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2013年高中化学学业水平测试课件:第15讲 甲烷、乙烯、苯


第十五讲 甲烷、乙烯、苯

1.了解有机化合物中碳的成键特征
2.了解有机化合物的同分异构现象 3.了解甲烷、乙烯、苯等有机化合物的主要性质 4.了解乙烯、氯乙烯等在化工生产中的重要作用 5.了解取代反应、加成反应

一、有机化学基础知识

1.有机物
(1)定义:一般将含有________元素的

________称为有机 化合物,简称有机物。有机物的组成中除了碳元素外,常有H、 O、S、N、P、卤素等元素。 (2)碳原子的成键特征:在有机物中,碳原子呈________ 价,碳原子既与其他原子形成共价键,也相互形成碳碳单键、 双键或三键等,有机化合物有链状分子和环状分子。 2.同分异构体:化合物________相同,________不同的 现象称________现象,其化合物互称同分异构体。 1.(1)碳 化合物 (2)四 2.分子式 结构 同分异构

3.烃:仅含________、________两种元素的有机物称为 碳氢化合物,也称为烃。如:CH4、C2H4、苯等。 特别提示:1.同分异构体结构不同,性质也有所不同,是 不同的物质。 2.同分异构体属于不同化合物,由于一式多构(物),这 是有机物种类繁多的主要原因之一。

二、甲烷
1.甲烷的存在 (1)甲烷是________、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要 成分。 (2)我国的天然气主要分布在中西部。

3.碳 氢

二、1.天然气

2.分子结构:CH4是________体结构分子,分子中4个 共价键完全等同。CH4是最简单的烷烃。 3.物理性质:甲烷是一种无色、无味、密度比空气 ______,极难溶解于水的气体。 4.化学性质:在通常情况下,甲烷比较稳定,与高锰酸 钾等强氧化剂、强酸、强碱不反应。易燃烧,高温分解,能 发生取代反应。 (1)燃烧反应方程式:CH4+2O2 ― → ________(淡蓝色 ― 火焰,天然气是清洁能源) (2)分解反应:在隔绝空气、1000 ℃以上分解。反应方程 高温 式:CH4 ― → ________,分解产物炭黑是重要化工原料,用 ― 于橡胶工业、制造颜料、油墨、油漆等。
点燃

2.正四面 3.小

4.(1)CO2+2H2O

(2)C+2H2

(3)取代反应 ①定义:有机物分子里的某些原子或者原子团被其他原 代替 子或者原子团________的反应称取代反应。 ②CH4与Cl2发生反应的过程分析

一氯甲烷(沸点:-24.2 ℃) CH3Cl+Cl2 ― → CH2Cl2+HCl ―
光照 ― → CHCl3+HCl CH2Cl2+Cl2 ― ― CHCl3+Cl2 ― → CCl4+HCl 光照 光照

常温下一氯甲烷呈________态,二氯甲烷、三氯甲烷 (氯仿)、四氯甲烷(四氯化碳)均是难溶于水的油状________ 体。其中氯仿毒性较大,是麻醉剂。

特别提示:1.有机物发生取代反应的其他反应物可以是 单质也可以是化合物,生成的产物是两种或两种以上。
2.甲烷及其他可燃性气体也存在爆炸极限,所以点燃 可燃性气体之前都要检验其纯度。 3.CH4、H2S、H2等气体在空气中燃烧,火焰呈淡蓝 色;固态的硫在空气中燃烧,火焰呈淡蓝色;液态的酒精在 空气中燃烧,火焰呈淡蓝色;CO气体在空气中燃烧,火焰 呈蓝色。

②气 液

三、乙烯 1.分子结构:C2H4是平面矩形,分子中碳碳原子以

双键 ________(

)结合。C2H4是最简单的烯烃。

2.物理性质:乙烯是一种无色、稍有气味,难溶于水, 比空气略轻的气体。 3.化学性质:乙烯分子的双键中有一对共用电子形成的 易 化学键________断裂,易发生加成反应、加聚反应、氧化反 应,难发生取代反应。 (1)氧化反应 ①燃烧:乙烯的含碳量较高,燃烧时常冒黑烟。反应式:
点燃 ― CH2=CH2+3O2 ― → 2CO2+2H2O

氧化 ②乙烯能被酸性高锰酸钾溶液________使其褪色。可用 于鉴别甲烷和乙烯。 (2)加成反应 不饱和 ①定义:有机分子中________碳原子与其他原子或原子 团直接结合生成新的化合物的反应叫加成反应。 ②乙烯通入溴的CCl4溶液与Br2发生加成反应,溴的CCl4 褪色 溶液________,用于鉴别乙烯与甲烷。 ③加成反应实例:

CH2=CH2+H2O 化法制取乙醇。

催化剂 加热、加压

CH3—CH2OH

工业上乙烯水

(3)乙烯、氯乙烯的加聚反应 ①加聚反应:有机分子中双键(或三键)两端的碳原子与 其他原子或原子团因发生________反应而结合成相对分子质 量大的________的反应叫加成聚合反应,简称加聚反应。 ②在适当温度、压强、催化剂作用下,乙烯、氯乙烯分 子间通过加聚反应相互结合形成很长碳链的聚乙烯、聚氯乙 烯。 CH2=CH2+CH2=CH2+CH2=CH2+……→-CH2- CH2-CH2-CH2-CH2-CH2-…… nCH2=CH2
催化剂 ?CH2—CH2?

(3)①加成

高分子

(4)乙烯的用途 乙烯是石油炼制裂解的重要产物。世界上将乙烯的产量 作为衡量一个国家________化工发展水平的________。是重 要有机化工原料,也是水果________。如:水果利用分解释 放出乙烯,可促进作物成熟。 特别提示:1.乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色是发生氧化 反应,表现还原性。 2.乙烯使溴的CCl4溶液或溴水褪色是与Br2发生加成反 应,表现双键的活泼性。 (4)石油 标志 催熟剂

四、苯 1.分子结构特点: (C6H6)平面正六边形结构,苯

环上的碳碳键是介于碳碳________和碳碳________之间的特 殊键,C、H原子均在同一平面。 2.物理性质:苯是一种________色、有特殊气味的 ____________毒液体,密度比水小,难溶于水;沸点为80.5 ℃,熔点为5.5 ℃,当温度低于5.5 ℃时,苯会凝结成无色晶 体。 3.化学性质:苯性质稳定,难氧化,可燃烧,取代易 于加成,常作为有机溶剂或萃取溴、碘等的萃取剂。 1.单键 双键 2.无 有

①苯的燃烧反应;苯可以在空气中燃烧,火焰明亮、有

浓烟,生成CO2和H2O,并放出大量的热。 反应式:
点燃 2C6H6+15O2 ― → 6CO2+6H2O ―

②苯不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,不会出现使高锰酸 褪色 钾溶液________的现象。 ③苯的取代反应(如硝化、卤代) 苯与浓硝酸在加热和浓硫酸催化、脱水作用下生成硝基 苯或(和)多硝基苯。如:
― → ― +HO—NO2 50~60℃ NO2 +H2O
浓硫酸

硝基苯有毒,与皮肤接触或它的蒸气被人体吸收,都能 引起中毒。

④苯的加成反应

苯在特定条件下,苯能发生加成反应。如:苯与氢气发
生加成反应,生成环己烷(C6H12)。

特别提示:苯分子中无碳碳单键和碳碳双键,一般情况
下发生取代反应。

甲烷的结构与性质 (2011年广东龙山中学学业水平模拟)下列关于甲 烷的叙述错误的是( )

A.天然气的主要成分

B.最简单的有机物
C.含碳质量分数最大的有机物 D.与氯气在光照条件下能发生取代反应 解析:A、B、D明显正确;甲烷是含碳质量分数最小的 有机物;C错。 答案:C

我国近几年接连发生多起煤矿爆炸事故,造成重大
人员伤亡和财产损失。煤矿发生爆炸事故的元凶是煤矿坑道气 中含有的甲烷。下列关于甲烷的叙述中正确的是( A.甲烷是一种含极性键的正四面体型的分子 B.甲烷分子中两个氢原子被氯取代后,可形成两种不同 结构的分子 C.甲烷是重要的化工原料,其分解产物可用于合成氨和 )

橡胶工业
D.“抽”出坑道中的甲烷,既可用作清洁燃料,又可防

止爆炸

解析:选项A正确,甲烷是一种含C-H极性键,呈正 四面体型的分子。选项B错误, 甲烷是正四面体结构,分子 中任意两个氢原子的相对空间位置相同,因此两个氢原子被 氯取代后生成的二氯甲烷没有同分异构体存在。选项C正确, 甲烷分解产物H2,可用于合成氨,炭黑粉可用于橡胶工业。 选项D正确, 坑道中的甲烷含有大量空气,易燃烧爆炸。

答案:ACD
特别提示:同系物: 结构相似,在分子组成上相差一 个或若干个CH2原子团的物质互称同系物。同系物随着碳原 子数的增多,相对分子质量逐渐增大,分子间作用力逐渐增 大,熔沸点逐渐升高;因结构相似,同系物之间的化学性质 一般相似。如:沸点CH4<C2H6<C3H8<C4H10<C5H12。

烃类燃烧耗氧量 下列物质在空气中燃烧消耗氧气最少的是( )

A.6 mol的甲烷
C.1 mol的苯

B.3 mol的乙烯
D.3 mol乙烷

解析:据题意知,它们含有的碳元素物质的量一样多, 故只需比较H的耗氧量。6 mol甲烷、3 mol乙烯、1 mol苯、3 mol乙烷分别含氢原子的物质的量是24 mol、12 mol、6 mol、 18 mol,所以1 mol苯耗氧量最少。耗氧由多到少顺序是 A>D>B>C。 答案:C

(2011年金山中学学业水平测试模拟)等物质的
量的下列烃,完全燃烧生成CO2和H2O,耗氧最多的是( A.CH4 C.C6H6 B.C2H4 D.C4H10 )

解析:等物质的量的下列烃,完全燃烧耗氧与C原子、
点燃 H原子数目有关,明显排除A、B;又C6H6+ 15 O2― →6CO2 ―
2

+3H2O ,C4H10完全燃烧耗氧气6.5 mol,明显D正确。

答案:C

取代反应与加成反应 (2010年江西学业水平测试)下列反应中,属于加

成反应的是(

)

A.乙烯使酸性KMnO4溶液褪色 B.将苯滴入溴水中,振荡后水层接近无色 C.乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 D.甲烷与氯气混合光照一段时间后黄绿色消失 解析:乙烯分子中含有碳碳双键,能被强氧化剂如酸性 KMnO4溶液氧化断裂,发生氧化反应;能与卤素等物质发生 加成反应;将苯滴入溴水中,振荡后水层接近无色,过程中发 生萃取,不是化学反应;甲烷与氯气混合光照一段时间后黄绿 色消失,发生取代反应。 答案:C

(2011年广东罗定市学业水平测试模拟)下列反应 属于取代反应的是( A.甲烷燃烧 B.在镍催化下,苯与氢气反应生成环己烷 C.光照条件下甲烷与氯气反应生成一氯甲烷 D.乙烯使溴水褪色 解析:A为氧化反应;B、D为加成反应;明显选C。 答案:C )

一、单项选择
1.(2010年广东泷水中学学业水平模拟)下列化合物中,

不属于有机物的是(
A.甲烷

)
C.碳酸镁 D.蔗糖

B.淀粉

解析:碳酸镁是常见的无机碳酸盐。 答案:C

2.(2011汕头市学业水平测试模拟)碳的氧化物、碳酸 及其盐被划为无机物的原因是( )

A.结构简单
B.不是共价化合物 C.组成和性质与无机物相近 D.不是来源于石油和煤 解析:本题明显选C。 答案:C

3.有机物种类繁多的主要原因是( A.有机物的分子结构十分复杂

)

B.碳原子能与其他原子形成四个共价键,且碳原子 之间也能互相成键

C.有机物除含碳元素外,还含有其他多种元素
D.自然界中存在多种形式的、大量的有机物 解析:本题明显选B。 答案:B

4.(2011揭阳市学业水平测试模拟)科学家发现C60后, 近年又合成了许多球形分子(富勒烯),如C50、C70、C120、 C540等它们互称为( A.同系物 C.同素异形体 ) B.同分异构体 D.同位素

解析:因为都是单质,故属于同素异形体,选C。 答案:C

5.(2011年江苏省姜堰中学学业水平测试模拟)下述关于 烃的说法中,正确的是( ) A.烃是指仅含有碳和氢两种元素的有机物 B.烃是指分子里含碳元素的化合物 C.烃是指燃烧反应后生成二氧化碳和水的有机物 D.烃是指含有碳和氢元素的化合物 解析:根据烃的定义,可知A对。

答案:A

6.(2010年江西学业水平测试)下列各图所示的分子结 构模型中,分子式为CH4的是( )

解析:甲烷分子式为CH4,分子结构为空间正四面体。
答案:A

7.(2011年金山中学学业水平测试模拟)下列叙述中错 误的是( )
A.点燃甲烷前不必进行验纯 B.甲烷燃烧能放出大量的热,所以是一种很好的气 体燃料 C.煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火,以防爆炸事 故的发生 D.甲烷分子中氢元素的百分含量是25% 解析:点燃甲烷前必顺进行验纯,A错;B、C、D 明显正确。 答案:A

8.(2011年广东学业水平测试)既能使溴水褪色,又能 使酸性KMnO4溶液褪色的是( A.苯 C.乙醇 )

B.乙烯 D.氯化铁

解析:既能使溴水褪色,又能使酸性KMnO4溶液褪 色的是乙烯,选B。

答案:B

二、多项选择(在每小题列出的四个选项中,至少有2 个选项是正确的) 16.(2011年广东学业水平测试)苯是一种常见的有机 溶剂和化工原料,下列关于苯的叙述正确的是( A.难溶于水 C.属于高分子化合物 B.易挥发,有毒性 D.属于烃类化合物 )

解析:苯是小分子,故C错;其它选项明显正确;故 答案为A、B、D。 答案:ABD

17.(2011年金山中学学业水平测试模拟)下列反应体现 乙烯的不饱和性的是( ) A.乙烯与H2反应 B.乙烯燃烧 C.乙烯与溴水反应

D.乙烯在催化作用下生成聚乙烯
解析:A、C为加成反应,D为加聚反应都能体现乙烯 的不饱和性;B为氧化反应。 答案:ACD


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