高二化学 23甲烷和烷烃培优教案

高 二 化 学 甲烷和烷烃

[基础知识] 1.有机化合物种类繁多的原因. 2.重要的概念： (1)烃；（2）饱和链烃—烷烃;烷烃的通式，通用的相对分子质量的表示式；（3）烃基；（4）同系物；（5）同分异构现象和同分异构体；（6）取代反应

直链烷烃的命名 3．烷烃的命名

支链烷烃的系统命名

4.甲烷的分子结构，化学性质： （1）稳定性；（2）氧化反应—燃烧；（3）光氯代反应（分步进行）；（4）热分解；（5）甲烷的实验室制法：①药品，②制气装置（同O2和NH3）反应方程式，CaO的作用及取气法。

5．烷烃的同系物中，随着相对分子质量的增加，物理性质的变化规律： （1）常温时状态；（2）熔点，沸点；（3）相对密度。 6．烃类、烷烃同系物燃烧的通式: 7．烃类分子式确定：

（1）实验式法，实验式是表示有机化合物分子中所含各元素的原子数目最简单整数比的式子，求化合物的实验式，即是求该化合物分子中各元素原子的数目（N）之比。例如：实验测得烃A中，含碳80%，含氢20%，求该化合物的实验式。又测得该化合物的相对分子质量是30，求该化合物的分子式。

解：先求实验式

N(C)：N（H）=

80 %:=1：3 121 A的实验式是CH3.

设该化合物A的分子中含n个CH3, 则n=

M(A)30??2

M(CH3)15A的分子式是C2H6

（2）也可以直接计算出1molA中含C原子和H原子的物质的量，从而求出A的分子式。

解：取1molA,其质量为30g,

n(C)=

30g?80%=2mol ?112g?mol30g?20%=6mol

1g?mol?1

n(H)=

A的分子式为C2H6.

[学习指导] 1．在元素周期表中第几周期第几主族，是哪一种元素形成的化合物种类最多？为什么？ 2．怎样理解“链烃”？怎样理解“饱和链烃”？饱和链烃简称是什么？有“环烃”吗？ 3．怎样理解烃基？你认识了哪几种烃基？

CH3 CH3

- 1 -

—CH3、—CH2CH3、CH3CH2CH2 —、 CH— —CH2—（亚甲基） ．．．．．．它们叫什么名字？带“·”的短线表示什么意思？CH3是烃基吗？

4．怎样理解烷烃的同系物？又怎样判断几种物质是否为同系物呢？

5．以庚烷为例，它有几种同分异构体，你是否能顺利写出其结构简式和命名？

6．在烷烃的同系物中，哪种物质含氢质量分数最大？含量是多少？在常温常压下哪几种物质是气态？分子中含C原子在10个以下的烷烃分子中，发生光氯代反应，其一氯代产物没有同分异构体的是哪几种,你能否顺利写出它们的结构简式和名称?

7．烷烃的通式,烷烃相对分子质量的通式,烷烃燃烧的通用方程式,烃类燃烧的通用方程式你会写吗?

+

[例题精析]

1．1molCH4与Cl2发生取代反应时，待反应完成后测得四种取代物的物质的量相等，则消耗多少摩氯气？

解：由碳原子守恒可知，四种取代物的物质的量都是0.25mol，即：0.25mol CH3Cl, 0.25molCH2Cl2, 0.25molCHCl3和0.25molCCl4。氯分子参加反应，是其中1个氯原子取代一个氢原子，所以参加反应的Cl2物质的量=0.25mol×1+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol。

另一种解法，可以写出CH4与Cl2光取代反应的关系式，从而求之。

??CH3Cl+CH2Cl2+CHCl3+CCl4 4CH4+10Cl2? 4 10

1 2.5

2. 下列有机物的命名是否正确，把不正确的名称改正过来. CH3CHCH2CHCH3 4—甲基—2—乙基戊烷 CH3 CH3

解：不正确，选错了碳链，应该叫：2，4—二甲基己烷。注意：在烷烃的命名中，乙基位序不会有“2”。

（2）

2，3，3—三甲基丁烷

解：不正确，当取代基离两个端点碳位序相同时，命名时应掌握以取代基位序之和“小”为正确。正确名称：2，2，3—三甲基丁烷

（3）

2，2一二甲基—4—异丙基已烷

解：不正确，当最长碳链上C原子数相等时，要选择支链最多的长链为主碳链，正确名称：2，2，5一三甲基—4—乙基已烷。

3.将一定量的CH4燃烧后得到的产物为CO，CO2和水蒸气，此混合气体的质量为49.6g，

光 - 2 -

当其缓缓通过氯化钙时，氯化钙增重25.2g,则混合物中CO2的质量是多少？ 解：n(H2O)=

25.2g=1.4mol,由H原子守恒可知：

18g?mol?11.4mol?2=0.7mol 4 n(CH4)=

由C原子守恒可知：n(CO)+n(CO2)=0.7mol

m(CO)+m(CO2)=49.6g-25.2g=24.4g 设：CO2质量为X,则CO质量为24.2g-X

x24.4g?x=0.7mol ?44g?mol?128g?mol?1x=13.2g

答：混合气中CO2质量是13.2克。

[巩固提高] 一.选择题:

1．在光照条件下，等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到物质的量最多的是（ ） (A) CH3Cl (B) CH2Cl2 (C) CCl4 (D) HCl

2．若使0.5molCH4完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要Cl2的物质的量为（ ）

(A) 0.5mol (B)1.25mol (C) 2mol (D)2.5mol

3．将20ml 0.1mol/L NaOH 溶液与10ml 0.1mol/L的醋酸溶液相混合，充分反应后将溶液蒸干并继续加热，最终得到的固体主要成分是（ ） (A)CH3COONa和NaOH (B)CH3COONa (C)Na2CO3 (D)NaOH

4．CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形的平面结构，理由是（ ） (A)CH3Cl不存在同分异构体 (B)CH2Cl2不存在同分异构体 (C)CHCl3不存在同分异构体

(D)CH4的四个价键的键角和键长都相等

5．等质量的下列各烷烃，完全燃烧耗O2最多的是（ ） (A) CH4 (B) C2H6 (C) C3H8 (D) C4H10 6．下列物质沸点最高的是（ ）

(A)乙烷 (B)丁烷 (C)正戊烷 (D)新戊烷 7．常温常压下，呈气态的烷烃有（ ） (A)只有4种 (B)只有5种 (C)多于5种 (D)无法确定

8．完全燃烧1molCXHy时，耗O2 5mol, 则X和Y之和是（ ） (A)5 (B)7 (C)9 (D)11 9．下列说法正确的是（ ）

(A)相对分子质量相同的物质互为同分异构体 (B)异戊烷沸点比新戊烷沸点高

(C)化学式为C2H4和C3H6的有机物互为同系物 (D)分子中含有碳原子和氢原子的化合物叫做烃

- 3 -

10.下列化学式只表示一种纯净物的是（ ） (A) CH2Br2 (B) C4H8 (C)C2H4Br2 (D) C2H4O 11．2—甲基丁烷与Cl2发生取代反应可得到的一氯代物有（ ） (A) 2种 (B) 3种 (C) 4种 (D) 5种

12．分子式为C7H16的烷烃中，在结构式中含3个甲基的同分异构体有（ ） (A) 2种 (B) 3种 (C) 4种 (D) 5种

13．相对分子质量是86的烃，只有一个支链的结构有（ ） (A) 2种 (B) 3种 (C) 4种 (D) 5种

14．瓦斯爆炸是空气中含CH45%—15%（体积分数）遇火产生的，发生爆炸最强烈时，CH4在空气中体积分数约为（ ）

(A) 10.5% (B)9.5% (C)8% (D)5%

15．隔绝空气强热CH4，可分解为C2H2和H2，若1molCH4有80%按上述形式分解，所得混合气体的密度是相同条件下氢气密度的倍数是（ ）

(A)2 (B)2.22 (C)3.46 (D)4.44 二.填空题:

? 16．写出下列微粒的电子式甲基_____ 乙烷_____ CH3______

17．下列各组物质: ①O2和O3 ②H2、D2和T2

14 ③126C和6C

④CH3(CH2)2CH3和(CH3)2CHCH3 ⑤乙烷和已烷

⑥CH3CH2CH2CH(CH2CH3)CH3和CH3(CH2)2CH(CH3)-CH2CH3中，互为同位素的是（填序号，下同） 互为同素异形体的是 ，互为同系物的是 ，互为同分异构体的是 ，属于同一物质的是 。

18．1mol某烃最多和6molCl2发生光取代反应，则此烃分子中含有_____个氢原子。 19．在甲烷与氯气发生取代反应的生成物的有机化合物中，极性分子有（填分子式）_________，常温常压下呈气态的是_______；常作有机溶剂的是（写名称）___________，可作灭火剂的是__________。

20．常温常压下CH4、H2和CO的混合气体30mL，恰好和同条件下30mLO2完全反应，则其中含CH4______mL；当H2为10mL时，上述混合气体完全燃烧恢复至原来状态后生成CO2的体积为______mL

三.计算题:

21．某烃0.2mol与0.6molO2混合后，在密闭容器中充分燃烧，所得产物经过浓硫酸，浓硫酸增重10.8g，再通过灼热的CuO粉未，固体质量减轻3.2g，最后通过足量的Na2O2粉未时，固体质量又增加了11.2g，通过计算回答：

(1)该烃是否充分燃烧？确定该烃的分子式; (2)写出上述反应的化学方程式.

[自我反馈] 一.选择题:

- 4 -

1. D

??CH3Cl+CH2Cl2+CHCl3+CCl4; 2. B 可以由关系式求出：4CH4+10Cl2? 3. C 由方程式求出：NaOH+CH3COOH→CH3COONa+H2O

光?? CH3COONa+NaOH?Na2CO3+CH4↑； ?4. B （A）（C）（D）三个选项说明，无论CH4是正方形的平面结构还是正四面体结构，它

们都不会有同分异构体，可以否去。而（B）项说明，CH4若为正方形平面结构，就得有同分异构体。（B）中既然说明CH2Cl2没有同分异构体，则说明CH4不是正方形的平面结构，而是以碳为中心的正四面体结构。

5. A 烃燃烧的方程式CXHy+(x+

yy)O2→XCO2+H2O,把方程式变形成 42CHy?(1?xyy)O2→CO2+H2O,把CHy看成是化学组成的最简式。当烃质量相等时，烃燃

2x4xx3烧耗氧决定于最简式中H原子数的多少。CH4就看成最简式，C2H6变成CH3，C3H8变成CH8，C4H10

变成CH5，4>3>

285>,所以选A． 326.C 7.C 8.D x+

y=5 x与y都是正整数，x=3 y=8． 49.B 对于(c)选项要注意,分子中含3个碳以上的烃,C原子可以成链状也可以成环状,链状烃和环状烃不是同系物的关系。

10.A 甲烷的四种衍生物没有同分异构体。 11.C 在CH3—CH—CH2—CH3中，

CH3 有四种不等同的H原子，所以一氯代物有四种。

12.B 在C7H16中，有3个甲基的同分异构体中，只能有一个支链，甲基为支链的有2种，乙基为支链的有1种，共3种。

13.A 烷烃的通用相对分子质量为14n+2、14n+2=86、n=6、C6H14。

?CO2+2H2O、V（CH4）14.B 根据CH4燃烧方程式：CH4+2O2???：V（O2）=1：2时爆炸最

强烈。空气取100体积，O2为21体积，CH4为10.5体积，CH4在空气中体积分数=

点燃10.5?100%?9.5% 110.515．D 解析：

?C2H2+3H2 2CH4???

- 5 -

强热

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