H8、C4H8
答案　A
解析　要使混合物總質量一定,生成水的量不變,必須滿足有機物中H的含量相等。A項,C2H4和C4H8二者最簡式相同,分子中含H量相同,生成H2O的量相同;B、C、D三項中有機物的最簡式不相同,含氫量都不相同,故生成水的量一定會變,錯誤。
5.一種氣態烷烴和一種氣態烯烴,它們分子里的碳原子數相等,將1.0體積這種混合氣體在氧氣中完全燃燒,生成2.0體積的CO2和2.4體積的水蒸氣(氣體體積均在相同狀況下測定),則混合氣體中烷烴和烯烴的體積比為 (　　)
A.3∶1 B.1∶3
C.2∶3 D.3∶2
答案　C
解析　將1.0體積這種混合氣體在氧氣中完全燃燒,生成2.0體積的CO2和2.4體積的水蒸氣,根據烴燃燒的通式
CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O
　1　　x+
　1　　　　　　　　 2 　　2.4
x=2,y=4.8;平均分子式為C2H4.8,則烷烴是乙烷,烯烴是乙烯,設乙烷、乙烯的物質的量分別是a mol、b mol,=4.8,a∶b=2∶3,故選C。
(二)常見烴分子中原子共線、共面的判斷
6.下列物質的所有原子,不可能處于同一平面內的是 (　　)
A.CH2Cl2 B.CH2==CH2
C. D.
答案　A
解析　A項,根據甲烷為正四面體結構,CH2Cl2為四面體結構,不可能所有原子處于同一平面;B項,乙烯為平面結構,CH2==CH2中6個原子一定處于同一平面上;C項,因苯環中6個碳和6個H原子共平面,HC≡CH中4個原子共直線,故C項所有原子共面;D項,苯環為平面結構,中12個原子一定處于同一平面上。
7.已知HCN是直線形結構,下列有機分子中,所有的原子不可能處于同一平面的是 (　　)
A.CH2==CH—CN
B.CH2==CH—CH==CH2
C.
D.
答案　D
解析　根據已有知識和信息,CH2==CH—CN所有原子在同一平面內,單鍵可以旋轉,故CH2==CH—CH==CH2和所有原子可能在同一平面內,甲烷分子為正四面體結構,故甲基上的原子不可能在同一平面內,因此所有原子不可能共面。
8.甲烷分子中的4個氫原子都可以被取代,若甲烷分子中的4個氫原子被苯基取代,則可得到的分子如圖所示,下列描述中正確的是 (　　)
A.分子式為C25H24
B.所有原子都在同一平面上
C.此物質屬芳香烴類物質
D.最多有3個碳原子在同一平面上
答案　C
解析　A項,由結構可知該物質的分子式為C25H20;B項,分子中與4個苯環相連的C為四面體結構,則所有原子不可能共平面;C項,只含C、H元素,且含苯環,為芳香烴類物質;D項,最多2個苯環與中間的C共面,則最多有13個碳原子共面。
9.已知某有機分子(C11H10)的結構簡式為,則該分子中:
(1)可能共面的C原子最多有　　　　個,一定共面的C原子最多有　　　　個。
(2)可能共面的原子最多有　　　　個,一定共面的原子最多有　　　　個。
(3)一定共直線的C原子最多有　　　　個,一定共直線的原子最多有　　　　個。
答案　(1)11　8　(2)19　12　(3)4　4
解析　根據CH4、CH2==CH2、和CH≡CH的空間結構,可知該有機物分子中原子空間位置有如下特點:
(1)由此可知,苯環和乙烯基團所在平面內的所有碳原子,即11個碳原子都有可能共面,根據苯的結構,一定共面的C原子共有8個。(2)因為單鍵可以旋轉,甲基(—CH3)上的3個H原子,最多有一個H原子可以旋入苯環和乙烯基團所在的平面內,故可能共面的原子最多為19個,一定共面的原子應為苯環和與其連接的2個C原子,共12個。(3)苯環對位及對位上連接的兩個碳原子共4個C原子一定共直線,乙炔基團及所連接的一個C原子和一個H原子也一定共直線。
B級　素養培優練
10.某烴的結構簡式為,有關其分子結構的敘述中不正確的是 (　　)
A.分子中一定在同一平面上的碳原子數為6
B.分子中所有碳原子可能共平面
C.分子中在同一直線上的碳原子數為3
D.分子中所有原子不可能共平面
答案　B
解析　乙炔為直線形分子,乙烯為平面形分子,該分子為乙炔基、乙基、異丙基分別取代了乙烯分子中的一個氫原子,乙基和異丙基中的共價單鍵可以旋轉,據此分析解答。A項,乙炔為直線形分子,乙烯為平面形分子,故該烴分子中一定在同一平面上的碳原子有6個;B項,該烴分子中含有異丙基,其中同時連接3個碳原子的碳原子形成四面體結構,故分子中所有碳原子不可能共平面;C項,乙炔基上的兩個碳原子和相鄰的一個碳原子在同一直線上,故分子中在同一直線上的碳原子數為3;D項,分子中含有飽和碳原子,形成四面體結構,所有原子不可能共平面。
11.下列各組化合物中,不論兩者以什么比例混合,只要總質量一定,則完全燃燒時消耗O2的質量、生成水的質量或CO2的質量不變的是 (　　)
A.CH4　C2H6 B.C2H2　C6H6
C.C2H4　C3H8 D.C2H4　C3H4
答案　B
解析　最簡式相同的烴不論以什么比例混合,只要總質量一定,碳的質量不變,氫的質量也不變,即消耗O2的量、生成水的量及生成CO2的量均不變。
12.下列關于烴的說法正確的是 (　　)
A.共面的C原子最多為14個
B.共直線的C原子只有4個
C.1 mol該烴最多可以和3 mol H2發生加成反應
D.1 mol該烴最多可以消耗3 mol Br2
答案　D
解析　苯環上所有原子共平面、直接連接碳碳雙鍵兩端的原子共平面、直接連接碳碳三鍵兩端的原子共直線,則該分子中最多有13個C原子共面,A項錯誤;苯環上對稱位置碳原子及其連接的原子共直線,碳碳三鍵中碳原子及其連接的原子共直線,共直線的C原子最多有6個,B項錯誤;苯環、碳碳三鍵和碳碳雙鍵都能和氫氣發生加成反應,則1 mol該烴最多可以和6 mol H2發生加成反應,C項錯誤;該分子中只有碳碳雙鍵和碳碳三鍵能和溴發生加成反應,1 mol 該烴最多可以消耗3 mol Br2,D項正確。
13.兩種氣態烴以一定比例混合,在105 ℃時,1 L該混合烴與9 L氧氣混合,充分燃燒后恢復到原狀態,所得氣體的體積為11 L,下列各組混合烴中不符合此條件的是 (　　)
A.C3H6、C4H10 B.CH4、C3H8
C.C2H4、C4H10 D.C3H8、C4H8
答案　B
解析　設平均分子組成為CxHy,則CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,因為105 ℃時,生成的H2O是氣體,因反應后氣體的體積增大了1 L,利用差量法計算出混合氣態烴中氫原子數目,然后根據“兩種氣態烴以一定比例混合”及計算結果進行判斷即可。設混合烴的平均分子式為CxHy,混合烴燃燒后氣體體積增大了:11 L-1 L-9 L=1 L,烴燃燒的方程式為:
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O　ΔV
　1　x+-1
　1 L　　　　　　　　　　　(11-9-1) L
即:-1=1,y=8,兩種氣態烴以一定比例混合,氫原子數平均是8,不符合條件的是CH4、C3H8,H原子數平均小于8,大于4,故答案為B。
14.(1)完全燃燒0.1 mol某烴,燃燒產物依次通過濃硫酸、濃堿溶液,實驗結束后,稱得濃硫酸質量增加9 g,濃堿溶液質量增加17.6 g。該烴的化學式為　　　　　　,并寫出其所有可能的結構簡式:　　　　　　。
(2)某鏈狀烷烴的相對分子質量為128,該烷烴的化學式為　　　　　　。
(3)在120 ℃和101 kPa的條件下,某氣態烴和一定質量的氧氣混合,點燃,完全反應后再恢復到原來的溫度時,氣體體積不變,則該烴分子內的氫原子個數　　　　(填字母)。
A.小于4 B.大于4
C.等于4 D.無法判斷
答案　(1)C4H10　CH3—CH2—CH2—CH3、
(2)C9H20　(3)C
解析　 (1)濃硫酸的作用是吸收H2O,濃硫酸增加的質量為H2O的質量,根據氫原子守恒,烴中n(H)=×2=1 mol;濃堿溶液吸收的是CO2,濃堿溶液增加的質量為CO2的質量,根據碳原子守恒,烴中n(C)==0.4 mol,因此1 mol該烴中含C的物質的量為4 mol,含H的物質的量為10 mol,即該烴的分子式為C4H10,其同分異構體為正丁烷和異丁烷,相應的結構簡式分別是CH3—CH2—CH2—CH3、。(2)根據鏈狀烷烴的通式CnH2n+2,相對分子質量為128,即14n+2=128,解得n=9,故該烷烴的分子式為C9H20。(3)烴燃燒的通式:CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,溫度高于100 ℃時,水以氣態形式存在,反應前后氣體體積不變,即1+x+,解得y=4,即該烴分子內的氫原子個數為4。
15.現有下列幾種有機物:①CH4,②CH3CH2OH,③,④乙烯,⑤CH3COOH,⑥,⑦,⑧丙烷。
請根據上述物質按要求回答下列問題。
(1)相對分子質量為44的烷烴的結構簡式為　　　　　　。
(2)與③互為同分異構體的是　　　　　　(填序號,下同),與①互為同系物的有　　　　　　。
(3)用來衡量一個國家石油化工發展水平的物質是　　　　　　,該物質具有較為活潑的化學性質,可與很多物質發生反應,寫出其與下列物質發生反應的化學方程式。
A.與水反應:　　　　　　　　　　　　;
B.與溴的四氯化碳溶液反應:　　　　　　　　　　　　;
C.生成聚乙烯:　　　　　　　　　　　　。
(4)1 mol有機物⑦在光照條件下與氯氣發生取代反應將氫原子完全取代需要氯氣　　　　　　 mol。
(5)在120 ℃、1.01×105 Pa條件下,某種氣態烴與足量的O2完全反應后,測得反應前后氣體的體積沒有發生改變,則該烴是　　　　(填序號)。
答案　(1)CH3CH2CH3　(2)⑦　③⑦⑧　(3)④　CH2==CH2+H2OCH3CH2OH
CH2==CH2+Br2CH2BrCH2Br　nCH2==CH2?CH2—CH2?　(4)14　(5)①④
解析　(1)相對分子質量為44的烷烴是丙烷,結構簡式為CH3CH2CH3。(2)在有機化學中,分子式相同、結構不同的化合物互為同分異構體,故與③互為同分異構體的是⑦;同系物是指結構相似、分子組成相差一個或若干個CH2原子團的有機化合物,故與①互為同系物的有③⑦⑧。(3)用來衡量一個國家石油化工發展水平的物質是乙烯,故為④;乙烯與水反應生成乙醇;乙烯與溴的四氯化碳溶液反應生成CH2BrCH2Br;乙烯發生加聚反應生成聚乙烯。(4)根據反應方程式C6H14+14Cl2C6Cl14+14HCl,1 mol有機物⑦在光照條件下與氯氣發生取代反應將氫原子完全取代需要氯氣14 mol。(5)烴燃燒的通式為CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,在120 ℃、1.01×105 Pa條件下,某種氣態烴與足量的O2完全反應后,測得反應前后氣體的體積沒有發生改變,則y=4,該烴是①④。(共52張PPT)
第二節　乙烯與有機高分子材料
提升課時 烴的燃燒規律及烴分子中原子共線、共面的判斷
5
第七章
有機化合物
1.掌握烴的燃燒規律及應用。
2.能根據烴分子中碳原子的成鍵特點分析原子共線、共面問題。
學習目標
一、烴的燃燒規律及應用
二、常見烴分子中原子共線、共面的判斷
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
一、烴的燃燒規律及應用
對點訓練
問題1　等質量的CH4、C2H4 、C2H6三種物質完全燃燒時,生成二氧化碳最多的是哪一種
提示　CH4、C2H4 、C2H6中的C、H原子數之比依次為1∶4、1∶2、1∶3,所以C元素質量分數C2H4>C2H6 >CH4 ,等質量烴完全燃燒,烴中C元素質量分數越大,生成二氧化碳的質量越大,所以C2H4生成二氧化碳最多。
問題2　等物質的量的CH4、C2H4 、C2H6三種物質完全燃燒時,消耗氧氣物質的量最多的是哪一種
提示　根據燃燒通式CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O可知,1 mol烴完全燃燒時,消耗氧氣的物質的量為(x+)mol,則C2H6消耗氧氣物質的量最多。
問題3　在120 ℃、1.01×105 Pa時,有兩種氣態烴和足量的氧氣混合點燃,相同條件下測得反應前后氣體體積沒有發生變化,這兩種氣體可能是什么氣體
提示　在120 ℃、1.01×105 Pa時, 烴燃燒生成的水是氣態,設烴的平均組成為CxHy ,燃燒方程式為CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O,燃燒反應前后氣體體積沒有變化,則反應前后氣體的化學計量數之和相等,故1+x+,解得y=4 ,即H原子數目為4,即溫度≥100 ℃條件下,當烴分子中含有4個氫原子時,該烴完全燃燒前后氣體體積不變。故符合要求的氣態烴可能為CH4、C2H4、CH4和C2H4的混合氣體。
【探究歸納】
1.烴(CxHy)的燃燒通式
CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O(配平化學方程式)。
2.等物質的量(體積相同)的烴(CxHy)完全燃燒規律
(1)耗氧量多少取決于x+的值,x+越大,耗氧量越多。
(2)生成CO2的量的多少取決于x的值,x的值越大,生成CO2越多。
(3)生成水的量的多少取決于的值,的值越大,生成水的量越多。
3.等質量的不同烴完全燃燒時的耗氧規律
氫元素的質量分數越大,消耗O2越多,產生的H2O越多;反之碳元素的質量分數越大,消耗O2越少,產生的CO2則越多。等質量的烴完全燃燒時,消耗氧氣的量取決于CxHy中的值,此值越大,耗氧量越多。
4.最簡式相同的烴燃燒時的規律
最簡式相同的烴不論以何種比例混合,只要混合物總質量一定,完全燃燒后生成的CO2和H2O及耗氧量一定。
5.烴完全燃燒前后氣體體積變化規律
(2)燃燒后溫度低于100 ℃,即水為液態:ΔV=V后-V前=x-[1+(x+)]=-1-<0,氣體體積一定減小。
1.在常溫、常壓下,取下列四種氣態烴各1 mol,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
解析　根據烴完全燃燒的化學方程式為CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O,則1 mol該烴完全燃燒時耗氧量為(x+) mol,則1 mol CH4、1 mol C3H8、1 mol C4H10 和1 mol C2H6分別耗氧為2 mol、5 mol、6.5 mol 和3.5 mol 。
C
2.120 ℃時,1體積某烴和4體積O2混合,完全燃燒后,恢復到原來的溫度和壓強,測得反應前后氣體的體積不變。該烴分子中所含的碳原子數不可能是 (　　)
A.1 B.2
C.3 D.4
解析　烴燃燒通式為CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O(g),由燃燒前后體積不變,得1+(x+)=x+(120 ℃),解得y=4,故x+≤4,因為y=4,故x≤3。
D
3.兩種氣態烴組成的混合氣體0.1 mol,完全燃燒得0.16 mol CO2和3.6 g水。下列說法正確的是 (　　)
A.混合氣體一定有甲烷
B.混合氣體中一定是甲烷和乙烯
C.混合氣體中可能有乙烷
D.混合氣體中一定有乙烯
A
解析　n(H2O)==0.2 mol,即0.1 mol混合烴完全燃燒得0.16 mol CO2和0.2 mol H2O,根據元素守恒,混合烴的平均分子式為C1.6H4,烴中C原子數小于1.6的只有CH4,則混合氣體中一定含有甲烷,由于CH4分子中含4個H原子,則另一烴分子中一定含4個H原子,且其碳原子數大于1.6,故可能是C2H4或C3H4。A項,根據上述分析可知,混合氣體中一定含有甲烷;B、C項,根據上述分析可知,混合氣體中一定含有甲烷,另一氣體可能是C2H4或C3H4;D項,根據上述分析可知,混合氣體中可能有C2H4或C3H4。
二、常見烴分子中原子共線、共面的判斷
對點訓練
布洛芬,化學名為α 甲基 4 (2 甲基丙基)苯乙酸或異丁苯丙酸,用于緩解輕至中度的肌肉疼痛,也用于感冒或流行性感冒引起的發熱,我國在合成布洛芬藥物方面取得了一些進展。異丁基苯是合成布洛芬的一種原料,結構簡式如圖。
問題1　異丁基苯中最多有多少個碳原子共平面
提示　從異丁基苯分子結構中,與苯環連接的所有碳原子都在同一個平面內,且單鍵可以旋轉,一個飽和碳原子可以旋轉一個原子在它們所處的平面內,所以該分子中至多有9個碳原子共平面。
問題2　已知乙烯分子為平面結構,C2H2為直線結構。則有機物M(CH≡C—CH== CH—CH3)分子中,共直線和共平面的原子數最多分別為多少
【探究歸納】
1.原子共面的分析方法
審清題干 題目要求是“碳原子”還是“所有原子”,注意“一定”“可能”“最多”“最少”“不共面”“共面”等關鍵詞
選準主體 ①凡出現碳碳雙鍵結構形式的原子共面問題,以乙烯的結構為主體;
②凡出現苯環結構形式的原子共面問題,以苯的結構為主體
準確判斷 結構中每出現一個碳碳雙鍵,至少有6個原子共面;
②結構中每出現一個苯環,至少有12個原子共面
2.注意事項
1.下列有機物分子中,所有的原子不可能處于同平面的是 (　　)
A.CH2==CHCl B.CH2==CH—CH==CH2
C.CH3—CH==CH2 D. (苯乙烯)
解析　A項,乙烯是平面形結構,則CH2==CHCl中所有的原子處于同一平面上;B項,乙烯是平面形結構,則CH2==CH—CH==CH2中所有的原子可能處于同一平面上;C項,由于與飽和碳原子相連的四個原子構成四面體,則CH3—CH==CH2中所有的原子不可能處于同平面;D項,由于苯環和碳碳雙鍵均是平面形結構,則C6H5—CH==CH2(苯乙烯)中所有的原子可能處于同一平面上。
C
2.下列有關有機物分子結構的描述錯誤的是 (　　)
C
解析　A項,甲烷分子的空間構型為正四面體形,由三點成面可知,分子中最多有3個原子共平面;B項,乙烯分子是平面結構,分子中的6個原子都共平面;C項,苯環上的碳原子和與苯環相連的碳原子共平面,由三點成面可知,甲苯分子中最多有13個原子共平面;D項,苯分子是平面六元環結構,分子中處于對位的2個碳原子和與碳原子相連的氫原子共直線,則苯分子中最多有4個原子共直線。
C
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)烴的燃燒規律及應用
1.下列烴①C4H10、②C4H8、③C7H8、④C6H12分別完全燃燒,耗氧量分析不正確的是(　　)
A.等物質的量時耗氧量最少的是①
B.等物質的量時③和④的耗氧量相等
C.等質量時耗氧量最大的是①
D.等質量時②和④的耗氧量相等
A
解析　等物質的量時,若寫成CxHy,x+越大,耗氧量越大;等質量時,若寫成CHx,x越大,耗氧量越大。
2.在120 ℃時,1 L某烴在a L O2中完全燃燒,得到相同條件下的氣體體積為(1.5+a) L,則該烴可能是 (　　)
A.甲烷 B.乙烷 C.乙烯 D.乙炔
B
3.兩種氣態烴以一定比例混合,在105 ℃時1 L該混合烴與9 L氧氣混合,充分燃燒后恢復到原狀態,所得氣體總體積仍是10 L,下列混合烴中不符合此條件的是 (　　)
A.CH4、C2H4 B.CH4、C3H8
C.C2H4、C3H4 D.C2H2、C3H6
B
解析　反應前后氣體的體積不變,烴類物質完全燃燒的通式為CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O,因為105 ℃時,生成的H2O是氣體,則1+(x+)=x+,解得y=4,即氫原子平均數為4的混合烴符合題意,而CH4、C3H8無論按什么比例混合,均不能使氫原子平均數為4;C2H2、C3H6只有在體積比1∶1混合時H原子平均數才為4,CH4、C2H4及C2H4、C3H4以任意比混合時H原子平均數均為4。
4.下列各組中的兩種有機物,無論以何種比例混合,只要混合物總質量不變,完全燃燒時生成的水的質量也不變的是 (　　)
A.C2H4、C4H8 B.C8H10、C4H10
C.C2H4、C2H4O D.C8H8、C4H8
解析　要使混合物總質量一定,生成水的量不變,必須滿足有機物中H的含量相等。A項,C2H4和C4H8二者最簡式相同,分子中含H量相同,生成H2O的量相同;B、C、D三項中有機物的最簡式不相同,含氫量都不相同,故生成水的量一定會變,錯誤。
A
5.一種氣態烷烴和一種氣態烯烴,它們分子里的碳原子數相等,將1.0體積這種混合氣體在氧氣中完全燃燒,生成2.0體積的CO2和2.4體積的水蒸氣(氣體體積均在相同狀況下測定),則混合氣體中烷烴和烯烴的體積比為 (　　)
A.3∶1 B.1∶3
C.2∶3 D.3∶2
C
(二)常見烴分子中原子共線、共面的判斷
6.下列物質的所有原子,不可能處于同一平面內的是(　　)
A
7.已知HCN是直線形結構,下列有機分子中,所有的原子不可能處于同一平面的是 (　　)
D
8.甲烷分子中的4個氫原子都可以被取代,若甲烷分子中的4個氫原子被苯基取代,則可得到的分子如圖所示,下列描述中正確的是 (　　)
A.分子式為C25H24
B.所有原子都在同一平面上
C.此物質屬芳香烴類物質
D.最多有3個碳原子在同一平面上
解析　A項,由結構可知該物質的分子式為C25H20;B項,分子中與4個苯環相連的C為四面體結構,則所有原子不可能共平面;C項,只含C、H元素,且含苯環,為芳香烴類物質;D項,最多2個苯環與中間的C共面,則最多有13個碳原子共面。
C
(1)可能共面的C原子最多有　　　　個,一定共面的C原子最多有_______個。
(2)可能共面的原子最多有　　　　個,一定共面的原子最多有　　　　個。
(3)一定共直線的C原子最多有　　　　個,一定共直線的原子最多有______個。
11
8
19
12
4
4
A.分子中一定在同一平面上的碳原子數為6
B.分子中所有碳原子可能共平面
C.分子中在同一直線上的碳原子數為3
D.分子中所有原子不可能共平面
B
解析　乙炔為直線形分子,乙烯為平面形分子,該分子為乙炔基、乙基、異丙基分別取代了乙烯分子中的一個氫原子,乙基和異丙基中的共價單鍵可以旋轉,據此分析解答。A項,乙炔為直線形分子,乙烯為平面形分子,故該烴分子中一定在同一平面上的碳原子有6個;B項,該烴分子中含有異丙基,其中同時連接3個碳原子的碳原子形成四面體結構,故分子中所有碳原子不可能共平面;C項,乙炔基上的兩個碳原子和相鄰的一個碳原子在同一直線上,故分子中在同一直線上的碳原子數為3;D項,分子中含有飽和碳原子,形成四面體結構,所有原子不可能共平面。
11.下列各組化合物中,不論兩者以什么比例混合,只要總質量一定,則完全燃燒時消耗O2的質量、生成水的質量或CO2的質量不變的是 (　　)
A.CH4　C2H6 B.C2H2　C6H6
C.C2H4　C3H8 D.C2H4　C3H4
解析　最簡式相同的烴不論以什么比例混合,只要總質量一定,碳的質量不變,氫的質量也不變,即消耗O2的量、生成水的量及生成CO2的量均不變。
B
A.共面的C原子最多為14個
B.共直線的C原子只有4個
C.1 mol該烴最多可以和3 mol H2發生加成反應
D.1 mol該烴最多可以消耗3 mol Br2
D
解析　苯環上所有原子共平面、直接連接碳碳雙鍵兩端的原子共平面、直接連接碳碳三鍵兩端的原子共直線,則該分子中最多有13個C原子共面,A項錯誤;苯環上對稱位置碳原子及其連接的原子共直線,碳碳三鍵中碳原子及其連接的原子共直線,共直線的C原子最多有6個,B項錯誤;苯環、碳碳三鍵和碳碳雙鍵都能和氫氣發生加成反應,則1 mol該烴最多可以和6 mol H2發生加成反應,C項錯誤;該分子中只有碳碳雙鍵和碳碳三鍵能和溴發生加成反應,1 mol 該烴最多可以消耗3 mol Br2,D項正確。
13.兩種氣態烴以一定比例混合,在105 ℃時,1 L該混合烴與9 L氧氣混合,充分燃燒后恢復到原狀態,所得氣體的體積為11 L,下列各組混合烴中不符合此條件的是 (　　)
A.C3H6、C4H10 B.CH4、C3H8
C.C2H4、C4H10 D.C3H8、C4H8
B
14.(1)完全燃燒0.1 mol某烴,燃燒產物依次通過濃硫酸、濃堿溶液,實驗結束后,稱得濃硫酸質量增加9 g,濃堿溶液質量增加17.6 g。該烴的化學式為　　　　　,
并寫出其所有可能的結構簡式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)某鏈狀烷烴的相對分子質量為128,該烷烴的化學式為　　　　　　。
(3)在120 ℃和101 kPa的條件下,某氣態烴和一定質量的氧氣混合,點燃,完全反應后再恢復到原來的溫度時,氣體體積不變,則該烴分子內的氫原子個數______ (填字母)。
A.小于4 B.大于4 C.等于4 D.無法判斷
C4H10
C9H20
C
請根據上述物質按要求回答下列問題。
(1)相對分子質量為44的烷烴的結構簡式為　　　　　　。
(2)與③互為同分異構體的是　　　　　　(填序號,下同),與①互為同系物的有　　　　　　。
CH3CH2CH3
⑦
③⑦⑧
解析　(1)相對分子質量為44的烷烴是丙烷,結構簡式為CH3CH2CH3。(2)在有機化學中,分子式相同、結構不同的化合物互為同分異構體,故與③互為同分異構體的是⑦;同系物是指結構相似、分子組成相差一個或若干個CH2原子團的有機化合物,故與①互為同系物的有③⑦⑧。
(3)用來衡量一個國家石油化工發展水平的物質是　　　　,該物質具有較為活潑的化學性質,可與很多物質發生反應,寫出其與下列物質發生反應的化學方程式。
A.與水反應:　　　　　　　　　　　　　　　　;
B.與溴的四氯化碳溶液反應:　　　　　　　　　　　　　　;
C.生成聚乙烯:　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)1 mol有機物⑦在光照條件下與氯氣發生取代反應將氫原子完全取代需要氯氣__________mol。
(5)在120 ℃、1.01×105 Pa條件下,某種氣態烴與足量的O2完全反應后,測得反應前后氣體的體積沒有發生改變,則該烴是　　　　(填序號)。
④
14
①④

展開更多......

收起↑