2022年高中总复习第一轮化学第十二章第二节烯烃和炔烃.docx

二、烯烃和炔烃
稳固·夯实根底
●网络构建
●自学感悟
1.实验室制取乙烯，常因温度过高而使乙醇和浓H2SO4反响生成少量的二氧化硫。有人设计了以下实验以确认上述混合气体中有乙烯和二氧化硫。
图12-2
〔1〕Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ装置可盛放的试剂是：
Ⅰ.A；Ⅱ.B；Ⅲ.A；Ⅳ.D。〔将以下有关试剂的序号填入空格内〕
A.品红溶液 B.NaOH溶液 C.浓H2SO4 D.KMnO4酸性溶液
〔2〕能说明二氧化硫气体存在的现象是装置Ⅰ中品红溶液褪色。
〔3〕使用装置Ⅱ的目的是除去SO2气体，以免干扰乙烯的检验。
〔4〕使用装置Ⅲ的目的是检查SO2是否除尽。
〔5〕确证含有乙烯的现象是装置Ⅲ中的品红溶液不褪色、装置Ⅳ中的高锰酸钾酸性溶液褪色。
2.以乙炔为主要原料可以合成聚氯乙烯、聚丙烯腈。请在以下列图的方框中填写有关物质的结构简式，并写出①—④各步反响的化学方程式。
答案：①CH≡CH+HClCH2CHCl
链接·拓展
甲烷、乙烯、乙炔燃烧现象的比较
烃含碳量越高，火焰越明亮，黑烟越浓，而含碳量越低，往往火焰越不明亮，含碳量很低时无黑烟，如CH4〔75%〕就是如此。C2H4及其他单烯烃〔均为85.7%〕，燃烧时火焰较明亮，并有少量黑烟。
理解·要点诠释
考点1 乙烯的结构、性质和制法
〔1〕乙烯的分子结构和化学性质
①乙烯分子中碳碳原子之间以双键结合，由于碳碳双键不可旋转，所以乙烯分子中两个碳原子和四个氢原子处于同一平面内，为平面型分子，键与键之间的夹角约为120°。
②乙烯分子的碳碳双键中，有一个键比较容易断裂，决定了乙烯的化学性质比较活泼，容易发生加成反响或被KMnO4酸性溶液氧化。当然，乙烯也能发生燃烧反响。
〔2〕乙烯的实验室制法
①浓H2SO4起催化剂和脱水剂的作用，加沸石或碎瓷片的作用是防止反响混合物受热暴沸。
②浓H2SO4与乙醇按3∶1的体积比混合，浓H2SO4过量的原因是促使反响向正反响方向进行。
③温度要迅速上升至170 ℃，防止在140 ℃时生成副产物乙醚。
④制乙烯时反响溶液变黑的原因是乙醇与浓H2SO4发生了氧化复原反响，并使制取的乙烯中混有CO2、SO2等杂质气体。
〔3〕烯烃的结构特点和性质
分子中含有一个碳碳双键的链烃称为烯烃。由于形成一个双键，烯烃分子比相同碳原子数的烷烃分子少2个氢原子，通式为CnH2n(n≥2)。烯烃同系物的物理性质随着碳原子数的增加呈现规律性变化，与烷烃相似，分子中含2至4个碳原子的烯烃，常温下呈气态。由于分子中含C==C，化学性质与乙烯相似，都能发生加成反响、聚合反响，都能被KMnO4酸性溶液氧化。能否使溴水和KMnO4酸性溶液褪色是区别烷烃与烯烃的特征反响。
考点2 乙炔的结构、性质和制法
〔1〕乙炔的分子结构和化学性质
①乙炔分子中碳碳之间以三键结合，分子中两个碳原子和两个氢原子处于同一直线上，分子呈直线型结构，键与键之间的夹角为180°。
②乙炔分子中的碳碳三键有2个键比较容易断裂，较容易发生加成反响〔可以控制条件使之分两步进行〕，也可以被KMnO4酸性溶液氧化。因乙炔含碳量高，燃烧时产生浓烟，且火焰明亮。
〔2〕乙炔的实验室制法
①可用饱和食盐水代替水，以得到平稳的乙炔气流。
②反响装置不能用启普发生器。这是因为碳化钙与水反响剧烈，块状电石遇水后，立即变成粉末状，且反响放出大量热，会使启普发生器受热不均匀而炸裂。
③因反响剧烈，且产生泡沫，为防止产生的泡沫堵塞导管，应在导气管口下端塞入一棉花团。
④乙炔中H2S、PH3诸气体，可用CuSO4溶液洗气除去。H2S与CuSO4作用生成CuS沉淀，PH3可被CuSO4氧化。
〔3〕炔烃的结构特点和性质
分子中含有1个碳碳三键的链烃称为炔烃。由于形成1个三键，炔烃分子比相同碳原子数的烯烃分子少2个氢原子，比相同碳原子数的烷烃分子少4个氢原子，其通式为CnH2n-2(n≥2)。
炔烃同系物的物理性质随着碳原子数的增加呈现规律性变化；化学性质与乙炔相似，易与H2、HX、X2等发生加成反响，也可以发生氧化反响。
考点3 分子式、结构式确实定
(1)由相对分子质量求烃的分子式(设烃的相对分子质量为Mr)。①得整数商和余数，商为可能的最大碳原子数，余数为最小的氢原子数。②的余数为0或碳原子数≥6时，将碳原子数依次减少一个即增加12个氢原子，直到饱和为止。
(2)由实验式求烃的分子式。首先由题意求出烃的实验式。设为CaHb，且=x，那么有：
①假设x＜，该烃为烷烃。由烷烃通式CnH2n+2得=x，求出n值即可求出该烃的分子式。
②假设x=，该烃为烯烃，由相对分子质量确定其分子式。
③假设＜x＜1，该烃可能是CnH2n-2或CnH2n-6，可由通式直接求出分子式。
④假设x=1,该烃可能为C2H2、C6H6或C8H8，由其相对分子质量或性质确定分子式。
考点4 混合烃组成确实定方法
〔1〕一般是设平均分子式，结合反响方程式和体积求出平均组成，利用平均值的含义确定混合烃可能的分子式。有时也利用平均相对分子质量来确定可能的组成，此时，采用十字交叉法计算较为简捷。
〔2〕两种烃混合，假设平均相对分子质量小于或等于26，那么该烃中必含甲烷。
〔3〕两种气态烃混合，充分燃烧后，生成CO2气体的体积小于2倍原混合烃的体积，那么原混合烃中必有CH4；假设生成水的物质的量小于2倍原混合烃的物质的量，那么原混合烃中必有C2H2。
〔4〕温度在100 ℃以上，气体混合烃与足量的氧气充分燃烧后，假设总体积保持不变，那么原混合烃中的H平均数为4；假设体积扩大，那么原混合烃中的H平均数大于4；假设体积缩小，那么原混合烃中的H平均数小于4，必有C2H2。
难点 烃燃烧的有关规律
〔1〕烃燃烧时体积变化规律
①当温度低于100 ℃时，气态烃燃烧前后气体总体积的变化为+1。
②当温度高于100 ℃时，气态烃燃烧前后气体总体积的变化为-1。假设y=4，燃烧前后气体总体积无变化；假设y＜4，燃烧后气体总体积减小；假设y＞4，燃烧后气体总体积增大。
〔2〕烃完全燃烧时的耗氧规律
①等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，其耗氧量的大小取决于(x+)的值，其值越大，耗氧量越大。
②等质量的烃完全燃烧时，其耗氧量的大小取决于该烃分子中氢的质量分数(或氢原子数与碳原子数的比值)，其值越大，耗氧量越大。
③实验式相同的烃，不管它们以何种比例混合，只要总质量一定，完全燃烧时所消耗的氧气以及燃烧后生成的二氧化碳和水的量均为定值。
〔3〕燃烧产物关系规律
①质量相同的烃，分子式为CxHy，越大，那么生成的CO2的量越多；假设两种烃的相等，质量相同，那么生成的CO2和H2O的量均相等。
②碳的质量分数w(C)相同的有机物〔实验式可以相同也可以不同〕，只要总质量一定，以任意比混合，完全燃烧后产生的CO2的量总是一个定值。
③不同的有机物完全燃烧时，假设生成的CO2和H2O的物质的量之比相同，那么它们分子中C原子与H原子的原子个数比也相同。
链接·聚焦
本局部内容中的乙烯、乙炔是不饱和链烃〔烯烃、炔烃〕的典型代表，其结构、性质、制法的考查，是高考命题的重点，考查形式可以是选择题，也可以是实验题、计算题。由烯烃的性质或加成产物确定其结构、有关混合烃组成和体积比的求法是高考的热点，在今后的高考中仍将会保持下去。
诱思·实例点拨
【例1】 既可以用来鉴别乙烷与乙烯，又可以用来除去乙烷中乙烯以得到纯洁乙烷的方法是〔 〕
A.通过足量的NaOH溶液 B.通过足量的溴水
C.在Ni催化、加热条件下通入H2 D.通过足量的KMnO4酸性溶液
解析：〔性质判定法〕乙烷是饱和烃，不与溴水及KMnO4酸性溶液反响〔不能使它们褪色，而乙烯能〕。乙烯通过溴水与Br2发生加成反响生成的1，2-二溴乙烷〔液态〕留在溴水中，B方法可行。而乙烯通过KMnO4酸性溶液，有氧化生成的CO2逸出，这样乙烷中乙烯虽被除去，却混入了CO2，D法不可行。C法也不可取，因为通入的H2的量不好控制，少了，不能将乙烯全部除去，多了，就会使乙烷中混有H2，而且反响条件要求高。由于乙烯与NaOH溶液不反响，故A法不可取。
答案：B
讲评：此题主要考查乙烷与乙烯的鉴别方法和除去乙烷中的乙烯杂质的方法。不少同学错选D，无视了乙烯可被高锰酸钾酸性溶液氧化生成CO2气体而引入新的杂质。在解题过程中，要引导学生将知识的应用层次深入化，不能只停留在知识的表层。
【例2】 某气态烃0.5 mol能与1 mol HCl完全加成，加成后产物分子上的氢原子又可被3 mol Cl2取代，那么此气态烃可能是〔 〕
A.CH≡CH B.CH2CH2
C.CH≡C—CH3 D.
解析：某烃和HCl发生加成反响，且物质的量之比为1∶2，由此可知该烃为炔烃，B、D两项不合题意。加成反响后0.5 mol该烃分子有3 mol H原子可以被取代，即1 mol 该烃分子中有6 mol H原子可以被卤代，原炔烃分子中有4个H原子，故正确选项为C。
答案：C
讲评：此题在分析解答过程中，一是要引导学生掌握由发生加成反响物质的物质的量之比，判断不饱和键数目的方法；二是要明确参加取代反响的氯气分子数与有机物分子中被取代氢原子数目之间的关系。
【例3】 现有CH4、C3H4、C2H4、C2H6、C3H6五种有机物。同质量的以上物质中，在相同状况下体积最大的是_______________；同质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是_____________________；同状况、同体积的以上五种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是_____________；同质量的以上五种物质燃烧时，生成CO2最多的是_____________，生成水最多的是______________。在120 ℃、1.01×105 Pa状态下，有三种气态烃和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反响前后气体体积没有发生变化，这三种气体是：_____________。
解析：相同质量的烃耗氧量由决定，越大，耗氧量越大，且生成的H2O量越多，生成的CO2量越少；相同物质的量的烃耗氧量由〔x+)决定，同碳〔x)看氢〔y),同氢〔y)看碳〔x)，1个碳原子与4个氢原子耗氧量相同。在温度大于100 ℃条件下，反响前后气体体积不变，需y=4。
答案：CH4 CH4 C3H6 C3H4 CH4 CH4、C3H4、C2H4
讲评：在此题的分析解答过程中，要注意归纳总结有关的知识规律，掌握应用的方法技巧，并进行深化拓展。在把握烃的燃烧规律的根底上，分析理解烃的含氧衍生物燃烧的有关规律及应用。