高一化學魯科版學案：例題與探究第三章第節(jié)認識有機化合物

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精典題精講例11molCH4與Cl2發(fā)生取代反應，待反應完全后，測得四種有機取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗Cl2的物質(zhì)的量為多少？產(chǎn)物最多的物質(zhì)是什么？A。0.5molB.2molC。2.5molD.4molE.CH3ClF。CH2Cl2G.CHCl3H。CCl4思路解析：本題考查的知識點是氯氣取代反應特點和定量關系。取代反應是逐步進行的，每摩爾的鹵素只能取代1摩爾的氫原子，每一步取代反應中都有HCl生成，所以每生成1摩爾CH3Cl則消耗1摩爾氯氣并產(chǎn)生1摩爾HCl，每生成1摩爾CH2Cl2則消耗2摩爾氯氣并產(chǎn)生2摩爾HCl，每生成1摩爾CHCl3則消耗3摩爾氯氣并產(chǎn)生3摩爾HCl，每生成1摩爾CCl4則消耗4摩爾氯氣并產(chǎn)生4摩爾HCl。由此可見，生成物中物質(zhì)的量最多的是HCl。將1molCH4與Cl2發(fā)生取代反應，得到四種取代物的物質(zhì)的量相等，則生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各為0.25mol,該四種取代物中n（Cl）=0。25mol×(1+2+3+4)=2.5mol,根據(jù)取代反應的特點知,n（HCl)=2.5mol,故生成物中含氯原子的物質(zhì)的量為5mol,則n（Cl2）=2。5mol。答案:C和I綠色通道:CH4與Cl2的取代反應有以下特點：①產(chǎn)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl的混合物;②烴中有幾摩爾H原子，則最多能跟與氫原子物質(zhì)的量相同的Cl2發(fā)生取代反應。變式訓練1如圖3—1所示，一端封閉的U形管,封閉著的一端有一段CH4和Cl2的混合氣體，在水平部分有一段氣柱，其他兩端為液柱，已知液體與氣體不反應，使甲烷和氯氣在稍暗的光線下緩慢反應，則中間氣柱的長度如何變化（設中間氣體未移出U形管的水平部分）（）圖3—1A.變大B.變小C.不變D.難以確定思路解析:如圖所示中間氣柱的長度跟壓強大小有關，壓強越大,氣柱越短；左端甲烷和氯氣的混合氣體在光照下發(fā)生一系列的反應，總體積減小，所以使左端氣體壓強減小;所以右端液柱降低，使中間氣柱的壓強減小，長度變大。答案：A變式訓練2將CH4和Cl2組成的混合氣體經(jīng)光照完全反應后生成的氣態(tài)產(chǎn)物共有（）A.2種B.3種C.4種D。1種思路解析:甲烷與氯氣進行一系列的反應，生成5種產(chǎn)物，氣態(tài)產(chǎn)物為一氯甲烷和氯化氫，而其余三種產(chǎn)物為液體.答案：A例21L丙烷與xLO2混合點燃,丙烷完全反應后，生成混合氣體體積為aL(氣體體積均在120℃、1。01×105Pa壓強下)。將aL混合氣體通過足量堿石灰后，測得剩余氣體體積為bL。若a—b=6，則x的值為（）A。4B。4。5C.5.5思路解析：本題考查的知識點是有關烴燃燒的計算.解題的關鍵在于正確理解“丙烷完全反應”的含義，即丙烷可能充分燃燒生成二氧化碳和水,也可能不充分燃燒生成一氧化碳、二氧化碳和水.如圖3—2所示，由題意分析:圖3—2因為a-b=6，即V（CO2）+V（H2O)=6L，所以V(CO2)=2L；又由碳原子守恒可知V（CO)=1L。所以，據(jù)上可計算得出:V(O2）=(4+1）×1/2+2×1=4。5L。答案：B綠色通道：考查烴的燃燒反應，根據(jù)元素守恒和燃燒是完全還是充分共同判斷產(chǎn)物。變式訓練1常溫下，將某氣態(tài)烴與氧氣組成的混合氣體充入密閉容器中,點燃后恢復至室溫，此時容器內(nèi)壓強為原壓強的一半，再經(jīng)NaOH溶液處理，容器內(nèi)幾乎成為真空，此烴分子式是（）A.C2H6B。C2H4C。C3H8D。C3思路解析：依題意，氣態(tài)烴與氧氣恰好完全反應，利用有關反應式：CxHy+(x+）O2xCO2+H2O，在相同條件下,反應前后壓強之比等于反應前后物質(zhì)的量之比。，化簡得y=4（x-1)。討論：①當x=1時,y=0舍去；②當x=2時，y=4；③當x=3時，y=8.答案：BC變式訓練2某氣態(tài)烴10mL完全燃燒后,生成相同狀況下的CO230mL，水蒸氣40mL，則烴的分子式為（）A。CH4B.C2H6C。C3H8D.C4思路解析：烴中只含有碳和氫兩種元素，根據(jù)碳氫守恒：n（CxHy)∶n（CO2）∶n（H）=10∶30∶（40×2)=1∶3∶8，所以該烴為C3H8。答案：C例3（經(jīng)典回放)作為國家正在實施的“西氣東輸”工程的終點站，上海將逐步改變以煤、石油為主的能源結構，這對解決城市環(huán)境污染意義重大。（1)目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤氣，浦東新區(qū)居民開始使用東海天然氣作為民用燃料。管道煤氣的主要成分是CO、H2和少量烴類，天然氣的主要成分是CH4。它們的燃燒反應如下:2CO+O22CO2，2H2+O22H2O，CH4+2O2CO2+2H2O根據(jù)以上化學方程式判斷：燃燒相同體積的管道煤氣和天然氣，消耗空氣體積較大的是____________。因此燃燒管道煤氣的灶具如要改燒天然氣，灶具的改進方法是____________（填“增大"或“減小")進風口，如不作改進可能產(chǎn)生的不良結果是____________.(2）管道煤氣中含有的烴類,除甲烷外，還有少量乙烷、丙烷、丁烷等，它們的某些性質(zhì)見下表:乙烷丙烷丁烷熔點/℃-183.3—189.7-138。4沸點/℃-88。6-42.1-0。5試根據(jù)以上某個關鍵數(shù)據(jù)解釋嚴寒的冬季有時管道煤氣火焰很小，并且呈斷續(xù)狀態(tài)的原因是_____________________________________________________。思路解析：2molCO或2molH2燃燒需要1molO2，而1molCH4燃燒需要2molO2。因此，燃燒相同體積的管道煤氣和天然氣，消耗空氣體積較大的是天然氣。燃燒管道煤氣的灶具如要改燒天然氣，灶具的改進方法是增大進風口，如不作改進,氧氣供給不足,甲烷燃燒不充分，生成有毒氣體，如CO。嚴寒的冬季有時管道煤氣火焰很小，并且呈斷續(xù)狀態(tài)的原因是丁烷遇冷凝結為液體,使管道內(nèi)氣流不暢通。答案：(1)天然氣增大氧氣供應不充分，CH4燃燒不充分生成有毒氣體CO(2）丁烷遇冷凝結為液體,使管道內(nèi)氣流不暢通綠色通道:解此題的前提需知道管道煤氣和天然氣的主要成分,根據(jù)燃燒反應的化學方程式可確定消耗空氣體積的大小.變式訓練1（經(jīng)典回放）天然氣的燃燒產(chǎn)物無毒、熱值高、管道輸送方便，將成為我國西部開發(fā)的重點之一。天然氣常和石油伴生，其主要的成分是_________________。能說明它是正四面體而非正方形平面結構的理由是（）A.其一氯取代物不存在同分異構體B。其二氯取代物不存在同分異構體C.其三氯取代物不存在同分異構體D。它的鍵長和鍵角都相等思路解析：天然氣的主要成分是甲烷，若為平面正方形結構，則其二元取代物有兩種同分異構體，而正四面體的二元取代物不存在同分異構體。答案:CH4B變式訓練2（經(jīng)典回放）為了減少大氣污染，許多城市推廣汽車使用清潔燃料.目前使用的清潔燃料主要有兩類:一類是壓縮天然氣（CNG）,另一類是液化石油氣（LPG)。這兩類燃料的主要成分都是（）A。碳水化合物B.碳氫化合物C.氫氣D。醇類思路解析：天然氣的主要成分是CH4，液化石油氣的成分主要是C1—C4的各種烴，它們都屬于碳氫化合物。答案:B變式訓練3下列敘述中錯誤的是（）A.點燃甲烷前必須事先進行驗純B.甲烷燃燒能放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料C.煤礦的礦井要注意通風和嚴禁煙火，以防爆炸事故的發(fā)生D。在空氣中,將甲烷加熱到1000℃以上,能分解成炭黑和氫氣思路解析：A中可燃性氣體在燃燒前必須進行驗純，防止發(fā)生爆炸；甲烷燃燒能放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料，所以B正確;煤礦的礦井中含有大量的甲烷，所以要注意通風和嚴禁煙火,以防爆炸事故的發(fā)生，C正確；D中甲烷必須在隔絕空氣的條件下加熱到1000℃以上，才能分解成炭黑和氫氣。答案：D例4化學工作者從反應RH+Cl2RCl(g）+HCl(g）（光照條件下)受到啟發(fā)，提出在農(nóng)藥和有機合成工業(yè)中可獲得副產(chǎn)品鹽酸，這一設想已變?yōu)楝F(xiàn)實。試指出上述反應產(chǎn)物所得鹽酸可能用到的最佳分離方法是（)A.蒸餾法B.水洗分液法C.升華法D。有機溶劑萃取法思路解析：掌握有機物和無機物的區(qū)別以及常見分離方法是正確解答此題的前提。選擇分離方法應首先判斷混合物的狀態(tài)，若是固—固選擇升華法,液-液（互溶）選擇蒸餾法，液—液(不溶)選擇分液法，因為有機物RCl難溶于水,鹽酸極易溶于水，故選擇B.答案：B黑色陷阱：解答此題時容易犯的錯誤有:不能根據(jù)有機物的特點和無機物的區(qū)別來解答；不會選擇最簡捷的方法。變式訓練氯仿（CHCl3）可作麻醉劑，但常因保存不妥而被氧氣氧化，產(chǎn)生劇毒物光氣(COCl2)；2CHCl3+O22HCl+2COCl2.為了防止事故，在使用前需檢驗氯仿是否變質(zhì)，應選用的試劑是（）A。NaOH溶液B.AgNO3溶液C.鹽酸D.水思路解析：只要證明生成了HCl,就證明了氯仿被氧化。因氯仿不與硝酸銀反應，所以試劑為B.答案:B例5進行一氯取代反應后，只能生成三種沸點不同的產(chǎn)物的烷烴是（）A．(CH3）2CHCH2CH3B．（CH3CH2)2CHCH3C．（CH3)2CHCH(CH3)2D．(CH3）3CCH2CH3思路解析：考查知識點：烷烴的同分異構體的判斷確定烴的一鹵代物的同分異構體的數(shù)目，關鍵是找出烴中有多少種等效氫原子，就有多少種一鹵代物.等效氫的判斷方法：(1)同一碳原子上的氫原子等效；（2）同一碳原子所連甲基上的氫原子等效；(3)處于鏡面對稱位置上的氫原子等效。將本題各項分子展開,然后按上述原則判斷:可見A、B中含四種等效氫原子，C中含兩種，只有D中含三種，即只能生成三種沸點不同的產(chǎn)物。答案：D綠色通道：同分異構體化學性質(zhì)相似，物理性質(zhì)不同.所以三種沸點不同的產(chǎn)物說明烷烴一氯取代后可生成三種不同的有機產(chǎn)物。變式訓練分子式為C7H16的烷烴中，含有三個甲基的同分異構體數(shù)目是（)A.2種B。3種C.4種D.5種思路解析：如果只考慮兩個甲基在碳鏈兩端，余下一個甲基作為取代基，會錯選A。若思維一經(jīng)發(fā)散，考慮到其他烷基照樣含有甲基,就不會受三個甲基的假象蒙蔽,可選擇乙基（CH3CH2—)作取代基,這樣可得同分異構體數(shù)目為三個。答案：B問題探究問題1如何通過實驗證明甲烷中含碳和氫兩種元素?導思：考查確定有機物所含元素的種類，常用的方法有可利用燃燒并檢驗其燃燒產(chǎn)物的方法來證明，但不能確定是否含有氧元素.另外還有其他的一些方法在后面的學習中，需要不斷積累.探究：點燃純凈的甲烷氣體，將一個干燥、潔凈的小燒杯倒扣在火焰上方約半分鐘,停止通入甲烷氣體，將燒杯正置于石棉網(wǎng)上稍冷，觀察燒杯內(nèi)壁上的現(xiàn)象，若燒杯內(nèi)壁有水膜出現(xiàn)，說明甲烷氣體中含有氫元素；然后將燒杯迅速倒轉(zhuǎn)過來，向燒杯里注入少量的澄清石灰水，輕輕振蕩燒杯，觀察燒杯內(nèi)液體的現(xiàn)象,若石灰水變?yōu)榘咨珳啙釥顟B(tài)，說明甲烷氣體燃燒生成了二氧化碳氣體，甲烷中含有碳元素.問題2你能根據(jù)甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的分子式，推出烷烴的化學通式嗎？(設碳原子數(shù)為n）導思：推有機物的通式一種方法是利用數(shù)學關系推導，另一種方法就是根據(jù)分子的結構進行推導。利用數(shù)學關系推導:根據(jù)甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的分子式找出規(guī)律，判斷烷烴碳原子數(shù)和氫原子數(shù)之間的關系,從而推出烷烴的化學通式.根據(jù)分子的結構進行推導：根據(jù)甲烷、乙烷、丙烷和丁烷的結構找出規(guī)律，判斷烷烴碳原子數(shù)和氫原子數(shù)之間的關系，從而推出烷烴的化學通式。探究：觀察法：首先寫出乙烷、丙烷和丁烷的分子