2022高中化学第三章有机化合物3.1.2烷烃学案新人教版必修2

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1、2022高中化学第三章有机化合物3.1.2烷烃学案新人教版必修2 一、烷烃1烷烃的分子结构乙烷丙烷正丁烷(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CnH2n2(n1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。2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。n4的烷烃呈气态。3烷烃的化学性质(1)稳定性：一般情况下与强酸、强碱

2、、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CnH2n2O2nCO2(n1)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CH3CH3Cl2C2H5ClHCl。4习惯命名法(1)表示碳原子数(n)及表示n1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n10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

3、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()ACH2=CH2BCH3CH2CH2CH2ClCD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的，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

4、合烷烃结构特点。例2下列有关烷烃的叙述中，正确的是()在烷烃分子中，所有的化学键都是单键烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去分子通式为CnH2n2的烃不一定是烷烃所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色所有的烷烃都可以在空气中燃烧ABCD答案B解析烷烃属于饱和烃，碳与碳之间、碳与氢之间都以单键结合；烷烃性质稳定，均不能使酸性KMnO4溶液褪色；分子通式为CnH2n2的烃一定是烷烃；烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应；C2H6不能与溴水发生取代反应使其褪色，但能与Br2蒸气在光照下发生取代反应。烷烃都可以在空气中燃烧生成CO2和

5、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：熟悉烷烃分子通式CnH2n2(n为正整数)，符合该通式的烃一定属于烷烃；在通常情况下，烷烃的性质稳定，不能与强酸、强碱以及KMnO4溶液反应，但能发生取代反应、燃烧反应等；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、同系物和同分异构体1同系物(1)概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物，如CH4和CH3CH3。(2)特点：通式相同，结构相似，化学性质相似，物理性质一般随碳原子数的

6、增多而呈规律性变化。2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称为同分异构现象。(2)同分异构体：分子式相同而结构不同的化合物互称为同分异构体。(3)同分异构体的特点：分子式相同。结构不同，即分子中原子的连接方式不同。(1)互为同系物的物质必属于同一类物质；同系物一定不具有相同的分子式；同系物的组成元素必相同；同系物必符合同一通式。(2)同分异构体可以是同一类物质(如正丁烷和异丁烷)；也可以是不同类物质。(如CH3CH2OH和CH3OCH3)。例3判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)CH2=CH2和 (环丙烷)符合同一通式，二者互为同系物()(乙烯)(

7、2)分子式为C3H8与C6H14的两种有机物互为同系物()(3)分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定互为同系物()(4)同分异构体的相对分子质量相同，相对分子质量相同的化合物一定是同分异构体()(5)互为同分异构体的有机物一定不是同系物，互为同系物的化合物一定不是同分异构体()(6)和互为同分异构体()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)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()CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3A和B和C和D和答案B解析和、和、和的分子式相同而结构不同，分别互为同分异构体；和为同一种物质。1判断正误(正确的打“”，

8、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褪色()(4)C2H6与Cl2按体积比11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)正丁烷和异丁烷互为同系物且前者的沸点低()(7)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)(7)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()CH3(CH2)2CH3CH3(CH2)3CH3(CH3)3CH(CH3)2C

9、HCH2CH3ABCD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，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(2017潍坊高一调研)下列物质互为同

10、系物的是()A与BCH3CH3与CCH3CH2Cl与CH2ClCH2ClDCH4与CH3CH2Cl答案B解析A项，二者属于同种物质；B项，二者互为同系物；C项，二者所含氯原子数不同且分子组成不是相差一个或若干个CH2原子团，不互为同系物；D项，二者不属于同一类物质，不互为同系物。5(2017延安校级期中)下列化学性质中，烷烃不具备的是()A不能使溴水褪色B可以在空气中燃烧C与Cl2发生取代反应D能使酸性KMnO4溶液褪色答案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“不能使溴水褪色”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

11、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褪色，所以烷烃不具有“能使酸性KMnO4溶液褪色”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()A3种B4种C5种D6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有下列各组物质，请按要求填入字母：AO2和O3(臭氧)B.C和CCC

12、H3CH2CH2CH3和D和E甲烷和庚烷(C7H16)(1)_组两物质互为同位素；(2)_组两物质互为同素异形体；(3)_组两物质互为同分异构体；(4)_组两物质互为同系物；(5)_组两物质是同一物质。答案(1)B(2)A(3)C(4)E(5)D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()ACH4BC2H4CC3H8DC4H10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

13、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CnH2n2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13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)13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()A1mol丙烷完全燃烧需4mol氧气B与丁烷互为

14、同分异构体C能使酸性高锰酸钾溶液褪色D分子式为C3H8答案D解析1 mol C3H8完全燃烧消耗O2为3 mol5 mol，A项不正确；C3H8与丁烷(C4H10)互为同系物，B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褪色，C项不正确。4在1.013105Pa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)2CH30.5正戊烷CH3(CH2)3CH336.0异戊烷27.8新戊烷C(CH3)49.5正己烷CH3(CH2)4CH369.0A.在标准状况下，新戊烷是气体B在1.013105Pa、20时，

15、戊烷都是液体C烷烃随碳原子数的增加，沸点降低DC5H12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(2017洛阳期中)天然气的主要成分是甲烷，还含有一定量的乙烷、丙烷等可燃性气体。下列有关的说法不正确的是()A甲烷与丙烷互为同系物B甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色C乙烷和氯气在光照的条件下可以发生取代反应D甲烷、乙烷、丙烷中的化学键都是极性共价键答案D解析乙烷、丙烷中既有碳氢键，也有碳碳键，所以既有极性共

16、价键，也有非极性共价键，故D错误。题组二同系物和同分异构体6(2017太原月考)下列说法中正确的一组是()AH2和D2互为同素异形体B和互为同分异构体C和是同一种物质D正丁烷和异丁烷互为同系物答案C解析A项，H2和D2不互为同素异形体，不正确；B项，和是同一种物质，不正确；C项，和都是异戊烷，正确；D项，正丁烷和异丁烷的分子式相同而结构不同，互为同分异构体，不正确。7下列关于同系物、同分异构体的叙述中不正确的是()A同系物也可互为同分异构体B同分异构体具有相同的相对分子质量C两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍D同系物具有相似的化学性质答案A解析同系物在组成上相差1个或若干个CH2

17、原子团，分子式不可能相同，而同分异构体的分子式相同，故同系物之间不可能互为同分异构体，A项错误；同分异构体的分子式相同，则一定具有相同的相对分子质量，B项正确；互为同系物的物质在组成上相差1个或若干个CH2原子团，其相对分子质量相差14n(n1，且为正整数)，C项正确；互为同系物的物质，结构相似，属于同一类物质，化学性质相似，D项正确。8下列化学式只表示一种物质的是()AC3H7ClBC3H8CC2H4Cl2DC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

18、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。9(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)2B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

19、分子中有3种H原子，所以其一氯代物有3种，D项错误。10(2017重庆七校高一联考)下列说法正确的是()A烷烃的通式为CnH2n2，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丙烷的比例模型为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11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

20、耗氧气最多的是()ACH4BC3H8CC4H10DC2H6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CxHyO2xCO2H2O，则1mol该烃完全燃烧时耗氧量为mol，将上述选项分别代入，比较可知C4H10耗氧量最多。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()AC2H6BC2H4CC3H8DC3H6答案B解析烃燃烧的化学方程式为CxHy(x)O2xCO2H2O(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1xx，得y4，B项正确。综合强化13如图表示4个碳原子相

21、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)CDEF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

22、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：NO2和N2O412C和14CK和Ca异戊烷()和新戊烷()和甲烷和丙烷(1)互为同位素的是_(填序号，下同)。(2)互为同分异构体的是_。(3)互为同系物的是_。(4)为同一种物质的是_。答案(1)(2)(3)(4)解析(1)互为同位素的是质子数相同、中子数不同的原子，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，符合。(3)互为同系物的是结构相似、组成上相差一个或多个C

23、H2原子团的有机物，符合。(4)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2.59gL1。(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)25C4H10(3)CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)CH3(异丁烷)解析(1)M2.59 gL122.4 Lmol158 gmol1。(2)N(C)N(H)25，则烃的最简式为C2H5。设其分子式为(C2H5)x，则有(1225)x58，x2，所以烃的分子式为C4H10。(3)可能的结构简式为CH

24、3CH2CH2CH3(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。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)。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)C4H10CH3CH2CH2CH3、(2)C9H20(3)C4

25、H10CH4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)9mol1 mol，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)mol0.4 mol，因此1 mol烃中含C为4 mol，含H为10 mol，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CH3CH2CH2CH3、。(2)根据烷烃的通式CnH2n2，相对分子质量为128，即14n2128，解得n9，分子式为C9H20。(3)1 mol CxHy的耗氧量为(x) 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14,13,38,12.5，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。