2024-2025学年高中化学第三章有机化合物1.2烷烃练习含解析新人教版必修2

PAGE13-第2课时烷烃记一记1.烷烃分子中碳原子间以单键相连，每个碳原子形成四条共价键，其分子通式为CnH2n＋2。2．烷烃的化学性质与甲烷类似，能发生取代反应和氧化反应，烷烃燃烧的通式为CnH2n＋2＋eq\f(1,2)(3n＋1)O2eq\o(→,\s\up7(点燃))nCO2＋(n＋1)H2O。3．随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点渐渐上升，密度渐渐增大，其中碳原子数不超过4的烷烃标准状况下为气体。4．结构相像，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。5．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。具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。6．丁烷有CH3CH2CH2CH3和两种同分异构体，戊烷有3种同分异构体。探一探1.随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点有何变更规律？常温下呈气态的烷烃有哪些？[提示]烷烃的熔、沸点随碳原子数的增加而上升；常温下甲烷、乙烷、丙烷、丁烷呈气态。2．己烷能否与溴水发生取代反应？溴水中加入少量己烷，充分振荡后静置，有何现象？[提示]不能；己烷从溴水中萃取溴，静置后液体分层，上层为橙红色，下层几乎无色。3．丙烷是否存在同分异构体？CH3CH2CH3的一氯代物有几种同分异构体？二氯代物共有几种同分异构体？[提示]丙烷不存在同分异构体；CH3CH2CH3的一氯代物有2种，分别为CH3CH2CH2Cl、；二氯代物有4种，分别为CH3CH2CHCl2、CH3CHClCH2Cl、CH3CCl2CH3、CH2ClCH2CH2Cl。4．CH3—CH=CH2与互为同分异构体吗？同分异构体的化学性质确定相同吗？[提示]二者分子式相同，碳原子与碳原子间的连接方式不同，结构不同，是同分异构体；同分异构体可能是不同类的物质，如题干所述两种物质，它们的化学性质不同。5．CH2=CHCH3和的组成相同，二者中哪一个与CH2=CH2互为同系物？由此推断，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物确定是同系物吗？[提示]与CH2=CH2互为同系物的是CH2=CHCH3，因为CH2=CH2和CH2=CHCH3分子中都含有，结构相像，且分子组成上相差1个CH2原子团。分子中含碳碳单键而不含双键，化学键类型不同，结构不相像。由此可知分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物结构不确定相像，故不确定是同系物。判一判推断正误(对的在括号内打√，错的在括号内打×)(1)烷烃的分子通式是CnH2n＋2(n≥1)，但符合通式CnH2n＋2的不确定是烷烃。(×)(2)C5H12的熔、沸点比C3H8的熔、沸点高。(√)(3)乙烷能与溴水发生取代反应而褪色。(×)(4)(CH3)2CHCH2CH3的名称为戊烷。(×)(5)烷烃的特征性质是能与卤素单质发生取代反应。(√)(6)烷烃性质稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色。(√)(7)同分异构体具有相同的组成元素。(√)(8)组成元素相同的化合物互为同分异构体。(×)(9)相对分子质量相同的化合物互为同分异构体。(×)(10)互为同分异构体的化合物也可能互为同系物。(×)练一练1.[2024·辽宁学考真题]下列五种烃：①异戊烷、②新戊烷、③正戊烷、④丙烷、⑤丁烷，按它们的沸点由高到低的依次排列正确的是()A．①>②>③>④>⑤B．②>③>⑤>④>①C．④>⑤>②>①>③D．③>①>②>⑤>④答案：D2．[2024·辽宁学考真题]下列有关烷烃的说法正确的是()A．常温常压下，全部烷烃都呈气态B．烷烃在氧气中完全燃烧，n(CO2)/n(H2O)最小的是甲烷C．甲烷、乙烷、丙烷的二氯代物分别为2种、3种、4种D．烷烃中除甲烷外，许多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去答案：B3．[2024·辽宁学考真题]2008年北京奥运会“祥云”火炬用的是环保型燃料——丙烷(C3H8)，悉尼奥运会火炬所用燃料为65%丁烷(C4H10)和35%丙烷。下列有关说法不正确的是()A．丙烷和丁烷互为同系物，化学性质相像B．丙烷和丁烷的特征反应均为取代反应C．C3H8没有同分异构体，C4H10有两种同分异构体D．等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时，后者耗氧量大答案：D4．[2024·辽宁学考真题]有关饱和链烃的叙述，错误的是()A．都是可燃物B．特征反应是取代反应C．随碳原子个数增加，沸点依次上升D．随氢原子个数增加，含氢量上升答案：D学问点一烷烃的结构和性质1.[2024·辽宁阜新二高高二月考]关于烷烃性质的叙述正确的是()A．都是气体B．都是液体C．都不能使高锰酸钾溶液褪色D．都能溶于水解析：烷烃是一系列饱和碳氢化合物的统称，随着碳原子数增多，烷烃的状态由气态到液态再到固态，一般地，常温常压下，碳原子数小于等于4的烷烃为气态，A、B两项错误；由于烷烃分子中只有单键，所以都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，C项正确；烷烃都极难溶于水，易溶于有机溶剂，D项错误。答案：C2．下列化学用语正确的是()A．结构简式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷，也可以表示异丁烷B．丙烷分子的比例模型：C．甲烷分子的球棍模型：D．乙烷的电子式：解析：A项结构简式(CH3)2CHCH3只能表示异丁烷，错误；B项为丙烷分子的球棍模型，错误；C项为甲烷分子的比例模型，错误。答案：D3．[2024·山东临沂一中期末]分子中含有2～5个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据如下表：烷烃名称乙烷丙烷丁烷戊烷沸点/℃－88.6－42.1－0.536.0燃烧热/(kJ·mol－1)1560.72219.22877.63535.6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kJ·mol－1。依据表中数据，下列推断错误的是()A．正庚烷在常温、常压下确定不是气体B．随分子中碳原子数增加，烷烃的燃烧热渐渐增大C．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点渐渐上升D．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加解析：依据表格中数据可知，随分子中碳原子数增加，烷烃的沸点上升，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、常压下确定不是气体，A项正确；依据表中数据可知，烷烃的沸点和燃烧热并不是成比例增加，B、C两项正确，D项错误。答案：D学问点二同分异构体和同系物4.[2024·四川成都七中期中]下列说法中，正确的是()A．H2O和D2O互为同位素B．金刚石和石墨互为同分异构体C．全部烷烃互为同系物D．乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3—O—CH3)互为同分异构体解析：H和D互为同位素，A项错误；金刚石和石墨互为同素异形体，B项错误；全部烷烃不确定是同系物，如正戊烷和异戊烷互为同分异构体，C项错误；乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3—O—CH3)分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D项正确。答案：D5．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种解析：分子式为C5H11Cl的同分异构体可看作是戊烷分子中的1个H原子被Cl原子取代产生的物质，戊烷有CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)43种结构，CH3CH2CH2CH2CH3有3种H原子，(CH3)2CHCH2CH3有4种H原子，C(CH3)4只有1种H原子，所以分子式为C5H11Cl的同分异构体共有3＋4＋1＝8种。答案：C6．[2024·山西太原五中月考]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。答案：A学问点三烃的燃烧规律7.自然气和液化石油气燃烧的主要化学方程式依次为CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O，C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up7(点燃))3CO2＋4H2O。现有一套以自然气为燃料的灶具，今改为烧液化石油气，应实行的正确措施是()A．减小空气进入量，增大液化石油气进气量B．增大空气进入量，减小液化石油气进气量C．减小空气进入量，减小液化石油气进气量D．增大空气进入量，增大液化石油气进气量解析：依据题中化学方程式可知，相同体积的甲烷和丙烷，丙烷完全燃烧时耗氧量大，因此须要增大空气进入量，减小液化石油气进气量。答案：B8．两种气态烃以确定比例混合，在105℃时1L该混合烃与9L氧气混合，充分燃烧后复原到原状态，所得气体总体积仍是10L，下列混合烃中不符合此条件的是()A．CH4、C2H4B．CH4、C3H6C．C2H4、C3H4D．C2H2、C3H6解析：题述反应前后气体的体积不变，烃类物质完全燃烧的通式为CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O，因为105℃时，生成的H2O是气体，则1＋(x＋eq\f(y,4))＝x＋eq\f(y,2)，解得y＝4，即氢原子平均数为4的混合烃符合题意，而CH4、C3H6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以随意比混合时H原子平均数均为4。答案：B9．有①甲烷，②乙烷，③丙烷，④丁烷4种烷烃，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变更，则该烃为________。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物质的量为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。答案：(1)CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(点燃))nCO2＋(n＋1)H2O(2)④(3)①基础达标1．下列各对物质互为同系物的是()A．CH2=CH2与B．CH3CH2CH2CH3与C．C5H12与C13H28D．CH3CH2OH与HOCH2CH2CH2OH解析：A项，两者结构不相像，不互为同系物，错误；B项，两物质分子式相同，结构不同，互为同分异构体，不互为同系物，错误；C项，两物质都是烷烃，分子组成相差8个CH2原子团，互为同系物，正确；D项，两物质分子中所含官能团的数目不同，不互为同系物，错误。答案：C2．[2024·浙江宁波十校高三联考]下列说法不正确的是()A．14C与16O是不同的核素但具有相同的中子数B．二氯乙烷(C2H4Cl2)有两种结构C．同素异形体之间在确定条件下能发生相互转化D．环丙烷()和乙烯(CH2=CH2)互为同系物解析：14C与18O属于不同的核素，前者的中子数为14－6＝8，后者的中子数为16－8＝8，它们具有相同的中子数，A项正确；二氯乙烷有两种结构，分别为CH2Cl—CH2Cl和CHCl2—CH3，B项正确；在确定条件下，同素异形体之间可以相互转化，如石墨转化成金刚石，金刚石转化成石墨，C项正确；环丙烷分子中不含碳碳双键，碳原子以环的形式连接，乙烯的结构简式为CH2=CH2，乙烯分子中含有碳碳双键，碳的连接方式为链状，因此二者不互为同系物，D项错误。答案：D3．[2024·江西宜春期末]下列有关烷烃的叙述中，正确的是()①在烷烃分子中，全部的化学键都是单键②烷烃中除甲烷外，许多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式为CnH2n＋2的烃不确定是烷烃④全部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．①③⑤B．②③C．①②④D．①④解析：烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①正确；烷烃属于饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常状况下烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应，②错误；因分子通式CnH2n＋2中的每个碳原子的价键都达到饱和，因此符合通式CnH2n＋2的烃确定是烷烃，③错误；烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要性质之一，④正确；烷烃与溴水不反应，故乙烷不能使溴水褪色，⑤错误。答案：D4．下列说法正确的是()A．碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃确定是饱和链烃B．分子组成符合CnH2n＋2的烃确定是烷烃C．正戊烷分子中全部的碳原子均在同一条直线上D．碳、氢原子个数比为1:3的烃有两种解析：A项中环烷烃也符合要求，但它不是链烃；C项中由碳原子的成键方式和键角特征知，饱和链烃中碳原子呈折线方式排列，因此正戊烷中全部碳原子不行能都在同始终线上；D项中n(C):n(H)＝1:3的烃必为C2H6，确定是乙烷。答案：B5．[2024·河南项城三高段考]C5H12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、溴蒸气发生取代反应B．C5H12表示一种纯净物C．甲、乙、丙中，丙的沸点最低D．丙有3种不同沸点的二氯取代物解析：甲、乙、丙的结构不同，分子式相同，互为同分异构体，A项错误；C5H12有3种同分异构体，所以不能表示纯净物，B项错误；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项正确；丙分子中4个甲基上的氢原子是等效的，所以只有2种不同沸点的二氯代物，D项错误。答案：C6．[2024·广东东莞石竹附属学校月考]丁烷(化学式为C4H10)是家用液化石油气的成分之一，也用作打火机的燃料，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2种同分异构体D．C4H10进行一氯取代后生成两种沸点不同的产物解析：常温下，C4H10是气体，A项正确；C4H10与CH4都属于烷烃，结构相像，在组成上相差3个CH2原子团，二者互为同系物，B项正确；丁烷有CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)2(异丁烷)2种同分异构体，C项正确；丁烷有正丁烷与异丁烷2种同分异构体，正丁烷分子中有2种H原子，其一氯代物有2种，异丁烷分子中有2种H原子，其一氯代物有2种，故丁烷的一氯代物共有4种，即有4种沸点不同的一氯代物，D项错误。答案：D7．某烷烃分子式为C7H16，分子结构中含有三个甲基(—CH3)的同分异构体的数目是()A．5B．4C．3D．2解析：烷烃同分异构体的书写方法：减碳变位法，即“碳链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由邻到间”。该烷烃结构中含有3个甲基，故只能有1个支链。若支链为—CH3，主链含有6个碳原子，符合条件的有CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH3，CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3；若支链为—CH2CH3，主链含有5个碳原子，符合条件的有CH3CH2CH(CH2CH3)CH2CH3；支链不行能大于3个碳原子，故符合条件的烷烃有3种。答案：C8．某有机物a的分子式和己烷相同，且主链上有4个碳原子，则下列关于a的观点正确的是()A．a分子中可能有三个甲基B．a的一氯代物可能有三种C．a的分子式为C6H10D．a能与溴的四氯化碳溶液发生取代反应解析：有机物a的分子式和己烷相同，为C6H14，C6H14属于烷烃，主链有4个碳原子，支链为2个甲基，2个甲基可以在同一个碳原子上，也可以在不同的碳原子上，其同分异构体有①CH3CH2C(CH3)3，②CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3两种。依据以上分析可知，a分子中有4个甲基，A项错误；分子结构①的一氯代物有3种，分子结构②的一氯代物有2种，B项正确；有机物a的分子式为C6H14，C项错误；a与溴发生取代反应需溴蒸气作反应物和光照条件，D项错误。答案：B9．取下列四种气态烃各1g，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是()A．CH4B．C2H6C．C2H2D．C5H12解析：相同质量的烃燃烧，含氢的质量分数越大，完全燃烧时耗氧量越大。题述烃中甲烷中含氢的质量分数最大，故四种烃等质量完全燃烧时甲烷消耗氧气最多。答案：A10．两种气态烃组成的混合气体，完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随着混合烃的物质的量的变更如图所示，则下列对混合烃的推断正确的是()①可能有C2H2②确定有CH4③确定有C3H8④确定没有C4H6⑤可能有C2H6A．②⑤B．②④C．③④D．②③解析：由题图可知两种气态烃的平均组成为C1.6H4，依据碳原子平均数可知，该混合气体中确定含有CH4，由氢原子平均数可知，另一气态烃中氢原子数目为4，碳原子数目大于1.6，一般不超过4，故确定没有C2H2、C3H8、C4H6、C2H6，故②④正确。答案：B11．如图是几种烷烃分子的球棍模型：(1)A、B、E三种烷烃的关系为________，C、D、E的关系为________。(2)用习惯命名法命名D：________。(3)E的一氯代物有________种，请写出它们的结构简式：________________________________________________________________________。解析：(1)A为丙烷，B为丁烷，E为新戊烷，三种物质均属于烷烃，且碳原子数不同，属于同系物；C、D与E的分子式相同，结构不同，属于同分异构体。(2)D为异戊烷。(3)E分子中的4个甲基连在同一碳原子上，H原子只有一种，则一氯代物只有一种，其结构简式是(CH3)3—C—CH2Cl。答案：(1)同系物同分异构体(2)异戊烷(3)1(CH3)3—C—CH2Cl12.立方烷是一种新合成的烃，其分子结构为正方体结构，其碳架结构如图所示。(1)立方烷的分子式为________。(2)该立方烷与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有________种，生成的二氯代物有________种。(3)若要使1mol该立方烷的全部氢原子全部被氯原子取代，须要________mol氯气。解析：(1)1个立方烷分子中有8个碳原子，分布在正方体的各顶点。氢原子数目可依据1个碳原子最多形成4个共价键来分析。由于每个碳原子与其他碳原子均已形成3个C—C键，故只能与1个氢原子结合，则可知其分子式为C8H8。(2)由于正方体中8个顶点等效，所以立方烷只有1种一氯代物；立方烷的二氯代物可以分别是正方体的一条棱边、面对角线、体对角线上的两个氢原子分别被氯原子取代，故其二氯代物的同分异构体有3种。(3)氢原子被氯原子取代时，H原子与Cl2的物质的量之比为1:1,1mol立方烷中有8mol氢原子，故须要8mol氯气，同时又生成8mol氯化氢。答案：(1)C8H8(2)1:3(3)8实力达标13.Ⅰ.有下列各组物质(在横线上填相应的序号)：①O2和O3②H2、D2、T2③12C和14C④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3⑤癸烷和十六烷⑥CH3(CH2)5CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5⑦和(1)互为同位素的是________。(2)互为同分异构体的是________。(3)互为同素异形体的是________。(4)为同一种物质的是________。Ⅱ.写出下列烷烃的分子式：(1)含有30个氢原子的烷烃：________。(2)假如某烷烃的相对分子质量为142，则该烷烃的分子式为________。(3)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍：________。(4)1L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15L水蒸气：________。Ⅲ.(1)甲烷的电子式为________，碳氢键之间键角为________。(2)甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，生成________种产物，产物中________常用作灭火剂。(3)试写出三溴甲烷在光照条件下与溴蒸气反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)同位素是质子数相同、中子数不同的一类原子，互为同位素的是12C和14C。(2)同分异构体是分子式相同、结构不同的物质，互为同分异构体的是④⑥。(3)同种元素组成的不同单质互为同素异形体，互为同素异形体的是①。(4)属于同一种物质的是②⑦。Ⅱ.(1)依据烷烃的通式CnH2n＋2可知，含有30个H原子的烷烃为C14H30。(2)设该烷烃的分子式为CnH2n＋2，其相对分子质量为14n＋2＝142，解得n＝10，该烷烃的分子式为C10H22。(3)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍，则该烷烃的相对分子质量为72，设A的分子式为CnH2n＋2，其相对分子质量为14n＋2＝72，解得n＝5，该烷烃的分子式为C5H12。(4)1L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15L水蒸气，那么该烷烃中的氢原子的物质的量与烷烃的物质的量之比为(15×2):1，该烷烃中的H原子数为30，由烷烃的通式CnH2n＋2可知，含有30个H原子的烷烃为C14H30。Ⅲ.(1)CH4的电子式为，分子结构为正四面体形，碳氢键之间的键角为109°28′。(2)甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳和氯化氢共五种，其中CCl4可用作灭火剂。(3)三溴甲烷和Br2发生取代反应生成四溴化碳，反应的化学方程式为CHBr3＋Br2eq\o(→,\s\up7(光))CBr4＋HBr。答案：Ⅰ.(1)③(2)④⑥(3)①(4)②⑦Ⅱ.(1