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7.1 课时2 烷烃的性质
【学习目标】 1.结合实验,掌握甲烷的主要性质及应用,培养“科学探究与创新意识”的核心素养。 2.根据甲烷的性质,迁移理解烷烃的性质及应用。
【自主预习】
一、烷烃的性质
1.烷烃的认识:天然气、沼气和煤层气的主要成分均为　　　　,医用软膏中的“凡士林”、石蜡、汽油、煤油的主要成分是含碳原子数较多的　　　　。
2.烷烃的物理性质(随分子中碳原子数的增加而递变)
烷烃均为　　　　于水的　　　色物质。
(1)熔点、沸点与密度:逐渐　　　　。
(2)状态:由　　　态→　　　态→　　　态,其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为　　　态。
3.烷烃的化学性质
在通常情况下,烷烃比较稳定,与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。但在特定条件下可燃烧,在较高温度下会发生分解,与氯气等发生取代反应。
(1)氧化反应——燃烧反应
CH4、C3H8燃烧的化学方程式分别为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)受热分解——应用于石油化工和天然气化工生产中。
(3)取代反应——以甲烷为例,写出化学方程式。
①CH4+Cl2　　　　　　　　　　;
②CH3Cl+Cl2　　　　　　　　　　;
③CH2Cl2+Cl2　　　　　　　　　　;
④CHCl3+Cl2　　　　　　　　　。
取代反应是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。
二、有机物的一般性质
1.物理性质:大多数有机物的熔点比较低,难溶于水,易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
2.化学性质: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,很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。 (　　)
(2)甲烷化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化。 (　　)
(3)甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应。 (　　)
2.CH4与Cl2在光照下能生成几种有机物 这些产物的状态和溶解性如何
【合作探究】
　烷烃的性质
　　天然气、沼气和煤层气的主要成分是甲烷;护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡,其主要成分都是含碳原子数较多的烷烃。请结合生活经验和初中化学的有关知识,想一想烷烃可能具有哪些性质。
1.甲烷的氧化反应
将甲烷在空气中点燃,观察现象,填写下表:
燃烧现象 检验产物
方法 现象 结论
①　　　　　　　　　 在火焰上方罩一个干燥的烧杯 烧杯内壁有②　　　　　　　　　产生 生成了③　　　
在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯 烧杯内壁上的澄清石灰水④　　　　　 生成了⑤　　　　
甲烷燃烧的化学方程式为⑥　　　　　　　　　　。
甲烷是优良的气体燃料,通常状况下,1 mol甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水,放出890 kJ能量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源。
2.甲烷的取代反应
按要求完成下列实验,并填写下表:
实验操作
实验现象 A装置:a.试管内气体颜色逐渐　　　　,b.试管内壁有　　　　　　出现,c.试管中有　　　　　　,d.试管内液面　　　　,e.水槽中有　　　　　　; B装置:无明显现象
实验结论 CH4与Cl2在　　　　条件下才能发生化学反应
(1)上述实验装置A中发生反应的化学方程式:
CH4+Cl2CH3Cl+HCl;
CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl;
CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl;
CHCl3+Cl2CCl4+HCl。
(2)取代反应是指　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　的反应。CH4和Cl2反应的4种取代产物都　　　溶于水,除一氯甲烷在常温下是气体外,其他3种都是　　　　　　。
1.能否用CH4和Cl2按体积之比1∶1混合来制取纯净的CH3Cl 为什么
2.0.5 mol CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应,反应完全后,测得4种有机产物的物质的量相同,则消耗的Cl2和生成的HCl的物质的量分别为多少
1.烷烃的取代反应(以甲烷与氯气的反应为例)
2.烷烃的性质
(1)在光照条件下与卤素单质发生取代反应:
CnH2n+2+X2CnH2n+1X+HX
(2)燃烧反应:
CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O
(3)随着碳原子个数的增多,烷烃的熔、沸点逐渐升高,常温常压下,分子中碳原子数大于4的烷烃为非气态烷烃(新戊烷除外)。
常温下,1 mol某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应,若在适当的条件下,完全取代需要消耗6 mol Cl2,则下列判断正确的是(　　)。
A.该烷烃的分子式为C5H12
B.反应所生成的有机产物为CCl2
C.该烷烃的四氯代物有2种
D.反应容器中,一氯代物所占的物质的量分数最大
取一支硬质大试管,通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)。下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是(　　)。
A.为增大化学反应速率,应在强烈日光直接照射下完成
B.甲烷和Cl2反应后试管内壁出现了油状液滴,是因为该反应生成了氯化氢
C.CH4和Cl2的反应属于取代反应
D.该反应结束后,液面上升,液体充满试管
【随堂检测】
1.在下列反应中,光照对反应几乎没有影响的是(　　)。
A.氯气与氢气的反应
B.氯气与甲烷的反应
C.氧气与甲烷的反应
D.次氯酸的分解
2.甲烷是天然气的主要成分,是一种清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是(　　)。
A.甲烷性质活泼,能与绝大部分物质发生反应
B.物质的量之比为1∶1的甲烷和氯气发生取代反应时,生成物只有CH3Cl和HCl
C.0.5 mol甲烷完全燃烧时消耗氧气的量最多为1 mol
D.甲烷分子中所有原子均满足最外层8电子的结构
3.下列烷烃在光照条件下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是(　　)。
A.CH3CH2CH2CH3
B.
C.
D.
4.正己烷是优良的有机溶剂,其球棍模型如图所示,下列有关说法正确的是(　　)。
A.正己烷的分子式为C6H12
B.正己烷的一氯代物有4种
C.正己烷与正戊烷互为同系物
D.主链上含有4个碳原子的正己烷的同分异构体只有1种
5.标准状况下,0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成11.2 L CO2。
(1)写出该链状烷烃的分子式:　　　　　　　。
(2)写出该链状烷烃燃烧的化学方程式:　　　　　　　　　　　　。
(3)该链状烷烃的同分异构体有多种,写出分子中含有4个甲基(—CH3)的结构简式:　　　　　　　。
参考答案
自主预习·悟新知
一、1.甲烷　烷烃
2.难溶　无　(1)升高　(2)气　液　固　气
3.(1)CH4+2O2CO2+2H2O、C3H8+5O23CO2+4H2O　(3)①CH3Cl+HCl　②CH2Cl2+HCl　③CHCl3+HCl　④CCl4+HCl
效果检测
1.(1)√　(2)×　(3)√
2.4种有机物,常温常压下一氯甲烷(CH3Cl)为气态,二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯甲烷(四氯化碳)均为液态,4种产物都不溶于水。
合作探究·提素养
任务1　烷烃的性质
实验探究
1.①产生淡蓝色火焰　②水珠(或水雾)　③水
④变浑浊　⑤CO2　⑥CH4+2O2CO2+2H2O
2.变浅　油状液滴　少量白雾　上升　固体析出　光照
(2)有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代　不　油状液体
问题生成
1.不能。CH4和Cl2的反应是连锁反应,不可能只发生第一步取代反应,生成物为混合物,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4 4种有机物与氯化氢形成的混合物。因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积之比混合来制取纯净的CH3Cl。
2.4种产物的物质的量均为 mol=0.125 mol,n(Cl)=0.125 mol×(1+2+3+4)=1.25 mol,n(HCl)=n(Cl)=1.25 mol,n(Cl2)=1.25 mol。即消耗Cl2的物质的量为1.25 mol,生成的HCl的物质的量为1.25 mol。
典型例题
例1　C　
解析　设此烷烃的分子式为CnH2n+2,由于烷烃在光照条件下和氯气发生取代反应时,取代1 mol H需消耗1 mol Cl2,因此消耗6 mol Cl2说明该烷烃分子中含6个H,即2n+2=6,故n=2,即此烷烃为C2H6。A项,此烷烃为C2H6,错误;B项,氯气和乙烷发生完全取代后生成C2Cl6,错误;C项,该烷烃共有6个H原子,故其四氯代物种数和二氯代物种数相同,由于乙烷的二氯代物有2种,故其四氯代物也有2种,正确;D项,反应产物中HCl的物质的量分数最大,错误。
例2　C　
解析　CH4与Cl2在光照条件下发生反应CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2 CCl4+HCl,CH3Cl、HCl呈气态,CH2Cl2、CHCl3、CCl4呈液态,则试管内的现象为气体颜色变浅,液面上升,试管内壁有油状液体附着,水槽内有白色晶体析出。CH4与Cl2发生取代反应,应在漫射光的照射下发生,若用强烈日光直接照射,易发生爆炸,A项不正确;甲烷和Cl2反应后试管内壁出现了油状液滴,是因为该反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4不溶于水,且呈液态的缘故,B项不正确;CH4和Cl2的反应中,Cl2中的Cl原子替代了CH4分子中的H原子,反应属于取代反应,C项正确;该反应结束后,气体的体积减少,液面上升,但由于CH3Cl不溶于水,所以液体不能充满试管,D项不正确。
随堂检测·精评价
1.C　解析　氧气和甲烷的反应需在点燃条件下进行,光照对反应几乎无影响。
2.C　解析　甲烷的性质稳定,只能与少数物质发生反应,A项错误;根据甲烷取代反应的特点,物质的量之比为1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时,所得产物是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳以及氯化氢的混合物,B项错误;1 mol烷烃CxHy燃烧耗氧量为(x+) mol,则0.5 mol甲烷完全燃烧时消耗氧气的物质的量最多为1 mol,C项正确;甲烷中H原子不满足最外层8电子的结构,D项错误。
3.C　解析　A项,分子中有2种不同化学环境的氢原子,一氯代物有2种;B项,分子中有2种不同化学环境的氢原子,一氯代物有2种;C项,分子中6个甲基类型相同,只有1种化学环境的氢原子,故一氯代物有1种;D项,分子中有4种不同化学环境的氢原子,一氯代物有4种。
4.C　解析　A项,正己烷的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3,正己烷的分子式为C6H14,错误;B项,CH3CH2CH2CH2CH2CH3中含有3种不同化学环境的H,一氯代物有3种,错误;C项,正戊烷的分子式为C5H12,其结构与正己烷相似,二者的化学式相差1个CH2原子团,二者互为同系物,正确;D项,分子的主链上含有4个碳原子,则结构中含有2个甲基,不可能含有乙基,符合条件的结构简式为(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3,错误。
5.(1)C5H12
(2)C5H12+8O25CO2+6H2O
(3)
解析　(1)n(CO2)==0.5 mol,则1 mol该链状烷烃含有5 mol C原子,该烷烃为C5H12。(3)C5H12的同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH3、、　三种,其中分子中含有4个甲基的为。(共29张PPT)
第七章
有机化合物
第一节 认识有机化合物
第2课时 烷烃的性质
1.结合实验，掌握甲烷的主要性质及应用，培养“科学探究与创新意识”的核心素养。
2.根据甲烷的性质，迁移理解烷烃的性质及应用。
一、烷烃的性质
1.烷烃的认识：天然气、沼气和煤层气的主要成分均为______，医用软膏中的“凡士
林”、石蜡、汽油、煤油的主要成分是含碳原子数较多的______。
2.烷烃的物理性质（随分子中碳原子数的增加而递变）
烷烃均为______于水的____色物质。
（1）熔点、沸点与密度：逐渐______。
（2）状态：由____态 ____态 ____态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4
的烷烃为____态。
甲烷
烷烃
难溶
无
升高
气
液
固
气
3.烷烃的化学性质
在通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。但在特
定条件下可燃烧，在较高温度下会发生分解，与氯气等发生取代反应。
（1）氧化反应——燃烧反应
、 燃烧的化学方程式分别为
_ ______________________________________________________。
、
（2）受热分解——应用于石油化工和天然气化工生产中。
（3）取代反应——以甲烷为例，写出化学方程式。
① ____________；
② _____________；
③ ____________；
④ ___________。
取代反应是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。
二、有机物的一般性质
1.物理性质：大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
2.化学性质：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，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。
1.判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1） 在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度。( )
√
（2） 甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化。( )
×
（3） 甲烷跟氯气反应无论生成、、还是 ，都属于取代反应。
( )
√
2.与 在光照下能生成几种有机物？这些产物的状态和溶解性如何？
[答案] 种有机物，常温常压下一氯甲烷 为气态，二氯甲烷、三氯甲烷
（氯仿）、四氯甲烷（四氯化碳）均为液态，4种产物都不溶于水。
任务1 烷烃的性质
天然气、沼气和煤层气的主要成分是甲烷；护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡
烛、蜡笔中的石蜡，其主要成分都是含碳原子数较多的烷烃。请结合生活经验和初中
化学的有关知识，想一想烷烃可能具有哪些性质。
1.甲烷的氧化反应
将甲烷在空气中点燃，观察现象，填写下表：
燃烧现象 检验产物 方法 现象 结论
①________ _________ 在火焰上方罩一个干燥的 烧杯 烧杯内壁有②___________ _____产生 生成了③____
在火焰上方罩一个涂有澄 清石灰水的烧杯 烧杯内壁上的澄清石灰水 ④________ 生成了⑤_____
产生淡蓝色火焰
水珠（或水雾）
水
变浑浊
甲烷燃烧的化学方程式为⑥_ _________________________。甲烷是优良的气体燃料，
通常状况下，甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水，放出 能量。因此以甲烷为
主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源。
2.甲烷的取代反应
按要求完成下列实验，并填写下表：
实验操 作 ______________________________________________________________________________________________________
实验现 象
实验结 论
变浅
油状液滴
少量白雾
上升
固体析出
光照
续表
（1）上述实验装置A中发生反应的化学方程式：
；
；
；
。
（2）取代反应是指________________________________________________________
的反应。和 反应的4种取代产物都____溶于水，除一氯甲烷在常温下是气体外，
其他3种都是__________。
有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代
不
油状液体
1.能否用和按体积之比混合来制取纯净的 ？为什么？
[答案] 不能。和 的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为
混合物，即、、和 种有机物与氯化氢形成的混合物。因此不
能用和按的体积之比混合来制取纯净的 。
2.与 在光照条件下发生取代反应，反应完全后，测得4种有机产物的物
质的量相同，则消耗的和生成的 的物质的量分别为多少？
[答案] 种产物的物质的量均为 ，
， ，
。即消耗的物质的量为，生成的 的物质的量为
。
1.烷烃的取代反应（以甲烷与氯气的反应为例）
2.烷烃的性质
（1）在光照条件下与卤素单质发生取代反应：

（2）燃烧反应：

（3）随着碳原子个数的增多，烷烃的熔、沸点逐渐升高，常温常压下，分子中碳原
子数大于4的烷烃为非气态烷烃（新戊烷除外）。
例1 常温下， 某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完
全取代需要消耗 ，则下列判断正确的是( ) 。
C
A.该烷烃的分子式为
B.反应所生成的有机产物为
C.该烷烃的四氯代物有2种
D.反应容器中，一氯代物所占的物质的量分数最大
[解析] 设此烷烃的分子式为 ，由于烷烃在光照条件下和氯气发生取代反应时，
取代需消耗，因此消耗说明该烷烃分子中含6个 ，即
，故，即此烷烃为。A项，此烷烃为 ，错误；B项，氯气和
乙烷发生完全取代后生成，错误；C项，该烷烃共有6个 原子，故其四氯代物种
数和二氯代物种数相同，由于乙烷的二氯代物有2种，故其四氯代物也有2种，正确；
D项，反应产物中 的物质的量分数最大，错误。
例2 取一支硬质大试管，通过排饱和 溶液的方法先后
收集半试管甲烷和半试管氯气（如图）。下列对于试管内
发生的反应及现象的说法正确的是( ) 。
C
A.为增大化学反应速率，应在强烈日光直接照射下完成
B.甲烷和 反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反
应生成了氯化氢
C.和 的反应属于取代反应
D.该反应结束后，液面上升，液体充满试管
[解析] 与在光照条件下发生反应 、
、 、
，、呈气态，、、 呈液态，则试
管内的现象为气体颜色变浅，液面上升，试管内壁有油状液体附着，水槽内有白色晶
体析出。与 发生取代反应，应在漫射光的照射下发生，若用强烈日光直接照射，
易发生爆炸，A项不正确；甲烷和 反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应
生成的、、不溶于水，且呈液态的缘故，B项不正确；和 的反
应中，中的原子替代了分子中的 原子，反应属于取代反应，C项正确；该反
应结束后，气体的体积减少，液面上升，但由于 不溶于水，所以液体不能充满
试管，D项不正确。
1.在下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是( ) 。
C
A.氯气与氢气的反应 B.氯气与甲烷的反应
C.氧气与甲烷的反应 D.次氯酸的分解
[解析] 氧气和甲烷的反应需在点燃条件下进行，光照对反应几乎无影响。
2.甲烷是天然气的主要成分，是一种清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是
( ) 。
C
A.甲烷性质活泼，能与绝大部分物质发生反应
B.物质的量之比为的甲烷和氯气发生取代反应时，生成物只有和
C.甲烷完全燃烧时消耗氧气的量最多为
D.甲烷分子中所有原子均满足最外层8电子的结构
[解析] 甲烷的性质稳定，只能与少数物质发生反应，A项错误；根据甲烷取代反应的
特点，物质的量之比为 的甲烷与氯气发生取代反应时，所得产物是一氯甲烷、二
氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳以及氯化氢的混合物，B项错误；烷烃 燃烧耗
氧量为，则甲烷完全燃烧时消耗氧气的物质的量最多为 ，C项
正确；甲烷中 原子不满足最外层8电子的结构，D项错误。
3.下列烷烃在光照条件下与氯气反应，只生成一种一氯代物的是( ) 。
C
A. B. C. D.
[解析] 项，分子中有2种不同化学环境的氢原子，一氯代物有2种；B项，分子中有2
种不同化学环境的氢原子，一氯代物有2种；C项，分子中6个甲基类型相同，只有1种
化学环境的氢原子，故一氯代物有1种；D项，分子中有4种不同化学环境的氢原子，
一氯代物有4种。
4.正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型如图所示，下列有关说法正确的是( ) 。
C
A.正己烷的分子式为
B.正己烷的一氯代物有4种
C.正己烷与正戊烷互为同系物
D.主链上含有4个碳原子的正己烷的同分异构体只有1种
[解析] 项，正己烷的结构简式为，正己烷的分子式为 ，
错误；B项，中含有3种不同化学环境的 ，一氯代物有3种，
错误；C项，正戊烷的分子式为 ，其结构与正己烷相似，二者的化学式相差1个
原子团，二者互为同系物，正确；D项，分子的主链上含有4个碳原子，则结构中
含有2个甲基，不可能含有乙基，符合条件的结构简式为 或
，错误。
5.标准状况下，某链状烷烃完全燃烧生成 。
（1） 写出该链状烷烃的分子式：_______。
[解析] ，则该链状烷烃含有 原子，该烷烃
为 。
（2） 写出该链状烷烃燃烧的化学方程式：_ ____________________________。
（3） 该链状烷烃的同分异构体有多种，写出分子中含有4个甲基 的结构简式：
_ _________。
[解析] 的同分异构体有 、 、 三种，其
中分子中含有4个甲基的为 。

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