
一、烷烴及其物理性質(zhì)1.烷烴烷烴是一種飽和鏈烴,屬于脂肪烴,通式為CnH2n+2(n≥1)。
判一判 (正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”)(1)分子中全是碳碳單鍵的烴一定是烷烴。( )(2)C2H6、C3H8、C4H10的熔、沸點(diǎn)依次升高。( )二、烷烴的化學(xué)性質(zhì)1.穩(wěn)定性因?yàn)橥闊N分子中碳?xì)滏I和碳碳單鍵的鍵能較高,所以常溫下烷烴很不活潑,與____、____、________和______等都不發(fā)生反應(yīng)。
CH3CH2Cl+HCl
想一想 日常生產(chǎn)、生活中人們?yōu)槭裁磧A向于選擇甲烷作燃料?
提示:質(zhì)量相同的烴,碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越低,完全燃燒時(shí)放出的熱量越多。甲烷是所有有機(jī)化合物中碳元素含量最低的。
1.烷烴的取代產(chǎn)物鹵代烴是一類重要的有機(jī)化工原料,通過烷烴和鹵素單質(zhì)1∶1混合在光照的條件下能不能得到純凈的一鹵代物?
提示:不能。不管比例如何,烷烴和鹵素單質(zhì)的反應(yīng)都不會停留在第一步,所以得到的鹵代烴是混合物。
2.己烷能不能和溴水在光照下發(fā)生取代反應(yīng)?如果把己烷和溴水混合在一起振蕩后有什么現(xiàn)象?
提示:不能。鹵素單質(zhì)的水溶液不能和烷烴發(fā)生取代反應(yīng)。如果把己烷和溴水混合,己烷能把溴單質(zhì)從水中萃取出來,所以現(xiàn)象是液體分層,上層溶液為橙紅色,下層溶液無色。
1.關(guān)于CH4與Cl2的反應(yīng)(如圖所示),敘述不正確的是( )?A.該反應(yīng)屬于取代反應(yīng)B.該反應(yīng)的條件是光照C.該反應(yīng)的生成物最多有四種D.該反應(yīng)的現(xiàn)象是量筒內(nèi)氣體顏色變淺,量筒內(nèi)壁上有油狀液滴生成,量筒內(nèi)液面上升并產(chǎn)生白霧
C [甲烷與Cl2在光照條件下的反應(yīng)屬于取代反應(yīng),故A正確;該反應(yīng)在光照條件下進(jìn)行,故B正確;CH4和Cl2在光照條件下反應(yīng),可生成CH3Cl、HCl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4等,故C不正確;甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng),生成的產(chǎn)物均無色,所以量筒內(nèi)氣體顏色會變淺,生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油狀的液體,一氯甲烷和HCl是氣體,氯化氫極易溶于水,所以量筒內(nèi)液面上升并產(chǎn)生白霧,故D正確。]
2.一定溫度下,CH3CH2CH3的氯化、溴化反應(yīng)能量變化及一段時(shí)間后產(chǎn)物的選擇性如圖。下列敘述錯(cuò)誤的是( )資料:R·+X·―→RX(R·為烷基自由基,X·為鹵素自由基);通常活化能越大,反應(yīng)速率受溫度影響越大。
A.丙烷氯代或溴代反應(yīng)均可能產(chǎn)生同分異構(gòu)體B.正丙基自由基(CH3CH2CH2·)比異丙基自由基[·CH(CH3)2]穩(wěn)定C.升高溫度,體系中n(1-氯丙烷)∶n(2-氯丙烷)的值增大D.以丙烷為原料通過“鹵代-水解”過程合成2-丙醇時(shí),Br2比Cl2更適于作取代試劑
B [丙烷氯代反應(yīng)可生成互為同分異構(gòu)體的CH3CH2CH2Cl和(CH3)2CHCl,丙烷溴代反應(yīng)可生成互為同分異構(gòu)體的CH3CH2CH2Br和(CH3)2CHBr,A項(xiàng)正確;正丙基自由基(CH3CH2CH2·)具有的能量比異丙基自由基[·CH(CH3)2]具有的能量高,能量越低越穩(wěn)定,則異丙基自由基比正丙基自由基穩(wěn)定,B項(xiàng)錯(cuò)誤;生成1-氯丙烷的活化能比生成2-氯丙烷的活化能大,通?;罨茉酱蟆⒎磻?yīng)速率受溫度影響越大,故升高溫度,生成1-氯丙烷的速率增大得更快,體系中n(1-氯丙烷)∶n(2-氯丙烷)的值增大,C項(xiàng)正確;以丙烷氯代反應(yīng)生成的2-氯丙烷的選擇性為55%,而發(fā)生溴代反應(yīng)生成的2-溴丙烷的選擇性為97%,故以丙烷為原料通過“鹵代-水解”過程合成2-丙醇時(shí),使用Br2作為取代試劑所得產(chǎn)品的純度更高,即Br2比Cl2更適于作“鹵代-水解”過程的取代試劑,D項(xiàng)正確。]
3.烷烴與氯氣的取代反應(yīng)屬于常見的自由基反應(yīng),其中甲烷與氯氣反應(yīng)的部分歷程如下:①引發(fā):Cl2―→Cl·+Cl·等;②鏈反應(yīng):Cl·+CH4―→·CH3+HCl,·CH3+Cl2―→Cl·+CH3Cl等;③終止:Cl·+Cl·―→Cl2,Cl·+·CH3―→CH3Cl等。下列說法錯(cuò)誤的是( )A.引發(fā)時(shí)可以通過熱輻射、光照等條件B.鏈反應(yīng)可以反復(fù)進(jìn)行C.生成物只有四種D.生成物中可能出現(xiàn)CH3CH3
C [烷烴發(fā)生鹵代反應(yīng)的條件一般為光照,引發(fā)時(shí)可以通過熱輻射、光照等條件,故A正確;根據(jù)反應(yīng)歷程可知,Cl·在鏈反應(yīng)中既有消耗又有生成,所以鏈反應(yīng)可以反復(fù)進(jìn)行,故B正確;甲烷與氯氣反應(yīng)可以生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、HCl等,故C錯(cuò)誤;兩個(gè)·CH3可以結(jié)合生成CH3CH3,所以生成物中可能出現(xiàn)CH3CH3,故D正確。]
天然氣的主要成分是甲烷,是一種十分重要的“清潔能源”,與液化石油氣(主要成分是丙烷、丁烷)一樣都是常用的家用燃?xì)狻kS著現(xiàn)代社會對環(huán)境保護(hù)要求的提高,液化石油氣正逐漸被天然氣所取代。居民家庭中在將液化石油氣更換為天然氣時(shí),通常需要更換燃?xì)庠罹呋蛘{(diào)整進(jìn)氣量。
探究烴類物質(zhì)燃燒的相關(guān)規(guī)律
1.相同狀況下等體積的石油氣和天然氣,完全燃燒時(shí)哪種氣體的耗氧量大?
2.居民家庭中將液化石油氣改為天然氣時(shí),如何調(diào)整燃?xì)庠畹倪M(jìn)氣量?
提示:增大天然氣進(jìn)氣量或減小空氣進(jìn)氣量。
3.同溫同壓下,氣態(tài)烴(CxHy)完全燃燒前、后氣體體積變化規(guī)律
1.下列烴①CH4,②C4H8,③C7H8,④C6H12分別完全燃燒,耗氧量分析不正確的是( )A.等物質(zhì)的量時(shí)耗氧量最多的是①B.等物質(zhì)的量時(shí)③和④的耗氧量相等C.等質(zhì)量時(shí)耗氧量最大的是①D.等質(zhì)量時(shí)②和④的耗氧量相等
2.a(chǎn) mL三種氣態(tài)烴的混合物與足量氧氣混合點(diǎn)燃,充分反應(yīng)后,恢復(fù)到原來的狀況(常溫、常壓下),體積共縮小2a mL。則這三種烴可能是( )A.CH4、C2H4、C3H4B.C2H6、C3H6、C4H6C.CH4、C2H6、C3H8D.C2H4、C3H4、C3H6
A [如果分別寫出各選項(xiàng)中烴對應(yīng)的燃燒反應(yīng)的化學(xué)方程式,我們會發(fā)現(xiàn)只要烴分子中的氫原子數(shù)為4,a mL該烴完全燃燒后恢復(fù)至常溫常壓就一定縮小2a mL體積,實(shí)際上就是常溫下水為液態(tài),縮小的體積就是反應(yīng)后水蒸氣占有的體積,A項(xiàng)正確。]
3.一定條件(0.1 MPa,100 ℃)下,0.05 ml某烴在氧氣中完全燃燒。將生成的產(chǎn)物依次通過濃硫酸和堿石灰,質(zhì)量分別增加5.4 g和11 g。該烴與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)所得的一氯取代物沒有同分異構(gòu)體,則這種烴是( )A.2-甲基丙烷 B.2,2-二甲基丙烷C.2-甲基丁烷 D.2,2,3,3-四甲基丁烷
1.下列說法錯(cuò)誤的是( )A.C3H8和C4H10一定是同系物B.CH4的二氯代物只有一種結(jié)構(gòu)證明甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)C.正丁烷的沸點(diǎn)高于異丁烷D.丙烷分子中,三個(gè)碳原子可能在同一條直線上
D [結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差一個(gè)或n個(gè)CH2的有機(jī)化合物互為同系物,C3H8和C4H10均為烷烴,在分子組成上相差1個(gè)CH2,一定互為同系物,A正確;CH4為正四面體結(jié)構(gòu),分子中的四個(gè)氫原子是等效的,所以CH4的二氯代物只有一種結(jié)構(gòu),B正確;同分異構(gòu)體中支鏈越多,熔、沸點(diǎn)越低,正丁烷的沸點(diǎn)高于異丁烷,C正確;丙烷分子可以看作是兩個(gè)甲基取代甲烷分子中的兩個(gè)H形成的,甲烷分子為正四面體結(jié)構(gòu),則丙烷分子中的三個(gè)碳原子一定不在同一條直線上,呈鋸齒狀,D錯(cuò)誤。]
2.下列說法錯(cuò)誤的是( )A.烷烴的通式為CnH2n+2,隨n的增大,碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸減小B. 互為同系物C.丙烯與HCl加成可以得到互為同分異構(gòu)體的兩種有機(jī)物D.由CH4結(jié)構(gòu)可知CCl4也是正四面體結(jié)構(gòu),而丙烯分子中所有原子不可能共面
3.等質(zhì)量的下列烷烴,完全燃燒消耗氧氣最多的是( )A.CH4 B.C2H6C.C3H8 D.C6H14
A [判斷等質(zhì)量的不同烴燃燒時(shí)的耗氧量,可先簡化其分子式為CHx,x越大,氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)就越大,耗氧量就越多。本題中A為CH4;B為CH3;C為CH2.7;D為CH2.3,故答案為A。]
4.已知某有機(jī)化合物的空間填充模型為 ,標(biāo)準(zhǔn)狀況下,22.4 L的該物質(zhì)與足量氯氣在光照條件下反應(yīng)的產(chǎn)生的分子中含氯元素的化合物共有( )A.7種 B.8種 C.9種 D.10種
D [空間填充模型為 的有機(jī)化合物為乙烷,乙烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng),產(chǎn)物有:一氯乙烷1種:CH3CH2Cl;二氯乙烷2種:CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl;三氯乙烷2種:CH3CCl3、CH2ClCHCl2;四氯乙烷2種:CH2ClCCl3、CHCl2CHCl2;五氯乙烷1種:CHCl2CCl3;六氯乙烷1種:CCl3CCl3,此外取代過程中還會生成HCl,因此產(chǎn)生的分子中含氯元素的化合物總共有10種。]
5.丁烷的分子結(jié)構(gòu)可簡寫成鍵線式結(jié)構(gòu) ,有機(jī)化合物A的鍵線式結(jié)構(gòu)為 ,請回答下列問題:(1)有機(jī)化合物A的分子式為________。(2)用系統(tǒng)命名法命名有機(jī)化合物A,其名稱為_________________。(3)有機(jī)化合物A完全燃燒的化學(xué)方程式為____________________________________。
2,2,3-三甲基戊烷
16CO2+18H2O
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