第30講 甲烷 乙烯 苯考綱解讀1.知道有機化合物分子是有立體結構的，以甲烷、乙烯、苯為例認識碳原子的成鍵特點。知道有機化合物存在同分異構現(xiàn)象。2.認識乙烯、乙醇、乙酸的結構及其主要性質與應用；知道氧化、加成、取代等有機反應類型。3.知道合成新物質是有機化學研究價值的重要體現(xiàn)。結合實例認識合成高分子、油脂、糖類、蛋白質等有機化合物在生產、生活領域的重要作用。 1.有機化合物及其成鍵特征(1)有機化合物：有機化合物是指大多數(shù)含碳元素的化合物，但含碳化合物CO、CO2、碳酸及碳酸鹽屬于無機物。(2)有機物分子中碳原子的成鍵特征碳原子的最外層有4個電子，可與其他原子形成4個共價鍵，而且碳原子之間也能相互形成共價鍵。碳原子之間不僅可以形成單鍵，還可以形成雙鍵和三鍵及苯環(huán)中的特殊鍵。多個碳原子可以相互結合形成碳鏈，也可以形成碳環(huán)，碳鏈或碳環(huán)上還可以連有支鏈。2甲烷、乙烯、苯結構和性質的比較3烷烴(1)結構與性質(2)習慣命名法當碳原子數(shù)n10時，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；若n>10時，用漢字數(shù)字表示。當碳原子數(shù)n相同時，用正、異、新來區(qū)別。如：CH3CH2CH2CH2CH3稱為正戊烷，(CH3)2CHCH2CH3稱為異戊烷，(CH3)4C稱為新戊烷。4同系物和同分異構體(1)同系物定義：結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互稱為同系物。烷烴同系物：分子式都符合，如CH4、CH3CH3、互為同系物。同系物的化學性質相似，物理性質呈現(xiàn)一定的遞變規(guī)律。(2)同分異構體同分異構現(xiàn)象：化合物具有相同分子式，不同結構的現(xiàn)象稱為同分異構現(xiàn)象。5煤、石油、天然氣的綜合利用(1)煤的綜合利用煤的干餾把煤隔絕空氣加強熱使其分解的過程。煤的干餾是一個復雜的物理、化學變化過程。煤的氣化將煤轉化為可燃性氣體的過程，目前主要方法是碳和水蒸氣反應制水煤氣。化學方程式為CH2O(g)CO(g)H2(g)。煤的液化a.直接液化：煤氫氣液體燃料。b.間接液化：煤水水煤氣甲醇等。(2)石油的綜合利用(3)天然氣的綜合利用天然氣的主要成分是甲烷，它是一種清潔的化石燃料，更是一種重要的化工原料。天然氣與水蒸氣反應制取H2原理：CH4H2O(g)CO3H2。(4)三大合成材料三大合成材料是指塑料、合成橡膠和合成纖維。1判斷正誤，正確的畫“”，錯誤的畫“”，并指明錯因。(1)乙烯和苯都能使溴水褪色，褪色的原理相同。()錯因：乙烯使溴水褪色是發(fā)生了加成反應，苯使溴水褪色是苯萃取了溴水中的Br2。(2)SO2使溴水褪色與乙烯使KMnO4溶液褪色的原理相同。()錯因：_(3)乙烯、聚乙烯和苯分子中均含有碳碳雙鍵，都能發(fā)生加成反應。()錯因：聚乙烯、苯分子中不含碳碳雙鍵，聚乙烯不能發(fā)生加成反應。(4)甲烷的二氯取代產物只有1種，說明甲烷是正四面體結構而不是平面結構。()錯因：_(5)煤中含有苯、甲苯、二甲苯等有機化合物。()錯因：苯、甲苯、二甲苯是煤的干餾(隔絕空氣加強熱使之分解的過程)產品，不是煤中的成分。(6)石油是混合物，經分餾后得到汽油、煤油和柴油等純凈物。()錯因：汽油、煤油、柴油仍為混合物。2教材改編題(據(jù)人教必修二P72 T7)下列說法正確的是()A甲烷與氯水光照時發(fā)生取代反應B乙烯通入溴水發(fā)生加成反應C苯與溴水混合發(fā)生取代反應D乙烯、苯與H2接觸即發(fā)生化學反應答案B考點烷烴乙烯苯的典型性質典例1(2018北京四中月考)下列現(xiàn)象中，因發(fā)生加成反應而產生的是()ASO2使酸性高錳酸鉀溶液褪色B將苯滴入溴水中，振蕩后水層接近無色C乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色D甲烷與氯氣混合，光照一段時間后黃綠色消失解析A項是氧化還原反應；B項，萃取是物理變化；D項是取代反應。答案C名師精講1烷烴、乙烯、苯及甲苯的性質與結構特點(1)甲烷與氯氣發(fā)生取代反應，得到的有機產物是混合物，其中有機產物都不溶于水，常溫下，一氯甲烷是氣體，其他的都是液體；CH2Cl2無同分異構體，說明甲烷是正四面體型。(2)烷烴與Cl2的取代反應，每取代1 mol氫原子，需要消耗1 mol Cl2。(3)烷烴分子中的碳原子并不在一條直線上，而是呈鋸齒狀。(4)乙烯能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，但原理不同，前者屬于加成反應，后者屬于氧化反應。(5)溴水、酸性KMnO4溶液均可鑒別乙烷和乙烯，但要除去乙烷中的乙烯時，只能選用溴水，因為酸性高錳酸鉀能將乙烯氧化成CO2。(6)乙烯是一種重要的基本化工原料，也是一種植物生長調節(jié)劑。(7)苯分子不是單雙鍵交替結構，利用苯的鄰二氯代物僅有一種，可證明碳碳鍵完全相同。(8)苯不能與溴水、酸性KMnO4溶液反應而使它們褪色，但能夠萃取溴水中的溴而使其褪色。苯與液溴在FeBr3作催化劑的條件下發(fā)生取代反應。(9)甲苯與Cl2在FeCl3催化劑作用下發(fā)生的是苯環(huán)上的取代反應(與甲基相連碳的鄰對位上的氫被取代)；而光照條件下發(fā)生的是甲基上的取代反應。2加成反應與取代反應(1)加成反應的特點是：“斷一，加二，都進來”。“斷一”是指雙鍵中的一個不穩(wěn)定鍵斷裂；“加二”是指加上兩個其他原子或原子團，一定分別加在兩個不飽和碳原子上，此反應類似無機反應中的化合反應，理論上原子利用率為100%。(2)取代反應的特點是“上一下一，有進有出”，類似無機反應中的復分解反應，注意在書寫化學方程式時，防止漏寫產物中的小分子，如苯的硝化反應中生成的水。1下列關于乙烯和乙烷的說法中，錯誤的是()A乙烯是不飽和烴，乙烷是飽和烴B乙烯能使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色，乙烷則不能C乙烯分子中碳碳雙鍵的鍵能是乙烷分子中碳碳單鍵的鍵能的兩倍，因此乙烯比乙烷穩(wěn)定D乙烯分子為平面結構，乙烷分子為立體結構答案C解析乙烯分子中碳碳雙鍵的鍵能比乙烷分子中碳碳單鍵的鍵能的2倍小，性質活潑，易發(fā)生加成反應，遇某些氧化劑發(fā)生氧化反應。2在一定條件下，甲苯可生成二甲苯混合物和苯。有關物質的沸點、熔點如下：下列說法不正確的是()A該反應屬于取代反應B甲苯的沸點高于144 C用蒸餾的方法可將苯從反應所得產物中首先分離出來D從二甲苯混合物中，用冷卻結晶的方法可將對二甲苯分離出來答案B解析B項，甲苯的沸點應比苯的高，比對二甲苯的低；D項，由于對二甲苯的熔點最高，冷卻時對二甲苯先結晶析出。考點同系物與同分異構體典例2(2017全國卷)化合物(b)、(d)、(p)的分子式均為C6H6，下列說法正確的是()Ab的同分異構體只有d和p兩種Bb、d、p的二氯代物均只有三種Cb、d、p均可與酸性高錳酸鉀溶液反應Db、d、p中只有b的所有原子處于同一平面解析A錯：苯的同分異構體還有等。B錯：b的二氯代物有3種，d的二氯代物有6種，p的二氯代物有3種。C錯：b、p不能與酸性高錳酸鉀溶液反應。D對：d、p中都存在類似甲烷的四面體結構，所有原子不可能處于同一平面。答案D名師精講1同系物的判斷方法通式相同，結構相似；分子組成上至少相差一個CH2原子團。如：2同分異構體數(shù)目的判斷(1)記憶法：記住常見異構體的數(shù)目。凡只含有一個碳原子的分子均無同分異構體。甲烷、乙烷、丙烷均無同分異構體，丁烷有2種，戊烷有3種。甲烷、乙烷、新戊烷、2,2,3,3四甲基丁烷、苯的一鹵代物只有一種。(2)等效氫法分子中有多少種“等效”氫原子，其一元取代物就有多少種。同一個碳原子上相同取代基上的氫原子屬于“等效”氫原子，如分子中有2種“等效”氫原子。(3)基元法丙基有2種，則丙醇有2種，一氯丙烷有2種；丁基有4種，則丁醇有4種，戊酸有4種；戊基有8種，則戊醇有8種。(4)換元法一種烴如果有m個氫原子可被取代，那么它的n元取代物與(mn)元取代物種類相等。例如：二氯苯C6H4Cl2的同分異構體有3種，四氯苯的同分異構體也有3種。3下列有關描述正確的是()A分子組成符合CnH2n2(n2)的烴，一定是CH4的同系物B分子組成符合CnH2n(n>2)的烴，一定是C2H4的同系物D同系物的最簡式相同，分子間相差n個CH2(n1)原子團，化學性質相似答案A解析分子組成符合CnH2n2的烴屬于烷烴，A項正確；分子組成符合CnH2n的烴，可能是環(huán)烷烴或烯烴，B項錯誤；屬于醇，C項錯誤；同系物的最簡式不一定相同，D項錯誤。4有一種苯的同系物，分子式為C9H12，苯環(huán)上只含有一個取代基，則其與氫氣完全加成后的產物的一溴代物有(不考慮立體異構)()A11種 B12種 C13種 D14種答案C解析符合題目要求的苯的同系物有考點煤、石油、天然氣的綜合利用典例3(2018寧德模擬)下列說法不正確的是()A石油是由烴組成的混合物B主要發(fā)生物理變化C是石油的裂化、裂解D屬于取代反應解析石油是由多種烴組成的混合物，A正確；為石油的分餾，發(fā)生物理變化，B正確；石油分餾產品獲得氣態(tài)烴乙烯需經過石油的裂化和裂解，C正確；由乙烯得1,2二溴乙烷發(fā)生反應為CH2=CH2Br2CH2BrCH2Br，屬于加成反應，D錯誤。答案D名師精講化學中的“三餾”“兩裂”比較(1)化學中的“三餾”(2)化學中的“兩裂”5下列關于化石燃料的加工說法正確的是()A石油裂化主要得到乙烯B石油分餾是化學變化，可得到汽油、煤油C煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣D煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑答案C解析石油裂化主要得到輕質油，A錯誤；石油分餾屬于物理變化，B錯誤；由煤制煤氣屬于化學變化，D錯誤。6下列關于煤、石油和天然氣的說法正確的是()A煤的干餾是將煤在空氣中加強熱使之分解的過程B煤的氣化是將其通過物理變化轉化為氣態(tài)的過程C天然氣除了作燃料之外，還可用于合成氨和生產甲醇D石油分餾可獲得乙酸、苯及其衍生物答案C解析A項，煤的干餾應隔絕空氣加強熱；B項，煤的氣化為化學反應；D項，石油分餾的產品主要是汽油、柴油等輕質油。