考点12-认识有机化合物-烷烃-甲烷(核心考点归纳)(原卷版)

考点12认识有机化合物烷烃甲烷【核心考点梳理】一、有机化合物中碳原子的成键特点1．甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式为CH4，电子式为，结构式为。2．有机物种类繁多的原因(1)碳原子间成键方式多样①碳碳之间的结合方式有单键()、双键()、三键(—C≡C—)。②多个碳原子可以相互结合成链状，也可以结合成环状(且可带支链)，如下图所示。③碳原子还可以和__H、O、N、S、P、卤素__等多种非金属原子形成共价键。(2)组成有机物的碳原子数目灵活有机物分子中可能只含有1个或几个碳原子，也可以含有成千上万个碳原子。【核心归纳】有机物中碳原子的结构及成键特点例1．下列对有机化合物的认识正确的是A．有机化合物都是共价化合物 B．有机化合物都含有碳、氢元素C．有机化合物都具有同分异构现象 D．有机物种类多是由碳原子的成键特征决定的例2．已知甲烷和丙烷分子中碳原子成键相似，下列有关丙烷的描述正确的是A．碳原子间以双键相结合，为链状结构B．每个碳原子都形成四个价键，碳链为锯齿状C．丙烷分子中所有原子共平面D．丙烷分子中三个碳原子为环状结构例3．下列关于有机物结构特点的说法中，正确的是（）A．CH4具有正四面体结构 B．碳原子之间只能形成C-C单键C．含碳元素的物质都是有机物 D．碳原子之间只能形成碳链例4．下列不属于碳原子成键特点的是（）A．易失去最外层的电子形成离子B．最外层电子能与其他原子的外层电子形成共用电子对C．能够形成单键、双键和三键D．每个碳原子最多与其他原子形成4个共价键例5．下列有关有机物种类众多的原因的叙述中不正确的是A．碳原子既可以跟碳原子形成共价键，又可以跟其它原子形成共价键B．碳原子性质活泼，可以跟多数原子形成共价键和离子键C．碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成稳定的双键和三键D．碳原子之间可以形成长度不同的碳链和碳环，且碳链、碳环之间又可以相互结合二、烷烃1．烃：由碳、氢两种元素组成的有机化合物，称为碳氢化合物，又叫烃。2．烷烃(1)概念：碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢原子结合，达到“饱和”，这一系列化合物被称为烷烃。(2)烷烃结构上的特点烷烃中碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链，如图所示。3．烷烃的命名(1)表示碳原子数(n)及表示n≤1012345678910甲乙丙丁戊己庚辛壬癸n＞10相应汉字数字(2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。(3)举例：C6H14命名为己烷，C18H38命名为十八烷；C4H10的两种分子的命名：无支链时：CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷，有支链时：命名为异丁烷。4．同系物(1)概念：结构相似、分子组成相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物互称为同系物。(2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。同系物间的分子结构相似、属于同一类物质；同系物间的组成上相差1个或若干个“CH2”原子团。【核心归纳】1．同系物判断的三个关键点(1)同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。(2)同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。2．同系物判断的几个“一定”和“不一定”(1)同系物在分子组成上一定相差1个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差1个或若干个“CH2”原子团的有机化合物不一定是同系物。(2)同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机化合物不一定是同系物。(3)同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。(4)同系物的相对分子质量一定不相同。【典型例题】例1．下列关于同系物的说法中错误的是()A．同系物具有相同的最简式B．同系物能符合同一通式C．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差1个“CH2”原子团D．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化例2．下列各组物质互为同系物的是()A．O2和O3B．CH4和C3H8C．CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CHD．eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H例3．下列有关烷烃的叙述中，正确的是（）A．在烷烃分子中，可能会有碳碳双键B．烷烃中除甲烷外，很多都能使紫色KMnO4溶液褪色C．分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃D．烷烃同系物的密度随相对分子质量增大逐渐增大例4．含有2～5个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据见下表：烷烃名称乙烷丙烷丁烷戊烷沸点(℃)－88.6－42.1－0.536.1*燃烧热(kJ·mol－1)1560.72219.22877.63535.6*燃烧热：1mol物质完全燃烧，生成二氧化碳、液态水时所放出的热量。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．烷烃燃烧热和其所含碳原子数成线性关系C．随碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高D．随碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加三、甲烷的存在及性质1．存在：甲烷是天然气、沼气、油田气、可燃冰和煤矿坑道气的主要成分。2．分子结构实验证明，甲烷分子具有正四面体空间结构，其中四个C—H键长度和强度相同，夹角相等。3．甲烷的物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性无色气体无味比空气小难溶于水有机化合物必须含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物，如CO、CO2、碳酸及其盐等。4．甲烷的化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，不与高锰酸钾等强氧化剂反应，也不与强酸、强碱、高锰酸钾等反应。但在特定的条件下，甲烷也会发生某些反应。（1）氧化反应(燃烧)化学方程式：CH4＋2O2eq\o(→,\s\up10(点燃))CO2＋2H2O。现象：甲烷在空气中安静地燃烧，火焰呈淡蓝色。（2）取代反应实验装置与操作用排饱和食盐水法收集4/5体积的氯气和1/5体积的甲烷气体，用灯光照射瓶中的混合气体实验现象集气瓶内壁有油状液体出现，瓶中有少量白雾，且瓶内液面上升，饱和食盐水中有固体析出实验结论CH4与Cl2需在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式：CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up10(光照))CH3Cl＋HCl(一氯代物)，CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up10(光照))CH2Cl2＋HCl(二氯代物)，CH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up10(光照))CHCl3＋HCl(三氯代物)，CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up10(光照))CCl4＋HCl(四氯代物)产物性质水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为油状液体取代反应概念有机化合物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应CH3Cl中3个H和1个Cl仍位于四面体的4个顶点，仍为四面体结构，但不是正四面体结构。【核心归纳】1．甲烷与氯气的取代反应反应物甲烷与氯气(不能用氯水)反应条件漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸)生成物甲烷与氯气反应生成四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多反应特点连锁反应甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行数量关系每取代1mol氢原子，消耗1molCl2，生成1molHCl2.在光照条件下，烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体发生取代反应，生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up10(光照))CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应。【典型例题】例1．煤矿瓦斯爆炸往往与甲烷有关，下列叙述中错误的是（）A．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C．点燃甲烷不必事先进行验纯D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸例2．下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是A．甲烷性质稳定，通常情况下不与强酸、强碱、氧化剂反应B．甲烷分子中的四个氢原子都能被氯取代C．甲烷的一氯代物只有一种D．甲烷的二氯代物只有一种例3．下列关于甲烷的叙述中不正确的是()A.甲烷是一种无色、难溶于水的气体B．将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色C．甲烷只有1种二氯代物，证明它是正四面体结构D．CH4和Cl2在光照条件下能发生反应，得到多种产物【考点达标随堂练】1．（2021·甘肃省张掖市第二中学高一开学考试）下列叙述错误的是A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱和强氧化剂都不反应B．甲烷化学性质稳定，不能被任何氧化剂氧化C．甲烷与Cl2反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种有机取代产物有一种气态，其余三种为液态且都不溶于水2．下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中能反映其真实存在状况的是A．结构示意图 B．电子式C．球棍模型 D．空间充填模型3．下列说法正确的是（）A．CHCl3只有一种结构，说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构B．1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯气C．标准状况下，11.2LCCl4中含有C—Cl键的数目为2NAD．在点燃甲烷气体之前必须检验其纯度5．若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下得到的产物可能是下列物质，其中正确的是①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A．只有① B．只有② C．①②③ D．①②③④6．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是()A．点燃——通入澄清石灰水——加入溴的四氯化碳溶液B．点燃——罩上干燥的小烧杯——加入澄清石灰水C．点燃——通入澄清石灰水D．点燃——通入酸性KMnO4溶液7．下列说法中正确的是（）A、常温常压下，C3H8呈气态，C6H14呈液态B、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C、光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色D、烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液褪色8．(双选)下列各组内的物质不属于同系物的是()9．一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、，和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓慢经过无水时，增重25.2g，原混合气体中的质量为()A．12.5g B．13.2g C．19.7g D．24.4g10．如图所示，U形透明玻璃管的左端被溶液和胶塞封闭有甲烷和氯气的混合气体，将该装置放在日光灯下。一段时间后(不考虑水与氯气的反应)，下列关于U形管中可能出现的现象的叙述正确的是()A．液柱和气柱可能都不会发生变化 B．溶液很快变成蓝色C．气柱缩小，右端液柱下降 D．气柱膨胀，右端玻璃管中有液体溢出11．（2021·夏津第一中学高一月考）将2mol甲烷和适量的Cl2混合后光照充分反应，先后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量依次增多0.2,则参加反应Cl2的物质的量为A．1.5mol B．3mol C．4.5mol D．6mol12．（2020·安徽省屯溪一中高一开学考试）将4mol甲烷与氯气发生取代反应，待反应完全后测知四种取代物物质的量相同，测消耗的氯气有（)A．2mol B．10mol C．7.5mol D．6mol13．（2020·四川省成都市郫都区第四中学高一月考）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)＝3∶2∶1∶4，则消耗的Cl2的物质的量为A．1.0mol B．1.8mol C．2.2mol D．2.6mol14.（1）下列各图均能表示甲烷的分子结构,按要求回答下列问题:①上述哪一种更能反映其真实存在状况________(填字母,下同)。a.Ⅰb.Ⅱc.Ⅲd.Ⅳ②下列事实能证明甲烷分子是正四面体结构的是_____。a.CH3Cl只代表一种物质b.CH2Cl2只代表一种物质c.CHCl3只代表一种物质d.CCl4只代表一种物质（2）烃分子中的碳原子与氢原子结合的方式是_____。a.形成4对共用电子对b.通过1个共价键c.通过2个共价键d.通过离子键和共价键（3）乙烷的电子式为__________，分子式为CmH20的烷烃中m为________，分子式为C8Hn的烷烃中n为________，与CO2密度(同温同压)相同的烷烃分子式为____，若上述四种烃各为1mol，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是_____。（4）若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烃各为1g，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是_____。15．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