第3節(jié)烴第1課時烴的概述烷烴的化學(xué)性質(zhì)目標與素養(yǎng)：1.了解烴的分類。(宏觀辨識)2.了解烷烴、烯烴、炔烴、苯及其同系物的物理性質(zhì)。(變化觀念)3.掌握烯烴、炔烴的命名規(guī)則(含一個雙鍵或叁鍵)。(模型認知)4.掌握烷烴的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。(證據(jù)推理)一、烴的概述1．烴烴是只由碳、氫兩種元素組成的化合物。2．烴的分類符合通式CnH2n＋2(n≥1)的烴都是烷烴嗎？符合通式CnH2n(n≥2)的烴都是烯烴嗎？提示：符合通式CnH2n＋2的烴一定是烷烴，但符合通式CnH2n的烴不一定是烯烴，也可能為環(huán)烷烴。3．鏈烴(1)分類①飽和烴：碳原子之間的共價鍵全部為碳碳單鍵的烴叫做飽和烴，如烷烴。②不飽和烴：分子中含有不飽和碳原子的烴叫做不飽和烴，如烯烴，炔烴。(2)物理性質(zhì)①相似性烷烴、烯烴、炔烴在物理性質(zhì)上具有某些相似性，如它們均為無色物質(zhì)，都不溶于水而易溶于有機溶劑，密度比水小等。②遞變性鏈烴的物理性質(zhì)隨著原子序數(shù)的遞增呈現(xiàn)出一定的遞變性，如隨分子中碳原子數(shù)目的增加，狀態(tài)由氣態(tài)到液態(tài)到固態(tài)；而熔點和沸點逐漸升高，密度逐漸增大(但小于1g·cm－3)。4．苯及其同系物(1)芳香烴的來源：最初來源于煤焦油，現(xiàn)在主要來源于石油化學(xué)工業(yè)。(2)苯：是組成最簡單的芳香烴。它是無色液體，有毒，沸點為80℃，熔點為5.5℃；不溶于水，能溶解許多物質(zhì)，是良好的(3)乙苯的結(jié)構(gòu)簡式為，對二甲苯的結(jié)構(gòu)簡式為。芳香族化合物、芳香烴和苯的同系物有什么關(guān)系？提示：二、烷烴的化學(xué)性質(zhì)1．穩(wěn)定性常溫下，與強酸、強堿、強氧化劑和還原劑不反應(yīng)。2．氧化反應(yīng)——與氧氣的反應(yīng)3．取代反應(yīng)(光照)(只寫生成一氯代物)微點撥：烷烴只能與鹵素單質(zhì)在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，不能與其水溶液發(fā)生取代反應(yīng)。取代反應(yīng)得到的不只是一氯代物，烷烴分子中的所有氫原子都可被氯原子取代。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)烷烴屬于飽和烴，也屬于鏈烴。 ()(2)不飽和烴分子中一定含有碳碳雙鍵或碳碳叁鍵。 ()(3)屬于苯的同系物。 ()(4)烷烴能使酸性KMnO4溶液退色。 ()(5)烷烴在一定條件下與鹵素單質(zhì)反應(yīng)生成鹵代烴。 ()[提示](1)√(2)×(3)×(4)×(5)√2．已知①丁烷；②2-甲基丙烷；③正戊烷；④2-甲基丁烷；⑤2,2-二甲基丙烷，下列關(guān)于它們的沸點的排列順序正確的是()A．①>②>③>④>⑤B．⑤>④>③>②>①C．③>④>⑤>①>②D．②>①>⑤>④>③C[對于烷烴，相對分子質(zhì)量大的，分子間作用力大，沸點較高；對于相對分子質(zhì)量相同的烷烴，支鏈越多，沸點越低，故沸點：③>④>⑤>①>②。]3．按照要求對下列物質(zhì)進行分類(將序號填在橫線上)。(1)屬于鏈烴的為________。(2)屬于環(huán)烴的為________。(3)屬于脂環(huán)烴的為________。(4)屬于芳香烴的為________。[解析]不含環(huán)的烴稱為鏈烴，有①、⑥、⑧；含有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的烴為環(huán)烴，有②、③、④、⑤；不含苯環(huán)的環(huán)烴為脂環(huán)烴，有②；含有苯環(huán)的烴為芳香烴，有③、④、⑤。[答案](1)①⑥⑧(2)②③④⑤(3)②(4)③④⑤不飽和烴的命名1.烯烴、炔烴的命名烯烴和炔烴的命名跟烷烴類似，所不同的是應(yīng)先考慮主鏈中含有碳碳雙鍵()、碳碳叁鍵(—C≡C—)。具體步驟為：2．苯的同系物的系統(tǒng)命名法苯的同系物以苯為母體命名，苯的同系物及苯的取代物命名時苯環(huán)上的編號既可順時針編，亦可逆時針編，但是要從環(huán)上最簡單的取代基或側(cè)鏈編起，且使各取代基或側(cè)鏈的位次之和最小(也可以用習(xí)慣命名法)。如：1,2-二甲苯(鄰二甲苯)；：1,3-二甲苯(間二甲苯)。【典例1】(1)用系統(tǒng)命名法命名下列物質(zhì)：(2)據(jù)下列名稱寫出各物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式：①1-戊烯：_________________________________________。②2-丁炔：_________________________________________。③對氯甲苯：__________________________________________________________________________________________。[解析](1)主鏈上四個碳原子，母體為丁烯，雙鍵位置在1號碳原子上。②主鏈上五個碳原子，母體為戊炔，支鏈(乙基)在3號碳原子上，叁鍵在1號碳原子上。③主鏈上有四個碳原子，有兩個雙鍵，母體為丁二烯，雙鍵位置分別在1號、3號碳原子上。(2)據(jù)名稱先找出母體的結(jié)構(gòu)簡式，再在母體上添加取代基。[答案](1)①1-丁烯②3-乙基-1-戊炔③1,3-丁二烯(1)標明碳碳雙鍵或叁鍵位置時只需注明碳碳雙鍵或叁鍵所連碳原子編號較小的數(shù)字。(2)烯、炔烴名稱的大體順序是：取代基位置→取代基名稱→雙(叁)鍵位置→主鏈名稱。下列有機物命名正確的是()B[A項中主鏈選擇錯誤，應(yīng)為3-甲基戊烷；C項中兩個甲基處于對位，應(yīng)為對二甲苯；D項中雙鍵的位置表示錯誤，應(yīng)為2-甲基-1-丙烯。]烷烴與鹵素單質(zhì)(X2)的取代反應(yīng)反應(yīng)條件光照(放在光亮處，日光直射會發(fā)生爆炸)反應(yīng)物純凈的鹵素單質(zhì)(烷烴與鹵素單質(zhì)的水溶液不反應(yīng))化學(xué)鍵變化斷鍵：C—H鍵和X—X鍵成鍵：C—X鍵和H—X鍵取代特點烷烴分子中的氫原子被鹵素原子逐步取代，且往往是各步反應(yīng)同時發(fā)生產(chǎn)物特點種類多種鹵代烷烴的混合物，HX的物質(zhì)的量最多產(chǎn)物的量①根據(jù)碳元素守恒，烷烴的物質(zhì)的量等于所有鹵代烷烴的物質(zhì)的量之和②根據(jù)取代的特點，有機物中氯元素的物質(zhì)的量等于HX的物質(zhì)的量等于氯氣的物質(zhì)的量，即n(X2)＝n(一鹵代物)＋2n(二鹵代物)＋3n(三鹵代物)＋……＝n(HX)【典例2】下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)的敘述正確的是()A．甲烷與氯氣的物質(zhì)的量之比為1∶1，混合發(fā)生取代反應(yīng)只生成CH3ClB．甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成的產(chǎn)物中CH3Cl最多C．甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，生成的產(chǎn)物為混合物D．1molCH4完全生成CCl4，最多消耗2molCl2C[甲烷與氯氣一旦發(fā)生取代反應(yīng)就不會停止在某一步，故得不到純凈的CH3Cl，A錯誤，C正確；甲烷與氯氣的反應(yīng)中每取代1mol氫原子，消耗1mol氯氣，生成1molHCl，故產(chǎn)物中HCl最多，B錯誤；1molCH4完全生成CCl4，最多消耗4molCl2，D錯誤。]在光照條件下，等物質(zhì)的量的CH3CH3與Cl2充分反應(yīng)后，得到產(chǎn)物中物質(zhì)的量最多的是()A．CH3CH2Cl B．CH2ClCH2ClC．CCl3CH3 D．HClD[由于乙烷分子中氫原子的性質(zhì)完全相同，所以取代反應(yīng)不只發(fā)生一元取代，而發(fā)生一系列的反應(yīng)：CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up16(hν))CH3CH2Cl＋HClCH3CH2Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up16(hν))CH3CHCl2＋HCl……CHCl2CCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up16(hν))CCl3CCl3＋HCl每消耗1molCl2就生成1molHCl，故生成的產(chǎn)物中HCl的物質(zhì)的量最多。]烴的燃燒規(guī)律及應(yīng)用1.烴的燃燒規(guī)律(1)烴的燃燒通式CxHy＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))O2eq\o(→,\s\up16(點燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O。(2)烴燃燒的三個規(guī)律①等質(zhì)量的烴完全燃燒②等物質(zhì)的量的烴完全燃燒a．烴分子中eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))的數(shù)值越大，則耗氧量越大。b．烴分子中x的數(shù)值越大，完全燃燒生成的CO2越多。c．烴分子中y的數(shù)值越大，完全燃燒生成的H2O的物質(zhì)的量越多。③最簡式相同的烴燃燒a．最簡式相同的烴，C、H的質(zhì)量分數(shù)相同。b．等質(zhì)量的最簡式相同的烴完全燃燒時，耗氧量相同、產(chǎn)生的CO2、H2O的質(zhì)量、物質(zhì)的量均相同。2．燃燒規(guī)律的應(yīng)用(1)若反應(yīng)前后溫度保持在100℃CxHy＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))O2eq\o(→,\s\up16(點燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2OΔV1x＋eq\f(y,4)xeq\f(y,2)eq\f(y,4)－1故反應(yīng)前后氣體體積的變化ΔV僅與氫原子數(shù)y有關(guān)。(2)若反應(yīng)前后溫度低于100℃，此時氣體體積一定是減少的，減少的氣體體積為ΔV＝1＋eq\f(y,4)，也與氫原子數(shù)有關(guān)。【典例3】現(xiàn)有CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8五種有機物，等質(zhì)量的以上物質(zhì)中，在相同狀況下體積最大的是________；等質(zhì)量的以上物質(zhì)完全燃燒時，消耗O2的量最多的是________；同狀況、等體積、等物質(zhì)的量的以上物質(zhì)完全燃燒時，消耗O2的量最多的是________；等質(zhì)量的以上物質(zhì)完全燃燒時，生成的CO2最多的是____________，生成水最多的是________。在120℃，1.01×105Pa時，以上氣態(tài)烴和足量的O2[解析]V＝Vm·eq\f(m,M)，同質(zhì)量時，氣體體積與氣體的摩爾質(zhì)量成反比，所以同質(zhì)量的五種氣體，在相同狀況下，CH4的體積最大。對于同質(zhì)量的烴CxHy，完全燃燒時耗氧量的多少取決于eq\f(y,x)的大小，eq\f(y,x)越大，耗氧量越多，生成的H2O物質(zhì)的量越大，CO2的物質(zhì)的量越少。同狀況、等體積、等物質(zhì)的量的烴CxHy完全燃燒，耗氧量取決于(x＋eq\f(y,4))的相對大小。當水為氣態(tài)時，y＝4，燃燒前后體積不變。[答案]CH4CH4C3H8C2H4、C3H6CH4CH4、C2在1.01×105Pa、120℃A．1 B．2C．3 D．4D[假設(shè)該烴的分子式為CxHy，根據(jù)其完全燃燒的化學(xué)方程式：CxHy＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))O2eq\o(→,\s\up16(點燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O(g)，因為反應(yīng)前后體積不變，則有x＋eq\f(y,2)＝1＋x＋eq\f(y,4)，得y＝4，所以該烴分子中有4個氫原子；又因為該烴完全燃燒，所以有x＋eq\f(y,4)≤4，將y＝4代入得x≤3。]1．下列各烴屬于苯的同系物的是()B[只含一個苯環(huán)且苯環(huán)上只連烷烴基的有機物屬于苯的同系物，通式為CnH2n－6(n≥6)。]2．下列四種命名正確的是()A．2-甲基-2-丁炔 B．2-乙基丙烷C．3-甲基-2-丁烯 D．2-甲基-2-丁烯D[根據(jù)名稱寫出相應(yīng)的有機物的結(jié)構(gòu)簡式：A為，第二個碳原子形成5個共價鍵，錯誤；B為，主鏈選擇錯誤，其正確命名為2-甲基丁烷；C為，其正確的命名為2-甲基-2-丁烯；D正確。]3．等物質(zhì)的量的下列有機物完全燃燒，消耗O2最多的是()A．C2H2 B．C2H4C．C2H6 D．C6H6D[據(jù)烴的燃燒通式或據(jù)C～O2、4H～O2分析：等物質(zhì)的量的烴分子中含碳、氫原子數(shù)目越多，耗氧量越多。]4．下列關(guān)于烷烴性質(zhì)的敘述正確的是()A．烷烴分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)B．烷烴分子中碳元素表現(xiàn)負價，易被酸性KMnO4溶液氧化C．在光照條件下，烷烴易與溴水發(fā)生取代反應(yīng)D．烷烴的鹵代反應(yīng)很難得到純凈的產(chǎn)物D[烷烴的分子結(jié)構(gòu)較穩(wěn)定，難發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，但并不是說就不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，A選項錯誤。雖然在烷烴中碳元素表現(xiàn)負價，但由于碳碳單鍵、碳氫單鍵的鍵能大，難斷裂，不能被酸性KMnO4溶液氧化，B選項錯誤。烷烴與鹵素單質(zhì)可發(fā)生鹵代反應(yīng)，且往往得到多種鹵代產(chǎn)物的混合物，但與其水溶液很難反應(yīng)，C選項錯誤，D選項正確。]5．丁烷的分子結(jié)構(gòu)可簡寫成鍵線式結(jié)構(gòu)，有機物A的鍵線式結(jié)構(gòu)為，則：(1)有機物A的分子式為____________。(2)用系統(tǒng)命名法命名有機物A，其名稱為_____________。(3)有機物A完全燃燒的化學(xué)方程式為_________________。(4)有機物A與Cl2發(fā)生反應(yīng)生成的一氯代物的可能結(jié)構(gòu)簡式為____________，寫出A與Cl2反應(yīng)生成任意一種一氯代物的反應(yīng)方程式______________________________________