高中化学新教材第7章第一节第2课时 烷烃的性质

第2课时烷煌的性质

［核心素养发展目标］1.了解烷燃的主要物理性质和化学性质，培养“变化观念与平衡思想”

的素养。2.熟练掌握甲烷的主要性质，提高“证据推理与模型认知”能力。3.认识取代反应的

概念及特点，培养“微观探析及变化观念”。

r知识梳理」

1.烷燃的物理性质

相似性递变性(随分子中碳原子数增加)

熔、沸点较低逐渐升高

密度比水小逐渐增大

气态一液态一固态，常温常压下分子中碳原子数“W4的

状态

烷煌为气态(常温常压下，新戊烷为气态)

溶解性难溶于丞，易溶于汽油等有机溶剂

2.化学性质

(1)稳定性：通常条件下与强酸、强碱或高锯酸钾等强氧化剂不反应。

(2)可燃性：烷烧都能燃烧。

CH4燃烧方程式：CH4+2O2^-CO2+2H2O

C3H8燃烧方程式：C3H8+5O2^^3CO2+4H2O

链状烷煌燃烧通式：C“H2“+2+^^O2^^〃CO2+S+DH2O

2

(3)取代反应

①实验探究：CH4和C12的取代反应

//漫射日光―铝箔套

萋CH4和Ck

实验

工里一饱和食

操作2至一饱和食

12季厂士卜水

=0盐小------------'

AB

A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现,试管

实验

中有一层油状液体,且试管内液面上升,水槽中有固体析出

现象

B装置：无现象

CH4与Cb在光照条件下发生化学反应,有关化学方程式为：

CHd+Cb—或fCTLCl+HCl；

实验

CH3CI+CI7---CH2CI2+HCI；

结论

CH2CI2+CI2-西-CHCb+HC1；

CHCb+CC—CCh+HCl

②甲烷的四种氯代产物的性质。

a.水溶性：CH3ChCH2c12、CHCb、CCL均不溶于水。

b.状态：常状下除CH，下是气体,其余三种均为油状液体。

③取代反应：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。

（4）分解反应：烷燃在较高的温度下会发生分解。

高汨

如：C16H34-^C8H18+C8H16

（十六烷）（辛烷）（辛烯）

I■判断正误」

（DC4H10的熔、沸点比C%的熔、沸点高（V）

⑵常温常压下，C3H8、C4H10和c6H14都呈液态（X）

提示常温常压下，分子中碳原子数〃W4的烷妙为气态，故C6H14为液态。

(3)烷烧的密度都小于水的密度(V)

(4)乙烷也可以和氯气在光照条件下，发生取代反应(V)

(5)CH4和CL按体积比1：1混合，发生取代反应生成的产物只有两种(X)

提示CH4和C12发生取代反应生成物除CH3cl和HC1外，还有CH2c12、CHCb、CCI4。

r深度思考」

4和CL发生取代反应中，产物的物质的量最多的是什么？如lmolCH4和CL发生取代反应，

生成的氯代物的物质的量相等，则消耗的氯气为多少摩尔？

提示产物中最多的为HC1,根据取代反应的特点，每取代一个氢原子，则消耗一个氯气分子，

故生成1molCH3c1、CH2cb、CHCb、CCI4所消耗的氯气为1mol、2mok3moL4mol,则1mol

CH4和CLx(1+2+3+4)mol=2.5mol。

2.乙烷和甲烷性质相似，乙烷和氯气按体积比1：1混合,光照条件下能生成纯净的一氯乙烷吗？

提示不能，因为烷运和氯气的反应是连锁反应，故乙烷分子中的氢原子是被氯原子逐步取

代，故产物是一氯乙烷到六氯乙烷和HC1的混合物，不能得到纯净的一氯乙烷。

・归纳总结

烷煌(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律

(1)反应条件：反应条件为光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。

(2)反应物：反应物为卤素单质，如甲烷与氯水、滨水不反应，但可以与氯气、澳蒸气发生取

代反应。

(3)反应产物：虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲

烷与氯气反应生成的产物都是CH3CI、CH2cL、CHCb和CCI4四种有机物与HC1形成的混合

物。反应产物中HC1的物质的量最多。

(4)反应特点

①连锁反应

甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步

反应可同时进行。即当M(CH4)：«(C12)=1：1时，并不只发生反应CH4+C12--^CH3C1+

HC1,其他反应也在进行。

②数量关系

CH4与CL发生取代反应时，每有1molH被取代，则消耗ImolCb,同时生成ImolHCl,

即“（Cb）="（H）="（HC1）。1molC%与CL发生取代反应，最多消耗4moiCl2。

r跟踪强化」

1.（2019・济南月考）下列关于烷妙性质的叙述正确的是（）

C.在光照条件下，烷始易与滨水发生取代反应

答案D

解析烷烧的沸点一般随碳原子数增加而逐渐升高，A项错误；烷煌通常情况下性质稳定，

不与酸性高镒酸钾溶液反应，B项错误；在光照条件下，烷烧只能与纯净的卤素单质发生取

代反应，不与;臭水反应，C项错误；由于卤素原子取代烷烧分子中氢原子的位置和个数难以

控制，故很难得到纯净的产物，D项正确。

2.几种烷烧的沸点如下：

烷妙甲烷乙烷丁烷戊烷

沸点/℃-162-89-136

根据以上数据推断丙烷的沸点可能是（）

A.约一40℃B.低于一162℃

C.低于一89℃D.高于36℃

答案A

解析随着碳原子数的增加，烷度的沸点逐渐升高，丙烷的沸点应介于乙烷和丁烷的沸点之间。

：3混合，在光照下得到的有机产物：①CH3c1,②CH2c12,③CHCb，④CCL，其中正确的

是（）

①

C.①②③的混合物D.①②③④的混合物

答案D

解析CH4和C12的取代反应为连锁反应，无论两者的物质的量之比为多少，其产物都是HC1

和CH3CI、CH2c12、CHC13、CCI4的混合物,故选D。

4.（2018・上海静安区高一检测）将体积比为1：4的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于

光亮处，下列有关此实验的现象和结论叙述不正确的是（）

B.瓶中气体的黄绿色逐渐变浅，瓶内壁有油状液滴形成

C.若日光直射，可能发生爆炸

4、HC1

答案D

解析A项，CCL与CH4结构一样，为正四面体，正确。B项，CH4与CL反应消耗CL,所

以黄绿色逐渐变浅，反应生成的CH2c12、CHCb、CCL都是油状液体，正确。C项，若日光

直射，反应剧烈，放出大量的热，气体体积膨胀，可能发生爆炸，正确。D项，CH4与CL

反应，生成CH3CI、CH2c12、CHCb、CCU^HCl,专音误。

课时对点练

A组基础对点练

题组一烷煌的性质

1.（2019•合肥一中高一期末）分子中含有2〜5个碳原子的直链烷烧沸点和燃烧热的数据如下表：

烷姓名称乙烷丙烷丁烷戊烷

沸点/℃

燃烧热/kJ,mo「

燃烧热：25℃、101kPa时，1mol纯物质完全燃烧，生成稳定的氧化物所放出的热量，单位

为kJmor'o

根据表中数据，下列判断错误的是（）

A.正庚烷在常温、常压下肯定不是气体

B.随分子中碳原子数增加，烷烧的燃烧热逐渐增大

C.随分子中碳原子数增加，烷烧沸点逐渐升高

D.随分子中碳原子数增加，烷烧沸点和燃烧热都成比例增加

答案D

解析根据表格中数据可知，随分子中碳原子数增加，烷烧的沸点升高，燃烧热增加，由于

正庚烷分子中碳原子数大于戊烷分子中的碳原子数，所以正庚烷在常温、常压下肯定不是气

体，A正确；根据表中数据可知，烷烧的沸点和燃烧热并不是成比例增加，B、C正确，D

错误。

2.（2019-广州高一下学期段考）C5H&有3种不同结构，甲：CH3（CH2）3CH3,乙：

CH3cH（CH3）CH2cH3，丙：C（CH3）4,下列相关叙述正确的是（）

A.甲、乙、丙属同系物，均可与氯气、澳蒸气发生取代反应

5H12表示一种纯净物

C.甲、乙、丙中，丙的沸点最低

答案C

解析甲、乙、丙的结构不同，分子式相同，互为同分异构体，A错误；C5H12有3种同分异

构体，所以不能表示纯净物，B错误；同分异构体中，支链越多，沸点越低，丙分子中支链

最多，所以沸点最低，C正确；丙分子中4个甲基上的氢原子是等效的，所以只有1种一氯

代物，D错误。

题组二取代反应的理解及判断

3.（2018・山东烟台一中高一期末）下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是（）

:4混合时只生成CC14

3cl的量最多

D.lmol甲烷生成CH2c12最多消耗1mol氯气

答案C

解析甲烷与氯气发生取代反应生成的有机物为CH3CI、CH2c12、CHCb和CCI4,故得不到

纯净的CH3c1,A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子，消耗1mol氯气，

生成ImolHCl,故产物中HC1的量最多，B错误；1mol甲烷生成CH2cL最多消耗2moi

氯气，D错误。

4.下列反应属于取代反应的是（）

①Mg+H2sC）4=MgSO4+H2t

②NaOH+CH3coOH=CH3coONa+H2O

③CH3cH3+2Br?」一，CH2BrCH2Br+2HBr

光照

@CH2C12+Br2--JCHBrCL+HBr

A.②③B.①③C.②④D.③④

答案D

解析反应①为置换反应；反应②属于复分解反应；反应③中CH3cH3的2个H原子分别被

2个Br原子替代，该反应为取代反应，反应④中CH2c12中的一个H原子被一个Br原子替代

也为取代反应，故选D。

5.常温下，把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体

的黄绿色变浅，集气瓶内壁上有油状液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是（）

答案C

解析产物是气体的有CH3CI、HC1,没有完全反应的CH4和CL也为气体，所以集气瓶中最

多含有4种气体，故选项C正确。

题组三烷烧燃烧及烧分子判定

6.某气态烷妙的体积是20mL,完全燃烧时，正好消耗同温、同压下的氧气100mL,该烷煌

的化学式是()

2H63H8

4H105H12

答案B

解析根据题意，气态烧和消耗氧气的物质的量之比为1：5,根据煌的燃烧通式：CxH、,+(x

+»O2，J,XCO2+；H2。，知X+；=5。C2H6中，x+：=3.5,A错误；C3H8中，x+：=5,B

正确；C4H10中，x+：=6.5,C错误；C5Hg中，x+j=8,D错误。

7.两种气态煌以一定比例混合，在105°C时1L该混合煌与9L氧气混合，充分燃烧后恢复到

原状态，所得气体总体积仍是10L,下列混合煌中不符合此条件的是()

4、C2H44、C3H8

2H4、C3H42H2、C3H6

答案B

解析题述反应前后气体的体积不变，烧类物质完全燃烧的通式为CxHy+(x+

4)02———>xCO2+^H2O,因为105℃时，生成的H2O是气体，则l+(x+：)=x+],解得y

=4,即氢原子平均数为4的混合房符合题意，而CH4、C3H8无论按什么比例混合，均不能

使氢原子平均数为4;C2H2、C3H6只有在体积比1：1混合时H原子平均数才为4,CH4>C2H4

及C2H4、C3H4以任意比混合时H原子平均数均为4o

8.(1)完全燃烧0.1mol某烧，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱溶液，实验结束后，称得浓硫酸

质量增加9g,浓碱溶液质量增加17.6g。该煌的化学式为,并写出其所有可能的结

构简式:0

(2)某链状烷妙的相对分子质量为128,该烷炫的化学式为。

(3)在120℃和101kPa的条件下，某气态垃和一定质量的氧气混合，点燃，完全反应后再恢

复到原来的温度时，气体体积不变，则该烧分子内的氢原子个数(填字母)。

A.小于4

C.等于4

CH3

I

答案(DC4H10CH3—CH2—CH2—CH3>CH3—CH—CH3(2)C9H20(3)C

解析(1)浓硫酸的作用是吸收H2。，浓硫酸增加的质量为H2O的质量，根据氢元素守恒，&

Qp-

中几(H)=-^J;X2=lmol;浓碱溶液吸收的是C02,浓碱溶液增加的质量为C02的质量，

18g-mol1

根据碳元素守恒，煌中"(C)=17.6g_=04moi，因此1mol该煌中含C的物质的量为4mol,

44g-mol1

含H的物质的量为10mol,即该煌的分子式为C4H10,其同分异构体为正丁烷和异丁烷，相

CH3

I

应的结构简式分别是CH3—CH2—CH2—CH3>CH3—CH—CH3O

(2)根据链状烷烧的通式C"HZ,+2,相对分子质量为128,即14〃+2=128,解得〃=9,故该烷

煌的分子式为C9H20。

(3)烧燃烧的通式：CxHy+(x+：)O2,%*xCO2+；H2。，温度高于100℃时，水以气态形式存

在，反应前后气体体积不变，即l+x+：=x+$解得y=4,即该烧分子内的氢原子个数为4。

9.(2019・上海高一期中)某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况，设计了几个实验。

请填写下列空白：

［实验一］用如图所示装置，收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照后观察到量筒内形成一

段水柱，认为有氯化氢生成。

(1)该反应的反应类型为»

(2)该反应的化学方程式为(只写第一步)o

(3)水槽中盛放的液体应为(填字母)。

A.水

C.饱和食盐水3溶液

(4)该实验的实验现象为、、试管壁上出现油状液滴。

(5)该油状液滴中含有的有机产物共有种。

［实验二］收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照反应后，滴加AgNCh溶液，看到有白色沉

淀生成，认为甲烷与氯气反应有氯化氢生成。

(6)你认为该实验设计得出的结论是否正确：；

若不正确，理由是O

［实验三］步骤一：收集半试管氯气，加入10mL蒸储水，充分振荡，采用DIS系统的pH传

感器测溶液的pH(下同)，测得pH=3.26；

步骤二：收集一试管甲烷和氯气的混合气体(各占50%),在40W的日光灯下光照6min后，

加入10mL蒸储水，充分振荡,测得pH=1.00。

(7)判断该反应中有氯化氢生成的依据是o

答案(1)取代反应

(2)CH4+CI2---*CH3CI+HCI

⑶C

(4)量筒内液面上升黄绿色逐渐变浅

(5)3

(6)错误氯气中滴加AgNO3溶液也会产生白色沉淀

⑺步骤二测得的pH比步骤一测得的pH低

解析(1)甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应。

(2)甲烷和氯气发生取代反应的第一步化学方程式为CH4+Ch-CH3CI+HC1o

(3)因为氯气可溶于水，且能与水发生反应，因此水槽中不能盛放H2O,A错误；氯气与饱和

石灰水发生反应，水槽中不能盛放饱和石灰水，B错误；饱和食盐水可抑制氯气的溶解，且

饱和食盐水能吸收甲烷与氯气反应生成的HC1,使量筒中气体压强减小，量筒中的液面上升，

C正确；氯气与饱和NaHCCh溶液发生反应，且有杂质气体CO2产生，D错误。

(4)甲烷与氯气发生反应消耗氯气，故量筒内黄绿色变浅，因为生成物中CH2C12>CHCb、CC14

为液体，量筒内壁上出现油状液滴，且HC1溶于饱和食盐水，造成量筒中气体压强减小，即

量筒中液面上升。

(5)甲烷与氯气反应的有机产物为CH3CI、CH2cb、CHCb、CC14,其中CH3cl为气态，另外

3种为液态，因此油状液滴中含有的有机物为CH2cL、CHCb、CCU,共3种。

(6)氯气能与AgNCh溶液中的水反应，产生C「，与Ag+结合产生白色沉淀，因此该实验得出

的结论错误。

(7)根据实验，步骤二测得的pH小于步骤一测得的pH,说明c(H+)增大，即甲烷与氯气反应

产生了HClo

B组综合强化练

1.(2019•济宁一中高一月考)下列性质不属于甲烷性质的是()

D.通常情况下，与强酸、强碱和强氧化剂不反应

答案B

解析常温常压下，甲烷是一种极难溶于水的气体；甲烷的化学性质稳定，与强酸、强碱、

强氧化剂等都不反应，但甲烷可燃，完全燃烧时生成二氧化碳和水，在光照条件下能与卤素

单质发生取代反应，B项符合题意。

2.(2018・江苏常州期中)在光照条件下，CH4与Cb能发生取代反应。若1molCH4与Cb反应，

待反应完成后测得四种有机取代物的物质的量之比为

M(CH3C1)：”(CH2cl2)：”(CHCb)：”(CC14)=1：2：3：4,则消耗Cb的物质的量为()

A.1.0molB.2.0mol

C.3.0molD.4.0mol

答案C

解析在光照条件下，CH4与Cb发生取代反应时，生成1molCH3cl消耗1mol氯气；生成

1molCH2Q2消耗2mol氯气；生成1molCHCh消耗3mol氯气；生成1molCCI4消耗4mol

氯气。四种有机取代物的物质的量之比为n(CH3Cl)：«(CH2C12)：；7(CHC13)：«(CC14)=

1：2：3：4,根据碳元素守恒，生成四种有机取代物的物质的量77(CH3C1),〃(CH2cl2)、

〃(CHCb)、〃(CC14)分别是0.1mol、0.2mol,0.3moh0.4mol,消耗的CL为0.1mol+2X0.2

mol+3X0,3mol+4X0.4mol=3.0molo

3.正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为,下列有关说法正确

的是()

6H12

答案B

解析正己烷分子式为C6H14,A项错误；正己烷的结构简式为CH3cH2cH2cH2cH2cH3,分

子中存在三种位置不同的氢原子，故其一氯代物有3种，B项正确；烷烧不能与;臭水发生反

CH3

CH—c—CH—CH

3I23

应，C项错误；主链上有4个碳原子时，正己烷的同分异构体有2种：CH3、

CH—CH—CH—CH3

3II

CH3CH3,D项错误。

4.(2019•福州高一段考)土卫六是环绕土星运行的一颗卫星，据国外媒体报道，土卫六表面的

“海洋”中有可能存在生命，又知这些“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷以及这两种物

质形成的聚合物。下列说法错误的是()

C.通常条件下，甲烷、乙烷和强酸、强碱、强氧化剂都不反应

D.lmol乙烷分子中含有6molC—H共价键

答案A

解析甲烷、乙烷和澳蒸气在光照条件下可以发生取代反应，和澳水不反应，故A项错误；

烷烧分子中都是以碳原子为中心的四面体结构，故甲烷、乙烷分子中所有原子不在同一平面

内，B正确；烷烧性质稳定，通常条件下和强酸、强碱、强氧化剂都不反应，C正确；乙烷

H-H

的结构式为,1mol乙烷中含6moic—H共价键，D正确。

5.由一氧化碳、甲烷和乙烷组成的混合气体8.96L（标准状况下），在足量氧气中充分燃烧后，

生成的气体先通过足量浓硫酸，再通过足量氢氧化钠溶液，测知氢氧化钠溶液质量增加26.4

g,则原混合气体中乙烷的物质的量（）

A.等于0.1mol

B.大于或等于0.2mol,小于0.3mol

C.等于0.2mol

D.大于0.1mol,小于0.3mol

答案C

解析混合气体的物质的量为一"6L04mol,浓硫酸吸收水、NaOH溶液吸收二氧化碳,

22.4L-mol-1

故NaOH溶液增加的26.4g为二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为一改mol。设一氧

44g-mol1

化碳、甲烷的总物质的量为xmol,乙烷的物质的量为ymol,贝,Ixmol+ymol=0.4mol,xmol

+2ymol=0.6mol,解得x=y=0.2,则原混合气体中乙烷的物质的量为0.2mol,C正确。

6.（2018•河南平顶山月考）下列烷始在光照下与氯气发生取代反应，生成的一氯代燃只有一种

的是（）

3cH2cH2cH33CH（CH3）2

3C（CH3）3D.（CH3）2CHCH2CH3

答案c

解析此题是同分异构体的一种考查形式，解题关键是清楚每一种烷烧中有几种等效氢。同

一个碳上的氢为等效氢，对称碳上的氢为等效氢，同一个碳所连甲基上的氢为等效氢。等效

氢被取代得到的物质为同种物质。A、B项中有2种氢，C项中有1种氢，D项中有4种氢,

故C项符合题意。

7.“可燃冰”是天然气与水作用形成的晶体物质，主要存在于冻土层和海底大陆架中，其结

构如图所示，请回答下列问题：

可燃冰结构

（1）下列有关“可燃冰”的说法不正确的是（填字母）。

A.“可燃冰”是混合物

B.“可燃冰”释放的甲烷为烷烧

C.“可燃冰”将成为人类的后续能源

D.甲烷和澳蒸气在光照条件下可发生取代反应，生成的一澳甲烷为正四面体结构

（2）下图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。加热分离出可燃冰中的甲烷，将

10mL甲烷注入甲管中，同温、同压下向乙管中注入50mLe12,将乙管中气体推入甲管，用

日光照射甲管一段时间，气体在甲管中反应。

口