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2020年高中化学 第3章 有机化合物 第2节 第1课时 乙烯讲义 素养练(含解析)新人教版必修2.doc

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资源描述

1、第1课时乙烯学习目标核心素养建构1.了解乙烯的物理性质、工业制取原理和在化工生产中的作用。2掌握乙烯的分子结构,初步体会其结构特点对性质的影响。3掌握乙烯的化学性质,认识加成反应的特点。知 识 梳 理一、烯烃1不饱和烃与烯烃2烯烃的实验探究(1)(2)实验现象B处:溶液紫色褪去。C处:溶液褪色。D处:点燃时火焰明亮并伴有黑烟。(3)实验结论在炽热碎瓷片的作用下,石蜡油分解产生了能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色的气态产物。气态产物中含有与烷烃性质不同的烃,实际是烯烃和烷烃的混合物。【自主思考】1符合CnH2n的一定是烯烃吗?提示不一定,如CH2CH2CH2CH2符合CnH2n,但分子中

2、无碳碳双键,不是烯烃。二、乙烯1组成和结构2物理性质颜色状态气味水溶性密度无色气体稍有气味难溶于水比空气略小3.化学性质(1)氧化反应(2)加成反应概念:有机物分子中不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应。乙烯的加成反应:(3)加聚反应乙烯能发生自身的加成反应生成高分子化合物聚乙烯,反应的化学方程式为nCH2=CH2CH2CH2n。4乙烯的用途(1)乙烯是重要化工原料,用来制聚乙烯塑料、聚乙烯纤维、乙醇等。乙烯的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。(2)在农业生产中用作植物生长调节剂。【自主思考】2(1)鉴别甲烷和乙烯可采用哪些方法?(2)酸性高锰酸钾溶液和溴水中通

3、入乙烯均能褪色,其原理相同吗?提示(1)用燃烧法,点燃时产生淡蓝色火焰的是甲烷,火焰明亮且冒黑烟的是乙烯。通入酸性高锰酸钾溶液或溴水中,能使溶液褪色的是乙烯,另一种是甲烷。(2)不相同,乙烯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应,与溴水发生加成反应。效 果 自 测1判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)烃的分子式为C3H6,符合通式CnH2n,故该分子属于烯烃()(2)某无色气体通入酸性KMnO4溶液中,溶液褪色,该气体一定是烯烃()(3)某无色气体能使溴水褪色,该气体可能是烯烃()(4)甲烷和乙烯都属于烃,前者属于烷烃,后者属于烯烃()(5)甲烷和乙烯都是可燃性气体,点燃之前必须验纯,而且燃烧

4、时现象相同()(6)以石油为原料可以获得乙烯()(7)乙烯比乙烷的化学性质活泼()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)2石蜡油(主要是含17个碳原子以上的液态烷烃混合物)分解实验按照如图进行:(1)石蜡油分解实验产生的气体的主要成分是_(填写序号)。只有甲烷只有乙烯烷烃跟烯烃的混合物(2)将石蜡油分解所得生成物通入酸性高锰酸钾溶液中,现象是_。(3)碎瓷片的作用是_(填序号)。防止暴沸有催化功能积蓄热量作反应物答案(1)(2)酸性高锰酸钾溶液褪色(3)探究一、乙烯的分子结构和性质【合作交流】1根据乙烯的结构,思考乙烯的结构简式能否写成CH2CH2?提示不能,写烯烃的结构简式时,必须突

5、出其重要结构,因此必须写成CH2=CH2。2CH2=CHCl分子中所有原子共平面吗?提示氯乙烯分子是乙烯分子中一个氢原子被一个氯原子取代,故所有原子仍共平面。3根据乙烯的化学性质讨论能否用酸性KMnO4溶液鉴别CH4和C2H4?能否用酸性KMnO4溶液除去CH4中的少量C2H4杂质气体呢?提示CH4与酸性KMnO4溶液不发生反应,而C2H4能使酸性KMnO4溶液褪色,因此可以用酸性KMnO4溶液鉴别二者。但酸性KMnO4溶液将CH2=CH2最终氧化为CO2,因此不能用酸性KMnO4溶液除去CH4中的C2H4。4对比乙烷和乙烯的组成和结构特点,归纳二者性质上的异同点。提示从以下角度归纳乙烷和乙烯

6、的异同点。(1)物理性质上:都难溶于水且密度比水小。(2)化学性质上:都易燃烧,且充分燃烧的产物都是CO2和H2O。乙烷容易发生取代反应。与溴水和酸性高锰酸钾溶液不反应。乙烯因为含有碳碳双键,能和溴水、H2、HX等发生加成反应,能被酸性高锰酸钾溶液氧化。【点拨提升】1乙烯分子的结构特点2有机物分子中原子的共面情况乙烯中的一个氢原子被其他原子或原子团代替后,只有与碳碳双键两端的碳原子直接相连的原子才与原有的原子共平面,如丙烯的CH3中的碳原子一定在原平面上,而3个氢原子中至多可以有1个在原平面上。3乙烯的性质特点碳碳双键中的一个键易断裂,易发生加成反应。结构决定性质,乙烯的化学性质(能被酸性高锰

7、酸钾溶液氧化、发生加成反应)主要是由碳碳双键所决定的,与碳氢键无关。【典题例证1】由乙烯推测丙烯的结构或性质,正确的是()A分子中3个碳原子在同一直线上B分子中所有原子都在同一平面上C分子中共价键的夹角均为120D分子中共价键数为8,其中有一个碳碳双键解析只要掌握乙烯的结构和性质就可推断丙烯的结构和性质,具体过程如下:答案D【学以致用1】以下是两种有机物的球棍模型:代表H原子,代表C原子,请回答下列问题:(1)、的分子式_、_。(2)说出、结构上的两点差异:_;_。解析从球棍模型可知,为乙烷,为乙烯。乙烷中有“CC”,乙烯中有“C=C”,且前者是空间立体结构,后者是平面结构。答案(1)C2H6

8、C2H4(2)中含有碳碳单键,中含有碳碳双键是空间立体结构,是平面结构探究二、乙烯的加成反应【合作交流】1结合乙烯的加成反应实验探究能否用Br2的四氯化碳溶液鉴别CH4和C2H4?提示CH4与Br2的四氯化碳溶液不发生反应,而C2H4与Br2能发生加成反应生成无色液体而使Br2的四氯化碳溶液褪色,因此可用Br2的四氯化碳溶液鉴别CH4和C2H4。2用乙烷(CH3CH3)和Cl2反应可以制取氯乙烷(CH3CH2Cl),用乙烯(C2H4)和HCl反应也能制氯乙烷,两种方法哪种更好?提示用C2H4和HCl反应制取更好。乙烷和Cl2发生的是取代反应,生成物中除CH3CH2Cl外,还有C2H4Cl2、C

9、2H3Cl3、C2H2Cl4、C2HCl5、C2Cl6,生成物不纯、产率低。C2H4和HCl发生的是加成反应,无副反应,生成物只有CH3CH2Cl。【点拨提升】1对乙烯性质的正确认识(1)含有空气的乙烯点燃时易爆炸,所以点燃乙烯前要检验乙烯的纯度。(2)乙烯使溴水或溴的四氯化碳溶液褪色,发生的是加成反应,生成无色的1,2二溴乙烷;乙烯使酸性KMnO4溶液褪色,发生的是氧化反应,二者褪色的原理不同。(3)定量分析。加成反应消耗的Cl2的量由双键数决定,双键数与消耗Cl2的分子数之比为11。取代反应消耗的Cl2的量由分子内氢原子个数决定,分子内氢原子个数与消耗Cl2的分子数之比为11。2烯烃加成反

10、应的特点加成反应是有机物分子中不饱和碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新的化合物的反应,其特点是:“断一加二,都进来”,“断一”是指双键中的一个不稳定键断裂;“加二”是指加两个其他原子或原子团,每一个不饱和碳原子上各加上一个。【典题例证2】某烃A是有机化学工业的基本原料,其产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平,A还是一种植物生长调节剂,A可发生如图所示的一系列化学反应。根据如图回答下列问题:(1)写出A、C、D的结构简式:A_,C_,D_。(2)写出两步反应的化学方程式,并注明反应类型:_(反应类型_)。_(反应类型_)。解析根据烃A的用途知A为乙烯,则B为CH3CH3,C为CH3CH

11、2Cl,D为CH3CH2OH,E为CH2CH2。其中化学反应为CH2=CH2H2CH3CH3,化学反应为CH2=CH2HClCH3CH2Cl。答案(1)CH2=CH2CH3CH2ClCH3CH2OH(2)CH2=CH2H2CH3CH3加成反应CH2=CH2HClCH3CH2Cl加成反应【学以致用2】下列各反应中属于加成反应的是( )CH2=CH2H2OCH3CH2OHH2Cl22HClH2CH3CH2OHCH3CH32Cl2CH2ClCH2Cl2HClA B C D解析本题难点是对的判断,分子里有一个不饱和碳原子,该碳原子与氧原子组成的原子团为,由反应产物CH3CH2OH可知,该反应是HH分子

12、里的氢原子跟里的不饱和原子直接结合的反应,由此可知,反应符合加成反应的概念,是加成反应。答案A1下列关于有机物的说法不正确的是()A乙烷可以发生取代反应,不能发生加成反应B乙烯可以作水果催熟剂C甲烷和乙烯都可以与氯气反应,且反应类型相同D乙烯可以通过加聚反应制备聚乙烯解析乙烷为饱和烃,碳原子的化合价已经达到饱和,不能发生加成反应,故A正确;乙烯为植物生长的调节剂,可以作水果催熟剂,故B正确;甲烷与氯气发生取代反应,乙烯与氯气发生加成反应,二者反应类型不同,故C错误;乙烯含有碳碳双键,可发生加聚反应,可用于制备聚乙烯,故D正确。答案C2.既可以用来鉴别甲烷和乙烯,又可以用来除去甲烷中混有的少量乙

13、烯的操作方法是()A.混合气通过盛酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶B.混合气通过盛蒸馏水的洗气瓶C.混合气通过盛足量溴水的洗气瓶D.混合气跟适量氯化氢混合解析鉴别甲烷和乙烯这种两种气体,酸性高锰酸钾溶液和溴水均有明显的现象,但除去甲烷中的乙烯,不是仅凭现象就能达到目的的,还要考虑反应产物的影响。乙烯与溴水的反应是加成反应,生成液体物质,而乙烯被酸性KMnO4溶液氧化的生成物可能是CO2,若有CO2生成,则会使CH4中混入新的杂质,据此分析,只有C选项符合题意。答案C3能证明乙烯分子里含有一个碳碳双键的事实是()A乙烯分子里碳氢个数比为12B乙烯完全燃烧生成的CO2和水的物质的量相等C乙烯容易与溴的四氯

14、化碳溶液发生加成反应,且1 mol乙烯完全加成需要消耗1 mol溴D乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色解析碳氢原子个数比为12,是对乙烯的组成分析,而不是证明碳碳双键存在的事实;B与A的实质是一样的,根据生成的CO2和水的物质的量相等,也只能推断出碳、氢原子个数比为12,A、B不能证明;加成反应是不饱和烃的特征性质,1 mol乙烯完全加成需要消耗1 mol溴,说明乙烯分子中含有一个碳碳双键,C能证明;能够使酸性高锰酸钾溶液褪色是不饱和烃的特征,并不能说明一定含有碳碳双键,也不能定量地说明乙烯分子的结构中只含有一个碳碳双键,D不能证明。答案C4.两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后生成CO2和H2O的物

15、质的量随混合烃总物质的量的变化如图所示,则下列关于混合烃的判断不正确的是()A.可能有乙烷B.可能有乙烯C.一定有甲烷D.一定没有丙烷解析本题借助图像考查烃的燃烧。设混合烃的平均分子式为CxHy,由图像知,1 mol烃燃烧生成1.6 mol CO2和2 mol H2O,则x1.6,y4,混合烃的平均分子式为C1.6H4,一定有甲烷(CH4),另一种为CmH4(m2),可能有乙烯,不可能有乙烷和丙烷。答案A5.已知丙烯与氯化氢的反应原理如下:主反应:CH2=CHCH3HClCH3CHClCH3(主要产物)副产物:CH2=CHCH3HClCH2ClCH2CH3(副产物)化合物A的分子式为C4H8,

16、能使溴的四氯化碳溶液褪色,也能使高锰酸钾溶液褪色。1 mol A与1 mol HCl作用可生成两种产物,其主产物B也可以由A的同分异构体C与HCl作用得到。C既能使溴的四氯化碳溶液褪色,又能使酸性高锰酸钾溶液褪色。试写出A、B、C的结构简式:A_,B_,C_。解析符合C4H8的烯烃有CH2=CHCH2CH3、CH3CH=CHCH3和CH2=C(CH3)2三种结构。CH2=CHCH2CH3与氯化氢的反应:主反应为CH2=CHCH2CH3HClCH3CHClCH2CH3(主要产物),副反应为CH2=CHCH2CH3HClCH2ClCH2CH2CH3(副产物);CH3CH=CHCH3与氯化氢的反应方

17、程式为CH3CH=CHCH3HClCH3CHClCH2CH3;CH2=C(CH3)2与氯化氢的反应:主反应为CH2=C(CH3)2HClCH3CCl(CH3)2(主要产物)副反应为CH2=C(CH3)2HClCH2ClCH(CH3)2(副产物)。答案CH2=CHCH2CH3CH3CHClCH2CH3CH3CH=CHCH3课时作业1下列分子中的各原子均在同一平面的是()AC2H4 BCHCl3CCH3CH2CH=CH2 DCH3CH3解析乙烯分子是平面结构,2个碳原子和4个氢原子在同一平面上,A正确。因为CH4是正四面体结构,所以只要含有CH3结构的分子所有原子不可能在同一平面上。答案A2下列关

18、于乙烯和乙烷的各种说法中,错误的是()A乙烯是不饱和烃,乙烷是饱和烃B乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色,乙烷则不能C乙烯分子中碳碳双键的键能是乙烷分子中碳碳单键的键能的两倍,因此乙烯比乙烷稳定D乙烯分子为平面结构,乙烷分子为立体结构解析乙烯分子中含有碳碳双键,性质活泼,易发生加成反应,遇某些氧化剂发生氧化反应。乙烯为平面结构。答案C3.1 mol某烃最多能和1 mol HCl发生加成反应,生成1 mol氯代烷,1 mol此氯代烷能和7 mol Cl2发生取代反应,生成只含碳元素和氯元素的氯代烷,该烃可能是()A.CH3CH=CH2 B.CH3CH2CH=CH2C.CH2=CH2 D.CH3(

19、CH3)C=CH2解析1 mol某烃最多能和1 mol HCl发生加成反应,则该烃分子中含有一个碳碳双键,加成反应后生成的氯代烷增加了1个H原子和1个Cl原子,1 mol此氯代烷能和7 mol Cl2发生取代反应,生成只含碳元素和氯元素的氯代烷,则该烃分子的加成产物中含有7个H原子,那么原来的烃分子中含有6个H原子。烯烃的通式是CnH2n,则2n6,n3,该烃的分子式为C3H6,A正确。答案A4烷烃是单烯烃R和H2发生加成反应后的产物,则R可能的结构有()A4种 B5种C6种 D7种解析烷烃是单烯烃R和H2发生加成反应后的产物,原烯烃分子结构中碳碳双键可能存在的位置有、 5个位置,故R的可能结

20、构有5种。答案B5.NA代表阿伏加德罗常数的值。已知C2H4和C3H6的混合物的质量为a g,则该混合物()A.所含共用电子对数目为(a/71)NAB.所含碳氢键数目为aNA/7C.燃烧时消耗的O2一定是33.6a/14 LD.所含原子总数为aNA/14解析A.1个C2H4分子中含共用电子对数目为6,假设a g完全为C2H4,含共用电子对数目为3aNA/14,1个C3H6分子中含共用电子对数目为9,假设a g完全为C3H6,含共用电子对数目为3aNA/14,则该混合物所含共用电子对数目为3aNA/14,错误;B.C2H4和C3H6的最简式均为CH2,1 mol CH2中含碳氢键数目为2NA,a

21、 g混合物中CH2的物质的量为a/14 mol,含碳氢键数目为aNA/7,正确;C.没有明确温度和压强,无法确定消耗氧气的体积,错误;D.C2H4和C3H6的最简式均为CH2,1 mol CH2中含原子数目为3NA,a g混合物中CH2的物质的量为a/14 mol,含原子数目为3aNA/14,错误。答案B6使1 mol乙烯与氯气发生完全加成反应,然后使该加成反应的产物与氯气在光照的条件下发生取代反应,则两个过程中消耗氯气的总物质的量最多是()A3 mol B4 mol C5 mol D6 mol解析1 mol乙烯能与1 mol Cl2发生加成反应,而1 mol加成产物中含4 mol氢原子,被氯

22、原子完全取代,消耗4 mol Cl2,所以共消耗5 mol Cl2,故选C。答案C7将CH4和C2H4的混合气体15 g通入盛有足量溴水的容器中,溴水的质量增加了7 g,则混合气体中CH4和C2H4的体积比为()A12 B21 C32 D23解析甲烷不能与溴水反应,乙烯可与Br2发生加成反应,因此,溴水质量增加是因为吸收了乙烯,故乙烯物质的量为0.25 mol,则甲烷物质的量为0.5 mol,相同条件下气体体积比等于其物质的量之比即CH4与C2H4体积比为21。答案B8某气态的烷烃A与烯烃B的混合气体9 g,其密度为同状况下H2密度的11.2倍,将混合气体通过足量的溴水,溴水增重4.2 g,回

23、答下列问题:(1)写出结构简式:A._,B._。(2)B与丁烯互为_(填“同分异构体”或“同系物”)。(3)写出B与溴水反应的化学方程式:_。解析混合气体的平均相对分子质量是:11.2222.416,所以混合气体中烷烃A是甲烷,且其物质的量是:(9 g4.2 g)16 gmol10.3 mol,而混合气体的物质的量是:9 g22.4 gmol10.4 mol,故烯烃的物质的量是:0.4 mol0.3 mol0.1 mol,因此烯烃的相对分子质量是:4.20.142,烯烃的碳原子数是42143,即C3H6,结构简式是: CH2=CHCH3,与丁烯互为同系物,与溴水反应的化学方程式为: CH2=C

24、HCH3Br2CH2BrCHBrCH3。答案(1)CH4CH2=CHCH3(2)同系物(3) CH2=CHCH3Br2CH2BrCHBrCH39(1)乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色,其中,与高锰酸钾发生的反应是_反应(填反应类型,下同);与溴发生的反应是_反应。在一定条件下,乙烯还能发生_反应,生成聚乙烯。(2)一种能使溴水褪色的气态烃,标准状况下5.6 L的质量为10.5 g,10.5 g该烃完全燃烧时生成16.8 L二氧化碳和13.5 g水。则该烃的分子式为_。解析(1)乙烯分子中的碳碳双键易断裂,因此易被酸性高锰酸钾氧化,能与溴发生加成反应。在一定条件下,乙烯之间还能发生

25、加聚反应生成聚乙烯。(2)设烃的分子式为CxHyn(烃)0.25 moln(H2O)0.75 moln(CO2)0.75 molCxHy(x)O2xCO2H2O1 mol x mol mol025 mol 0.75 mol 0.75 mol则x3,y6该烃的分子式为C3H6。答案(1)氧化加成加聚(2)C3H610足球比赛中当运动员肌肉挫伤或扭伤时,队医会迅速对运动员的受伤部位喷射一种药剂氯乙烷(沸点为12.27 )进行局部冷冻麻醉应急处理。(1)氯乙烷用于冷冻麻醉应急处理的原因是_。(2)制取CH3CH2Cl最好的方法是_。A乙烷与氯气反应B乙烯与氯气反应C乙烷与HCl反应 D乙烯与HCl反

26、应(3)选择上述方法的理由是_;制取发生反应的化学方程式为_。解析为制得纯净的氯乙烷,应用乙烯与HCl的加成反应,而不宜用乙烷与Cl2的取代反应。因为乙烯与HCl的加成产物只有一种,而乙烷与Cl2的取代产物是多种氯代烷的混合物。答案(1)氯乙烷的沸点较低,易挥发而吸收热量,使局部冷冻麻醉(2)D(3)由于烷烃的卤代反应是分步进行的,而且反应很难停留在一元取代阶段,所以得到的产物往往是混合物;而用乙烯和HCl反应只有一种加成产物,所以可以得到相对纯净的产物CH2=CH2HClCH3CH2Cl11实验室制取乙烯,常因温度过高而使乙醇和浓H2SO4反应生成少量的二氧化硫。有人设计下列实验以确认上述混

27、合气体中有乙烯和二氧化硫。其装置如下图所示,试回答下列问题。(1)图中、装置可盛放的试剂是_;_;_;_(将下列有关试剂的序号填入空格内)。A品红溶液 BNaOH溶液C浓H2SO4 D酸性KMnO4溶液(2)能说明二氧化硫气体存在的现象是_。(3)使用装置的目的是_,使用装置的目的是_。(4)能说明含有乙烯的现象是_。解析因为CH2=CH2和SO2都能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色,因此,不能确定混合气体中是否含有或者只含有CH2=CH2。由于CH2=CH2不与NaOH溶液反应,也不与品红溶液反应,而SO2却能与NaOH溶液和品红溶液反应,且SO2与品红溶液反应有明显的褪色现象,故可利用此性质

28、差异先检出和除去SO2;再用装置确认SO2除净之后,才能用酸性KMnO4溶液验证CH2=CH2 的存在。答案(1)ABAD(2)中品红溶液褪色(3)除去SO2气体检验SO2气体是否除尽(4)中品红溶液不褪色,中酸性KMnO4溶液褪色或颜色变浅12为探究乙烯与溴的加成反应,甲同学设计并进行了如下实验:先取一定量的工业用乙烯气体(在储气瓶中),使气体通入溴水中,发现溶液褪色,即证明乙烯与溴水发生了加成反应。乙同学发现在甲同学的实验中,褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊物质,推测在工业上制得的乙烯中还可能含有少量还原性的气体杂质,由此他提出必须先除去杂质,然后再使乙烯与溴水反应。请回答下列问题:(1)甲

29、同学的实验中有关的化学方程式为_。(2)甲同学设计的实验_(填“能”或“不能”)验证乙烯与溴发生加反应,其理由是_(填字母序号)。A使溴水褪色的反应,未必是加成反应B使溴水褪色的反应,就是加成反应C使溴水褪色的物质,未必是乙烯D使溴水褪色的物质就是乙烯(3)乙同学推测此乙烯中必定含有的一种杂质气体是_,它与溴水反应的化学方程式是_。在验证过程中必须全部除去,除去该杂质的试剂可选用_。(4)为了验证乙烯与溴水的反应是加成反应而不是取代反应,可采取方法有_。解析由“乙烯”中可能含有少量还原性气体杂质、“褪色后的溶液里有少许淡黄色浑浊物质”可以推断还原性气体为H2S。答案(1)CH2=CH2Br2CH2BrCH2Br(2)不能AC(3)H2SH2SBr2=2HBrSCuSO4溶液(或NaOH溶液等)(4)如果乙烯与溴发生取代反应,必定生成溴化氢(HBr),溶液酸性将会明显增强,故可用pH试纸予以验证

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