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第二节来自石油和煤的两种基本化工原料第1课时乙烯课堂互动讲练探究整合应用知能优化训练第1课时课前自主学案学习目标1.了解烯烃的概念。2.了解乙烯的物理性质，工业制取原理和在化工生产中的作用。3.掌握乙烯的分子结构，初步体会其结构特点对性质的影响。4.掌握乙烯的化学性质，认识加成反应的特点。学习目标课前自主学案自主学习1．烯烃：是分子里含有碳碳________的烃类，_________是最简单的烯烃。分子通式：_____________。2．乙烯的分子结构乙烯分子的两个碳原子和四个氢原子在同一个________，键角为120°，分子式为_______，结构式为双键乙烯CnH2n(n≥2)平面上C2H4，结构简式为_____________。3．乙烯的化学性质(1)氧化反应①燃烧：乙烯燃烧时，火焰______且伴有_________，同时放出大量的热。方程式：②乙烯能使酸性高锰酸钾溶液______。CH2CH2＋3O2――→点燃2CO2＋2H2OCH2===CH2明亮黑烟褪色思考感悟1．乙烯燃烧时为什么火焰明亮并伴有黑烟？【提示】乙烯燃烧时火焰明亮并伴有黑烟的原因是乙烯的含碳量高。乙烯燃烧不充分时，一部分碳呈游离态，所以冒黑烟，又因该部分碳被烧成炙热状态，所以乙烯的火焰很明亮。(2)加成反应：有机物分子中的____________两端的碳原子与其他原子或原子团直接结合生成新化合物的反应。乙烯的加成反应双键(或三键)有关反应的化学方程式为：a：CH2===CH2＋H2――→催化剂△CH3CH3b：CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Brc：CH2===CH2＋HCl――→催化剂△CH3CH2Cld：CH2===CH2＋H2O――→催化剂△CH3CH2OH4．乙烯的用途(1)_________的产量可以用来衡量一个国家的石油化工发展水平。(2)在农业生产中用作植物生长调节剂。乙烯思考感悟2．鉴别甲烷和乙烯气体可以采用什么方法？除去甲烷气体中的乙烯可以采用什么方法？【提示】鉴别甲烷和乙烯可以选择溴水或酸性KMnO4溶液，出现褪色现象的为乙烯；但是除去甲烷中的乙烯只能用溴水，因为酸性KMnO4溶液可以将乙烯氧化成CO2气体而引入新的杂质。自主体验1．下列关于乙烯的说法中，不．正确的是()A．是无色气体，比空气略轻，难溶于水B．与溴水发生取代反应而使溴水褪色C．乙烯的产量标志着一个国家的石油化工发展水平D．乙烯可用作水果的催熟剂解析：选B。乙烯与溴水发生的是加成反应：CH2===CH2＋Br2―→CH2Br—CH2Br，而使溴水褪色。2．下列物质中，不．能和乙烯发生加成反应的是()A．H2B．H2OC．KMnO4D．Br2答案：C3．下列说法中，错误的是()A．无论乙烯与Br2的加成，还是乙烯使酸性KMnO4溶液褪色，都与分子内含有碳碳双键有关B．用溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液都可以鉴别乙烯和乙烷C．相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量相同D．利用燃烧的方法可以鉴别乙烯和甲烷解析：选C。乙烯分子中含有碳碳双键，决定了它的性质与甲烷、乙烷等烷烃的性质有所不同。乙烯的加成反应和氧化反应都与分子内含有碳碳双键有关，A项正确；乙烯能与溴水和酸性KMnO4溶液反应，但是乙烷不能，故能用溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液鉴别乙烯和乙烷，B项正确；乙烯和甲烷中氢的质量分数不同，故相同质量的乙烯和甲烷完全燃烧后产生的水的质量不同，C项错误；甲烷燃烧产生淡蓝色火焰，乙烯燃烧火焰明亮且伴有黑烟，D项正确。课堂互动讲练1．结构特点乙烯分子的结构特点2．乙烷和乙烯分子结构的对比物质乙烷乙烯分子式C2H6C2H4结构式物质乙烷乙烯碳碳键的类别碳碳单键碳碳双键分子内各原子的相对位置C、H不全在一个平面内6个原子全在一个平面内特别提醒：乙烯被酸性KMnO4溶液氧化及发生加成反应，均由其分子结构中的碳碳双键决定，与碳氢键无关。例1(2011年北京海淀区高一检测)能证明乙烯分子里含有一个碳碳双键的事实是()A．乙烯分子里碳氢个数比为1∶2B．乙烯完全燃烧生成的CO2和水的物质的量相等C．乙烯容易与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，且1mol乙烯完全加成需要消耗1mol溴D．乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色【解析】碳氢个数比为1∶2，是对乙烯的组成分析，而不是证明碳碳双键存在的事实；B选项与A选项其实质是一样的，根据生成的CO2和水的物质的量相等，也只能推断出碳氢个数比为1∶2；C选项，加成反应是不饱和烃的特征性质，1mol乙烯完全加成需要消耗1mol溴，说明乙烯分子中含有一个碳碳双键；D选项，能够使酸性高锰酸钾溶液褪色是不饱和烃的特征，包括烯烃和炔烃，并不能说明一定含有碳碳双键，也不能定量地说明乙烯分子的结构中只含有一个碳碳双键。【答案】C变式训练1下列有关乙烯的说法不正确的是()A．由乙烯分子组成和结构推测含一个碳碳双键的单烯烃通式为CnH2nB．乙烯分子里所有的原子共平面，分子中碳氢键之间的键角约为120°，乙烯的电子式为C．从乙烯与溴发生加成反应生成1,2二溴乙烷可知乙烯分子的碳碳双键中有一个键不稳定，易发生断裂D．乙烯属于不饱和链烃，乙烷属于饱和链烃解析：选B。选项A，乙烯分子中含有一个碳碳双键，碳原子结合的氢原子比相同碳原子数烷烃少两个，因此单烯烃通式为CnH2n；选项B，乙烯分子式为C2H4，每个碳原子分别与两个氢原子形成两个C—H共价键，每个碳原子还有两个未成对电子，相互共用形成碳碳双键，使每个碳原子均达到8电子稳定结构，乙烯为平面结构，所有原子处于同一个平面内；选项C，对比乙烯加成反应生成物的结构可以明显看出，乙烯分子中的碳碳双键经加成反应后变为碳碳单键，即反应时碳碳双键中断裂一个键，此键相对于烷烃分子中的碳碳单键来说不稳定，易发生断裂；选项D，乙烯含有碳碳双键，属于不饱和烃，乙烷分子结构中完全是单键，属于饱和烃。1．氧化反应(1)空气中若含3.4%～34%的乙烯，遇火极易发生爆炸，所以点燃乙烯时要验纯。(2)当温度高于100℃时，乙烯完全燃烧前后的混合气体体积相等。(3)乙烯完全燃烧生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶1。乙烯的氧化反应和加成反应(4)乙烯使酸性KMnO4溶液褪色，可用于区别CH4(烷烃)和C2H4(烯烃)。(5)酸性KMnO4溶液可将CH2===CH2最终氧化为CO2，因此当CH4中混有CH2===CH2时，不能用通过酸性KMnO4溶液的办法除去乙烯。2．加成反应(1)当乙烯与Br2反应时，一般用溴水或溴的四氯化碳溶液(甲烷需要在光照条件下与溴蒸气反应)，且生成的1,2二溴乙烷是无色液体。(2)利用乙烯能使溴水褪色而甲烷(或烷烃)不能使溴水褪色，既可以区别乙烯和甲烷(或烷烃)，也可以除去甲烷(或烷烃)中混有的乙烯气体以提纯甲烷(或烷烃)。(3)为制得纯净的氯乙烷，应用乙烯与HCl的加成反应而不宜用乙烷与Cl2的取代反应。因为乙烯与HCl的加成产物只有一种，而乙烷与Cl2的取代产物是多种氯代乙烷及HCl的混合物。(4)通常条件下，烯烃不和水反应(可用排水法收集乙烯)，但在一定条件下烯烃可以和水反应生成醇(工业上水化法制乙醇的原理)。(5)乙烯自身的相互加成可以得到聚乙烯。特别提醒：以上现象经常用作烯烃和其他物质的鉴别或除杂，在高考中经常考查。在应用时要理解溴水和溴的四氯化碳溶液的区别。使1mol乙烯与氯气发生完全加成反应，然后使该加成反应的产物与氯气在光照的条件下发生取代反应，则两个过程中消耗氯气的总物质的量最多是()A．3molB．4molC．5molD．6mol【思路点拨】解答该题需注意以下两点：(1)1mol碳碳双键能与1molCl2发生加成反应。(2)加成后的产物分子中氢原子被取代时1mol氢原子被取代，同时消耗1molCl2。例2【解析】1mol乙烯能与1molCl2发生加成反应，而1mol加成产物中含4mol氢原子，被氯原子完全取代，消耗4molCl2，所以共消耗Cl25mol，故选C。【答案】C【规律方法】加成反应和取代反应的定量分析(1)加成反应消耗的氯气量由分子双键数决定，双键数与消耗的氯气分子数之比为1∶1，即CH2===CH2＋Cl2―→CH2Cl—CH2Cl；(2)取代反应消耗的氯气量由分子内氢原子个数决定，分子内的氢原子个数与消耗的氯气分子数之比为1∶1，如：CH2Cl—CH2Cl＋4Cl2――→光照CCl3—CCl3＋4HCl。变式训练2将CH4和C2H4的混合气体15g通入盛有足量溴水的容器中，溴水的质量增加了7g，则混合气体中CH4和C2H4的体积比为()A．1∶2B．2∶1C．3∶2D．2∶3解析：选B。烷烃不能与溴水反应，乙烯可与Br2发生加成反应，因此，溴水质量增加是因为吸收了乙烯，故乙烯物质的量为7g28g·mol－1＝0.25mol，则甲烷物质的量为15g－7g16g·mol－1＝0.5mol，相同条件下气体体积比等于其物质的量之比，即CH4与C2H4体积比为2∶1。探究整合应用某研究性学习小组为了探究乙烯与溴的反应。甲同学设计并进行了如下实验：将无水乙醇与浓硫酸按1∶3的体积比混合后共热至170℃，反应的方程式为CH3CH2OH――→浓硫酸170℃CH2===CH2↑＋H2O。将生成的气体通入溴水中，发现溶液退色，即证明乙烯与溴水发生了反应。乙、丙两位同学对甲同学的实验进行了如下评价或改进：乙同学认为：甲同学制得的乙烯中含有一种还原性气体杂质，也能使溴水退色，由此他提出必须先将其除去，再与溴水反应。丙同学认为：甲同学的实验设计是正确的，只是甲同学描述的实验现象中，漏掉了一个能够说明乙烯与溴水发生了反应的重要实验现象。请你回答下列问题：(1)写出甲同学实验中乙烯与溴水反应的化学方程式：_________________________。(2)乙同学认为甲同学制得的乙烯中含有的一种气体杂质是________，它与溴水反应的化学方程式是______________________________。(3)请你选用下列四种装置(可重复使用)来实现乙同学的实验方案，将它们的编号填入方框中，并将装置内所盛放的化学药品的名称填在对应的括号中。―→b―→―→(乙醇、浓硫酸)()()(溴水)(4)丙同学提出的：“甲同学描述的实验现象中，漏掉了一个能够说明乙烯与溴水发生了反应的重要实验现象。”该现象是_________________________________。(5)为验证这一反应是加成反应而不是取代反应，丁同学提出可用pH试纸来测试反应后溶液的酸性，理由是_______________________________。(6)通过以上实验，你认为最能说明乙烯具有不饱和结构的反应是________________。A．燃烧B．取代反应C．加成反应D．分解反应【解析】在实验室制备乙烯过程中，由于浓硫酸具有强氧化性，可以将一部分乙醇氧化，本身被还原成SO2，SO2具有较强的还原性，可以将溴水还原，所以，要想证明乙烯能与溴水反应，应先除去SO2。一般来说，除SO2只能用NaOH溶液。SO2有没有被彻底除去，应在盛NaOH溶液的装置后加一盛有品红溶液的洗气瓶，在确认完全除去SO2后将气体通入盛有溴水的试管中，溴水退色，则一定是乙烯与溴水反应的结果。但绝对不能认为，二者一定发生的是加成反应。如何证明二者发生的不是取代反应，只能根据两种反应的特点，加成反应只有一种产物，而取代反应除了有机产物外，还有HBr生成，设法证明反应后的溶液中无HBr，则可知二者发生的反应是加成反应而不是取代反应。丙同学思路的基础是：乙烯与溴水反应后生成1,2二溴乙烷，是一种不溶于水的有机物，会出现分层现象，而SO2与溴水反应不会出现分层现象，因此丙同学认为只要实验过程中出现分层现象，就能够说明是乙烯与溴水发生了反应。由加成反应的定义知：发生加成反应的有机化合物的结构中必含有不饱和碳原子，即发生加成反应的有机化合物必具有不饱和结构，故选C项。【答案】(1)CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br(2)S