2017-2018学年同步学习讲义之高一化学苏教浙江专版必修2：专题3 有机物的获得与利用 第一单元 第2课时

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精第2课时烷烃知识条目必考要求加试要求1.同系物的概念，烷烃的分子组成和简单命名bb2。同分异构体ab能力要求1。了解烷烃的组成、结构、通式及烷烃的主要性质.2.知道同系物、同分异构体的概念，能根据结构式或结构简式判断它们是否为同分异构体或同系物.一、烷烃1．下面是乙烷、丙烷、丁烷的结构式.回答下列问题:(1）每个碳原子形成4个共价键。(2）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。（3）烷烃的通式为CnH2n＋2(n≥1且n为整数）。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分子中碳原子数的增多，呈规律性的变化。如(1)常温下其状态由气态变到液态又变到固态，熔、沸点逐渐升高。(2)相对密度逐渐增大。（3)常温下，碳原子数小于或等于4时,均为气态（新戊烷常温下也为气态)。3．物质的组成、结构决定物质的性质，这个规律在有机物中体现得尤其明显.烷烃的化学性质与甲烷相似，请写出下列反应的化学方程式(有机物写结构简式)：（1)燃烧。如丙烷的燃烧：CH3CH2CH3＋5O2eq\o(→，\s\up7(点燃)）3CO2＋4H2O.(2)取代反应。如光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应（只要求写一氯取代）：CH3CH3＋Cl2eq\o（→，\s\up7(光））CH3CH2Cl＋HCl。该反应中的化学键变化情况：断裂C-H键和Cl—Cl键,形成C—Cl键和H—Cl键。（3)用通式表示烷烃的完全燃烧及卤代反应（用X2表示）:①CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o（→,\s\up7（点燃)）nCO2＋（n＋1)H2O；②CnH2n＋2＋X2eq\o（→,\s\up7（光）)CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应.1．下列说法正确的是()A．饱和烃就是烷烃B．随着碳原子数的递增，烷烃的熔、沸点逐渐降低C．取代反应中可能有单质生成D．任何烷烃分子都不可能为平面结构答案D解析饱和链烃是烷烃，随着碳原子数的增加,烷烃的熔、沸点逐渐升高,据CH4的分子结构可知,烷烃分子不可能是平面结构，A、B错误，D正确；由取代反应的定义可知C错误.2．下列关于CH4和的叙述正确的是(）A．均能用CnH2n＋2组成通式来表示B．与所有烷烃互为同素异形体C．因为它们的结构相似,所以它们的化学性质相似，物理性质相同D．通常状况下，它们都是气态烷烃答案A解析B项，它们与其他碳原子数不同的烷烃互为同系物；C项,化学性质相似,但物理性质不同；D项,碳原子数小于或等于4的烷烃及新戊烷在通常状况下是气体.二、同系物同分异构体1．填表甲烷乙烷丙烷分子式CH4C2H6C3H8结构简式CH4CH3CH3CH3CH2CH3根据上表回答下列问题:（1)相邻烷烃分子在组成上均相差一个CH2原子团.（2)同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，烷烃同系物的通式为CnH2n＋2.2．对比两种物质的结构回答下列问题：正丁烷异丁烷(1)分子式均为C4H10,它们不是同系物，二者分子式相同，但结构不相同，正丁烷无支链，异丁烷有支链。(2）具有相同的分子式而具有不同结构的现象称为同分异构现象.具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。（3）判断下列有关同分异构体的叙述是否正确①同分异构体具有相同的组成元素(√）②组成元素相同的化合物互为同分异构体(×)③同分异构体具有相同的相对分子质量(√)④相对分子质量相同的化合物互为同分异构体(×）⑤互为同分异构体的化合物也可能互为同系物（×)（4）是否互为同分异构体并说明理由。答案不是同分异构体，由于二者均为四面体结构，为同一种物质。（5）用结构简式写出戊烷(C5H12）的同分异构体.答案CH3CH2CH2CH2CH3（6)判断下列说法是否正确，据此理解同分异构现象是有机物种类繁多的又一重要原因。①分子式不同的物质一定为不同物质,分子式相同的物质也可能为不同物质（√）②分子中含3个及3个以下碳原子的有机物一定不存在同分异构现象(×)③随着碳原子数增多，烷烃的同分异构体数目有增多的趋势(√)1。同系物的判断2．烷烃同分异构体的书写规律烷烃同分异构体的书写规律可概括为主链由长到短,支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间。选择最长的碳链为主链;找出中心对称线；碳原子必须满足四个键；主链上的链端不能接甲基，主链上的第二个碳原子或倒数第二个碳原子不能接乙基，否则主链会改变,而容易出现重复结构。例如，书写戊烷（C5H12)同分异构体的方法：(1)先写出碳链最长的直链烃：CH3CH2CH2CH2CH3。(2）从主链上减少一个—CH3作为取代基（支链),在所得主链上依次移动可能的位置，得（3)再从主链上减少一个碳原子作为所得主链的取代基,得故C5H12的同分异构体共有三种，依次称为正戊烷、异戊烷、新戊烷。3．下列叙述错误的是（)A．同系物之间在化学性质上相似B．同系物不可能是同分异构体C．同系物之间的物理性质随分子里碳原子数的递增，呈规律性的变化D．分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质互称为同系物答案D解析分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质不一定互为同系物，还必须为同一类物质时才互为同系物，D项不正确。4．有下列结构的物质:①CH3(CH2)3CH3②CH3CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH2CH3其中,属于同系物的是________（填字母,下同）；属于同分异构体的是______；属于同种物质的是________.A．①② B．②③C．③④⑤⑥⑦ D．①③E．③④⑤⑦ F．④⑥答案BDEAF解析7种物质均为烷烃，若碳原子数不同，则互为同系物；若碳原子数相同，而结构不同,则互为同分异构体;若碳原子数相同，且结构也相同，则为同一种物质。7种物质的分子式分别为①C5H12②C5H12③C6H14④C6H14⑤C6H14⑥C6H14⑦C6H14。所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物；①②结构相同，属于同种物质，④⑥结构相同，属于同种物质；③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体.1．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溶液的紫色褪去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，可使溴水褪色A．①③⑤ B．②③C．①④ D．①②④答案C解析烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①说法正确;烷烃属于饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂（如酸性KMnO4溶液)反应,也不能使溴水褪色，②⑤说法不正确；因分子通式CnH2n＋2中的氢原子已达完全饱和,因此符合通式CnH2n＋2的有机物一定是烷烃，③说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，④说法正确。2．下列关于丁烷的叙述不正确的是（）A．在常温下，C4H10是气体B．C4H10与CH4互为同系物C．丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体D．C4H10进行一氯取代后最多生成两种沸点不同的有机产物答案D解析因为丁烷有两种同分异构体：CH3CH2CH2CH3和，各有两种一氯代物，所以丁烷进行一氯取代后最多生成四种沸点不同的有机产物。3．下列各对物质中互为同系物的是（)A．CH3—CH=CH2和CH3—CH2-CH=CH2B．CH3-CH3和CH3—CH=CH2C．CH3—CH2—CH3和CH3-CH=CH2D．CH3—CH2—CH=CH2和CH3—CH2—CH3答案A解析同系物的定义是结构相似(同一类)，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互为同系物，B、C、D三选项中给出的物质结构不相似,分子组成上也不相差一个或若干个CH2，所以B、C、D三项均不正确。4．在下列各组物质中，找出合适的序号填在对应的空格内：①NO2和N2O4②12C和14C③eq\o\al(40，19）K和eq\o\al(40,20)Ca④异戊烷()和新戊烷()⑤⑥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（2）④（3）⑥（4）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)互为同系物的是结构相似、组成上相差一个或多个CH2原子团的有机物，⑥符合。（4)⑤中两个分子是同一种物质，只是观察角度不同.5．写出下列各烷烃的分子式。（1）烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍：________.(2）烷烃B的分子中含有200个氢原子：________。（3）分子中含有26个电子的烷烃C：________。(4)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃D:_________________。（5)0.1mol烷烃E完全燃烧，消耗标准状况下的O211。2L：________。答案(1）C6H14(2）C99H200(3)C3H8（4）C4H10（5）C3H8解析（1)M＝2g·mol－1×43＝86g·mol－1,所以14n＋2＝86，n＝6，即该烷烃的分子式为C6H14。(2)由CnH2n＋2,2n＋2＝200，得n＝99，该烷烃的分子式为C99H200。（3）由CnH2n＋2可知：6n＋2n＋2＝26，n＝3，该烷烃的分子式为C3H8。(4)室温下相对分子质量最大的气态直链烷烃应为CH3CH2CH2CH3，分子式为C4H10。(5）0.1mol烷烃完全燃烧消耗O2为eq\f(11.2L，22.4L·mol－1）＝0。5mol。所以eq\f（3n＋1,2)＝5，n＝3,即E的分子式为C3H8。

［基础过关］题组一烷烃的分子组成和简单命名1．（2017·北仑中学第二学期高一期中)下列物质中不属于烃类的是(）A．C6H6B．C8H10C．C2H4OD．C4H10答案C2．(2017·北仑中学第二学期高一期中）对于烃的命名正确的是（)A．4。甲基.4，5.二乙基己烷B．3­甲基­2，3­二乙基己烷C．4，5。二甲基。4。乙基庚烷D．3，4。二甲基­4­乙基庚烷答案D解析选取含有碳原子数最多的碳链为主链，该有机物中最长的碳链含有7个C，主链为庚烷，编号从距离取代基最近的一端开始，满足取代基编号之和最小，在3、4号C上各有一个甲基，在4号C上有一个乙基,该有机物的命名为3,4.二甲基。4。乙基庚烷.3．下列物质命名正确的是()A．1，3。二甲基丁烷B．2，3.二甲基。2.乙基己烷C．2，3。二甲基。4­乙基己烷D．2,4,5.三甲基己烷答案C4．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。题组二烷烃的性质5．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褪色D．分子式为C3H8答案D解析1molC3H8完全燃烧消耗O2的物质的量为3＋eq\f(8,4）＝5mol，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，不能被高锰酸钾氧化即C3H8不能使高锰酸钾溶液褪色，C项不正确。6．下列反应中，不属于取代反应的是(）A．CH3Cl＋Cl2eq\o（→，\s\up7（光照))CH2Cl2＋HClB．CH4＋2O2eq\o(→，\s\up7(点燃）)CO2＋2H2OC．CH3CH2Br＋H2O→CH3CH2OH＋HBrD．C2H6＋Cl2eq\o（→,\s\up7(光照））C2H5Cl＋HCl答案B题组三同系物、同分异构体的判断7．下列说法中正确的一组是(）A．H2和D2互为同位素B．和互为同分异构体C．正丁烷和异丁烷是同系物D．和是同一种物质答案D解析H2和D2都是氢的单质，A错误;由于CH4分子是正四面体结构，其二溴代物只有一种结构，故二者是同一种物质,B错误;正丁烷和异丁烷属于同分异构体，C错误.8．下列分子式只能表示一种物质的是()A．C2H6 B．C4H10C．C4H8Cl2 D．C答案A解析B、C均有同分异构体，D中碳有多种单质。9．下列化合物中有三种不同氢的是()A．2，2，3，3.四甲基丁烷B．2,5.二甲基己烷C．（CH3)2CHCH2CH3D．CH3C（CH3)3答案B解析A项，有一种氢；B项，有三种氢；C项，有四种氢；D项，有一种氢。10．［2017·嘉兴市桐乡市茅盾中学高一(下）期中］同分异构现象是造成有机物数目繁多的原因之一。下列物质互为同分异构体的是(）A．Ⅰ和Ⅱ B．Ⅱ和ⅢC．Ⅲ和Ⅳ D．Ⅰ和Ⅳ答案B解析具有相同的分子式、不同结构的化合物互为同分异构体，互为同分异构体的有机物一定满足：①分子式相同，②结构一定不同，据此进行解答.题组四烷烃燃烧的计算11．某气态烃20mL完全燃烧时,正好消耗同温同压下的O2100mL，则该烃是（)A．C2H6 B．C3H8C．C4H10 D．C5H12答案B解析某气态烃20mL完全燃烧时，正好消耗同温同压下的O2100mL，则消耗氧气的物质的量为烃的物质的量的5倍,设烃的分子式为CxHy，燃烧时发生：CxHy＋（x＋eq\f（y，4）)O2点燃,xCO2＋eq\f（y，2）H2O，则x＋eq\f（y，4）＝5，只有B符合,3＋eq\f(8，4）＝5，故选B。12．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．CH4 B．C3H8C．C4H10 D．C2H6答案C解析设此气态烃的分子式为CxHy，其完全燃烧的化学方程式为CxHy＋eq\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（x＋\f（y，4）））O2eq\o（→，\s\up7（点燃))xCO2＋eq\f（y，2)H2O,则1mol该烃完全燃烧时耗氧量为eq\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1(x＋\f（y，4）)）mol，将上述选项分别代入，比较可知C4H10耗氧量最多。13．某气态烃在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．C2H6 B．C2H4C．C3H8 D．C3H6答案B解析CxHy＋（x＋eq\f（y,4）)O2eq\o（→，\s\up7（点燃)）xCO2＋eq\f（y,2)H2O（g）1x＋eq\f（y,4）xeq\f(y,2）因为燃烧前后压强不变，说明燃烧前后气体总体积不变，即1＋x＋eq\f（y,4）＝x＋eq\f（y,2）,得y＝4,所以B项正确。14．将0.1mol两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得3。36L(标准状况）CO2和3.6gH2O。下列说法正确的是（）A．一定有甲烷 B．一定有乙烷C．一定没有甲烷 D．可能有乙烷答案A解析0。1mol两种气态烃中含：n(C）＝n(CO2）＝0。15mol,n（H)＝2n(H2O)＝0.4mol,其平均分子式为C1。5H4。故一定有甲烷，没有乙烷。[能力提升］15．有①甲烷，②乙烷，③丙烷，④丁烷4种烷径，试回答下列问题：(1）请写出烷烃在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式：______________________。(2)相同状况下，等体积的上述气态烃,消耗O2的量最多的是________(填序号，下同）。(3）在120℃、1.01×105Pa条件下,某气态烃与足量的O2完全反应后，测得反应前后气体的体积没有发生改变，则该烃为________。答案(1）CnH2n＋2＋eq\f（3n＋1，2）O2eq\o（→，\s\up7(点燃））nCO2＋(n＋1)H2O（2)④（3)①解析（1)烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1，2)O2eq\o(→,\s\up7（点燃)）nCO2＋(n＋1)H2O.（2)1mol上述气态烃消耗氧气的量为eq\f(3n＋1，2)mol,故丁烷消耗O2的量最多。（3)由反应前后气体体积不变可知：1＋eq\f（3n＋1,2）＝n＋n＋1，n＝1，即为甲烷.16．观察下面几种烷烃的球棍模型：(1)与C互为同系物的是________，与C互为同分异构体的是__________。(2)在烷烃的同系物中，随碳原子数增加，其熔、沸点依次________（其中碳原子数满足________条件的烷烃常温下呈气态)，液态时密度依次________。答案(1）ABD（2)升高小于或等于4增大解析理解同系物、同分异构体的概念，会判断同系物、同分异构体。了解随碳原子数增加，烷烃熔点、沸点、密度的递变规律。17．已知某烷烃的相对分子质量为72，则(1）该烷烃的分子式为__________________________________________________。（2）写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式：____________________________