2011屆狀元之路化學選.ppt

第十三章 烴和鹵代烴,學案36 脂肪烴,輕松學教材,一甲烷乙烯乙炔,1.組成和結構,2.物理性質 實驗室收集甲烷乙烯乙炔,均可采用排水集氣法,理由是三者均難溶于水,也可采用向下排空氣法,理由是三者的密度均比空氣小,但乙烯一般不用這種收集方法,因為乙烯和空氣的密度相差甚小,3.化學性質 (1)甲烷的取代反應(以甲烷與Cl2的取代為例) 反應條件:光照 反應原理:(用化學方程式表示),反應特點 CH4分子中的氫原子逐步被氯原子替代,每從CH4分子中取代1 mol H原子,消耗1 mol Cl2分子 (2)乙烯乙炔的加成反應 乙烯使溴水褪色的化學方程式為: CH2=CH2+Br2 CH2BrCH2Br 乙烯與HCl反應的化學方程式為: CH2=CH2+HCl CH3CH2Cl,乙炔與足量溴水反應的化學方程式為: CHCH+2Br2CHBr2 CHBr2 乙炔與足量H2反應的化學方程式為: CHCH+2H2 CH3CH3 乙炔與HCl反應制氯乙烯的化學方程式: CHCH+HCl CH2=CHCl (3)乙烯的加聚反應 乙烯制聚乙烯的化學方程式為:,(4)氧化反應 燃燒,乙烯、乙炔均能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使其褪色。,特別提醒:掌握有機反應時,不但要理解反應的原理,還要特別注意反應條件及參加反應的物質的狀態(tài),如烷烴可以和溴蒸氣或液溴在光照條件或加熱時發(fā)生反應,和溴水卻不反應,而烯烴和溴蒸氣液溴及水溶液中的Br2均能發(fā)生加成反應,且不需特別的反應條件,4.乙烯和乙炔的實驗室制法 原理分別為:,二烷烴烯烴和炔烴,1.概念:烷烴是分子中碳原子之間以單鍵結合成鏈狀,碳原子剩余的價鍵全部跟氫原子結合的烴,其通式為CnH2n+2(n1);單烯烴是分子里含有一個碳碳雙鍵的不飽和鏈烴,分子通式為CnH2n(n2);單炔烴是分子里含有一個碳碳三鍵的不飽和鏈烴,分子通式為CnH2n-2(n2),2.物理性質 (1)沸點及狀態(tài):隨著碳原子數(shù)的增多,沸點逐漸升高常溫下14個碳原子的烴為氣態(tài)(新戊烷例外),隨碳原子數(shù)的增多,逐漸過渡到液態(tài)固態(tài) (2)相對密度:隨著碳原子數(shù)的增多,相對密度逐漸增大,密度均比水的小 (3)在水中的溶解性:均難溶于水 (4)烴的同分異構體,支鏈越多,沸點越低,3.化學性質 (1)均易燃燒,燃燒的化學反應通式為: (2)烷烴不能被酸性KMnO4溶液等氧化劑氧化,在光照條件下易和鹵素單質發(fā)生取代反應 (3)烯烴和炔烴易被酸性KMnO4等氧化劑氧化,易發(fā)生加成反應和加聚反應,三脂肪烴的來源及應用,四烴的燃燒規(guī)律,1.耗氧量大小比較 (1)等質量的烴(CxHy)完全燃燒,耗氧量與C或H的質量分數(shù)有關C的質量分數(shù)越高,耗氧量越少,或y/x值越小,耗氧量越少 (2)等質量的烴,若最簡式相同,完全燃燒耗氧量相同,且燃燒產物也相同推廣:最簡式相同的烴無論以何種比例混合,只要總質量相同,耗氧量就相同,(3)等物質的量的烴完全燃燒時,耗氧量取決于(x+ )值的大小其值越大,耗氧量越多 (4)等物質的量的不飽和烴與該烴和水加成的產物(如乙烯和乙醇)或加成產物的同分異構體完全燃燒時,耗氧量相同,2.氣態(tài)烴CxHy在氧氣中完全燃燒后,氣體物質的量變化(在一定壓強100 以上條件下) 反應前后氣體總體積不變的有甲烷乙烯和丙炔,3.烴完全燃燒后(相同狀況下)CO2與H2O物質的量關系 (1)n(CO2)n(H2O) (2)在烴分子中,具有相同碳原子數(shù)的烴混合,只要混合物總物質的量恒定,完全燃燒后生成CO2的量一定,特別提醒:氣態(tài)混合烴在足量氧氣中充分燃燒時,若體積縮小,氫原子平均數(shù)小于4,則必含C2H2(溫度在100 以上),兩氣態(tài)烴混合,充分燃燒后,生成CO2氣體體積小于2倍原混合氣體的體積,則原混合烴中必含CH4,若生成水的物質的量小于2倍原混合烴的物質的量,則必含C2H2,體驗熱身,1.分別燃燒下列各組物質中的兩種有機化合物,所得CO2和H2O的物質的量之比相同的是( ) A.乙烯乙炔 B.乙醇乙醚(C2H5OC2H5) C.甲苯乙苯 D.乙酸丁醛,答案:D,解析:有機物燃燒后所得CO2和H2O的物質的量之比相同,則組成兩種有機物的碳原子與氫原子個數(shù)比也相同,符合這一組成的是乙酸(C2H4O2)和丁醛(C4H8O),2.某烴的結構簡式為 有關其分子結構的敘述正確的是( ) A.分子中一定在同一平面上的碳原子數(shù)為6 B.分子中一定在同一平面上的碳原子數(shù)為7 C.分子中在同一直線上的碳原子數(shù)為4 D.分子中在同一直線上的碳原子數(shù)為5,答案:A,3.下列敘述中,正確的是( ) A.變質的油脂有特殊難聞的氣味,是由于油脂發(fā)生了水解反應 B.除去苯中的少量乙醇,加濃硫酸乙酸加熱,通過酯化反應而除去乙醇 C.將乙烯通入溴水中,溴水褪色,是因為發(fā)生了加成反應 D.高分子材料鹽酸水煤氣沼氣石油等是混合物,而C5H12一定是純凈物,答案:C,解析:A項發(fā)生了氧化反應,B項乙酸乙酯易溶于苯,且酯化反應為可逆反應,C項溴與乙烯發(fā)生了加成反應,D項C5H12有三種同分異構體,4.分子式為C5H10的烯烴共有(要考慮順反異構體)( ) A.5種 B.6種 C.7種 D.8種,答案:B,5.3種氣態(tài)烴的混合物與足量的氧氣共a mL,混合點燃后,恢復到原來的狀態(tài)(150 1.01105 Pa),體積仍為amL,則3種烴可能是( ) A.CH4C2H4C3H4 B.C2H6C3H6C4H6 C.CH4C2H6C3H6 D.C2H4C2H2C3H6,答案:AD,6.有機物A可視為是烴B分子中的所有氫原子被烴C分子中最簡單的烴基取代而得到的且已知: A遇Br2的CCl4溶液不褪色,其一氯代物只有一種 一定量的B完全燃燒,產物中n(CO2)n(H2O)=21,且26Mr(B)78 烴C為飽和鏈烴,通常情況下呈氣態(tài),其同分異構體不超過2種,而二溴代物有3種,試回答下列問題: (1)烴B的最簡式為_,分子式為_ (2)烴C的3種二溴代物的結構簡式為_, _,_,CH,C4H4,(3)A的分子式為_,C8H12,解析:由(2)可知,B的最簡式為CH,又因為烴中的氫原子數(shù)為偶數(shù),且26Mr(B)78,故B的分子式只能為C4H4;由(3)可知烴C為異丁烷,因為只有異丁烷的二溴代物有3種最簡單的烴基為甲基(CH3),取代B中的四個氫原子,則A為C4(CH3)4,分子式為 C8H12,重點探究,乙烯的實驗室制法,(4)注意事項: 濃H2SO4的作用是催化劑與脫水劑,碎瓷片的作用是防止反應液暴沸 溫度計水銀球的位置應插入液面以下又不與燒瓶底接觸,作用是測量反應液的溫度,以便控制反應的進行 反應溫度要迅速升高至170,目的是為了減少副反應的發(fā)生 在反應過程中,有黑色的炭顆粒和CO2氣體產生:,乙炔的實驗室制法 1.化學反應原理 CaC2+2H2OHCCH+Ca(OH)2 說明:碳化鈣(CaC2)屬于離子型碳化物,它遇水可以水解,即碳化鈣中的鈣離子跟H2O中的OH-生成氫氧化物,伴隨產生的H與碳化物中的碳原子結合成相應的烴即CaC2+2HOH Ca(OH)2+HCCH 同理:ZnC2+2HOHZn(OH)2+CHCH Al4C3+12H-OH4Al(OH)3+3CH4,2.儀器裝置設計 從物質的狀態(tài)反應條件等方面看,電石跟水反應制備乙炔氣體的反應屬于“ ”的類型,與實驗室中以Zn和稀H2SO4溶液制備H2的反應類型相同因此,制乙炔氣體可采用“制氫簡易裝置”,如圖所示,3.實驗操作步驟設計 該實驗與大多數(shù)制備實驗相似,操作步驟為:連接各儀器組裝為整套裝置;檢驗裝置的氣密性;將化學藥品加到各儀器中去;使反應物混合;收集氣體,4.應注意的問題 (1)由于CaC2與H2O的反應太劇烈,即便是CaC2與H2O的蒸氣接觸,它們也能順利地反應,反應又是放熱的,所以實驗中要獲得平穩(wěn)的乙炔氣流,主要措施有:以飽和NaCl溶液代替水;通過分液漏斗向廣口瓶中加水(或飽和NaCl溶液)時,要慢要少 (2)實驗室中不可用啟普發(fā)生器或具有啟普發(fā)生器原理的實驗裝置作制備乙炔氣體的實驗裝置主要原因是:當關閉啟普發(fā)生器導氣管上的活塞使液態(tài)水和電石固體分離后,CaC2和水蒸氣的反應還在進行;反應使啟普發(fā)生器內氣體物質的量增大,氣體溫度升高,氣體壓強增大,很可能引發(fā)事故,(3)以電石制得的乙炔氣體中往往含有H2SPH3等雜質,使混合氣體通過盛有CuSO4溶液的洗氣瓶可使雜質除去 (4)由于電石易跟水反應,所以電石要密封后放于干燥處 注意:(1)實驗中棉花團的作用: 為了防止產生的泡沫進入導氣管,應在導氣管附近塞入少量棉花,(2)另三個涉及“棉花團”的化學實驗 用KMnO4制O2:防止KMnO4粉末進入導氣管 實驗室制氨氣:把棉花團放在收集NH3的試管口處,防止NH3與空氣對流把浸有稀H2SO4的棉花團放在試管口吸收多余NH3,以防污染 干燥:干燥管的出氣口塞一團棉花,防止粉末被氣流沖出干燥管,命題聚焦,聚焦1 乙炔的實驗室制取,【例1】 圖中的實驗裝置可用于制取乙炔請?zhí)羁? (1)圖中,A管的作用是_,制取乙炔的化學方程式是 _,通過管高度的調整來控制電石與水的反應，達到隨用隨制的目的,CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH,(2)乙炔通入KMnO4酸性溶液中觀察到的現(xiàn)象是_,乙炔發(fā)生了_反應 (3)乙炔通入溴的CCl4溶液中觀察到的現(xiàn)象是_,乙炔發(fā)生了_反應 (4)為了安全,點燃乙炔前應_,乙炔燃燒時的實驗現(xiàn)象是_,紫色的KMnO4溶液褪色,氧化,溴的CCl4溶液由橙色變?yōu)闊o色,加成,驗純,明亮的火焰,有黑煙,解析:本題考查實驗室制取乙炔的原理以及乙炔的性質,同時,通過合理的設計反應發(fā)生器考查學生對實驗的理解及靈活應變的能力 實驗室通過電石和H2O反應制取乙炔:CaC2+2H2OCa(OH)2+CHCH圖示裝置可通過調節(jié)A管的高度,控制反應的發(fā)生和停止;將A管提高,右管中水面上升,與電石接觸發(fā)生反應;將A管降低,右管中水面下降,與電石脫離,反應停止C2H2能使KMnO4溶液和Br2的CCl4溶液褪色,分別發(fā)生氧化反應和加成反應C2H2等可燃性氣體在點燃前必須驗純,以免發(fā)生爆炸,聚焦2 烴的燃燒計算,【例2】 某一定量的苯的同系物完全燃燒,生成的氣體依次通過濃硫酸和堿石灰,經(jīng)測定,前者質量增加10.8 g,后者質量增加39.6 g(設均為完全吸收),又知經(jīng)氯化處理后,該苯的同系物苯環(huán)上的一氯代物二氯代物三氯代物都只有一種,根據(jù)上述條件: (1)推斷該苯的同系物的分子式;,答案：C9H12,(2)寫出該苯的同系物的結構簡式,(2)由該苯的同系物的苯環(huán)上的一氯代物二氯代物三氯代物分別都只有1種,可推知該烴的結構高度對稱,進而推出其 結構簡式為,聚焦3 甲烷的結構與性質,【例3】 1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應,待反應完成后測得四種有機取代產物物質的量相等 (1)消耗的Cl2為_mol,被氯原子取代的氫原子有_mol (2)產生的碳含量最小的有機化合物的空間幾何構型是_,2.5,2.5,正四面體,解析:題目中可應用的信息有:CH4 1 mol,CH4與Cl2發(fā)生取代反應,四種有機產物物質的量相等,有機化合物碳含量最小解題時,抓住取代反應的本質及甲烷的空間幾何構型進行分析即可 (1)因為CH4與Cl2發(fā)生取代反應生成的4種有機取代產物中的碳原子均來自CH4,由碳原子守恒可知,共生成1 mol取代產物,且每一種取代產物物質的量均為0.25 mol由于CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4分子中的氯原子均來自Cl2,由CH4和Cl2反應的方程式知共消耗Cl2:0.25 mol+0.25 mol2+0.25 mol3+0.25 mol4=2.5 molCl2中的,Cl進入HCl, Cl進入有機化合物,故n(H)取代=n(Cl2)=2.5 mol(2)碳含量最小的有機化合物是CCl4,它的空間幾何構型與甲烷相同,方法歸納:烷烴只能與純凈的鹵素單質在光照條件下發(fā)生取代反應,不能與鹵水發(fā)生取代反應 烷烴與鹵素單質發(fā)生取代反應時,一個鹵素分子中只有一個鹵素原子進入有機化合物,因此取代1 mol H原子需要1 mol鹵素單質在烷烴中所有的氫原子都可以被取代,因此其取代后的有機產物可以有多種,高效作業(yè),1.既可用于鑒別乙烷和乙烯,又可用于除去乙烷中的乙烯以得到乙烷的方法是( ) A.通過足量的氫氧化鈉溶液 B.通過足量的溴水 C.通過足量的酸性高錳酸鉀溶液 D.通過足量的濃鹽酸,答案:B,解析:乙烷和乙烯都不與NaOH溶液濃鹽酸反應,乙烯與溴水反應,使溴水褪色,所以溴水既可鑒別乙烷與乙烯又可除去乙烷中的乙烯,酸性KMnO4溶液可以與乙烯反應而褪色,但乙烯被KMnO4溶液氧化而得到CO2,故不能用于除去乙烷中的乙烯,2.下列有關乙炔性質的敘述中,既不同于乙烯又不同于乙烷的是( ) A.能燃燒生成CO2和H2O B.能與溴水發(fā)生加成反應 C.能與酸性KMnO4溶液發(fā)生氧化反應 D.能與HCl反應生成氯乙烯,答案:D,解析:乙烯乙炔都能與溴水發(fā)生加成反應,也都能使酸性KMnO4溶液褪色,烴燃燒都生成CO2和H2O只有乙炔與氯化氫反應生成氯乙烯 ,3.烷烴 是烯烴R和氫氣發(fā)生加成反應后的產物,則R可能的結構簡式有( ) A.4種 B.5種 C.6種 D.7種,答案:C,解析:根據(jù)烯烴與H2加成的原理,推知該烷烴分子中相鄰碳原子上均帶氫原子的碳原子間可以是對應烯烴存在碳碳雙鍵的位置,如下所示: (標號處為對應碳碳雙鍵的位置),4.兩種氣態(tài)烴的混合物共1 L,在空氣中完全燃燒得到1.5 L二氧化碳和2 L水蒸氣(體積均在同溫同壓下測定)關于此混合烴的判斷正確的是( ) A.可能是甲烷和乙烯的混合物 B.一定不是甲烷和乙烯的混合物 C.一定含乙烯,不含甲烷 D.兩種烴分子中氫原子數(shù)都是4,答案:AD,解析:根據(jù)題目條件,混合烴的平均組成為C1.5H4,因此混合烴中一定存在CH4,根據(jù)平均值含義,另一種烴分子中存在4個氫原子,且碳原子數(shù)多于1.5,因此另一種氣態(tài)烴為C2H4或C3H4,5.質子核磁共振譜是研究有機化合物結構的有力手段之一結構中的等效氫原子在核磁共振譜中都給出了相應的峰值(信號),譜中峰的強度與結構中的H原子數(shù)成正比試回答: (1)結構簡式為 的有機化合物,在核磁共振譜中觀察到峰值給出的強度之比為_,11111,(2)實踐中可根據(jù)核磁共振譜上觀察到H原子給出的峰值情況,確定有機化合物的結構分子式為C3H6O2的鏈狀有機化合物的核磁共振譜上峰給出的穩(wěn)定強度之比僅有四種,它們分別是:33;321;3111;1221 請分別推斷出其對應的結構簡式: _; _;,CH3COOCH3,CH3CH2COOH(或HCOOCH2CH3), _; _,HOCH2CH2CHO,(3)在CH3CH2CH2CH3的核磁共振譜上可觀察到兩種峰,而CH3CH=CHCH3的核磁共振譜有4種峰,結合其空間結構(如 CHBr=CHCl有2種空間結構: 解釋產生4個峰的原因:,答案:因為CH3CH=CHCH3有兩種空間結構: 每種結構在核磁共振譜上給出2個峰,所以共給出4個峰,6.分析下列有機化合物的結構簡式,完成填空 CH3CH2CH2CH2CH3 CH3CH2OH,請你對以上化合物進行分類,其中: 屬于烷烴的是_; 屬于烯烴的是_; 屬于芳香烴的是_; 屬于鹵代烴的是_; 屬于醇的是_; 屬于醛的是_; 屬于羧酸的是_(均填編號),7.下圖是一套制取乙烯并驗證乙烯具有還原性的實驗裝置 (1)實驗步驟:_;,連接好裝置并檢查裝置的氣密性,在各裝置中注入相應的試劑(如圖所示);,_ 實驗時,燒瓶中液體混合物逐漸變黑,加熱燒瓶中的混合液,使其溫度迅速升高到170 ,(2)寫出此實驗制取乙烯的化學方程式(注明反應條 件)_ (3)能夠說明乙烯具有還原性的現(xiàn)象是_;裝置甲的作用是_ 若無甲裝置,是否也能檢驗乙烯具有還原性,簡述其理由:_,乙中酸性KMnO4溶液的紫色褪去,除去乙烯中混有的SO2CO2氣體,不能,因為SO2具有還原性,也可使酸性KMnO4溶液褪色,8.某同學設計了如下圖所示的實驗裝置來粗略地測定電石中碳化鈣的質量分數(shù),(1)燒瓶中發(fā)生反應的化學方程式為_;裝置BC的作用是_;燒瓶在放入電石前要干燥,放入電石后應塞緊橡皮塞,這是為了_,CaC2+2H2OC2H2+Ca(OH)2,答案：用于測定生成乙炔氣體的體積,B中貯水,A中產生的乙炔氣體進入B并排出與氣體等體積的水進入量筒,而C用以測定水的體積,間接測得生成乙炔的體積,防止電石與殘留的水或水蒸氣作用產生乙炔散逸到空氣中,(2)所用電石質量不能太大,也不能太小,簡述其原因_