甲烷的性质与结构学案（鲁科版必修2）。
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第1课时 甲烷的性质与结构
一、甲烷的存在、用途及结构
1．有机化合物
(1)定义：有机化合物是指绝大多数含碳的化合物，但含碳的化合物不一定是有机化合物。
(2)性质：多数有机物具有较低的熔、沸点，难溶于水，可以燃烧。
2．甲烷的存在与用途
(1)甲烷的存在
甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地区及海底。
(2)甲烷的主要用途
以甲烷为主要成分的天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用做化工原料。
3．甲烷的组成与结构
分子式电子式结构式分子模型
球棍模型填充模型
CH4
甲烷分子空间构型为正四面体形，碳原子位于中心，4个氢原子位于顶点，4个C—H键的长度和强度相等，夹角相等。
例1 下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中更能反映其真实存在状况的是()
答案 D
解析 在这几种形式中，分子结构示意图、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空间构型，但填充模型更能形象的表达出H、C的位置及所占比例；电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。
例2 下图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型图，下列说法正确的是()
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B．CH4、CCl4都是正四面体结构
C．CH4和CCl4中的化学键均为非极性键
D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同
考点 甲烷的组成和结构
题点 甲烷分子结构的拓展
答案 B
解析 CCl4的分子结构同CH4相似，为正四面体结构，CH3Cl中的C—H和C—Cl键不同，不是正四面体结构，而是四面体结构。
思维启迪
一个碳原子以4个单键与其他原子相结合时：
(1)如果这4个原子相同，则分别在四面体的顶点上，构成正四面体。
(2)如果这4个原子不相同，则分别在四面体的顶点上，但不是正四面体。
(3)无论这4个原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3个原子共面。
二、甲烷的性质
1．甲烷的物理性质
甲烷是无色无味、极难溶于水、密度比空气小的气体。
2．甲烷的化学性质
(1)具有稳定性
通常情况下，甲烷性质比较稳定，与强酸、强碱不反应，与高锰酸钾溶液等强氧化剂也不反应。
(2)氧化反应——可燃性
将甲烷在空气中点燃，观察燃烧现象并检验燃烧产物：
燃烧现象检验产物
方法现象结论
淡蓝色
火焰在火焰上方罩一个干燥的烧杯烧杯内壁有液珠产生生成了水
在火焰上方罩一个涂有澄清石灰水的烧杯烧杯内壁变浑浊生成了二氧化碳
甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O。
(3)取代反应
①实验探究甲烷与氯气的反应
实验操作
实验现象A装置：a.试管内气体黄绿色逐渐变浅，
b.试管内壁有油状液滴出现，
c.试管中有少量白雾生成，
d.试管内液面上升，
e.水槽中有固体析出；
B装置：无明显现象
实验结论甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应
连续发生反应的化学方程式为
CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl；
CH3Cl＋Cl2――→光CH2Cl2＋HCl；
CH2Cl2＋Cl2――→光CHCl3＋HCl；
CHCl3＋Cl2――→光CCl4＋HCl。
②取代反应的概念
有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应。
甲烷取代反应的相关规律
反应条件甲烷与氯气无光照时，不发生反应；强光照射时会发生爆炸
反应物甲烷与卤素单质反应，且卤素单质通常为气态。如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应
生成物与氯气反应产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物，很难出现有机产物全部是某一种产物的现象，生成物中HCl的物质的量最大
物质的量关系每1mol氢原子被取代，消耗1mol氯气分子，同时生成1molHCl分子
例3 下列叙述中错误的是()
A．点燃甲烷不一定会爆炸
B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生
D．点燃甲烷前不必进行验纯
考点 甲烷的氧化反应
题点 甲烷的燃烧与爆炸
答案 D
解析 甲烷与氧气混合达到一定比例范围时，点燃会发生爆炸，因此，甲烷点燃前要进行验纯。
特别提醒
点燃甲烷前必须检验纯度。空气中的甲烷含量在4.9%～16%(体积)范围内时，遇火花将发生爆炸。
例4 (2017聊城高一检测)下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是()
A．甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合时发生取代反应只生成CH3Cl
B．甲烷与氯气的取代反应产物中CH3Cl最多
C．甲烷与氯气的取代反应产物为混合物
D．1mol甲烷生成CCl4，最多消耗2mol氯气
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷取代反应的原理
答案 C
解析 甲烷与氯气一旦反应，不会停止在某一步，四种有机产物都会产生，得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的取代反应每取代1molH原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产生的HCl最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4最多消耗4mol氯气，D项错误。
特别提示
(1)无论甲烷和氯气的比例如何，发生取代反应的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。
(2)甲烷与氯气发生取代反应的产物中，CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3和CCl4为液体。
例5 下列反应属于取代反应的是()
A．CH4――→高温C＋2H2
B．2HI＋Cl2===2HCl＋I2
C．CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O
D．C2H6＋Cl2――→光C2H5Cl＋HCl
考点 甲烷的取代反应
题点 取代反应类型判断
答案 D
解析 取代反应是指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。选项A中的反应为分解反应；选项B中的反应为置换反应，不属于有机反应类型；选项C中的反应为甲烷的氧化反应。
思维启迪
无机反应中的置换反应不属于取代反应。
抓住取代反应“有上有下”的特点，看有机物中的原子或原子团是否被其他原子或原子团替换，若是，则为取代反应。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)某有机物完全燃烧只生成CO2和H2O，说明该有机物属于烃()
(2)甲烷与Cl2的反应属于置换反应()
(3)甲烷通入酸性KMnO4溶液中可使其退色()
(4)甲烷与氯水、溴水能发生取代反应()
(5)沼气就是纯净的甲烷气体()
(6)16gCH4分子中含有4NA个C—H键()
(7)天然气属于不可再生能源()
(8)通过燃烧法观察火焰颜色可鉴别CH4和CO()
(9)甲烷不能使酸性KMnO4溶液退色，故甲烷不能发生氧化反应()
(10)甲烷的一氯代物只有一种结构证明甲烷是正四面体结构而非平面正方形结构()
答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ (7)√ (8)× (9)× (10)×
2．为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素，可将其燃烧产物通过①浓硫酸 ②澄清石灰水 ③无水硫酸铜。正确的顺序是()
A．①②③B．②③
C．②③①D．③②
考点 甲烷的氧化反应
题点 甲烷燃烧产物的检验
答案 D
解析 要证明CH4中含有碳、氢两种元素，可通过证明CO2和H2O的存在来证明，可选择②和③；但应注意检验的先后顺序，即先证明水后证明CO2。
3．(2017成都月考)若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下得到的有机产物可能是①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4，其中正确的是()
A．只有①B．只有②
C．①②③的混合物D．①②③④的混合物
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷取代反应的原理
答案 D
解析 甲烷与氯气在光照的条件下，发生取代反应时总共有五种产物，①CH3Cl，②CH2Cl2，③CHCl3，④CCl4和HCl，因此答案选D。
4．如果使0.5mol甲烷完全跟Cl2发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物，则需要消耗氯气()
A．0.5molB．1mol
C．1.5molD．1.25mol
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷取代反应的原理
答案 D
解析 利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的，故这四种氯代物共0.5mol，每种氯代物均为0.125mol，含氯原子的物质的量为0.125mol×1＋0.125mol×2＋0.125mol×3＋0.125mol×4＝1.25mol。而从甲烷分子中每取代1mol氢原子，就消耗1molCl2。因此消耗的Cl2的物质的量也为1.25mol。
5．按如图所示装置进行实验，烧瓶内盛有等体积的CH4和Cl2，光照一段时间后，下列说法正确的是()
A．只能生成CH3Cl一种有机物和HCl
B．烧瓶内液面不可能上升
C．烧杯内的液体会分层
D．向水中加入紫色石蕊溶液后无变化
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷的取代反应实验
答案 C
解析 甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，A项错误；生成物中的氯化氢易溶于水，使烧瓶内压强减小，在外界大气压作用下，烧瓶内液面上升，B项错误；生成物中一氯甲烷为气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均为液体，它们都不溶于水，所以烧杯中液体会分层，C项正确；生成物中含有氯化氢，氯化氢溶于水电离生成氢离子，使溶液显酸性，可使紫色石蕊溶液变红，D项错误。
[对点训练]
题组一 甲烷的结构、存在与用途
1．(2017四川资阳高一期末)下列关于甲烷分子结构的说法正确的是()
A．甲烷分子的电子式为，分子中各原子都达到8电子稳定结构
B．甲烷分子中的化学键全部为非极性键
C．CH4分子比SiH4分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强
D．CH3Cl的四个价键的键长和强度相同，夹角相等
考点 甲烷的组成和结构
题点 甲烷的分子结构
答案 C
解析 甲烷分子中H原子最外层只有2个电子，不是8电子稳定结构，A项错误；甲烷分子中的化学键均为极性键，B项错误；元素的非金属性越强，其简单氢化物越稳定，反之也成立，C项正确；一氯甲烷中C—Cl键与C—H键的键长和强度不同，故四个键的键角也不完全相等，D项错误。
2．(2017宁波八校模拟)能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是()
A．甲烷的四个碳氢键的强度相等
B．甲烷的四个碳氢键的键长相等
C．甲烷的一氯代物只有一种
D．甲烷的二氯代物只有一种
考点 甲烷的组成和结构
题点 甲烷的分子结构
答案 D
解析 甲烷的结构式为，其分子的空间构型可能有两种：①平面正方形结构，②空间正四面体结构。A、B、C项成立并不能证明甲烷分子空间构型是①还是②。若是构型①，则二氯甲烷有两种结构：和；若是构型②，则二氯甲烷只有一种结构，故选D。
3．(2017济南高一检测)在我国的南海、东海海底已发现天然气(含甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是()
①甲烷属于烃类 ②在相同条件下甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水 ④可燃冰是一种极具潜力的能源
A．①②③B．②③④
C．①③④D．①②④
考点 甲烷的存在、物理性质与用途
题点 甲烷的存在、物理性质与用途
答案 C
解析 甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO2和H2O，所以可燃冰是一种极具潜力的能源，因此C项正确。
题组二 甲烷的燃烧及相关计算
4．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气等三种无色气体的方法是()
A．通入溴水―→通入澄清石灰水
B．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C．点燃―→罩上干冷烧杯―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯
D．点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯―→通入溴水
考点 甲烷的氧化反应
题点 甲烷燃烧产物的判断
答案 C
解析 点燃，用干燥的烧杯可以检验出是否生成水，从而确定原气体是否含有氢元素；用涂有澄清石灰水的烧杯可检验出是否生成CO2，从而确定原气体中是否含有碳元素。
5．在标准状况下，11.2L甲烷和22.4L氧气混合后点燃，恢复到原状况时，气体的体积共()
A．11.2LB．22.4L
C．33.6LD．44.8L
考点 甲烷的氧化反应
题点 甲烷燃烧的计算
答案 A
解析 甲烷燃烧的化学方程式为CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O，当温度超过100℃时(即水为气态)，反应前后气体体积不变。而在标准状况下，水是液态，11.2L甲烷与22.4L氧气恰好完全反应，最后只剩下二氧化碳，其体积为11.2L。
6．(2017内蒙古包头九原区校级期中考试)一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g，原混合气体中CO2的质量为()
A．12.5gB．13.2g
C．19.7gD．24.4g
考点 甲烷的氧化反应
题点 甲烷燃烧的计算
答案 B
解析
题组三 甲烷的取代反应
7．在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气混合气体的密闭玻璃容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述中正确的是()
A．反应产物物质的量最多的是CH3Cl
B．如果氯气过量，则最终产物只有一种
C．反应前后容器内压强不变
D．发生的反应都属于取代反应
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷的取代反应原理
答案 D
8．(2017四川宜宾期末考试)取一支硬质大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是()
A．反应过程中试管内黄绿色逐渐消失，试管壁上有油珠产生
B．甲烷和Cl2反应后的产物有4种
C．盛放饱和食盐水的水槽底部不会有晶体析出
D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体充满试管
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷的取代反应实验
答案 A
解析 Cl2被消耗后，黄绿色消失，生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为油状液体，所以试管壁上有油珠产生，A项正确；CH4与Cl2反应生成4种有机物和1种无机物，共有5种产物，B项错误；CH4与Cl2反应后最多的产物是HCl，HCl溶于饱和食盐水会有NaCl晶体析出，C项错误；取代产物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油状液体，而CH3Cl是气体，不溶于饱和食盐水，故液体不会充满试管，D项错误。
9．已知正四面体形分子E和单质分子G反应，生成四面体形分子L和分子M(组成E分子的元素的原子序数小于10，组成G分子的元素为第3周期的元素)，如图所示，则下列判断中不正确的是()
A．常温常压下，E、L均为气态有机物
B．E是一种含有10个电子的分子
C．上述反应的类型是置换反应
D．上述4种物质中有3种为共价化合物
考点 甲烷的取代反应
题点 取代反应类型的判断
答案 C
解析 正四面体形分子E，组成E分子的元素的原子序数都小于10，E由两种元素组成，灰色球只形成一个共价键，所以是H，黑色球表示C，所以E是甲烷；直线形分子G，组成G分子的元素为第3周期的元素，且G是双原子分子，所以G是Cl2，该反应是甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，即L是一氯甲烷，M是氯化氢。常温常压下，甲烷、一氯甲烷均是气体，A项正确；E是甲烷分子，含有10个电子，B项正确；甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，生成物中没有单质，不是置换反应，C项错误；四种物质中甲烷、一氯甲烷和HCl属于共价化合物，所以4种物质中有3种为共价化合物，D项正确。
10．在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1molCH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2的物质的量为()
A．1.0molB．2.0molC．3.0molD．4.0mol
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷的取代反应原理
答案 C
解析 在光照条件下，CH4与Cl2发生取代反应时，生成1molCH3Cl消耗1mol氯气，生成1molCH2Cl2消耗2mol氯气，生成1molCHCl3消耗3mol氯气，生成1molCCl4消耗4mol氯气。四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，根据碳原子守恒可知，生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分别是0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，消耗的Cl2的物质的量为0.1mol＋2×0.2mol＋3×0.3mol＋4×0.4mol＝3.0mol。
题组四 甲烷性质的综合
11．(2017哈尔滨高一下期中)下列关于甲烷的说法正确的是()
A．实验室可用向上排空气法收集甲烷
B．甲烷点燃之前需要验纯
C．甲烷可以与溴水发生取代反应
D．甲烷在空气中燃烧只能生成CO2和H2O
考点 甲烷的化学性质
题点 甲烷化学性质综合
答案 B
解析 甲烷的密度小于空气，实验室可用向下排空气法收集甲烷，A项错误；甲烷是可燃性气体，点燃之前需要验纯，B项正确；甲烷与溴水不发生取代反应，与溴蒸气在光照条件下发生取代反应，C错误；若甲烷在空气中燃烧不完全，可能生成CO和H2O，D项错误。
12．(2017合肥高一检测)天然气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述中，错误的是()
A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应
B．甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化
C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应
D．光照条件下甲烷与Cl2反应的四种有机产物都难溶于水
考点 甲烷的化学性质
题点 甲烷化学性质的综合
答案 B
解析 CH4的性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但不是不能被任何氧化剂氧化(如能燃烧)，A项正确，B项错误；CH4在光照条件下与Cl2发生取代反应，生成4种有机产物，它们是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，且均难溶于水，故C、D项均正确。
[综合强化]
13．(2017南昌三校联考)如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：________________。
(2)若题目中甲烷与氯气体积之比为1∶1，则得到的产物为________(填字母，下同)。
A．CH3Cl HCl
B．CCl4 HCl
C．CH3Cl CH2Cl2
D．CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水面变化是________。
A．升高B．降低C．不变D．无法确定
(4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到的现象是____________________________。
(5)右端玻璃管的作用是__________________________________________________________。
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷的取代反应实验
答案 (1)CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl (2)D (3)B (4)有白色胶状沉淀生成 (5)平衡气压
解析 (1)因Cl2足量，若充分反应且只产生一种有机物，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl：CH4＋4Cl2――→光CCl4＋4HCl。
(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。
(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应生成油状液滴，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水。压强减小，U形管右端液面下降，左端液面上升。
(4)因左侧生成的HCl溶于水后发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。
(5)为了平衡气压，在U形管右侧插入一支玻璃管。
14．(2017锦州高一检测)燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。以下是通过燃烧法推断物质组成的过程，请回答下列问题：
(1)某物质A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水。则说明________(填字母)。
A．A一定含有C、H两种元素，肯定不含氧元素
B．A一定含有C、H两种元素，可能含有氧元素
C．A一定含有C、H、O三种元素
(2)甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若2.24L(标准状况下)甲烷完全燃烧后，将生成的气体通过足量碱石灰，那么碱石灰增重的质量是________g。
考点 甲烷的氧化反应
题点 甲烷燃烧的综合
答案 (1)B
(2)CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O 8
解析 (1)A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水，说明A一定含有C、H两种元素，由于氧气参与反应，故无法确定是否含有氧元素。
(2)由甲烷完全燃烧的化学方程式CH4＋2O2――→点燃CO2＋2H2O知，2.24L(0.1mol)甲烷完全燃烧生成0.1molCO2和0.2molH2O，通过碱石灰被完全吸收，碱石灰增重为0.1mol×44gmol－1＋0.2mol×18gmol－1＝8g。
15．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
试回答下列问题：
(1)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
有人认为E中有氯化氢产生，不能证明甲烷与氯气发生了取代反应，你认为他的看法________(填“正确”或“不正确”)。
(2)B装置有三种功能：①控制气流速率；②混匀混合气体；③________________。
(3)一段时间后发现D装置中的棉花由白色变为蓝色，则棉花上可能预先滴有________溶液。
(4)E装置中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为________(填字母)。
a．分液法b．蒸馏法c．结晶法
(5)将1molCH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，则参加反应的Cl2的物质的量为________，生成HCl的总物质的量为________。
考点 甲烷的综合应用
题点 实验综合
答案 (1)CH4＋Cl2――→光CH3Cl＋HCl 正确
(2)干燥气体 (3)淀粉KI (4)a (5)3mol 3mol
解析 (2)盛放的是浓硫酸，利用其吸水性，可做干燥剂。(3)蓝色一般可能是无水硫酸铜遇水变蓝，也可能是淀粉遇碘单质变蓝，根据装置图，只能是淀粉遇碘变蓝，因此棉花上预先滴有淀粉KI溶液，利用氯气把碘置换出来。(4)有机物为卤代物，不溶于水，可以采用分液的方法进行分离，故a正确。(5)设CH3Cl为xmol，则CH2Cl2为(x＋0.1)mol，CHCl3为(x＋0.2)mol，CCl4为(x＋0.3)mol，根据碳原子守恒，x＋x＋0.1＋x＋0.2＋x＋0.3＝1，解得x＝0.1，因此消耗氯气的物质的量为(0.1＋0.2×2＋0.3×3＋0.4×4)mol＝3mol，消耗氯气的物质的量等于生成HCl的物质的量，即3mol。
相关知识
乙酸学案（鲁科版必修2）
第2课时 乙 酸
一、乙酸的组成、结构、物理性质与酸性
1．乙酸的分子结构
2．乙酸的物理性质
(1)乙酸俗称醋酸，是一种有强烈刺激性气味的无色液体，易溶于水和乙醇。
(2)熔点：16.6℃，温度低于熔点时，乙酸凝结成晶体，所以纯净的乙酸又称冰醋酸。
3．乙酸的酸性
(1)乙酸是一元弱酸，具有酸的通性。
写出乙酸与下列物质反应的离子方程式：
①Na：2Na＋2CH3COOH===2CH3COO－＋2Na＋＋H2↑。
②NaOH：CH3COOH＋OH－===CH3COO－＋H2O。
③Na2O：
2CH3COOH＋Na2O===2CH3COO－＋2Na＋＋H2O。
④Na2CO3：
2CH3COOH＋CO2－3===2CH3COO－＋H2O＋CO2↑。
(2)证明乙酸的酸性比碳酸强的方法
乙酸与碳酸、水和乙醇中羟基氢的活泼性比较
乙醇水碳酸乙酸
羟基氢的活泼性―――→逐渐增强
酸碱性中性中性弱酸性弱酸性
与Na反应反应反应反应
与NaOH不反应不反应反应反应
与NaHCO3不反应不反应不反应反应
例1 下列物质中不能用来区分乙酸、乙醇、苯的是()
A．金属钠B．溴水
C．碳酸钠溶液D．紫色石蕊溶液
答案 B
解析 A项，钠与乙酸的反应快于钠与乙醇的反应，苯不与Na反应，能区别；B项，溴水与乙醇、乙酸互溶，与苯萃取而使溴水层颜色变浅，不能区别；Na2CO3溶液与乙酸反应放出CO2气体，与乙醇混溶，与苯分层，C项能区分；紫色石蕊溶液与乙酸混合变红色，与乙醇混溶，与苯分层，D项可区分。
规律总结
鉴别乙醇和乙酸一般选用紫色石蕊溶液、NaHCO3溶液、Na2CO3溶液，氢氧化铜悬浊液和氧化铜粉末也能区别乙醇和乙酸。乙酸能与氢氧化铜和氧化铜反应，而乙醇不能。
例2 苹果酸的结构简式为。下列说法正确的是()
A．苹果酸中官能团有2种
B．1mol苹果酸可与3molNaOH发生中和反应
C．1mol苹果酸与足量金属Na反应生成1molH2
D．HOOC—CH2—CH(OH)—COOH与苹果酸互为同分异构体
答案 A
解析 苹果酸分子中含有羟基和羧基两种官能团，A项正确；羟基不能与NaOH发生中和反应，故1mol苹果酸可与2molNaOH发生中和反应，B项错误；羟基和羧基均能与金属Na反应，故1mol苹果酸与足量金属钠反应生成1.5molH2，C项错误；苹果酸的结构简式可写为或，即二者为同一物质，D项错误。
规律总结——羟基、羧基个数与生成气体的定量关系
(1)Na可以和所有的羟基反应，且物质的量的关系为2Na～2—OH～H2。
(2)Na2CO3、NaHCO3和—COOH反应产生CO2，物质的量的关系为Na2CO3～2—COOH～CO2，NaHCO3～—COOH～CO2。
二、乙酸的酯化反应
1．实验探究
(1)实验现象：饱和碳酸钠溶液的液面上有透明的不溶于水的油状液体产生，且能闻到香味。
(2)化学方程式：
。
2．酯化反应
(1)概念：酸与醇反应生成酯和水的反应。
(2)反应机理：酸脱羟基醇脱氢。
例3 将1mol乙醇(其中的羟基氧用18O标记)在浓硫酸存在并加热下与足量乙酸充分反应。下列叙述不正确的是()
A．生成的水分子中一定含有18O
B．生成的乙酸乙酯中含有18O
C．可能生成45g乙酸乙酯
D．不可能生成相对分子质量为88的乙酸乙酯
答案 A
解析 CH3CH218OH与CH3COOH发生酯化反应的原理为CH3CH218OH＋CH3COOH????浓H2SO4△，因此生成的水中不含18O，乙酸乙酯中含有18O，生成乙酸乙酯的相对分子质量为90。该反应为可逆反应，1molCH3CH218OH参加反应，生成酯的物质的量为0＜n(酯)＜1mol，即质量关系为0＜m(酯)＜90g。
思维启迪
酯化反应为可逆反应，酸脱羟基、醇脱氢，且反应物不可能完全转化为生成物。
例4 (2017许昌高一检测)某学习小组在实验室制取乙酸乙酯的主要步骤如下：
①配制2mL浓硫酸、3mL乙醇(含18O)和2mL乙酸的混合溶液。
②按如图连接好装置并加入混合液，用小火均匀加热3～5min。
③待试管乙收集到一定量产物后停止加热，撤出试管乙用力振荡，然后静置待分层。
④分离出乙酸乙酯，洗涤、干燥。
回答问题：
(1)装置中球形干燥管，除起冷凝作用外，另一重要作用是________________。
(2)步骤②安装好实验装置，加入药品前还应检查________________。
(3)反应中浓硫酸的作用是________________；写出能表示18O位置的制取乙酸乙酯的化学方程式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)上述实验中饱和碳酸钠溶液的作用是________(填字母)。
a．中和乙酸并吸收乙醇
b．中和乙酸和乙醇
c．减少乙酸乙酯的溶解
d．加速酯的生成，提高其产率
(5)步骤③所观察到的现象是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
从试管乙中分离出乙酸乙酯的实验操作名称是
________________________________________________________________________。
答案 (1)防止倒吸
(2)装置的气密性
(3)催化剂、吸水剂 CH3COOH＋C2H185OH????浓硫酸△CH3CO18OC2H5＋H2O
(4)ac
(5)试管乙中的液体分成上下两层，上层无色，下层为红色液体，振荡后下层液体的红色变浅 分液
解析 (1)干燥管一是起冷凝的作用，二是起防倒吸的作用，因为乙酸和乙醇易溶于碳酸钠溶液。
(2)因为产生蒸气，因此加药品前，要检验装置的气密性。
(3)酯化反应的实质是酸去羟基醇去氢，其反应方程式为CH3COOH＋C2H185OH????浓硫酸△CH3CO18OC2H5＋H2O。
(4)乙酸乙酯中混有乙酸和乙醇，乙醇易溶于水，乙酸可以和碳酸钠反应，因此碳酸钠溶液的作用是除去乙酸、吸收乙醇、降低乙酸乙酯的溶解度，即选项a、c正确。
(5)乙酸乙酯是不溶于水的液体，且密度小于水，现象：试管乙中出现液体分层，上层无色，下层为红色液体，振荡后下层液体的红色变浅；采用分液的方法进行分离。
规律小结
乙酸与乙醇的酯化反应是可逆反应，反应限度较小。由于乙酸乙酯的沸点比乙酸、乙醇都低，因此从反应物中不断蒸出乙酸乙酯，可提高其产率；使用过量的乙醇，可提高乙酸转化为乙酸乙酯的转化率。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)乙酸的官能团是羟基(×)
(2)可用紫色石蕊溶液鉴别乙醇和乙酸(√)
(3)乙酸是一种常见的弱酸，不能用来除去锅垢(以CaCO3为主)(×)
(4)制取乙酸乙酯时，适当增大乙醇的浓度，可使乙酸完全反应(×)
(5)可用NaOH溶液除去混在乙酸乙酯中的乙酸或乙醇(×)
(6)乙酸的分子式为C2H4O2，分子里含有4个氢原子，所以乙酸是四元酸(×)
(7)饱和Na2CO3溶液可以鉴别乙酸、乙醇和乙酸乙酯三种液体(√)
(8)乙醇和乙酸都能发生取代反应(√)
2.如图是某种有机物的简易球棍模型，该有机物中只含有C、H、O三种元素。下列有关于该有机物的说法中不正确的是()
A．分子式是C3H6O2B．不能和NaOH溶液反应
C．能发生酯化反应D．能使紫色石蕊溶液变红
答案 B
解析 该有机物的结构简式为，能和NaOH溶液反应。
3．下列说法错误的是()
A．乙醇和乙酸都是常用调味品的主要成分
B．乙醇和乙酸的沸点和熔点都比C2H6、C2H4的沸点和熔点高
C．乙醇能发生氧化反应而乙酸不能发生氧化反应
D．乙醇和乙酸之间能发生酯化反应，酯化反应是可逆的
答案 C
解析 乙醇、乙酸在常温下都是液体，而C2H6和C2H4在常温下为气体，B项正确；乙醇催化氧化制乙醛，乙醇和乙酸都能发生燃烧氧化生成CO2和H2O，C项错误；酯化反应是可逆反应，D项正确。
4．柠檬中含有大量的柠檬酸，因此被誉为“柠檬酸仓库”。柠檬酸的结构简式为，则1mol柠檬酸分别与足量的金属钠和NaOH溶液反应，最多可消耗Na和NaOH的物质的量分别为()
A．2mol、2molB．3mol、4mol
C．4mol、3molD．4mol、4mol
答案 C
解析 由柠檬酸的结构简式可知，1mol柠檬酸分子中含有1mol羟基和3mol羧基，羟基和羧基都能与金属钠发生反应，因此1mol柠檬酸最多消耗Na的物质的量为4mol；羧基能与NaOH溶液反应，而羟基不能和NaOH溶液反应，故消耗NaOH的物质的量最多为3mol，C项正确。
5．(2017合肥高一检测)我国本土药学家屠呦呦因为发现青蒿素而获得2015年的诺贝尔生理学或医学奖。已知二羟甲戊酸()是生物合成青蒿素的原料之一，下列关于二羟甲戊酸的说法正确的是()
A．与乙醇发生酯化反应反应产物的分子式为C8H18O4
B．能发生加成反应，不能发生取代反应
C．在铜催化下可以与氧气发生反应
D．标准状况下1mol该有机物可以与足量金属钠反应产生22.4LH2
答案 C
解析 A项，二羟甲戊酸结构中含一个—COOH，与乙醇发生酯化反应生成物中有一个酯基，其分子式为C8H16O4，错误；B项，不能发生加成反应，错误；C项，该物质含—CH2OH，在铜催化下能与氧气发生反应，正确；D项，1mol该有机物与足量金属钠反应可生成1.5mol氢气，错误。
6．下面是甲、乙、丙三位同学制取乙酸乙酯的过程。
(1)甲、乙、丙三位同学均采取乙醇、乙酸与浓硫酸混合共热的方法制取乙酸乙酯，该反应的化学方程式为__________________________________________________________________。
(2)甲、乙、丙三位同学分别设计了如下图所示三套实验装置，若从甲、乙两位同学设计的装置中选择一套做为实验室制取乙酸乙酯的装置，选择的装置应是________(填“甲”或“乙”)。丙同学将甲装置中的玻璃管改成了球形干燥管，除了起冷凝作用外，另一重要作用是________________________________________________________________________。
(3)甲、乙、丙三位同学按如下步骤实验：
A．按所选择的装置组装仪器，在试管①中先加入3mL95%的乙醇，再加入2mL冰醋酸，最后在摇动下缓缓加入2mL浓硫酸充分摇匀。
B．将试管固定在铁架台上。
C．在试管②中加入5mL饱和Na2CO3溶液。
D．用酒精灯对试管①加热。
E．当观察到试管②中有明显现象时停止实验。
请回答：步骤A组装好实验装置，加入样品前必需进行的操作是____________________，试管②中观察到的现象是____________________________，试管②中饱和Na2CO3溶液的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)CH3CH2OH＋CH3COOH????浓H2SO4△CH3COOC2H5＋H2O (2)乙 防止倒吸 (3)检查装置的气密性 液体分为两层 溶解乙醇，中和乙酸，降低乙酸乙酯的溶解度
解析 反应过程产生的蒸气中含有乙酸、乙醇、乙酸乙酯和水，其中乙酸、乙醇都易溶于水，所以应该做到防止倒吸。蒸气进入到饱和碳酸钠溶液中，上层即是乙酸乙酯，下层是水层，溶解了乙酸钠、乙醇、碳酸钠等物质。
[对点训练]
题组一 乙酸的结构与酸性
1．(2017佛山一中高一段考)乙酸是生活中常见的一种有机物，下列关于乙酸的说法中正确的是()
A．乙酸的官能团为—OH
B．乙酸的酸性比碳酸弱
C．乙酸能够与金属钠反应产生氢气
D．乙酸能使紫色的石蕊溶液变蓝
答案 C
解析 乙酸的官能团为—COOH，A错误；乙酸的酸性比碳酸强，B错误；乙酸具有酸的通性，与钠反应产生氢气，C正确；乙酸能使紫色石蕊溶液变红，D错误。
2．(2016启东中学检测)下列关于乙酸的说法中不正确的是()
A．乙酸易溶于水和乙醇
B．无水乙酸又称冰醋酸，它是纯净物
C．乙酸是一种重要的有机酸，是有强烈刺激性气味的液体
D．乙酸分子中有四个氢原子，所以不是一元酸
答案 D
解析 乙酸是具有刺激性气味的液体；尽管乙酸分子中含有4个氢原子，但在水中只有羧基上的氢原子能发生部分电离：CH3COOH??CH3COO－＋H＋，因此乙酸是一元酸。
3．如图是某有机物分子的填充模型，黑色的是碳原子，白色的是氢原子，灰色的是氧原子。该物质不具有的性质是()
A．能与氢氧化钠反应
B．能与稀硫酸反应
C．能发生酯化反应
D．能使紫色石蕊溶液变红
答案 B
解析 乙酸(CH3COOH)显酸性，能使紫色石蕊溶液变成红色，能与NaOH反应，能发生酯化反应，但与稀硫酸不反应。
4．(2017广州高一检测)酒精和醋酸是生活里的常用品，下列方法不能将二者鉴别开的是()
A．闻气味
B．分别用来浸泡水壶中的水垢看是否溶解
C．分别滴加NaOH溶液
D．分别滴加紫色石蕊溶液
答案 C
解析 A项，酒精和醋酸气味不同，可用闻气味的方法鉴别，错误；B项，水垢的成分含CaCO3，与醋酸反应放出CO2，但不与酒精反应，可鉴别，错误；C项，酒精和NaOH溶液不反应，醋酸和NaOH溶液反应，但无明显现象，不能鉴别，正确；D项，醋酸能使紫色石蕊溶液变红，但酒精不能，可鉴别，错误。
5．若将转化为，可使用的试剂是()
A．NaB．NaOH
C．Na2CO3D．NaHCO3
答案 A
解析 —COOH和—OH均可与Na发生置换反应，可实现转化；—OH与NaOH、Na2CO3、NaHCO3均不反应。
6．有机物M的结构简式为，下列有关M性质的叙述中错误的是()
A．M与金属钠完全反应时，二者物质的量之比为1∶2
B．M与碳酸氢钠完全反应时，二者物质的量之比为1∶1
C．M与氢氧化钠完全反应时，二者物质的量之比为1∶2
D．M既能与乙酸反应，又能与乙醇反应
答案 C
解析 1molM与Na完全反应时—COOH、—OH各消耗1molNa，A项正确；1mol—COOH只与1molNaHCO3反应，B项正确；1mol—COOH消耗1molOH－，—OH不与OH－反应，C项错误；M中既含有—COOH，又含有—OH，所以既能与乙酸反应，又能与乙醇反应，D项正确。
题组二 酯化反应及其实验
7．(2017武威六中期末)实验室采用如图所示装置制备乙酸乙酯，实验结束后，取下盛有饱和碳酸钠溶液的试管，再沿该试管内壁缓缓加入紫色石蕊溶液1毫升，发现紫色石蕊溶液存在于饱和碳酸钠溶液层与乙酸乙酯层之间(整个过程不振荡试管)，下列有关该实验的描述，不正确的是()
A．制备的乙酸乙酯中混有乙酸和乙醇杂质
B．该实验中浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂
C．饱和碳酸钠溶液的主要作用是降低乙酸乙酯的溶解度及吸收乙醇、中和乙酸
D．石蕊层为三层环，由上而下是蓝、紫、红
答案 D
解析 A项，因为乙醇、乙酸都易挥发，所以制备的乙酸乙酯中含有乙醇和乙酸杂质，不符合题意；B项，制备乙酸乙酯的实验中，浓硫酸的作用是催化剂和吸水剂，不符合题意；C项，乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中的溶解度小于在水中的溶解度，同时碳酸钠溶液可以吸收乙醇、中和乙酸，不符合题意；D项，紫色石蕊处于中间位置，乙酸乙酯中混有的乙酸使石蕊变红色，所以上层为红色，中间为紫色，碳酸钠溶液呈碱性，所以下层为蓝色，符合题意。
8．(2017海口龙华区校级期末)羧酸和醇反应生成酯的相对分子质量为90，该反应的反应物是()
①和CH3CH2OH
②和CH3CH2—18OH
③和CH3CH2—18OH
④和CH3CH2OH
A．①②B．③④
C．②④D．②③
答案 C
解析 和CH3CH2OH反应后生成，相对分子质量为88，①不符合；和CH3CH2—18OH反应后生成，相对分子质量为90，②符合；和CH3CH2—18OH反应后生成，相对分子质量为92，③不符合；和CH3CH2OH反应后生成，相对分子质量为90，④符合。
9．已知某药物具有抗痉挛作用，制备该药物其中一步反应为
＋b――――→一定条件
＋H2O
下列说法不正确的是()
A．a中参加反应的官能团是羧基
B．生活中b可做燃料和溶剂
C．c极易溶于水
D．该反应类型为取代反应
答案 C
解析 由a、c的结构简式可知a含有羧基，c含有酯基，a、b发生酯化反应生成c，b为乙醇。a与b反应生成c含有酯基，则a中参加反应的官能团是羧基，A项正确；b为乙醇，可做燃料和溶剂，B项正确；c含有酯基，不溶于水，C项错误；反应类型为酯化反应，也为取代反应，D项正确。
题组三 多官能团性质的判断
10．(2017天津和平区高一下期中)某有机物M的结构简式为CH3CH==CHCH2COOH，下列有关说法正确的是()
A．能与乙醇发生酯化反应
B．不能使酸性高锰酸钾溶液退色
C．能与溴的四氯化碳溶液发生取代反应
D．1molM与足量Na完全反应能生成1molH2
答案 A
解析 有机物分子中含有羧基，能与乙醇发生酯化反应，A正确；有机物分子中含有碳碳双键，能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液退色，B错误；有机物分子中含有碳碳双键，能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，C错误；1molM与足量Na完全反应能生成0.5molH2，D错误。
11．(2017广州高一检测)巴豆酸的结构简式为CH3—CH==CH—COOH。现有如下试剂：①氯化氢、②溴水、③纯碱溶液、④乙醇、⑤酸性高锰酸钾溶液，试根据巴豆酸的结构特点，判断在一定条件下，能与巴豆酸反应的物质是()
A．只有②④⑤B．只有①③④
C．只有①②③⑤D．①②③④⑤
答案 D
解析 巴豆酸中含有碳碳双键和羧基，碳碳双键能和HCl、溴水发生加成反应，碳碳双键能被酸性高锰酸钾溶液氧化，羧基能和纯碱、乙醇发生反应，故选项D正确。
12.分枝酸可用于生化研究。其结构简式如图。下列关于分枝酸的叙述正确的是()
A．分子中含有2种官能团
B．可与乙醇、乙酸反应，且反应类型相同
C．1mol分枝酸最多可与3molNaOH发生中和反应
D．可使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液退色，且原理相同
答案 B
解析 A项，分子中含有羧基、碳碳双键、羟基、醚键共4种官能团，错误；B项，分枝酸分子中含有的羧基、羟基可分别与乙醇、乙酸发生酯化反应，正确；C项，只有羧基可与NaOH反应，故1mol分枝酸最多可与2molNaOH发生中和反应，错误；D项，使溴的四氯化碳溶液退色是因为碳碳双键与Br2发生了加成反应，使酸性高锰酸钾溶液退色是因为发生了氧化反应，错误。
[综合强化]
13．分子式为C2H4O2的有机化合物A具有如下性质：
①A＋Na―→迅速产生气泡；
②A＋CH3CH2OH????浓硫酸△有香味的物质。
(1)根据上述信息，对该化合物可做出的判断是_____________________________________(填字母)。
A．一定含有—OHB．一定含有—COOH
C．有机化合物A为乙醇D．有机化合物A为乙酸
(2)A与金属钠反应的化学方程式为________________________________________________。
(3)化合物A和CH3CH2OH反应生成的有香味的物质的结构简式为______________________。
(4)有机化合物B的分子式为C2H4O3，与Na反应迅速产生H2，且1molB与足量Na反应放出1molH2，则B的结构简式为__________________________________________________。
答案 (1)BD
(2)2CH3COOH＋2Na―→2CH3COONa＋H2↑
(3)CH3COOCH2CH3 (4)HO—CH2—COOH
解析 (1)根据A的分子式及A的化学性质推知A为乙酸。(3)乙醇和CH3COOH发生酯化反应生成乙酸乙酯。(4)与Na反应迅速，则含有—COOH，且产生的H2与消耗B的物质的量之比为1∶1，根据分子式，则必含—OH，B的结构简式为HOCH2COOH。
14．烃A的产量能衡量一个国家石油化工发展水平，F的碳原子数为D的两倍，以A为原料合成F，其合成路线如图所示：
(1)写出决定B、D性质的重要原子团的名称：
B________、D________。
(2)A的结构式为____________。
(3)写出下列反应的化学方程式并注明反应类型：
①________________________________________________________________________，
反应类型：__________；
②________________________________________________________________________，
反应类型：__________。
(4)实验室怎样区分B和D？___________________________________________________。
(5)除去F中少量B和D的最好试剂是________(填字母)。
A．饱和碳酸钠溶液B．氢氧化钠溶液
C．苯D．水
答案 (1)羟基 羧基 (2)
(3)①2CH3CH2OH＋O2――→Cu△2CH3CHO＋2H2O 氧化反应 ②CH3COOH＋CH3CH2OH????浓硫酸△
CH3COOCH2CH3＋H2O 酯化反应(或取代反应) (4)分别取少量待测液于试管中，滴加少量紫色石蕊溶液，若溶液变红，则所取待测液为乙酸，另一种为乙醇(答案合理均可) (5)A
解析 衡量一个国家石油化工发展水平的是乙烯的产量，根据框图，B为乙醇，C为乙醛，F为某酸乙酯。因为F中碳原子数为D的两倍，所以D为乙酸。饱和碳酸钠溶液能溶解乙醇，吸收乙酸，同时降低乙酸乙酯的溶解度，所以除去乙酸乙酯中混有的少量乙酸和乙醇最好选用饱和碳酸钠溶液。
15．如图，在左试管中先加入2mL95%的乙醇，并在摇动下缓缓加入3mL浓硫酸，再加入2mL乙酸，充分摇匀。在右试管中加入5mL饱和Na2CO3溶液。按图连接好装置，用酒精灯对左试管小火加热3～5min后，改用大火加热，当观察到右试管中有明显现象时停止实验。
(1)写出左试管中主要反应的化学方程式：__________________________________________。
(2)加入浓硫酸的作用：__________________________________________________________。
(3)反应开始时用酒精灯对左试管小火加热的原因是__________________________________
(已知乙酸乙酯的沸点为77℃；乙醇的沸点为78.5℃；乙酸的沸点为117.9℃)；后改用大火加热的目的是__________________________________________________________________。
(4)分离右试管中所得乙酸乙酯和饱和Na2CO3溶液的操作为________(只填名称)，所需主要仪器为__________。
答案 (1)CH3COOH＋CH3CH2OH????浓硫酸△
CH3COOCH2CH3＋H2O
(2)催化剂、吸水剂
(3)加快反应速率，同时又防止反应物未来得及反应而挥发的损失 蒸出生成的乙酸乙酯，使可逆反应向右进行
(4)分液 分液漏斗
16．(2017乌鲁木齐校级期末考试)已知乳酸的结构简式为，试回答下列问题：
(1)乳酸分子中含有________和________(填写官能团名称)。
(2)乳酸与金属钠反应的化学方程式为_____________________________________________。
(3)乳酸与Na2CO3溶液反应的化学方程式为_______________________________________。
(4)当乳酸与浓硫酸共热时，能产生多种酯类化合物，任意写出两种酯类产物的结构简式：________________________________________________________________________、
________________________________________________________________________。
答案 (1)羟基 羧基
(2)＋2Na―→
＋H2↑
(3)＋Na2CO3―→
＋H2O＋CO2↑
(4)
(合理即可)
解析 由乳酸的结构简式可知，分子中含有羟基和羧基，羟基能与钠反应，而羧基能与Na、NaOH和Na2CO3反应。
乙醇学案（鲁科版必修2）
第1课时 乙 醇
一、乙醇的物理性质和分子结构
1．乙醇的物理性质
(1)乙醇是无色、有特殊香味、易挥发的液体，密度比水小，能够溶解多种有机物和无机物。
(2)乙醇能与水以任意比互溶，因此乙醇不能用做从碘水中提取碘的萃取剂。
(3)含乙醇99.5%(体积分数)以上的叫无水乙醇，制无水乙醇时，要加入新制的生石灰再进行蒸馏，得到无水乙醇。
(4)检验乙醇中是否含有水通常加入无水硫酸铜固体，无水硫酸铜固体变蓝，则证明其中含有水。
2．乙醇的分子结构
(1)乙醇的分子组成与结构
(2)烃的衍生物的概念
①乙醇可以看成是乙烷分子中的氢原子被羟基取代后的产物。
②烃分子中氢原子被其他原子或原子团所取代而生成的一系列化合物称为烃的衍生物。
3．官能团
(1)概念：决定有机化合物的化学特性的原子或原子团。
(2)几种烃的衍生物及其官能团
烃的衍生物CH3ClCH2==CH2CH3CH2OH
官能团名称氯原子硝基碳碳双键羟基
官能团符号—Cl—NO2—OH
例1 (2017中山高一测试)下列有关乙醇的物理性质的应用中，不正确的是()
A．由于乙醇的密度比水小，所以乙醇中的水可以通过分液的方法除去
B．由于乙醇能够溶解很多有机物和无机物，所以可用乙醇提取中草药的有效成分
C．由于乙醇能够以任意比溶于水，所以酒厂可以勾兑各种浓度的酒
D．由于乙醇容易挥发，所以才有“酒香不怕巷子深”的说法
答案 A
解析 由于乙醇与水互溶，故不能用分液的方法除去乙醇中的水。
易错警示
乙醇与水以任意比互溶，因此乙醇不能用做从碘水中提取碘的萃取剂；除去乙醇中的水应加生石灰，然后蒸馏，不能用分液的方法。
例2 决定乙醇主要化学性质的原子或原子团是()
A．羟基(—OH)
B．乙基(—CH2CH3)
C．氢氧根离子()
D．氢离子(H＋)
答案 A
解析 羟基是乙醇的官能团，决定乙醇的主要化学性质。乙醇中不含OH－和H＋，OH－电子式为。
思维启迪——羟基和氢氧根离子的区别
羟基(—OH)呈电中性，不稳定，不能独立存在，必须和其他的原子或原子团相结合，如H2O(HO—H)，其电子式为；OH－为带一个单位负电荷的离子，稳定，能独立存在于水溶液或离子化合物中，其电子式为。
二、乙醇的化学性质
1．乙醇与金属钠的反应
水与钠反应乙醇与钠反应
实验现象钠变化钠粒浮于水面，熔成闪亮的小球，并快速地四处游动，很快消失钠粒开始沉于试管底部，未熔化，最终慢慢消失
声现象有“嘶嘶”的声响无声响
气体检验点燃，发出淡蓝色的火焰点燃，发出淡蓝色的火焰
剧烈程度钠与水剧烈反应钠与乙醇缓慢反应
实验结论密度大小ρ(Na)＜ρ(H2O)ρ(Na)＞ρ(C2H5OH)
反应方程式2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑2Na＋2CH3CH2OH―→
2CH3CH2ONa＋H2↑
反应实质氢原子被置换羟基氢原子被置换
羟基氢
活泼性水中氢原子＞乙醇羟基氢原子
2.乙醇的氧化反应
(1)乙醇的燃烧
乙醇在空气中燃烧生成二氧化碳和水，发出淡蓝色的火焰，同时放出大量的热。
(2)乙醇的催化氧化
①实验现象：把一段绕成螺旋状的铜丝，放在酒精灯外焰上烧至红热时铜丝表面变黑色；趁热将铜丝插入乙醇中，铜丝立即变成红色；重复上述操作几次，原有的乙醇气味消失，有带有强烈刺激性气味的物质生成。
②实验原理：2Cu＋O2=====△2CuO(铜丝变黑)
――→△CH3CHO＋H2O＋Cu(铜丝由黑变红)
乙醇催化氧化成乙醛的化学方程式为：
2CH3CH2OH＋O2――→Cu△2CH3CHO＋2H2O，在反应中Cu做催化剂。
(3)乙醇与强氧化剂反应
①乙醇还可以与酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液反应，被直接氧化为乙酸。
②酸性重铬酸钾溶液遇乙醇后，溶液由橙色变为绿色，该反应可以用来检验司机是否酒后驾车。
乙醇反应时化学键的断裂
化学反应键的断裂
与钠反应断①键
燃烧断①②③④⑤键
催化氧化断①③键
例3 (2018烟台高一检测)关于乙醇的说法中正确的是()
A．乙醇结构中有—OH，所以乙醇溶于水，可以电离出OH－而显碱性
B．乙醇完全燃烧生成二氧化碳和水，说明乙醇具有氧化性
C．乙醇与钠反应可以产生氢气，所以乙醇显酸性
D．乙醇与钠反应非常平稳，所以乙醇羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼
答案 D
解析 乙醇不能电离出OH－，—OH和OH－是完全不同的粒子；乙醇的氧化反应表现的是乙醇的还原性；乙醇与钠反应可以产生氢气，此时，并不是氢离子的性质，不能说明乙醇显酸性；乙醇与钠反应比水与钠反应平缓，说明乙醇羟基上的氢原子不如水中的氢原子活泼。
思维启迪
乙醇是非电解质，乙醇溶于水不电离，显中性，且不与NaOH溶液反应；乙醇与活泼金属钠的反应属于置换反应，只有—OH上的氢原子被置换，其定量关系：2CH3CH2OH～2Na～H2。
例4 硬质试管中铜网的质量为mg，将硬质试管放在酒精灯上加热至铜网变红热，迅速投放到下列溶液中：①澄清石灰水；②盐酸；③乙醇；④稀HNO3。反复几次后，洗涤干燥铜网，再进行称量，则：
(1)质量大于mg的有________。
(2)质量等于mg的有________。
(3)质量小于mg的有________。
答案 (1)① (2)③ (3)②④
解析 Cu―→CuO质量增加，与①不反应，其质量大于mg；与盐酸、稀HNO3反应分别生成CuCl2、Cu(NO3)2，质量减小；在乙醇催化反应中，铜为催化剂，质量不变。
规律总结
(1)符合RCH2OH的醇均能被催化氧化为RCHO，若醇分子中与羟基相连的碳原子上无氢原子则不能被催化氧化。
(2)利用乙醇的催化氧化反应，可除去铜丝表面的CuO，且铜的质量不减少。
乙醇的重要性质：与水互溶飘清香，电离水比乙醇强。
钠粒投入放氢气，催化请铜来帮忙。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)75%(体积分数)的乙醇溶液常用于医疗消毒(√)
(2)乙醇是人类新发现的一种化石能源(×)
(3)乙醇可作为提取碘水中碘的萃取剂(×)
(4)将钠块放入乙醇中，钠块表面剧烈放出气体，听到嘶嘶的响声(×)
(5)乙醇能使酸性高锰酸钾溶液或酸性重铬酸钾溶液退色(×)
(6)乙醇分子中含有—OH，所以乙醇显碱性(×)
(7)乙醇能电离出H＋，所以乙醇是电解质，能与NaOH溶液反应(×)
(8)羟基和氢氧根离子具有相同的化学式和电子式(×)
(9)在氧气中燃烧生成CO2和H2O的有机物一定不是烃的衍生物(×)
(10)1mol乙醇与足量钠反应生成3molH2(×)
2．可以检验乙醇中是否含有水的试剂是()
A．无水硫酸铜B．生石灰
C．金属钠D．胆矾
答案 A
解析 无水硫酸铜若由白色变为蓝色，则能确定水的存在。
3．(2017哈尔滨六中期末)向装有乙醇的烧杯中投入一小块金属钠，下列对该实验现象的描述中正确的是()
A．钠块沉在乙醇液面之下
B．钠块熔化成小球
C．钠块在乙醇的液面上游动
D．向烧杯中滴入几滴酚酞溶液变红色
答案 A
解析 钠的密度比乙醇的大，故A正确、C错误；钠与乙醇反应产生氢气比较缓慢，放出的热量不足以使钠熔化，故B错误；烧杯中无OH－产生，加酚酞溶液不变红色，故D错误。
4．乙醇分子中的各化学键如下图所示，下列关于乙醇分子在各种反应中断裂键的说法不正确的是()
A．和金属钠反应时断裂①键
B．在铜催化共热下与O2反应时断裂①和③键
C．在空气中完全燃烧时断裂①②③④⑤键
D．乙醇是电解质，在水中断裂①键电离出氢离子
答案 D
解析 乙醇与钠反应生成乙醇钠，是羟基中的O—H键断裂，A项正确；乙醇催化氧化成乙醛时，断裂①和③化学键，B项正确，乙醇完全燃烧时，化学键①②③④⑤全部断裂，C项正确；乙醇是非电解质，在水中键①不断裂，不能电离出氢离子，D项错误。
5．酒后驾车是引发交通事故的重要原因。交警对驾驶员进行呼气酒精检测的原理是橙色的酸性K2Cr2O7水溶液遇乙醇迅速生成绿色的Cr3＋。下列对乙醇的描述与此测定原理有关的是()
①乙醇沸点低 ②乙醇密度比水小 ③乙醇有还原性 ④乙醇是烃的含氧衍生物
A．②④B．②③
C．①③D．①④
答案 C
解析 乙醇沸点低，易挥发，可以随呼吸呼出，故易被检测。K2Cr2O7具有强氧化性，可以氧化乙醇，自身生成Cr3＋，说明乙醇具有还原性。
6．某种烃的衍生物分子式为C2H6O，下面是探讨其分子结构的过程，请回答相关问题：
(1)按价键理论，写出C2H6O可能有的结构式(用A、B、C……标明序号)________________。
(2)取一定量的C2H6O与足量的金属钾反应，收集产生的气体，当完全反应时，C2H6O与产生的气体物质的量之比为2∶1。
①产生的气体能燃烧，火焰呈淡蓝色，燃烧产物通入无水硫酸铜，固体变蓝色；通入澄清石灰水，不变浑浊，则C2H6O与钾反应产生的气体是________；
②据实验数据，可确定C2H6O的结构式为(写序号)________，推断过程是________________。
答案 (1)
(2)①H2 ②A n(C2H6O)∶n(H)＝1∶1，说明C2H6O分子中只有1个H能被置换，即有1个H与其他5个H的空间位置不同，故A式符合要求
解析 (1)由C2H6的结构式不难推知：C2H6O的可能结构有两种。一种O原子插入C—H键之间，另一种O原子插入C—C键之间。即和。
(2)由①可知产生的气体为H2；
②据数据分析不难推出n(C2H6O)∶n(H)＝1∶1，说明C2H6O中只有一个H能被置换为H2，而其他5个H则不能。
[对点训练]
题组一 烃的衍生物与官能团
1．下列有机物中，不属于烃的衍生物的是()
A．B．CH3CH2NO2
C．CH2CHBrD．?CH2—CH2?(聚乙烯)
答案 D
解析 可看做甲苯分子中的一个氢原子被Cl原子取代；CH3CH2NO2可看做CH3CH3分子中的一个氢原子被硝基取代；CH2==CHBr可看做CH2==CH2分子中的一个氢原子被Br原子所取代的产物；只有?CH2—CH2?不属于烃的衍生物。
2．下列关于羟基和氢氧根的说法不正确的是()
A．羟基比氢氧根少一个电子
B．二者的组成元素相同
C．羟基不带电，氢氧根带一个单位负电荷
D．羟基比氢氧根性质稳定
答案 D
解析 羟基和氢氧根都是由氢、氧两种元素组成，其电子式分别为和，由电子式可知A、C项正确；羟基中氧原子未达到稳定结构，所以羟基不如氢氧根性质稳定，D项错误。
题组二 乙醇的分子结构
3．下列化学用语正确的是()
A．乙醇的官能团：—OH
B．乙醇的分子式：CH3CH2OH
C．乙烯的结构简式：CH2CH2
D．乙烯无官能团
答案 A
4．比较乙烷和乙醇的结构，下列说法错误的是()
A．两个碳原子以单键相连
B．分子里都含6个相同的氢原子
C．乙基与一个氢原子相连就是乙烷分子
D．乙基与一个羟基相连就是乙醇分子
答案 B
解析 乙烷和乙醇的结构简式分别为CH3CH3和CH3CH2OH，所以A、C、D项正确；乙醇分子中的6个H原子可分为三种，所以B项错误。
题组三 乙醇的性质及应用
5．(2017太原高一期末)下列各种混合物，能用分液漏斗分离的是()
A．水和苯B．水和乙醇
C．碘和酒精D．乙醇和汽油
答案 A
解析 苯和水不互溶，能用分液漏斗分离，A正确；乙醇和水能以任意比互溶，不能用分液漏斗分离，B错误；碘易溶于酒精，不能用分液漏斗分离，C错误；乙醇和汽油能互溶，不能用分液漏斗分离，D错误。
6．(2017武威凉州区校级期末考试)下列说法正确的是()
①检测乙醇中是否含有水可加入少量的无水硫酸铜，若变蓝则含水 ②除去乙醇中微量的水可加入金属钠，使其完全反应 ③获得无水乙醇的方法是直接加热蒸馏 ④获得无水乙醇的方法通常是先用生石灰吸水，然后再加热蒸馏
A．①③B．②④C．①④D．③④
答案 C
解析 用无水CuSO4可检验乙醇中是否有水存在，因为无水CuSO4遇水变蓝，故①正确；乙醇和水均与金属钠反应生成H2，故②错误；将含水的乙醇直接加热蒸馏，水也会蒸出，所得乙醇不纯，故③错误，④正确。
7．(2017涡阳高一检测)可以证明乙醇分子中有一个氢原子与另外的氢原子不同的方法是()
A．1mol乙醇燃烧生成3mol水
B．乙醇可以制饮料
C．1mol乙醇跟足量的Na反应制得0.5molH2
D．1mol乙醇燃烧生成2molCO2
答案 C
解析 若乙醇中的氢原子均是相同的，则1mol乙醇和金属钠反应，可以生成3mol氢气，但实际上只能得到0.5mol氢气，所以C项正确。
8．(2017徐州高一检测)如图是某有机物分子的填充模型，黑色的是碳原子，白色的是氢原子，灰色的是氧原子。则该物质不具有的性质是()
A．使紫色石蕊溶液变红B．与钠反应
C．与水互溶D．发生氧化反应
答案 A
解析 根据该有机物的填充模型判断该有机物为乙醇。A项，乙醇呈中性，不能使紫色石蕊溶液变红，符合题意；B项，乙醇与钠反应生成乙醇钠和氢气，不符合题意；D项，乙醇能发生氧化反应，不符合题意。
9．按下图装置，持续通入X气体，可看到a处有红色物质生成，b处变蓝，c处得到液体，X气体可能是()
A．H2B．CO和H2
C．NH3D．CH3CH2OH(g)
答案 D
解析 四个选项中的气体或蒸气都可还原CuO，且均有H2O产生，故都可满足a、b处的现象。但要在c处得到液体，只有D符合：CH3CH2OH＋CuO――→△CH3CHO＋H2O＋Cu。
题组四 乙醇与相关物质的综合
10．(2017许昌高一检测)将W1g光亮的铜丝在空气中加热一段时间后，迅速伸入下列物质中，取出干燥，如此反复几次，最后取出铜丝用蒸馏水洗涤、干燥，称得其质量为W2g。实验时由于所伸入的物质不同，铜丝的前后质量变化可能不同，下列所插物质与铜丝的质量关系正确的是()
A．NaOH溶液，W1＝W2
B．无水乙醇，W1＝W2
C．NaHSO4溶液，W1＜W2
D．CO，W1＞W2
答案 B
解析 铜丝在空气中加热，转变成氧化铜。A项，氧化铜不与NaOH溶液反应，因为铜丝增加了氧的质量，即W2＞W1，故错误；B项，乙醇与CuO发生反应：CH3CH2OH＋CuO――→△CH3CHO＋Cu＋H2O，铜丝质量不变，故正确；C项，CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O，铜转变成Cu2＋，质量减少，W1＞W2，故错误；D项，CO＋CuO=====△Cu＋CO2，铜丝质量不变，W1＝W2，故错误。
11．(2017张家口高一检测)A、B、C三种醇同足量的金属钠反应，在相同条件下产生相同体积的氢气，消耗这三种醇的物质的量之比为3∶6∶2，则A、B、C三种醇分子中羟基数之比是()
A．3∶2∶1B．2∶6∶3
C．3∶6∶2D．2∶1∶3
答案 D
解析 由题意可知，三种醇消耗的羟基总数相等，设A、B、C三种醇分子中的羟基数分别为x，y，z，则3x＝6y＝2z，解得x∶y∶z＝2∶1∶3。
12．香叶醇是合成玫瑰香油的主要原料，其结构简式如图：，下列有关香叶醇的叙述正确的是()
A．香叶醇的分子式为C10H18O
B．不能使溴的四氯化碳溶液退色
C．不能使酸性高锰酸钾溶液退色
D．能发生加成反应，不能发生取代反应
答案 A
解析 从结构简式看出香叶醇中含“”和“—OH”，碳碳双键能使溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液退色，能发生加成反应，“—OH”能发生取代反应，B、C、D均不正确。
[综合强化]
13．(2017东莞高一检测)酒的主要成分是乙醇和水，少量饮酒对人体有益，但酗酒有害健康。结合乙醇的性质回答下列问题。
(1)乙醇是无色有特殊香味的液体，密度比水的_______________________________________。
(2)工业上用乙烯与水反应可制得乙醇，该反应的化学方程式为________________________。
反应类型是____________。
(3)下列属于乙醇的同分异构体的是________(填字母)。
A．
B．
C．乙醚(CH3CH2OCH2CH3)
D．甲醇
E．CH3—O—CH3
F．HO—CH2CH2—OH
(4)乙醇能够发生氧化反应：
①46g乙醇完全燃烧消耗________mol氧气。
②乙醇在铜做催化剂的条件下可被氧气氧化为乙醛，反应的化学方程式为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案 (1)小
(2)CH2==CH2＋H2O―――→催化剂高温、高压CH3CH2OH
加成反应
(3)E
(4)①3 ②2CH3CH2OH＋O2――→Cu△2CH3CHO＋2H2O
解析 (2)乙烯与水发生加成反应，化学方程式为CH2==CH2＋H2O――――→催化剂高温、高压CH3CH2OH。
(3)同分异构体满足的两个条件：分子式相同；不同的空间结构，故CH3—O—CH3与乙醇互为同分异构体。
(4)①乙醇燃烧的化学方程式：C2H5OH＋3O2――→点燃2CO2＋3H2O，故1mol乙醇完全燃烧消耗3molO2。②乙醇催化氧化的化学方程式为2CH3CH2OH＋O2――→Cu△2CH3CHO＋2H2O。
14．乙醇是生活中常见的有机物，能进行如下图所示的多种反应，A、C都是有机物。
写出下列反应的化学方程式：
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
答案 ①2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑ ②CH3CH2OH＋3O2――→点燃2CO2＋3H2O
③2CH3CH2OH＋O2――→Cu△2CH3CHO＋2H2O
15．(2017烟台高一检测)某实验小组用如图所示装置进行乙醇的催化氧化实验。
(1)实验过程中铜网出现红色和黑色交替的现象，请写出相应的化学方程式
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
在不断鼓入空气的情况下，熄灭酒精灯，反应仍能继续进行，说明该反应是________反应。
(2)甲和乙两个水浴作用不相同：甲的作用是________；乙的作用是________。
(3)反应进行一段时间后，干燥试管a中能收集到不同的物质，它们是________________，集气瓶中收集到的主要成分是____________。
答案 (1)2Cu＋O2=====△2CuO，CH3CH2OH＋CuO――→△CH3CHO＋Cu＋H2O 放热
(2)加热 冷却
(3)乙醛、乙醇、水 氮气、氧气
解析 (1)在乙醇的催化氧化实验中，Cu做催化剂，反应过程中，红色的Cu先生成黑色的CuO，黑色的CuO又被还原为红色的Cu，有关的化学方程式为2Cu＋O2=====△2CuO，CuO＋CH3CH2OH――→△CH3CHO＋Cu＋H2O。熄灭酒精灯反应仍继续进行，则说明乙醇的催化氧化反应是放热反应。
(2)常温下乙醇为液体，如果要在玻璃管中进行反应则需要转化为气体，所以甲中水浴加热的目的是将乙醇汽化得到稳定的乙醇气流；而生成的乙醛在高温时为气体，所以乙装置的目的是将乙醛气体冷凝为液体。
(3)经过反应并冷却后，a中收集到的物质有易挥发的乙醇及反应生成的乙醛和水，集气瓶中收集到的是空气中的N2及未完全反应的O2。
有机化合物的结构特点学案（鲁科版必修2）
第2课时 有机化合物的结构特点
一、碳原子的成键特点、烷烃
1．有机物中碳原子的成键特点
(1)每个碳原子能与其他原子形成4个共价键。
(2)碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键或叁键。
(3)碳原子之间彼此以共价键构成碳链或碳环。
2．烷烃的分子结构
(1)烃分子中，碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃叫做饱和链烃，也称烷烃。
(2)烷烃的通式为CnH2n＋2(n≥1且n为整数)。
(3)烷烃的空间结构中，碳原子(大于等于3时)不在一条直线上，直链烷烃中的碳原子空间构型是折线形或锯齿状。
3．烷烃的物理性质
随着碳原子数的递增，烷烃的物理性质呈现规律性的变化：状态由气体→液体→固体，熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大。n≤4的烷烃呈气态。
4．烷烃的化学性质
(1)稳定性：一般情况下与强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液都不反应。
(2)氧化反应：烷烃都能燃烧，燃烧通式为
CnH2n＋2＋3n＋12O2――→点燃nCO2＋(n＋1)H2O。
(3)取代反应：烷烃与氯气等卤素单质光照时发生取代反应，如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学方程式为CH3CH3＋Cl2――→光C2H5Cl＋HCl。
5．习惯命名法
(1)表示
碳原子数(n)及表示
n≤1012345678910
甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷
n＞10相应数字＋烷
(2)当碳原子数n相同，结构不相同时，用正、异、新表示。
如：C4H10的两种分子的命名：
无支链时，CH3CH2CH2CH3：正丁烷；
有支链时，：异丁烷。
(1)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比烷烃少。
(2)烃分子失去一个或几个氢原子所剩余的原子团叫做烃基，烷烃失去一个氢原子剩余的原子团叫做烷基，一般用—R表示。如CH4去掉1个H原子得到甲基(—CH3)：
。
(3)与卤素单质的取代反应是烷烃的特征性质；烷烃不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，但不要误认为烷烃不能发生氧化反应，烷烃的燃烧就是氧化反应。
例1 下列有机物中，属于烷烃的是()
A．CH2===CH2
B．CH3CH2CH2CH2Cl
C．
D．
答案 D
解析 A项中不是碳碳单键结合，不是烷烃；B项中含有氯原子，碳原子的键不是全部和氢原子结合，也就是说它不是烃；C项中不是链状，不是烷烃；D项中碳链上虽然有两个支链，但它仍属于链状，完全符合烷烃结构特点。
例2 下列有关烷烃的叙述中，正确的是()
①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色退去
③分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃
④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水退色
⑥所有的烷烃都可以在空气中燃烧
A．①②③⑥B．①④⑥
C．②③④D．①②③④
答案 B
解析 ①烷烃属于饱和烃，碳与碳之间、碳与氢之间都以单键结合；②烷烃性质稳定，均不能使酸性KMnO4溶液退色；③分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃；④烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应；⑤C2H6不能与溴水发生取代反应使其退色，但能与Br2蒸气在光照下发生取代反应；⑥烷烃都可以在空气中燃烧生成CO2和H2O。
规律总结——解答烷烃结构与性质类试题的方法
(1)阅读题目信息，理解结构与性质的关系，总结出性质递变规律并理解其原因。
(2)熟悉规律，如：①熟悉烷烃分子通式CnH2n＋2(n为正整数)，符合该通式的烃一定属于烷烃；②在通常情况下，烷烃的性质稳定，不能与强酸、强碱以及酸性KMnO4溶液反应，但能发生取代反应、燃烧反应等；③常温、常压下，烷烃的碳原子数≤4时为气体，碳原子数＞4时为液体或固体(新戊烷是气体)。
二、同分异构体
1．同分异构现象和同分异构体
(1)同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。
(2)同分异构体：具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体。
(3)实例：
例如，丁烷有两种同分异构体，分别写出其结构简式：CH3CH2CH2CH3、。
2．规律
有机化合物分子中的碳原子越多，它的同分异构体数目就越多。
同分异构体的判断方法
(1)分子式必须相同。相对分子质量相同，结构不同的化合物不一定是同分异构体，如C8H18和C7H14O。
(2)结构不同。主要从两个方面考虑：一是原子(或原子团)的连接顺序不同；二是原子的空间排列不同，可以是同类物质，也可以是不同类物质。
例3 (2017南京高一检测)将下列物质进行分类：
①11H与31H ②O2与O3
③CH3CH2CH2CH3与
④H2O与D2O
⑤CH3CH2CH2CH2CH3与CH3CH(CH3)CH3
⑥C60与C70 ⑦
(1)互为同位素的是________(填编号，下同)。
(2)互为同素异形体的是________。
(3)互为同分异构体的是________。
(4)属于同一种物质的是________。
答案 (1)① (2)②⑥ (3)③ (4)⑦
解析 11H与31H为质子数相同而中子数不同的同一种元素的不同原子，互为同位素；O2与O3、C60与C70是结构不同的单质，互为同素异形体；CH3CH2CH2CH3与的分子式均为C4H10，但结构不同，互为同分异构体；属于同一种物质。
例4 在下列结构的有机物中，属于同分异构体的正确组合是()
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
③
④
⑤
A．②和⑤B．②和③
C．①和②D．③和④
答案 B
解析 ①和④、②和③、③和⑤的分子式相同而结构不同，分别互为同分异构体；②和⑤为同一种物质。
例5 (2017临沂一中高一月考)分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)()
A．6种B．7种C．8种D．9种
答案 C
解析 若主链有5个碳原子，则氯原子有3种位置，即C1—C2—C3—C—C；若主链有4个碳原子，则氯原子有4种位置，即；若主链有3个碳原子，此时该烷烃有4个相同的甲基，则氯原子只有1种位置，即。故C5H11Cl的同分异构体共有8种。
思维启迪
解答此类题目要抓住判断角度，找出等效氢原子种类。一般来说，同一个碳原子上的氢原子等效，同一个碳原子所连的所有甲基上的氢原子等效，处于镜面对称位置上的氢原子等效。氯原子取代任意一个等效氢原子所得的一氯代物都是同一种。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)C5H12的熔、沸点比C3H8的熔、沸点高()
(2)常温常压下，C3H8呈气态，C6H14呈液态()
(3)乙烷能与溴水发生取代反应而使其退色()
(4)C2H6与Cl2按体积比1∶1混合，发生取代反应，生成的产物仅有两种()
(5)(CH3)2CHCH2CH3的名称为戊烷()
(6)同分异构现象的广泛存在是造成有机物种类繁多的重要原因之一()
答案 (1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)× (6)√
2．(2017包头一中期中)下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是()
①CH3(CH2)2CH3 ②CH3(CH2)3CH3 ③(CH3)3CH ④(CH3)2CHCH2CH3
A．②④①③B．④②①③
C．④③②①D．②④③①
答案 A
解析 烷烃的碳原子数越多，沸点越高。在碳原子数目相同的条件下，含有的支链越多，沸点越低。据此可知，沸点由高到低排列的顺序是②④①③，故A项正确。
3．(2017周口高一月考)下列关于烷烃的说法正确的是()
A．丙烷(C3H8)发生取代反应生成的C3H7Cl的结构只有一种
B．丙烷分子中3个碳原子在一条直线上
C．分子中含有7个碳原子的烷烃在常温下为液态
D．烷烃分子为直链式结构，不可以带支链
答案 C
解析 A项中C3H7Cl有两种结构：CH3CH2CH2Cl、；B项中C3H8分子中的3个碳原子呈V形，不在一条直线上；D项中烷烃分子中碳链可以是直链，也可以带支链。
4．下列有机物中，互为同分异构体的是()
①CH2===CHCH3；②；③CH3CH2CH3；④HC≡CCH3；⑤；⑥CH3CH2CH2CH3
A．①和②B．①和③C．①和④D．⑤和⑥
答案 A
解析 ①的分子式是C3H6，②的分子式是C3H6，③的分子式是C3H8，④的分子式是C3H4，⑤的分子式是C4H8，⑥的分子式是C4H10。只有①和②的分子式相同，结构不同，互为同分异构体。
5．(2017延安校级期中)下列化学性质中，烷烃不具备的是()
A．不能使溴水退色
B．可以在空气中燃烧
C．与Cl2发生取代反应
D．能使酸性KMnO4溶液退色
答案 D
解析 烷烃为饱和烃，分子中不存在不饱和键，其化学性质稳定，所以烷烃具有“不能使溴水退色”的化学性质，故A不符合题意；烷烃中含有C、H元素，所以烷烃具有“可以在空气中燃烧”的化学性质，故B不符合题意；烷烃的特征反应为取代反应，在光照条件下烷烃能够与氯气发生取代反应，所以烷烃具有“与氯气发生取代反应”的化学性质，故C不符合题意；烷烃分子中不存在不饱和键，不能使酸性高锰酸钾溶液退色，所以烷烃不具有“能使酸性KMnO4溶液退色”的化学性质，故D符合题意。
6．分子式为C4H10的烃的一氯代物的同分异构体有()
A．3种B．4种C．5种D．6种
答案 B
解析 分子式为C4H10的烃有两种同分异构体：CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和(异丁烷)，正丁烷和异丁烷各有2种不同化学环境的氢原子，故C4H10的一氯取代物有4种。
7．完成下列各题：
(1)同温同压下，某烷烃的蒸气密度是H2的29倍，其分子式为________，该烷烃的结构有________种；试分别写出它们的结构简式及名称：____________________________________。
(2)已知某烷烃分子中电子数为42。
①该烷烃的分子式为________，写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式：______________________________________________，其一氯代物只有一种的结构简式为______________________________。
②上述同分异构体中，在相同条件下沸点最高的是__________________________________(写结构简式)。
答案 (1)C4H10 2 CH3—CH2—CH2—CH3，正丁烷；
，异丁烷 (2)①C5H12
CH3CH2CH2CH2CH3、、
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
解析 (1)同温同压下，气体的密度之比等于摩尔质量之比，该烃的相对分子质量为29×2＝58，烷烃分子通式为CnH2n＋2，则其相对分子质量为14n＋2＝58，n＝4，故烷烃分子式为C4H10。其结构简式和名称分别为CH3CH2CH2CH3，正丁烷；，异丁烷。(2)①烷烃分子通式为CnH2n＋2，则其分子中电子数为6n＋(2n＋2)＝42，n＝5，故烷烃分子式为C5H12。烷烃C5H12有3种同分异构体，其结构简式分别为CH3CH2CH2CH2CH3、
、，其一氯代物分别有3种、4种、1种。②烷烃分子中，碳原子数相同时，所带支链越多，其沸点越低，因此烷烃C5H12三种同分异构体中CH3CH2CH2CH2CH3沸点最高。
[对点训练]
题组一 烷烃的结构和性质
1．(2017甘肃天水校级期末)下列物质中不属于烷烃的是()
A．CH4B．C2H4
C．C3H8D．C4H10
答案 B
解析 CH4只含碳、氢两种元素，碳原子达到饱和，符合烷烃的通式，是最简单的烷烃，故A不符合题意；C2H4不符合烷烃通式，碳原子未饱和，存在碳碳双键，不属于烷烃，故B符合题意；C3H8符合烷烃通式，碳原子均达到饱和，故C不符合题意；C4H10符合烷烃通式，碳原子均达到饱和，故D不符合题意。
2．下列说法正确的是()
A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B．分子组成符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃
C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D．碳、氢原子个数比为1∶3的烃有两种
答案 B
解析 A项，环烷烃也符合要求，但它不是链烃，属于环烃；C项，由碳原子的成键方式和键角特征知，碳原子呈折线方式排列，因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上；D项，n(C)∶n(H)＝1∶3时必为C2H6，一定是乙烷。
3．北京奥运会“祥云”火炬使用的燃料为丙烷。下列关于丙烷的说法正确的是()
A．1mol丙烷完全燃烧需4mol氧气
B．与丁烷互为同分异构体
C．能使酸性高锰酸钾溶液退色
D．分子式为C3H8
答案 D
解析 1molC3H8完全燃烧消耗O2为(3＋84)mol＝5mol，A项不正确；C3H8为饱和烃，不能被酸性高锰酸钾氧化，即C3H8不能使高锰酸钾溶液退色，C项不正确。
4．在1.013×105Pa下，测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是()
物质名称及结构简式沸点/℃
正丁烷CH3(CH2)2CH3－0.5
正戊烷CH3(CH2)3CH336.0
异戊烷27.8
新戊烷C(CH3)49.5
正己烷CH3(CH2)4CH369.0
A.在标准状况下，新戊烷是气体
B．在1.013×105Pa、20℃时，戊烷都是液体
C．烷烃随碳原子数的增加，沸点降低
D．C5H12随支链的增加，沸点降低
答案 D
解析 由题表中信息可知，新戊烷的沸点是9.5℃，标准状况下是液体，20℃时是气体，A、B两项均错误；烷烃随碳原子数的增加，沸点升高，C项错误；C5H12的三种同分异构体中，随支链数的增加，沸点降低，D项正确。
5．下列物质中：①氯水；②浓硫酸；③溴蒸气；④烧碱；⑤氧气；⑥酸性KMnO4溶液，其中在一定条件下可以与丙烷发生化学反应的是()
A．①②③⑤B．④⑤⑥
C．③⑤D．②③④⑥
答案 C
解析 丙烷与甲烷的化学性质相似，可据甲烷的化学性质类推。
题组二 同分异构体及其判断
6．下列说法正确的是()
A．戊烷的同分异构体有2种
B．两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则两者一定是同分异构体
C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体
答案 D
解析 相对分子质量相同而且各元素的质量分数相同，可推出相同的分子式，但由于是不同化合物，结构一定不同，故互为同分异构体，D项正确。
7．下列化学式只表示一种物质的是()
A．C3H7ClB．C3H8
C．C2H4Cl2D．C
答案 B
解析 C3H7Cl中的氯原子可以连在端点碳原子上，也可以连在中间碳原子上，有两种结构，C3H7Cl可表示两种物质，A项不符合题意；C3H8不存在同分异构体，只表示一种物质，B项符合题意；C2H4Cl2中的两个氯原子可同时连在同一个碳原子上，也可分别连在两个碳原子上，有两种结构，C项不符合题意；金刚石、石墨、碳纳米管等都是由碳元素形成的单质，均可用C表示，D项不符合题意。
8．(2017太原五中高一月考)进行一氯取代反应后，只能生成两种沸点不同的有机物的烷烃是()
A．(CH3)2CHCH(CH3)2
B．新戊烷
C．异戊烷
D．(CH3)3CCH2CH3
答案 A
解析 (CH3)2CHCH(CH3)2分子中有2种H原子，所以其一氯代物有2种，A项正确；新戊烷分子中只有1种H原子，所以其一氯代物只有1种，B项错误；异戊烷分子中有4种H原子，所以其一氯代物有4种，C项错误；(CH3)3CCH2CH3分子中有3种H原子，所以其一氯代物有3种，D项错误。
9．(2017重庆七校高一联考)下列说法正确的是()
A．烷烃的通式为CnH2n＋2，随n的增大，碳元素的质量分数逐渐减小
B．和互为同分异构体
C．丙烷的填充模型为
D．分子式为C2H6和分子式为C5H12的烷烃的一氯代物的数目可能相同
答案 D
解析 随着碳原子数的增多，烷烃的含碳量逐渐增大，A项错误；和的分子式和结构都相同，属于同一种物质，B项错误；丙烷的球棍模型为，C项错误；CH3CH3的一氯代物只有1种，C5H12有3种同分异构体，其中的一氯代物只有1种，D项正确。
题组三 烷烃燃烧的计算
10．在常温、常压下，取下列四种气态烃各1mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是()
A．CH4B．C3H8C．C4H10D．C2H6
答案 C
解析 设气态烃的分子式为CxHy，其完全燃烧的化学方程式为CxHy＋x＋y4O2――→点燃xCO2＋y2H2O，则1mol该烃完全燃烧时耗氧量为x＋y4mol，将上述选项分别代入，比较可知C4H10耗氧量最多。
11．使1mol某烷烃完全燃烧需要消耗氧气5mol，该烷烃的化学式是()
A．C2H6B．C3H8
C．C4H10D．C5H12
答案 B
解析 烷烃燃烧的化学方程式可以表示为
CnH2n＋2＋3n＋12O2――→点燃nCO2＋(n＋1)H2O
1mol 3n＋12mol
可见，3n＋12＝5，解得n＝3。所以该烷烃的化学式为C3H8。
12．(2017枣庄校级月考)某气态烃在恒容密闭容器内与氧气混合完全燃烧，如果燃烧前后容器内(温度高于100℃)压强保持不变，该烃可能是()
A．C2H6B．C2H4
C．C3H8D．C3H6
答案 B
解析 烃燃烧的化学方程式为CxHy＋(x＋y4)O2――→点燃xCO2＋y2H2O(g)，因为燃烧前后容器内压强不变，说明燃烧前后气体总体积不变，即1＋x＋y4＝x＋y2，得y＝4，B项正确。
[综合强化]
13．如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中属于烷烃的是________(填字母)。
(2)在上图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成__________；不仅可以形成__________，还可以形成碳环。
(3)上图中互为同分异构体的是A与________，B与________(填字母)。
答案 (1)AC
(2)碳碳双键 碳链
(3)C DEF
解析 (1)不含不饱和键的链状烃是烷烃，属于烷烃的是AC。(2)通过对题图中的有机化合物进行分析观察可知：碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成碳碳双键，不仅可以形成碳链，还可以形成碳环。(3)同分异构体是分子式相同，而结构不同的化合物。在题图中A是正丁烷，分子式是C4H10，C是2甲基丙烷，A、C互为同分异构体；B是2丁烯，分子式是C4H8，与D、E、F分子式相同，而结构不同，因此它们互为同分异构体。
14．从下列各组物质中，找出合适的序号填在对应的空格内：
①NO2和N2O4 ②12C和14C ③4019K和4020Ca
④异戊烷()和新戊烷()
⑤和 ⑥甲烷和丙烷
(1)互为同位素的是________(填序号，下同)。
(2)互为同分异构体的是________。
(3)为同一种物质的是________。
答案 (1)② (2)④ (3)⑤
解析 (1)互为同位素的是质子数相同、中子数不同的原子，②符合。(2)互为同分异构体的是分子式相同、结构不同的化合物，④符合。(3)⑤中两个分子是同一种物质，只是观察角度不同。
15．某气态烃在标准状况下的密度为2.59gL－1。
(1)其相对分子质量等于________。
(2)该烃的含碳量为82.8%，则分子中碳、氢原子的个数比是________，分子式是________。
(3)可能的结构简式及名称是_____________________________________________________。
答案 (1)58 (2)2∶5 C4H10
(3)CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)CH3(异丁烷)
解析 (1)M＝2.59gL－1×22.4Lmol－1≈58gmol－1。
(2)N(C)∶N(H)＝82.8%12∶1－82.8%1≈2∶5，
则烃的最简式为C2H5。设其分子式为(C2H5)x，
则有(12×2＋5)x＝58，x＝2，
所以烃的分子式为C4H10。
(3)可能的结构简式为CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)CH3(异丁烷)。
16．(1)完全燃烧0.1mol某烃，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱液，实验结束后，称得浓硫酸增重9g，浓碱液增重17.6g。该烃的化学式为____________，并写出其所有可能的结构简式：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某烷烃的相对分子质量为128，该烷烃的化学式为__________________。
(3)在常温常压下有CH4、C2H6、C3H8和C4H10四种气态烃。
①取等物质的量的四种气态烃，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是________________(填分子式)。
②取等质量的四种气态烃，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是______________________(填分子式)。
答案 (1)C4H10 CH3—CH2—CH2—CH3、
(2)C9H20 (3)①C4H10 ②CH4
解析 (1)浓硫酸的作用是吸水，浓硫酸增加的质量为H2O的质量，根据元素守恒，烃中n(H)＝9×218mol＝1mol，浓碱液吸收CO2，浓碱液增重的质量是CO2的质量，根据元素守恒，烃中n(C)＝17.644mol＝0.4mol，因此1mol烃中含C为4mol，含H为10mol，即分子式为C4H10，含有的同分异构体是正丁烷和异丁烷，其结构简式分别是CH3—CH2—CH2—CH3、。
(2)根据烷烃的通式CnH2n＋2，相对分子质量为128，即14n＋2＝128，解得n＝9，分子式为C9H20。
(3)1molCxHy的耗氧量为(x＋y4)mol，由各烃分子式中C、H原子数目可知，相同物质的量各烃C4H10的耗氧量最大。等质量的各烃，烃中氢元素质量分数越大，消耗氧气越多，碳元素质量分数越大，生成二氧化碳越多，CH4、C2H6、C3H8、C4H10的C、H原子数目之比分别为1∶4,1∶3,3∶8,1∶2.5，故CH4中氢元素质量分数最大，等质量的各烃中CH4消耗氧气最多。
认识同周期元素性质的递变规律学案（鲁科版必修2）
作为杰出的教学工作者，能够保证教课的顺利开展，高中教师要准备好教案，这是老师职责的一部分。教案可以让学生更好的消化课堂内容，帮助高中教师提前熟悉所教学的内容。那么，你知道高中教案要怎么写呢？小编收集并整理了“认识同周期元素性质的递变规律学案（鲁科版必修2）”，欢迎大家阅读，希望对大家有所帮助。
第1课时认识同周期元素性质的递变规律 2.同周期元素性质递变规律 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) [综合强化] 回答下列问题：
一、同周期元素原子失电子能力的比较
1．钠、镁、铝失电子能力强弱
(1)实验①中，钠熔成小球，浮于水面，四处游动，有“嘶嘶”的响声，反应后溶液加酚酞变红色。该实验说明钠与冷水反应剧烈，反应的化学方程式为2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑。
(2)实验②中，加热前，镁条表面附着了少量无色气泡，加热至沸腾后，有较多的无色气泡冒出，滴加酚酞溶液变为粉红色。该实验说明镁与冷水几乎不反应，能与热水反应，反应的化学方程式为Mg＋2H2O=====△Mg(OH)2↓＋H2↑。
(3)实验③和④中的两支试管内都有无色气泡产生，但实验③中试管放出气体的速率较快。反应的化学方程式为
Mg＋2HCl===MgCl2＋H2↑；
2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑。
(4)结论：钠、镁、铝置换出水(或酸)中的氢时，由易到难的顺序为Na＞Mg＞Al。
钠、镁、铝的最高价氧化物对应的水化物的碱性由强到弱的顺序为NaOH＞Mg(OH)2＞Al(OH)3。
钠、镁、铝的失电子能力由强到弱的顺序为Na＞Mg＞Al。
2．同周期元素原子失电子能力的递变规律
在同一周期中，各元素原子的核外电子层数相同，但从左到右核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小(稀有气体元素除外)，原子核对外层电子的吸引力逐渐增大，原子失电子能力逐渐减弱，金属性逐渐减弱。
例1研究表明，26Al可以衰变为26Mg，下列比较这两种元素金属性强弱的方法正确的是()
A．比较这两种元素单质的硬度和熔点
B．在AlCl3和MgCl2溶液中分别滴加少量的NaOH溶液
C．将打磨过的镁条和铝片分别与热水作用，并向其中滴入酚酞溶液
D．将空气中放置已久的26Al、26Mg的单质分别与热水作用
答案C
解析通过比较两单质分别与水(或非氧化性酸)反应的剧烈程度或比较Al(OH)3和Mg(OH)2碱性强弱，进而判断Mg、Al的金属性强弱。A项，单质的硬度和熔点与元素金属性强弱无关；B项，AlCl3和MgCl2分别与少量的NaOH溶液反应，生成Al(OH)3和Mg(OH)2沉淀，无法比较元素的金属性强弱；D项，在空气中久置，二者表面均附着氧化物，与热水均不反应，无法比较元素金属性的强弱。
思维启迪——元素原子失电子能力(即金属性)强弱的判断依据
(1)比较元素的单质与水(或非氧化性酸)反应置换出氢气的难易程度。置换反应越容易发生，元素原子失电子的能力越强。
(2)比较元素最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。一般来说，碱性越强，元素原子失电子的能力越强。
(3)比较金属阳离子的氧化性的强弱。对主族元素而言，最高价金属阳离子的氧化性越强，则对应金属元素原子失电子的能力越弱。
(4)比较金属单质间的置换反应。一般在水溶液里若Xn＋＋Y―→X＋Ym＋，则Y比X失电子能力强。
例2下列事实不能用于判断金属性强弱的是()
A．金属单质间发生的置换反应
B．1mol金属单质在反应中失去电子的多少
C．金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱
D．金属元素的单质与水或非氧化性酸反应置换出氢气的难易程度
考点碱金属的性质与原子结构的关系
题点金属性强弱的判断
答案B
解析金属单质在反应中失去电子的多少，不能作为判断金属性强弱的依据，如1molAl反应失去的电子比1molNa多，但Al的金属性比Na弱。
思维启迪
(1)元素金属性的强弱实质是原子失电子的难易，凡是能直接或间接地比较化学变化中原子失电子的难易，即可比较元素金属性的强弱。
(2)金属性强弱与失去电子的多少无关，取决于原子失去电子的能力。
(3)单质的物理性质不能作为判断元素金属性强弱的因素。
例3对Na、Mg、Al的有关性质的叙述正确的是()
A．碱性：NaOH
C．单质的还原性：Na
答案D
解析Na、Mg、Al金属原子失电子能力逐渐减弱，单质的还原性逐渐减弱，最高价氧化物对应水化物的碱性逐渐减弱，由于离子半径：Na＋>Mg2＋>Al3＋，故氧化性：Na＋
同周期从左到右，主族金属元素单质的还原性减弱，金属阳离子的氧化性增强。
二、同周期元素原子得电子能力的比较
1．硅、磷、硫、氯元素原子得电子能力强弱
SiPSCl
判断依据与氢气反应高温磷蒸气与氢气能反应加热光照或点燃
由难到易的顺序为Si＜P＜S＜Cl
最高价氧化物对应的水化物的酸性H2SiO3：弱酸H3PO4：中强酸H2SO4：强酸HClO4：强酸
酸性：HClO4＞H2SO4＞H3PO4＞H2SiO3
结论Si、P、S、Cl的得电子能力逐渐增强
在同一周期中，各元素原子的核外电子层数相同，但从左至右核电荷数依次增多，原子半径逐渐减小，原子核对外层电子的吸引力逐渐增大，原子得电子能力逐渐增强，非金属性逐渐增强。
例4具有相同电子层数的X、Y、Z三种元素，已知它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱顺序为HXO4>H2YO4>H3ZO4，则下列判断中正确的是()
A．离子半径：X>Y>Z
B．单质的氧化性：X>Y>Z
C．气态氢化物的稳定性：XD．阴离子的还原性：X>Y>Z
答案B
解析根据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱判断出同周期元素X、Y、Z在周期表中的位置从左到右的顺序为Z、Y、X，也可以根据最高化合价(分别为＋7、＋6、＋5)进行判断，进而再运用元素周期律判断元素及其单质的各项性质。
规律总结
(1)解此类题目须明确元素在周期表中的位置，再利用元素性质变化规律判断。
(2)同周期从左到右：非金属单质氧化性增强，非金属阴离子的还原性减弱。
例5下列不能说明氯的得电子能力比硫强的事实是()
①HCl比H2S稳定②HClO氧化性比H2SO4强③HClO4酸性比H2SO4强④Cl2能与H2S反应生成S⑤Cl原子最外层有7个电子，S原子最外层有6个电子⑥Cl2与Fe反应生成FeCl3，S与Fe反应生成FeS
A．②⑤B．①②C．①②④D．①③⑤
答案A
解析气态氢化物稳定性越高，元素非金属性越强，①可以说明；最高价氧化物的水化物酸性越强，元素非金属性越强，②不能说明，③可以说明；Cl2能置换出H2S中的S，④可以说明；最外层电子数的多少不能说明元素非金属性的强弱，⑤不可以说明；Fe与Cl2、S分别反应生成FeCl3、FeS，说明非金属性Cl>S，⑥可以说明。只有②⑤不能说明氯的得电子能力比硫强的事实。
思维启迪
(1)元素非金属性的强弱实质是元素原子得电子的难易，凡是能直接或间接地比较化学反应中原子得电子的难易，即可比较元素非金属性的强弱。
(2)比较元素非金属性强弱时应注意以下几点：
①单质或化合物物理性质方面的规律与元素非金属性强弱无关。
②含氧酸的氧化性强弱与元素的非金属性的强弱无关。
③根据含氧酸的酸性强弱比较元素非金属性的强弱时，必须是最高价含氧酸。
④原子在反应中获得电子数目的多少与元素非金属性的强弱无关。
⑤无氧酸(气态氢化物水溶液)的酸性强弱与元素非金属性强弱无必然联系。
同周期元素(稀有气体元素除外)原子结构与性质的递变规律
项目同周期(从左到右)
原子半径逐渐减小
主要化合价＋1→＋7(O、F除外)，－4→－1
元素原子的失电子能力逐渐减弱
元素原子的得电子能力逐渐增强
单质氧化性逐渐增强
还原性逐渐减弱
离子阳离子的氧化性逐渐增强
阴离子的还原性逐渐减弱
气态氢化物稳定性逐渐增强
还原性逐渐减弱
最高价氧化物对应的水化物酸性逐渐增强
碱性逐渐减弱
(1)同周期从左到右随着核电荷数的增加，离子半径依次减小()
(2)第3周期非金属元素含氧酸的酸性从左到右依次增强()
(3)同周期中，第ⅠA族元素(H除外)金属性最强，第ⅦA族元素非金属性最强()
(4)从Li→F，Na→Cl，元素的最高化合价呈现从＋1→＋7价的变化()
(5)Na、Mg、Al的最高价氧化物对应的水化物均为强碱()
(6)已知酸性：盐酸＞碳酸＞硫酸，则证明元素原子得电子能力：Cl＞C＞Si()
(7)根据Cl2＋2KI===I2＋2KCl，证明元素原子得电子能力：Cl＞I()
答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)×(7)√
2．(2017•三门峡高一检测)下列能说明非金属性S强于P的是()
A．S的颜色比P4的颜色深
B．P4能在常温下自燃，而S不能
C．酸性：H2SD．酸性：H2SO4>H3PO4
答案D
解析物理性质不能作为非金属性强弱的比较依据；P4的自燃是其着火点低的缘故，与非金属性无关；H2S不是S的最高价氧化物对应的水化物，不能作为比较的依据。
3．(2018•滁州定运检测)下列叙述中能判断A金属比B金属失电子能力强的是()
A．A原子的最外层电子数比B原子的最外层电子数少
B．A原子的电子层数比B原子的电子层数多
C．1molA从酸中置换出的H2比1molB从酸中置换出的H2多
D．常温时，A能从水中置换出H2，而B不能
答案D
解析A项，只指出A、B两种元素原子的最外层电子数的多少，不能确定两元素原子核电荷数及其原子半径的大小，不能确定A、B失电子能力的强弱；B项，电子层数少的原子不一定比电子层数多的原子失电子能力弱；C项，原子失电子的多少不能说明原子失电子能力的强弱，如1molAl比1molNa与足量稀HCl反应时生成的H2多，但Al不如Na活泼；D项，说明A比B失电子能力强。
4．下列关于第3周期元素的相关内容叙述不正确的是()
A．Na、Mg、Al最外层电子数依次增多，其单核离子的氧化性依次增强
B．P、S、Cl最高正价依次升高，对应的气态氢化物的稳定性依次增强
C．第3周期ⅦA族元素的原子半径最大
D．Na、Mg、Al的氢氧化物的碱性依次减弱
答案C
解析Na、Mg、Al原子的最外层电子数依次为1、2、3，其原子的还原性依次减弱，但离子的氧化性依次增强；P、S、Cl的最高正价分别为＋5、＋6、＋7，依次升高，由于P、S、Cl的得电子能力依次增强，其所对应的气态氢化物稳定性也依次增强；除稀有气体外，第3周期元素的原子半径从左到右逐渐减小，因此这一周期ⅦA族元素的原子半径最小；因Na、Mg、Al的失电子能力依次减弱，则它们的氢氧化物的碱性应依次减弱。
5．X、Y为同一周期的元素，如果X原子半径大于Y的原子半径，则下列说法不正确的是()
A．若X、Y均为金属元素，则X的金属性强于Y
B．若X、Y均为金属元素，则X的阳离子的氧化性比Y的阳离子的氧化性强
C．若X、Y均为非金属元素，则Y的气态氢化物比X的气态氢化物稳定
D．若X、Y均为非金属元素，则最高价含氧酸的酸性Y强于X
答案B
解析X、Y为同一周期元素，X的原子半径大于Y的原子半径，则X的原子序数小于Y的原子序数，即Y在X的右边。依据同周期元素的性质递变规律知，若X、Y均为金属元素，从X到Y，金属性逐渐减弱，元素原子的还原性逐渐减弱，其形成的阳离子氧化性增强，A项正确，B项错误；若X、Y均为非金属元素，从左到右同周期元素的非金属性逐渐增强，气态氢化物的稳定性也逐渐增强，C、D项均正确。
6．下列所述变化规律正确的是()
A．Na、Mg、Al还原性依次增强
B．HCl、PH3、H2S稳定性依次减弱
C．Al(OH)3、Mg(OH)2、NaOH碱性依次减弱
D．S2－、Cl－、K＋、Ca2＋的离子半径依次减小
答案D
解析Na、Mg、Al还原性依次减弱，A项错误；HCl、H2S、PH3稳定性依次减弱，B项错误；Al(OH)3、Mg(OH)2、NaOH碱性依次增强，C项错误；S2－、Cl－、K＋、Ca2＋核外电子排布相同，随原子序数递增离子半径逐渐减小，D项正确。
7．A、B、C、D为同一短周期的4种元素，A为该周期原子半径最大的元素，B的氧化物既可溶于强酸溶液又可溶于强碱溶液。C、D离子的电子层结构与氩原子相同，C点燃时与氧气反应生成的氧化物可与C的气态氢化物反应得到C的单质，D的单质在常温下为气态。
(1)A、B、C、D的元素符号分别为A________、B________、C________、D________。
(2)C在元素周期表中位于第________周期________族。
(3)A、B最高价氧化物对应的水化物的碱性大小________(用化学式表示)，C、D氢化物的稳定性强弱__________(用化学式表示)。
答案(1)NaAlSCl(2)3ⅥA(3)NaOH>Al(OH)3H2S
[对点训练]
题组一元素原子得失电子能力强弱的比较
1．能说明钠比铝活泼的是()
A．最外层电子数钠原子比铝原子少
B．相等物质的量的钠和铝分别和盐酸反应，钠产生的气体少
C．钠与铝的电子层数相等
D．常温下钠能与水剧烈反应，而铝不能
答案D
解析能说明失电子能力Na>Al，取决于其失电子难易程度，不取决于其失电子数目多少。
2．(2017•莱芜高一检测)下列叙述中，通常不能作为判断两种元素得电子能力强弱依据的是()
A．其气态氢化物稳定性的强弱
B．单质氧化性的强弱
C．其最高价氧化物的水化物酸性强弱
D．单质熔点的高低
答案D
解析熔点属于物理性质，与元素得电子能力无关。
3．下列有关说法正确的是()
A．H2SO4的酸性比HClO的酸性强，所以S的非金属性比Cl强
B．Mg(OH)2是中强碱，Al(OH)3是两性氢氧化物，所以Al比Mg活泼
C．H2S300℃时开始分解，H2O1000℃时开始分解，说明O的非金属性比S强
D．Na和Mg与酸都能剧烈反应放出氢气，故无法比较它们的金属性强弱
答案C
解析A项，比较非金属性强弱时，应比较最高价氧化物对应水化物的酸性；B项，Mg比Al活泼；D项，Na与水反应比Mg更剧烈，故金属性：Na>Mg。
4．(2017•郑州高一检测)能说明镁的金属性比铝强的理由有()
A．镁原子最外电子层上有2个电子，铝原子最外电子层上有3个电子
B．Mg(OH)2呈碱性，而Al(OH)3呈两性
C．镁的熔、沸点低于铝的熔、沸点
D．镁的硬度不如铝
答案B
解析单质的熔、沸点和硬度，原子最外层电子数均不能用于判断元素金属性的强弱。
5．X、Y是元素周期表第3周期中的两种元素(稀有气体除外)。下列叙述能说明X的得电子能力比Y强的是()
A．X对应的氧化物的水化物比Y对应的氧化物的水化物酸性弱
B．X的氢化物的沸点比Y的氢化物的沸点低
C．X的气态氢化物比Y的气态氢化物稳定
D．Y的单质能将X从NaX的溶液中置换了来
答案C
解析第3周期元素，从左到右，最外层电子数依次递增，元素的得电子能力逐渐增强，因此，X的最高价氧化物对应的水化物比Y的最高价氧化物对应的水化物酸性强；元素的得电子能力与气态氢化物的稳定性有关，气态氢化物越稳定，元素的得电子能力越强；元素的得电子能力与气态氢化物的熔、沸点无关；Y的单质能将X从NaX的溶液中置换出来，表明得电子能力：Y＞X。
题组二同周期元素性质递变规律及应用
6．按C、N、O、F的排列顺序，下列递变规律错误的是()
A．原子半径逐渐减小
B．元素原子得电子能力逐渐增强
C．最高价氧化物对应水化物的酸性依次增强
D．气态氢化物稳定性逐渐增强
答案C
解析C、N、O、F属同一周期的元素，且原子序数依次增大，原子半径逐渐减小，得电子能力依次增强；气态氢化物稳定性依次增强；O无最高正价、F无正价，也无最高价氧化物的水化物，故无法比较。
7．同周期X、Y、Z三种元素的单质与等量H2化合时，释放出的能量大小关系为X>Y>Z，下列判断不正确的是()
A．元素原子得电子能力：X>Y>Z
B．原子半径：XC．阴离子还原性：Z>Y>X
D．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序逐渐增强
答案D
解析元素的单质与H2化合时，其非金属性越强，化合时释放的能量越多，故非金属性：X>Y>Z，气态氢化物的稳定性按X、Y、Z的顺序逐渐减弱。
8．同周期的三种元素X、Y、Z，它们的最高价氧化物对应的水化物分别是HXO4、H2YO4、H3ZO4，则下列判断正确的是()
A．含氧酸的酸性：H3ZO4>H2YO4>HXO4
B．得电子能力：XC．气态氢化物的稳定性按X、Y、Z顺序增强
D．元素的最低负价的绝对值按X、Y、Z顺序增大
答案D
解析由HXO4、H2YO4、H3ZO4可确定X、Y、Z的最高化合价分别为＋7、＋6、＋5，在周期表中的位置由左到右依次为Z、Y、X，即非金属性：ZH2YO4>H3ZO4；气态氢化物的稳定性：HX>H2Y>ZH3；X、Y、Z最低负价绝对值依次为1、2、3。
9．如图所示为元素周期表中短周期的一部分。若a原子的最外层上有5个电子，则下列说法中不正确的是()
A．d的单质可与b的氢化物的水溶液反应
B．a的最高价氧化物对应的水化物比b的最高价氧化物对应的水化物的酸性弱
C．b的氢化物比c的氢化物稳定
D．原子半径：a>b>c
答案C
解析由图可推知a、b、c、d分别为P、S、Cl、O，则b的氢化物为H2S，c的氢化物为HCl，c的氢化物比b的氢化物稳定，故C项符号题意。
10．R、W、X、Y、Z为原子序数依次递增的同一短周期元素，下列说法中一定正确的是(m、n均为正整数)()
A．若R(OH)n为强碱，则W(OH)n＋1也为强碱
B．若HnXOm为强酸，则Y是活泼非金属元素
C．若Y的最低化合价为－2，则Z的最高正化合价为＋7
D．若X的最高正化合价为＋5，则五种元素都是非金属元素
答案B
解析同周期元素从左到右，金属元素的最高价氧化物对应水化物的碱性依次减弱，R(OH)n为强碱，W(OH)n＋1不一定为强碱，A项错误；HnXOm为强酸，说明X非金属性强，Y的非金属性比X的非金属性更强，且知Y不是稀有气体元素，B项正确；若Y为氧元素，Z只有负价，而没有＋7价，C项错误；若五种元素同为第3周期元素，当X最高正化合价为＋5价时，R为金属元素，D项错误。
11．已知1～18号元素的离子aW3＋、bX＋、cY2－、dZ－都具有相同的电子层结构，下列关系正确的是()
A．质子数：c>d
B．离子的还原性：Y2－>Z－
C．氢化物的稳定性：H2Y>HZ
D．原子半径：X答案B
解析四种离子具有相同的电子层结构，则原子序数W>X且同周期，Z>Y且同周期，非金属性Z>Y，故A错误，B正确，C错误；由质子数a>b，则原子半径X>W，D错误。
12．短周期元素Q、R、T、W在元素周期表中的位置如图，其中T原子的M层电子数比K层多2个，下列叙述不正确的是()
A．氢化物的稳定性：R＜Q＜T
B．T的单质是一种良好的半导体材料
C．Q、R的简单氢化物分子所含质子数、电子数与氖原子相同
D．T、W的最高价氧化物的水化物的酸性W强于T
答案A
解析T元素为Si，Q、R、W分别为N、O、Cl，氢化物稳定性：H2O＞NH3＞SiH4，A错误；NH3与H2O和Ne均有10个质子和10个电子，C项正确；T、W的最高价氧化物对应的水化物酸性：HClO4＞H2SiO3，D项正确。
13．下表为元素周期表的一部分。
碳氮Y
X硫Z
(1)Z元素在周期表中的位置为________。
(2)表中元素原子半径最大的是________(填元素符号)。
(3)下列事实能说明Y元素的非金属性比S元素的非金属性强的是________(填字母)。
a．Y单质与H2S溶液反应，溶液变浑浊
b．在氧化还原反应中，1molY单质比1molS得电子多
c．Y和S两元素的简单氢化物受热分解，前者的分解温度高
答案(1)第3周期ⅦA族(2)Si(3)ac
解析(1)Z(Cl)在周期表中的位置为第3周期ⅦA族。
(2)X(Si)、S、Z(Cl)的电子层数相同，比C、N、O多一个电子层，且根据“序大径小”的规律知Si原子半径最大。(3)a项，置换反应说明氧化性：O2>S，故非金属性：O>S；b项，得电子数的多少不能说明元素非金属性的强弱；c项，氢化物分解所需的温度越高，说明氢化物越稳定，故非金属性：O>S。
14．(2017•三明高一检测)(1)请判断：硫、碳、硅的非金属性由强到弱的顺序为_____________。
(2)请从下列给出的试剂中选择合理的实验试剂，利用所给装置验证你的结论(提示：H2SiO3难溶于水)。
实验试剂：浓盐酸、稀硫酸、饱和H2SO3溶液、大理石、Na2CO3粉末、Na2SiO3溶液。
实验装置如图所示。
①甲仪器中盛____________，乙仪器中盛___________________________________________，丙仪器中盛________________。
②乙仪器中的现象是_____________________________________________________________。
③结论：酸性__________________________________________________________________。
答案(1)硫>碳>硅
(2)①稀硫酸Na2CO3粉末Na2SiO3溶液
②产生大量气泡
③H2SO4>H2CO3>H2SiO3
解析根据硫、碳、硅的气态氢化物的稳定性强弱或它们的最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱，可以来比较这三种元素的非金属性强弱。结合题目中提供的试剂可知，应通过比较最高价氧化物对应水化物的酸性强弱来验证三种元素非金属性的强弱。
15．下表所列是六种短周期元素的原子半径及主要化合价
元素代号ABCDEF
原子半径/nm0.160.1430.1020.0990.0740.089
主要化合价＋2＋3＋6、－2＋7、－1－2＋2
(1)写出元素名称：A____________、B_________________、C__________、D__________、E________、F_______________。
(2)B元素处于周期表中第________周期________族。
(3)B的最高价氧化物对应水化物与C的最高价氧化物对应水化物反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(4)上述六种元素的最高价氧化物对应的水化物中酸性最强的是________(填化学式)。
(5)C、E形成的化合物为________(填化学式)。
答案(1)镁铝硫氯氧铍(2)3ⅢA(3)Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O(4)HClO4(5)SO2、SO3
解析(1)由主要化合价和原子半径知A为Mg，B为Al，C为S，D为Cl，E为O，F为Be。(2)B处于周期表中第3周期ⅢA族。(3)B、C的最高价氧化物对应的水化物分别为Al(OH)3和H2SO4。(4)最高价氧化物对应的水化物中HClO4酸性最强。(5)S与O形成的化合物有SO2和SO3。
