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[明确学习目标]1.了解烷烃的物理性质及用途。2.了解烷烃的化学性质、认识取代反应的特点。23学生自主学习1．烷烃的物理性质烷烃均为______________溶于水的______________色物质，其熔点、沸点和密度一般随着分子中碳原子数增加(同时相对分子质量也在增大)而______________，在常温下的状态由气态变为______________，再到______________。□01难□02无□03升高□04液态□05固态2．烷烃的化学性质在通常情况下，烷烃比较稳定，与______________、______________、______________都不反应。如甲烷______________使高锰酸钾溶液褪色。但是在特定条件下，烷烃也会发生某些反应。(1)氧化反应纯净的甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈______________，放出890kJ的热量，反应的化学方程式为________________________________________。丙烷燃烧的化学方程式为：__________________________________________。□06强酸□07强碱□08强氧化剂□09不能□10淡蓝色□11CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O□12C3H8＋5O2――→点燃3CO2＋4H2O(2)烷烃在较高温度下会发生分解如：CH4――→高温C＋2H2(3)取代反应①实验探究(甲烷与Cl2的取代反应)②甲烷四种氯代产物的性质a．水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均______________溶于水。b．状态：常温下除______________是气体，其余三种均为液体。③取代反应概念：有机物分子里的某些______________被其他_____________________所替代的反应。④烷烃在一定条件下，可以与______________发生取代反应。□22不□23CH3Cl□24原子或原子团□25原子或原子团□26卤素单质能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示：CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低，因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。提示23课堂互动探究1．烷烃的物理性质(1)烷烃难溶于水。(2)常温下，碳原子数小于或等于4的烷烃为气态(新戊烷常温下也为气态)。(3)碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。2．烷烃的化学性质(1)通常较稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化，也不能与强酸、强碱发生反应。(2)烷烃完全燃烧的通式为CnH2n＋2＋3n＋12O2――→点燃nCO2＋(n＋1)H2O。(3)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，生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。烷烃与卤素单质发生一卤代反应的通式为：CnH2n＋2＋X2――→光CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应生成二卤代物，甚至多卤代产物。[知识拓展]甲烷发生取代反应的有关规律(1)反应条件和反应物反应条件为光照，但不能用太阳光直射，以防爆炸，应用散射光，反应物为甲烷与卤素单质，与氯水、溴水等不反应。(2)反应产物甲烷与氯气反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同，但很难出现全部是某一种产物的情况。(3)反应特点①连锁反应甲烷的取代反应是一种连锁反应，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行。生成物中各物质均含有，其中HCl的物质的量最多。②数量关系CH4与Cl2发生取代反应时，每1molH被取代，消耗1molCl2，同时生成1molHCl。即1molCxHy与Cl2发生完全取代，消耗Cl2最多为ymol。n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。在标准状况下，22.4LCH4与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为()A．1.25molB．2molC．2.5molD．4mol[批注点拨][答案]C答案[解析]1molCH4与氯气发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25mol，该四种取代物中n(Cl)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol，即1molCH4中被取代的氢原子为2.5mol，每取代1mol氢原子，消耗1molCl2，故消耗的氯气为2.5mol。解析[练1]甲烷和氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照条件下，得到的有机产物是()①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A．只有①B．①和②的混合物C．只有②D．①②③④的混合物解析无论反应物的物质的量之比是多少，都会得到各种氯代物的混合物。解析答案D答案[练2]将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是()A．HClB．CH3ClC．CH2Cl2D．CCl4答案A答案解析若CH4和Cl2均为1mol，二者反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，根据反应原理和碳、氯原子守恒可知，前四种物质与剩余CH4的物质的量之和为1mol，HCl为1mol。解析规律方法(1)有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此有机反应的化学方程式常用“―→”。(2)CH4与Cl2的反应逐步进行，应分步书写。(3)当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，反应并不只发生CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl，其他反应仍发生。(4)甲烷与氯气发生取代反应时，取代H原子的个数是难以控制的，因此制备CH3Cl一般不采用取代反应。本课归纳总结1.甲烷结构与性质的记忆口诀性质稳定是甲烷，光照氯代四连环；立体构型四面体，易燃防爆分解难。2．甲烷与氯气的取代反应是分步进行的，每有1mol氢原子被取代，需消耗1mol氯气。3．取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。4．随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大，其中碳原子数不超过4的烷烃标准状况下为气体。5．烷烃的化学性质与甲烷类似，能发生取代反应和氧化反应，烷烃燃烧的通式为CnH2n＋2＋3n＋12O2――→点燃nCO2＋(n＋1)H2O。23学习效果检测1．有关烷烃的叙述：①都是易燃物；②特征反应是取代反应；③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基，其中正确的是()A．①和③B．②和③C．只有①D．①和②解析相邻烷烃在分子组成上相差一个CH2原子团，而不是—CH3。解析答案D答案2．下列物质在一定条件下可与乙烷发生化学反应的是()A．氯气B．溴水C．氯水D．酸性高锰酸钾溶液解析类比甲烷的化学性质，乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，和溴水、氯水、酸性高锰酸钾溶液不反应。解析答案A答案3．在下列5种物质沸点的排列顺序中，正确的是()①正丁烷②2甲基丙烷[CH3CH(CH3)CH3]③正戊烷④2甲基丁烷[CH3CH(CH3)CH2CH3]⑤2,2二甲基丙烷[C(CH3)4]A．①②③④⑤B．⑤④③②①C．③④⑤①②D．②①⑤④③答案C答案解析根据烃类的熔沸点大小判断规律：在有机物同系物中，随着碳原子数的增加，相对分子质量的增大，分子间作用力增大，熔沸点逐渐升高；分子式相同的烃，支链越多，熔沸点越低。①②均只有4个C原子，③④⑤均有5个碳原子，故①②的沸点小于③④⑤的沸点；②有1个支链，而①无支链，故沸点①②；③无支链，④只有1个支链，⑤有2个支链，故沸点③④⑤；综上所述：沸点③④⑤①②。解析4．某气态烷烃20mL，完全燃烧时，恰好消耗同温同压下的氧气100mL，该烃的化学式是()A．CH4B．C3H8C．C4H10D．C5H12答案B答案解析设烷烃为CnH2n＋2CnH2n＋2＋3n＋12O2――→点燃nCO2＋(n＋1)H2O13n＋1220mL100mL即120mL＝3n＋12100mL则n＝3，所以分子式为C3H8。解析5．下列反应属于取代反应的是()A．C2H4＋3O2――→点燃2CO2＋2H2OB．Zn＋CuSO4===ZnSO4＋CuC．NaCl＋AgNO3===AgCl↓＋NaNO3D．CH2Cl2＋Cl2――→光照CHCl3＋HCl答案D答案解析取代反应是有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。A项C2H4的燃烧不是取代反应；B项为置换反应；C项为复分解反应；D项中Cl原子取代了CH2Cl2中的一个H原子，故属于取代反应。解析6．下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是()A．CH3ClB．CCl4C．CH2Cl2D．CH4解析由甲烷与Cl2发生取代反应的过程可知，CCl4分子中不再含有氢原子，不能再与Cl2发生取代反应。解析答案B答案