高中化學(xué) 第3章 第2節(jié) 來自石油和煤的兩種基本化工原料（第1課時）學(xué)案 新人教版必修21

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來自石油和煤的兩種基本化工原料（第1課時） 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1．了解乙烯的組成和結(jié)構(gòu),體會分子結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)的影響。 2．掌握乙烯的化學(xué)性質(zhì)，理解加成反應(yīng)的含義。 3．了解乙烯的主要用途。 【學(xué)習(xí)過程】 1.烯烴： （1）定義：分子中含有碳碳雙鍵的烴類叫做烯烴，乙烯是最簡單的烯烴。 （2）通式：CnH2n(n≥2)。 （3）工業(yè)制取烯烴的原理： 2.乙烯的分子組成與結(jié)構(gòu)： （1）乙烯分子里出現(xiàn)了C、C雙鍵，它所結(jié)合的氫原子個數(shù)比乙烷少了兩個，像這樣碳原子所結(jié)合的氫原子數(shù)少于飽和鏈烴里的氫原子數(shù)的烴，就叫做不飽和烴。乙烯中的C、C可以看成有一個鍵相當(dāng)于乙烷中的碳碳鍵，另一個碳碳鍵相當(dāng)于乙烷去氫之后形成的。 （2）乙烯分子二個碳原子和四個氫原子在同一個平面上，鍵角為都是1200，乙烯是平面型結(jié)構(gòu)6個原子共平面。 （3）乙烯與乙烷的結(jié)構(gòu)比較：C、C雙鍵的鍵能不是C、C單鍵的二倍，說明C、C雙鍵中有一個鍵不穩(wěn)定，容易斷裂，有一個鍵較穩(wěn)定。乙烯不同與乙烷的結(jié)構(gòu)決定了乙烯有不同于烷的化學(xué)性質(zhì)，主要發(fā)生在那個易斷裂的鍵上。 乙烷 乙烯 分子式 C2H6 C2H4 結(jié)構(gòu)簡式 CH3—CH3 CH2=CH2 鍵的類別 單鍵 雙鍵 鍵長/10-10m 1.54 1.34 鍵能kJ/mol 348 615 鍵角 10928 120 溫馨提示：乙烯分子為平面結(jié)構(gòu)，2個碳原子和4個氫原子共平面，若將乙烯分子中的4個氫原子替換為其他原子，如，則六個原子仍處于同一平面上。 3.乙烯的物理性質(zhì)：乙烯是無色氣體，稍有氣味，密度是1.25 g/L，比空氣略輕（分子量28），難溶于水。 4.乙烯的化學(xué)性質(zhì)： (1)氧化反應(yīng)： ①乙烯在空氣中燃燒，火焰明亮且伴有黑煙，燃燒的化學(xué)方程式為C2H4＋3O22CO2＋2H2O。 ②乙烯能被酸性KMnO4溶液等氧化，使紫色酸性KMnO4溶液褪色。 溫馨提示：烯烴能發(fā)生加成反應(yīng)，能使酸性KMnO4溶液褪色，均由其分子結(jié)構(gòu)中的碳碳雙鍵決定，與碳氫鍵無關(guān)。乙烯使酸性KMnO4溶液褪色，可用于鑒別甲烷和乙烯；除去甲烷中的乙烯時不能用酸性KMnO4溶液。 (2)加成反應(yīng)：有機物分子中雙鍵(或三鍵)兩端的碳原子與其他原子或原子團直接結(jié)合生成新的化合物的反應(yīng)。 ①乙烯使溴的四氯化碳溶液(或溴水)褪色，反應(yīng)的化學(xué)方程式為CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br。鑒別乙烷和乙烯可以使用溴水、酸性KMnO4溶液或Br2的CCl4溶液，其中乙烯能使其褪色，而乙烷不能使其褪色；除去乙烷中的乙烯時不能用酸性KMnO4溶液，而應(yīng)使用溴水或Br2的CCl4溶液。 ②乙烯與H2的加成反應(yīng)化學(xué)方程式為CH2===CH2＋H2CH3CH3。 ③乙烯與HCl的加成反應(yīng)化學(xué)方程式為CH2===CH2＋HClCH3CH2Cl。 ④乙烯與H2O的加成反應(yīng)化學(xué)方程式為CH2===CH2＋H2OCH3CH2OH。 ⑤乙烯之間的相互加成可以得到聚乙烯，加聚反應(yīng)化學(xué)方程式為。 溫馨提示：加聚反應(yīng)的實質(zhì)是不飽和鍵的斷裂和相互加成。不論加成還是加聚，根本原因都是含有不飽和的C、C雙鍵。 【歸納總結(jié)】 （1）乙烯在燃燒時,火焰比甲烷明亮,并伴有黑煙,這是由于乙烯中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比甲烷高的緣故。據(jù)此可鑒別乙烯和甲烷。 （2）乙烯被酸性KMnO4溶液氧化后得到的產(chǎn)物是CO2，故除去甲烷或乙烷中的乙烯不能使用酸性KMnO4溶液。 （3）乙烯因發(fā)生加成反應(yīng)能使溴水和溴的CCl4溶液褪色，但現(xiàn)象有差異，乙烯通入溴水中，溴水褪色，液體分層；而乙烯通入溴的CCl4溶液中，溶液只褪色不分層。 （4）乙烯使Br2水和酸性KMnO4溶液褪色原理不相同，前者為加成反應(yīng)，后者為氧化反應(yīng)。 【當(dāng)堂檢測】 1. 下列說法中，錯誤的是(　　) A．無論乙烯與Br2的加成，還是乙烯使酸性KMnO4溶液褪色，都與分子內(nèi)含有碳碳雙鍵有關(guān) B．用溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液都可以鑒別乙烯和乙烷 C．相同質(zhì)量的乙烯和甲烷完全燃燒后產(chǎn)生的水的質(zhì)量相同 D．利用燃燒的方法可以鑒別乙烯和甲烷 2.下列反應(yīng)中，能夠說明乙烯分子具有不飽和鍵的是(　　) A．燃燒　　　　B．取代反應(yīng) C．加成反應(yīng) D．化合反應(yīng) 3.如圖是某種有機物分子的球棍模型圖。圖中的“棍”代表單鍵或雙鍵，不同大小的“球”代表三種不同的短周期元素的原子。對該有機物的敘述不正確的是(　　) A．該有機物的分子式一定為C2HCl3 B．該有機物的分子中一定有 C．該有機物分子中的所有原子在同一平面上 D．該有機物不可以由乙烯和氯化氫經(jīng)加成反應(yīng)得到 4. 下列事實能證明乙烯分子中含有一個碳碳雙鍵的是(　　) A．乙烯分子里碳氫原子個數(shù)之比為1∶2 B．乙烯完全燃燒生成CO2和H2O的物質(zhì)的量相等 C．乙烯易與溴水發(fā)生加成反應(yīng)，且1 mol C2H4完全加成消耗1 mol Br2 D．乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色 5. （1）某種塑料分解產(chǎn)物為烴，對這種烴進行以下實驗：①取一定量的該烴，使其燃燒后的氣體通過干燥管，干燥管增重7.2 g，再通過石灰水，石灰水增重17.6 g。②經(jīng)測定，該烴(氣體)的密度是相同狀況下氫氣密度的14倍。請回答：該烴的電子式為__________，該烴的名稱是________，0.1 mol該烴能與________g溴起加成反應(yīng)；加成產(chǎn)物需________mol溴蒸氣完全取代，該塑料的結(jié)構(gòu)簡式是________，名稱是________。 （2）某烴A 0.2 mol在O2中充分燃燒時，生成產(chǎn)物B、C各1.2 mol。試回答：烴A的分子式________，B、C的分子式分別是________、________；若取一定量的烴A燃燒后生成B、C各3 mol，則有________g烴A參加了反應(yīng)，燃燒時消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下O2________L；若烴A不能因反應(yīng)而使溴水褪色，在一定條件下能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，其一氯代物只有一種，則烴A的結(jié)構(gòu)簡式________。 答案與解析 題號 答案 解析 1 C 乙烯分子中含有碳碳雙鍵，決定了它的性質(zhì)與甲烷、乙烷等烷烴的性質(zhì)有所不同。乙烯的加成反應(yīng)和氧化反應(yīng)過程中碳碳雙鍵斷裂，A對；乙烯能與溴水和酸性KMnO4溶液反應(yīng)，但是乙烷不能，故能用溴的四氯化碳溶液或酸性KMnO4溶液鑒別乙烯和乙烷，B對；乙烯和甲烷中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，故相同質(zhì)量的乙烯和甲烷完全燃燒后產(chǎn)生的水的質(zhì)量不同，C錯；甲烷燃燒產(chǎn)生淡藍色火焰，乙烯燃燒，火焰明亮有黑煙，D對 2 D A項燃燒反應(yīng)是有機物的共同特征，不是不飽和鍵所特有的性質(zhì)；B項中取代反應(yīng)是碳碳單鍵——飽和烷烴的特征反應(yīng)；C項加成反應(yīng)是不飽和鍵的特征反應(yīng)；D項化合反應(yīng)一般針對無機反應(yīng)而言，其不能說明乙烯分子中含有不飽和鍵 3 A 有機物分子中一定含有C原子，且其一般形成4個共價鍵，故可確定中間白球為碳原子；依據(jù)短周期元素原子半徑規(guī)律，可知小黑球可能為氫原子，則大黑球可能為氯原子或其他鹵素原子；注意D中，若C2H4和HCl發(fā)生加成反應(yīng)，產(chǎn)物中至少含有5個氫原子，與圖示不符 4 C 碳碳雙鍵的特點是可以發(fā)生加成反應(yīng)，1 mol碳碳雙鍵完全發(fā)生加成反應(yīng)需要1 mol Br2，C選項正確；乙烯使酸性KMnO4溶液褪色是因為乙烯被氧化，D選項錯誤 5 （1）乙烯 16　0.4 CH2—CH2　聚乙烯 (2)C6H12 CO2 H2O 42 100.8 （1）由條件①知，該烴燃燒產(chǎn)物中CO2為17.6 g，H2O為7.2 g，碳、氫原子個數(shù)比為：∶(2)＝1∶2，該烴的最簡式為CH2。由條件②知：該烴的相對分子質(zhì)量Mr＝214＝28，該烴分子式為C2H4，即乙烯。（2）燃燒的產(chǎn)物CO2和H2O是等物質(zhì)的量，故此烴必符合通式CnH2n。1 mol A中含C：＝6(mol)。含H：2＝12(mol)，所以A的分子式為C6H12。烴充分燃燒產(chǎn)物為CO2和H2O。 C6H12　＋　9O26CO2＋6H2O 　　　 n(C6H12)＝＝0.5(mol)，則m(C6H12)＝42(g)，n(O2)＝＝(mol)，則V(O2)＝22.4＝100.8(L)。符合CnH2n通式的有烯烴和環(huán)烷烴，其中環(huán)烷烴不能使溴水褪色，能和Cl2取代，故A為環(huán)己烷