1、第第 2 课时课时 烷烃的化学性质烷烃的化学性质 烃的燃烧规律烃的燃烧规律 核心素养发展目标 1.宏观辨识与微观探析：微观探析烷烃的结构，进而体会烷烃的稳定 性和取代反应等化学性质。2.证据推理与模型认知：能根据甲烷化学性质推知烷烃的化学性 质，由烷烃通式写出其燃烧的化学方程式，并推知烃完全燃烧的规律，建立解答烃燃烧相关 问题的思维模型。 一、烷烃的化学性质 1稳定性 因为烷烃分子中碳氢键和碳碳单键的键能较高，所以常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、 强氧化剂和还原剂都不反应。 2取代反应 在光照条件下，烷烃能与 Cl2、Br2等卤素单质发生取代反应。 反应举例：CH3CH3Cl2 h CH3C
2、H2ClHCl(一氯取代)。 3与氧气的反应 烷烃可在空气或氧气中燃烧生成 CO2和 H2O，燃烧的通式为 CnH2n23n1 2 O2 点燃 nCO2 (n1)H2O。 烷烃取代反应需注意的 5 个方面 (1)反应的条件光照。 (2)反应物状态卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)而不是其水溶液。 (3)反应的特点氢原子被卤素原子逐步取代，多步反应同时进行。 (4)反应产物混合物(多种卤代烃)，不适宜制备卤代烃。 (5)定量关系n(X2)n(一卤代物)2n(二卤代物)3n(三卤代物)n(HX)。 例 1 光照条件下，将 1 mol 甲烷和 1 mol 氯气混合充分反应后，得到的产物为( )
3、ACH3Cl、HCl BHCl、CCl4 CCH3Cl、CH2Cl2 DCH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl 【考点】 烷烃的化学性质 【题点】 烷烃的取代反应 答案 D 解析 虽然甲烷和氯气按等物质的量混合，但实际上反应不会只停留在生成 CH3Cl 的第一步 取代，而是四步取代反应几乎同时发生，所以生成物就是 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、 HCl。 易错警示 (1)无论 Cl2是少量还是足量，烷烃的取代反应的产物一定是多种氯代物的混合物。 (2)烷烃和 Cl2发生取代反应，每 1 mol H 原子被取代，则生成 1 mol HCl，消耗 1 mol Cl
4、2，而 不是消耗 0.5 mol Cl2，参加反应的 Cl2的物质的量与生成的 HCl 的物质的量相等。 例 2 液化气的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是( ) A丙烷是链状烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上 B在光照条件下能够与 Cl2发生取代反应 C丙烷比其同分异构体丁烷易液化 D1 mol 丙烷完全燃烧消耗 5 mol O2 【考点】烷烃的结构与性质 【题点】烷烃结构与性质的综合 答案 C 解析 丙烷是直链烷烃，其中碳原子为饱和碳原子，三个碳原子构成锯齿状的链状结构，故 3 个碳原子不在同一直线上，A 正确；丙烷在光照条件下与 Cl2发生取代反应，B 正确；丙烷 与丁烷互为同
5、系物，C 错误；1 mol 丙烷完全燃烧消耗 5 mol O2，D 正确。 二、烃的燃烧规律 1烃类(CxHy)完全燃烧的化学方程式： CxHy(xy 4)O2 点燃 xCO2y 2H2O。 2烃完全燃烧耗氧量与生成 CO2和 H2O 的规律 (1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，y x的值越大，则 H 元素的质量分数越大，耗氧量越多，生成 的水越多，生成的 CO2越少。 (2)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，xy 4的值越大，耗氧量越多。其中 x 值越大，生成的 CO2越多；y 值越大，生成的水越多。 (3)最简式(实验式)相同的有机物不论以何种比例混合，只要混合物的总质量一定，则完
6、全燃 烧时生成的 CO2的量一定，生成的 H2O 的量一定，耗氧量也一定。 (4)不同的有机物完全燃烧时，若生成的 CO2和 H2O 的物质的量之比相同，则它们分子中 C 原子与 H 原子的原子个数比也相同。 3同温同压下，气态烃(CxHy)完全燃烧前后气体体积变化规律 (1)燃烧后温度高于 100 时，水为气态 反应前后气体体积变化 V前V后 V前V后 V前V后 x、y 满足的条件 y4 y4 y4 (2)燃烧后温度低于 100 时，水为液态，反应后气体体积变化是 1y 4。 利用烃类燃烧通式处理相关问题时的注意事项 (1)水的状态是液态还是气态。 (2)气态烃完全燃烧前后，气体体积变化只与
7、烃分子中氢原子个数有关。 (3)注意烃是否完全燃烧，也就是 O2是否足量。 例 3 (2018 重庆校级月考)120 时，1 体积某气态烃和 4 体积 O2混合，完全燃烧后恢复到 原来的温度和压强，气体的体积不变，该烃分子中所含的碳原子数不可能是( ) A1 B2 C3 D4 【考点】 烃燃烧规律及应用 【题点】 气态烃完全燃烧前后体积变化规律及应用 答案 D 解析 设烃分子式为 CxHy，根据气态烃燃烧方程式 CxHy(xy 4)O2 点燃 xCO2y 2H2O(g)，前 后体积不变则有xy 21x y 4， 解得y4， 又因为该烃完全燃烧， 所以有x y 44， 解得x3。 易错提醒 若反
8、应前后恢复到室温，水为液态，烃完全燃烧后，气体体积减少。 例 4 下列各组化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗 O2的质量和生成水或 CO2的质量不变的是( ) ACH4 C2H6 BC2H6 C3H6 CC2H4 C3H6 DC2H4 C3H4 【考点】 烃燃烧规律及应用 【题点】 混合烃完全燃烧规律及应用 答案 C 解析 质量一定时，生成的水或 CO2的质量不变，则两种有机物中 C、H 的质量分数要相等。 C 项，由于两者的最简式相同，因此两种有机物中 C 和 H 的质量分数相同，故只要质量一定 时，则完全燃烧时消耗 O2的质量、生成水的质量和 CO2的质量不
9、变。 易错警示 若两种有机物，不论以什么比例混合，只要总物质的量一定，则完全燃烧消耗氧 气的质量和生成水的量(或 CO2的量)不变时， 应满足每个分子中 H 原子数(或 C 原子数)相等。 1下列有关烷烃性质的叙述正确的是( ) A烷烃分子结构稳定，不发生任何化学反应 B烷烃中碳元素表现负价，易被酸性 KMnO4溶液氧化 C在光照条件下，烷烃可与溴水中的溴发生取代反应 D烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物 答案 D 解析 烷烃性质的稳定性是相对的，一定条件下可发生取代、燃烧等反应；烷烃不能和酸性 KMnO4溶液反应；烷烃发生的自由基取代反应并不能在水溶液中进行，故不能被溴水中的溴 取代。 2下列
10、化学性质中，烷烃不具备的是( ) A一定条件下发生分解反应 B可以在空气中燃烧 C与氯气发生取代反应 D能使酸性高锰酸钾溶液退色 【考点】 烷烃的性质 【题点】 烷烃的性质综合 答案 D 解析 烷烃可以在一定条件下发生分解反应，也可以燃烧、发生取代反应，但烷烃不能使酸 性高锰酸钾溶液退色。 3下列烷烃在光照下与 Cl2反应只生成一种一氯代物的是( ) ACH3CH2CH2CH3 B C D 【考点】 烷烃的化学性质 【题点】 一氯代烃同分异构体判断 答案 C 解析 A 选项中有 2 种等效氢；B 选项中有 2 种等效氢；C 选项中有 1 种等效氢；D 选项中 有 4 种等效氢。 4物质的量相同
11、的下列烃，完全燃烧，耗氧量最多的是( ) AC2H6 BC4H6 CC5H10 DC7H8 【考点】 烃燃烧的规律及应用 【题点】 烃完全燃烧耗氧量比较 答案 D 解析 依据 1 mol CxHy耗氧量为 xy 4 mol 来确定； 1 mol C2H6耗氧 2 mol6 4 mol3.5 mol； 1 mol C4H6耗氧4 mol6 4 mol5.5 mol； 1 mol C5H10耗氧5 mol 10 4 mol7.5 mol； 1 mol C7H8 耗氧 7 mol8 4 mol9 mol。 5标准状况下 35 mL 气态烷烃完全燃烧，恢复到原来状况下，得到二氧化碳气体 140 mL，
12、 则该烃的分子式为( ) AC5H12 BC4H10 CC2H6 DC3H8 【考点】 烃燃烧的规律及应用 【题点】 由烃完全燃烧的规律推断烃的化学式 答案 B 解析 根据同温、同压下气体的体积比等于分子数比，烷烃分子数与二氧化碳气体分子数比 为 35 mL 140 mL 1 4，该烃 1 个分子中含有 4 个碳原子，即该烷烃为丁烷。 6 (2018 泰安高二检测)C5H12有 3 种不同结构， 甲： CH3(CH2)3CH3， 乙： CH3CH(CH3)CH2CH3， 丙：C(CH3)4，下列相关叙述正确的是( ) A甲、乙、丙属同系物，均可与氯气、溴蒸气发生取代反应 BC5H12表示一种纯
13、净物 C甲、乙、丙中，丙的沸点最低 D丙有 3 种不同沸点的二氯取代物 【考点】 烷烃的结构与性质 【题点】 烷烃结构与性质的综合 答案 C 71 mol CH4与 Cl2发生取代反应，待反应完成后测得四种有机取代产物物质的量相等，则 消耗的 Cl2为_ mol，被氯原子取代的氢原子有_mol。其中碳含量最小的取代 产物的空间构型是_。四种取代产物中有一种不存在同分异构体，且能说明 CH4是正 四面体结构而不是平面结构，该产物是_。 【考点】 烷烃的结构与性质 【题点】 烷烃结构与性质的综合 答案 2.5 2.5 正四面体形 CH2Cl2 解析 因为 CH4与 Cl2发生取代反应生成的 4 种
14、取代产物中的碳原子均来自于 CH4，由碳原 子守恒可知，共生成 1 mol 取代产物，且每一种产物物质的量均为 0.25 mol。由于 CH3Cl、 CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自 Cl2，由 CH4和 Cl2反应的化学方程式知共消耗 Cl2：0.25 mol0.25 mol20.25 mol30.25 mol42.5 mol。一个 Cl2分子中的一个氯 原子进入 HCl，一个氯原子进入有机物，故 n(H)取代n(Cl2)2.5 mol。碳含量最小的取代产 物是CCl4， 它的空间构型与甲烷相同。 不管CH4是正四面体结构还是平面结构， CH3Cl、 CHCl3、 CCl4都不存在同分异构现象，对于 CH2Cl2，若 CH4为正四面体结构，CH2Cl2不存在同分异 构现象，若 CH4为平面结构，则 CH2Cl2有两种同分异构体。
