鲁科版 (2019)选择性必修3第3节 烃课堂教学课件ppt

这是一份鲁科版 (2019)选择性必修3第3节 烃课堂教学课件ppt，共60页。PPT课件主要包含了必备知识·素养奠基，烷烃的结构，强碱及强氧化剂，碳氢键，关键能力·素养形成，课堂回眸，课堂检测·素养达标，课时素养评价等内容，欢迎下载使用。
二、烷烃的物理性质1.递变规律(随碳原子数n递增)
2.相似性烷烃均_____水,相对密度均_____水的密度。【？判一判】(1)分子中全是碳碳单键的烃一定是烷烃。(　　)提示:×。环烷烃中碳原子也全是碳碳单键。(2)C2H6、C3H8、C4H10的熔沸点依次升高。(　　)提示:√。烷烃随着碳原子数的增多熔沸点升高。
三、烷烃的化学性质　烷烃的化学性质与甲烷类似,通常较稳定,与_____________________不反应,但一定条件下可燃烧,与氯气等发生取代反应。 1.与卤素单质的反应在光照条件下,烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体发生取代反应。(1)乙烷在光照下与氯气发生取代反应生成一氯代物的化学方程式为____________________________。
CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl
(2)分子中碳链较长的烷烃与氯气反应时,不同_______断裂可以得到不同的取代产物,如丙烷与氯气在光照条件下发生取代反应的产物是 (1-氯丙烷)、 (2-氯丙烷)。丁烷如果和氯气发生取代反应生成一氯代物,会有多少种?提示:四种。CH2(Cl)CH2CH2CH3 ,CH3CH(Cl)CH2CH3 ,C(Cl)(CH3)3,CH(CH3)2CH2Cl。
2.与氧气的反应烷烃的燃烧通式为________________________________。
CnH2n+2+ O2 nCO2+(n+1)H2O
【？情境·思考】天然气的主要成分是甲烷,是一种十分重要的“清洁能源”,与液化石油气(主要成分是丙烷、丁烷)一样都是常用的家用燃气。随着现代社会对环境保护要求的提高,液化石油气正逐渐被天然气所取代。居民家庭中在将液化石油气更换为天然气时,通常需要更换燃气灶具或调整进气量,为什么?提示:等物质的量的天然气与液化石油气完全燃烧耗氧量不同,即在燃气进气量一致的情况下,充分燃烧需要的空气量不同,因此需要更换燃气灶具或调整进气量。
知识点一　烷烃的取代反应
【方法规律】关于取代反应和置换反应的判断的简单方法(1)看参与反应的物质类别:若物质类别是无机物,一定是置换反应,若物质类别均是有机物,则一定不是置换反应。(2)看产物中是否有单质生成:若产物中有单质生成,一定不是取代反应。
【思考·讨论】　(1)烷烃的取代产物卤代烃是一类重要的有机化工原料,请问通过烷烃和卤素单质1∶1混合在光照的条件下能不能得到纯净的一卤代物?提示:不能。不管比例如何,烷烃和卤素单质的反应都不能停留在第一步,所以得到的卤代烃是混合物。
(2)己烷能不能和溴水在光照下发生取代反应?如果把己烷和溴水混合在一起振荡后有什么现象?提示:不能。卤素单质的水溶液不能和烷烃发生取代反应。如果把己烷和溴水混合,己烷能把溴单质从水中萃取出来,所以现象是液体分层,上层溶液为橙红色,下层无色。
【案例示范】【典例】把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有Na2SiO3溶液的水槽里,放在光亮处。(1)试管中观察到的现象:①_________________; ②_________________; ③_________________。 (2)水槽中观察到的现象:_____________________________。
(3)写出有关反应的化学方程式①CH4和Cl2反应(第一步) ________________。②Na2SiO3溶液中发生的反应________________。  (4)待反应完成后,测得四种取代物物质的量相等,则反应中消耗Cl2的体积为____________。 
【解析】CH4和Cl2在光照条件下生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,随着反应的进行,Cl2不断消耗,黄绿色逐渐变浅。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色油状液体,使试管壁上有油滴出现。因生成的HCl易溶于水,反应后试管内气体压强减小,液面在试管内上升。HCl溶于水后与Na2SiO3反应生成白色絮状沉淀。因为CH4与Cl2发生取代反应生成的4种取代产物中的碳原子均来自CH4,由碳原子守恒可知,1 ml CH4共生成1 ml 取代产物,且每一种取代产物物质的量均为0.25 ml。由于CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分子中的氯原子均来自Cl2,
由CH4和Cl2反应的方程式知有机物中含有氯原子的物质的量:0.25 ml+0.25 ml×2+0.25 ml×3+0.25 ml×4=2.5 ml。Cl2中进入HCl和进入有机物的氯原子的物质的量相同,故n(Cl2)=2.5 ml。
答案:(1)①气体颜色逐渐变浅②试管中液面上升③试管壁上有油状液滴(2)有白色絮状沉淀生成(3)①CH4+Cl2 CH3Cl+HCl②Na2SiO3+2HCl H2SiO3↓+2NaCl　(4)2.5
【母题追问】若将Na2SiO3溶液改为紫色石蕊试液或浓氨水,则现象是__________________________________________________________________。 提示:若水槽中改盛紫色石蕊试液,HCl溶解后溶液显酸性,试液显红色。若水槽中改盛浓氨水,挥发出的氨气与试管中生成的HCl气体相遇会产生白烟。
【易错提醒】烷烃与卤素单质发生取代反应两个注意事项(1)烷烃只能与卤素单质在光照条件下发生取代反应,不能与其水溶液发生取代反应。取代反应得到的不只是一氯代物,烷烃分子中的所有氢原子都可被氯原子取代。(2)烷烃和氯气发生取代反应,有1 ml H原子被取代,生成1 ml HCl,消耗1 ml Cl2,因此参加反应的Cl2的物质的量与生成的HCl的物质的量相等;生成物中HCl最多。
【迁移·应用】1.将试管中的甲烷和氯气光照一段时间后,拔开橡胶塞,实验过程中不可能观察到的现象是(　　)A.试管中气体的黄绿色变浅B.试管中有火星出现C.试管内壁有油状液滴出现D.试管口有白雾
【解析】选B。甲烷和氯气光照一段时间后试管内气体颜色逐渐变浅,内壁有油状液滴出现,拔开橡胶塞试管口有少量白雾出现。
2.(2018·全国卷Ⅱ)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　　)
【解析】选D。甲烷与氯气发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,因此观察到试管内颜色变浅,生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体,且氯气易溶于有机物,故观察到试管内壁有浅黄色的油状液滴,只有CH3Cl和HCl为气体,因此反应后气体的体积减小,且HCl易溶于水,因此导致试管内压强减小,饱和食盐水会进入试管内形成一段水柱,因此答案为D。
【补偿训练】　　如图,一端封闭的U形管,封闭着的一端有一段CH4和Cl2的混合气体,在水平部分有一段气柱,其他两段为液柱,已知液体与气体不反应,使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应,则中间气柱的长度如何变化(假设中间气柱未移出U形管的水平部分)(　　)A.变大　　　　　　　　B.变小C.不变D.难以确定
【解析】选A。在光照条件下,CH4与Cl2反应可生成多种产物,其中有3种产物(CH2Cl2、CHCl3、CCl4)常温下为液体,而使封闭一端气体的物质的量减小,故压强减小,左侧液面上升,右侧液面下降,两侧液柱差竖直长度减小,使水平处气柱压强减小,因温度不变故气柱体积增大。
【素养提升】氯乙烷具有冷冻麻醉作用,从而使局部产生快速镇痛效果,氯乙烷喷雾剂主要用于运动中各种急性闭合性损伤,如肌肉拉伤、挫伤、关节扭挫伤以及骨折、脱臼整复。该喷雾剂的主要成分为氯乙烷,其结构简式为CH3—CH2Cl。
(1)氯乙烷还属于烷烃吗?提示:不属于烷烃,氯乙烷中除含有碳、氢元素外,还含有氯元素,属于烃的衍生物。(2)根据所学知识,探究以下制取氯乙烷的可行性。①乙烷和氯气发生取代反应。提示:乙烷和氯气发生取代反应得到一氯乙烷到六氯乙烷及HCl的混合物。方案不可行。
②乙烯和氯化氢发生加成反应。提示:乙烯和氯化氢发生加成反应得到纯净的一氯乙烷,方案可行。
知识点二　烃燃烧的规律和应用【重点释疑】1.烃的燃烧规律(1)烃的燃烧通式:CxHy+ O2 xCO2+ H2O。(2)烃燃烧的三个规律①等质量的烃完全燃烧
②等物质的量的烃完全燃烧a.烃分子中 的数值越大,则耗氧量越大。b.烃分子中x的数值越大,完全燃烧生成的CO2越多。c.烃分子中y的数值越大,完全燃烧生成的H2O的物质的量越多。③最简式相同的烃燃烧a.最简式相同的烃,C、H的质量分数相同。b.等质量的最简式相同的烃完全燃烧时,耗氧量相同、产生的CO2、H2O的质量、物质的量均相同。
2.燃烧规律的应用(1)若反应前后温度保持在100 ℃以上,则烃完全燃烧前后的体积变化为CxHy+ O2 xCO2+ H2O　ΔV1x+ x -1故反应前后气体体积的变化ΔV仅与氢原子数y有关。
(2)若反应前后温度低于100 ℃,此时气体体积一定是减少的,减少的气体体积为ΔV=1+ ,也与氢原子数有关。【易错提醒】利用烃类燃烧的通式进行计算时的注意点(1)水的状态是液态还是气态,从条件上看温度是在100 ℃以下还是以上。(2)气态烃完全燃烧前后,体积变化值也只与烃中的氢原子个数有关,根据体积差值可以求出氢原子的个数或氢原子的平均个数。(3)要注意检验氧气是否足量。
【思考·讨论】(1)等物质的量的甲烷、乙烷、丙烷完全燃烧消耗氧气的物质的量之比为多少?提示:4∶7∶10。由烃类燃烧的通式CxHy+ O2 xCO2+ H2O可知,等物质的量的烃完全燃烧时耗氧量的大小取决于 的数值大小,从而可得其比值为 4∶7∶10。(2)1 ml的烷烃同系物分别充分燃烧时,其耗氧量有何特点?提示:1 ml有机物每增加一个“CH2”,耗O2量增加1.5 ml。烷烃同系物在分子组成上若相差x个CH2原子团,耗氧量则相差1.5x ml。
【典例】(2020·青岛高二检测)现有CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8五种有机物。(1)等质量的以上物质中,在相同状况下体积最大的是__________; (2)等质量的以上物质完全燃烧时,消耗O2的量最多的是__________; (3)同状况、等体积、等物质的量的以上物质完全燃烧时,消耗O2的量最多的是__________; (4)等质量的以上物质完全燃烧时,生成的CO2最多的是__________,生成水最多的是__________。 
【解题指南】解答本题应注意以下两点:(1)等物质的量的烃完全燃烧时烃分子中 的数值越大,则耗氧量越大。(2)等质量的烃完全燃烧时烃分子中y/x越大,则耗氧量越大。
【解析】V=Vm· ,等质量时,气体体积与气体的摩尔质量成反比,所以等质量的五种气体,在相同状况下,CH4的体积最大。对于等质量的烃CxHy,完全燃烧时耗氧量的多少取决于 的大小, 越大,耗氧量越多,生成的H2O物质的量越大,CO2的物质的量越小。同状况、等体积、等物质的量的烃CxHy完全燃烧,耗氧量取决于 的相对大小。答案:(1)CH4　(2)CH4　(3)C3H8　(4)C2H4、C3H6　CH4
【母题追问】(1)在120 ℃,1.01×105 Pa时,以上气态烃和足量的O2完全燃烧,相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化的是哪些?提示:CH4、C2H4。水为气体且氢原子数为4时反应前后体积不变。(2)如果1 ml两种混合气体完全燃烧生成1.5 ml的二氧化碳和2 ml的水,混合气体可能是以上五种中的哪两种?提示:碳原子数平均是1.5,所以一定有CH4,氢原子平均是4个,所以另外一种烃也是4个,即C2H4。
【规律方法】判断混合烃的组成规律在同温同压下,1体积气态烃完全燃烧生成x体积CO2和y体积水蒸气,当为混合烃时,若x