1、第3课时烷烃的性质学习目标1.了解烷烃的主要物理性质和化学性质。2.知道甲烷能发生氧化反应和取代反应,掌握取代反应的概念。重、难点重点:甲烷发生取代反应的化学方程式的书写和实验。难点:取代反应的特点。课堂探究【自主预习】1.烷烃的物理性质名称结构简式常温时的状态熔点/沸点/相对密度(gcm-3)水溶性甲烷CH4气-182-1640.466难溶乙熔CH3CH3气-183.3-88.60.572难溶丙烷CH3CH2CH3气-189.7-42.10.585难溶丁烷CH3(CH2)2CH3气-138.4-0.50.5788难溶戊烷CH3(CH2)3CH3液-13036.10.6262难溶十七烷CH3(
2、CH2)15CH3固22301.80.7780难溶烷烃的物理性质:。2.烷烃的化学性质(1)稳定性:通常条件下与、或等强氧化剂不反应。(2)可燃性:烷烃都能燃烧。甲烷的燃烧:。丙烷的燃烧:。烷烃的燃烧通式:。(3)分解:烷烃在较高温度下会发生分解。这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中,由烷烃可得到一系列重要的化工基本原料和燃料。(4)取代反应。【实验7-1】取两支试管,均通过排饱和NaCl溶液的方法收集半试管CH4和半试管Cl2,分别用铁架台固定好(如图)。将其中一支试管用铝箔套上,另一支试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置,比较两支试管内的现象。甲烷与氯气的反应(1)现象:
3、。(2)化学方程式:。(3)取代反应:。(4)连续反应的化学方程式:。【课堂练习】实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是()【总结】烷烃(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律:(1)反应条件:。(2)反应物:。(3)反应产物:。【知识拓展】烷烃是一类最基本的有机物,从结构上可以看作其他各类有机物的母体。烷烃的性质在一定程度上体现了有机物的通性。与无机物相比,大多数有机物的熔点比较低,且难溶于水,易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂;大多数有机物容易燃烧,受热会发生分解;有机物的化学反应比较复杂,常伴有副反应发生,很多反应需
4、要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。有机物除了有以上通性,依据其组成和结构的不同,还具有很多特性,我们在以后的学习中会逐步接触。核心素养专练1.北京奥运会“祥云”火炬使用的燃料为丙烷。下列关于丙烷的说法正确的是()A.1mol丙烷完全燃烧需4mol氧气B.与丁烷互为同分异构体C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.分子式为C3H82.下列反应中,光照对反应几乎没有影响的是()A.氯气与氢气的反应B.次氯酸的分解C.甲烷与氯气的反应D.甲烷与氧气的反应3.下列反应中,不属于取代反应的是()A.CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HClB.CH4+2O2CO2+2H2OC.CH3CH2Br+H2OCH3C
5、H2OH+HBrD.C2H6+Cl2C2H5Cl+HCl4.在常温、常压下,取下列四种气态烃各1mol,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是()A.CH4B.C3H8C.C4H10D.C2H65.某气态烃在密闭容器内与氧气混合完全燃烧,如果燃烧前后容器内(温度高于100)压强保持不变,该烃可能是()A.C2H6B.C2H4C.C3H8D.C3H66.下列叙述中错误的是()A.点燃甲烷不一定会爆炸B.甲烷燃烧放出大量的热,所以是一种很好的气体燃料C.煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火,以防爆炸事故的发生D.点燃甲烷前不必进行验纯7.在光照条件下,将等物质的量的甲烷和氯气充分反应,所得产物中物质的
6、量最多的是()A.CH3ClB.CH2Cl2C.CHCl3D.HCl8.若甲烷与氯气以物质的量之比13混合,在光照下得到的产物可能是CH3Cl;CH2Cl2;CHCl3;CCl4,其中正确的是()A.B.C.的混合物D.的混合物9.已知正四面体形分子E和直线形分子G反应,生成四面体形分子L和直线形分子M(组成E分子的元素原子序数小于10,组成G分子的元素为第三周期的元素)。如下图所示,则下列判断中正确的是()A.常温常压下,L是一种液态有机物B.E是一种含有非极性键的分子C.干燥的G能漂白有色物质D.上述反应的类型是取代反应10.公元前一世纪,我国已使用天然气,天然气的主要成分为甲烷。下列关于
7、甲烷的叙述中,错误的是()A.通常情况下,甲烷与强酸、强碱、强氧化剂不起反应B.甲烷的化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化C.甲烷与氯气反应,无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应D.甲烷的四种取代物都难溶于水11.把1molCH4和一定量Cl2组成的混合气体通入大试管中,将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中,放在光亮处,回答下列问题:(1)片刻后试管中的现象:试管内气体的黄绿色变浅;管壁上出现;试管内。(2)反应结束后,试管内的产物最多的是,空间构型呈正四面体的产物为。(3)若(2)中生成的四种有机产物的物质的量相同,则反应消耗的Cl2的物质的量为。(4)
8、已知CH4分子在空间呈正四面体形,1个C原子与4个H原子各共用一对电子形成4条共价键,C原子位于中心,4个H原子位于4个顶点。如图所示为一个立方体,已画出1个C原子(在立方体中心)、1个H原子(在立方体顶点)和1条共价键(实线表示)。请画出另外3个H原子的合适位置和3条共价键。12.利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:根据设计要求回答:(1)B装置有三种功能:控制气流速度;均匀混合气体;。(2)设V(Cl2)V(CH4)=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应为。(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末,其
9、作用是。(4)E装置的作用是(填字母)。A.收集气体B.吸收氯气C.防止倒吸D.吸收氯化氢(5)在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,写出置换出黑色小颗粒的化学方程式:。(6)E装置除生成盐酸外,还含有油状有机物,从E装置中分离出油状有机物的最佳方法为。该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气主要成分为(填字母)。a.CH4b.CH3Clc.CH2Cl2d.CHCl3e.CCl413.已知某种气态化石燃料中含有碳和氢两种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量分数,可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧,并使产生的气体全部通入如图所示的装置,得到如表所列的
10、实验数据(U形管中干燥剂只吸收水蒸气,且假设产生的气体完全被吸收)。称量质量实验前实验后干燥剂+U形管的质量/g101.1102.9石灰水+广口瓶的质量/g312.0314.2根据实验数据求:(1)实验完毕后,生成物中水的质量为g。假设广口瓶里生成一种正盐,其质量为g。(2)生成的水中氢元素的质量为g。(3)生成的CO2中碳元素的质量为g。(4)气态化石燃料中碳元素与氢元素的质量比为。参考答案课堂探究【自主预习】1.烷烃均为难溶于水的无色物质,其熔点、沸点和密度一般随着分子中碳原子数的增加(同时相对分子质量也在增大)而升高,在常温下的状态由气态变为液态,再到固态2.(1)强酸强碱高锰酸钾(2)
11、CH4+2O2CO2+2H2OC3H8+5O23CO2+4H2OCnH2n+2+3n+12O2nCO2+(n+1)H2O(1)在室温下,甲烷与氯气的混合气体无光照时不发生反应。光照时,试管内气体颜色逐渐变浅,试管壁出现油状液滴,试管内水面上升(2)(3)有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫取代反应(4)CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2CCl4+HCl【课堂练习】D【总结】(1)反应条件为光照,其光照为漫射光,强光直射易发生爆炸(2)反应物为卤素单质,如甲烷与氯水、溴水不
12、反应,但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应(3)虽然反应物的用量、反应时间的长短等因素会造成各种产物的比例不同,但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多。核心素养专练1.D2.D3.B4.C5.B6.D7.D8.D9.D10.B11.【答案】(1)油状液滴出现白雾,液面上升(2)HClCCl4(3)2.5mol(4)12.【答案】(1)干燥混合气体(2)大于或等于4(3)吸收过量的氯气(4)CD(5)CH4+2Cl2C+4HCl(6)分液ab13.【答案】(1)1.85(2)0.2(3)0.6(4)31【解析】(1)生成水的质量为102.9g-101.1g=1.8g,生成正盐即CaCO3的质量为314.2g-312.0g44gmol-1100gmol-1=5g。(2)生成的水中氢元素的质量为1.8g18gmol-12gmol-1=0.2g。(3)生成的CO2中碳元素的质量为314.2g-312.0g44gmol-112gmol-1=0.6g。(4)碳元素与氢元素的质量比为0.60.2=31。
