2020高中化学第三章有机化合物第一节第2课时烷烃学案新人教版

PAGEPAGE1第2课时烷烃一、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CnH2n＋2(n≥1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。n≤4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、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CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(点燃))nCO2＋(n＋1)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CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))C2H5Cl＋HCl。

4．习惯命名法(1)表示碳原子数(n)及表示n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n＞10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()A．CH2CH2B．CH3CH2CH2CH2ClC．D．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，完全符合烷烃结构特点。例2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⑥所有的烷烃都可以在空气中燃烧A．①②③⑥ B．①④⑥C．②③④ D．①②③④答案B解析①烷烃属于饱和烃，碳与碳之间、碳与氢之间都以单键结合；②烷烃性质稳定，均不能使酸性KMnO4溶液褪色；③分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃；④烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应；⑤C2H6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：①熟悉烷烃分子通式CnH2n＋2(n为正整数)，符合该通式的烃一定属于烷烃；②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；③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：①分子式相同。②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)(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()①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3③④⑤A．②和⑤ B．②和③C．①和② D．③和④答案B解析①和④、②和③、③和⑤的分子式相同而结构不同，分别互为同分异构体；②和⑤为同一种物质。

1．判断正误(正确的打“√”，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1∶1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()①CH3(CH2)2CH3②CH3(CH2)3CH3③(CH3)3CH④(CH3)2CHCH2CH3A．②④①③ B．④②①③C．④③②① D．②④③①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②④①③，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)下列物质互为同系物的是()A．与B．CH3—CH3与C．CH3CH2Cl与CH2ClCH2ClD．CH4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()A．3种B．4种C．5种D．6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：A．O2和O3(臭氧)B.eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(13,6)CC．CH3CH2CH2CH3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()A．CH4 B．C2H4C．C3H8 D．C4H10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。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()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为3＋eq\f(8,4)mol＝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1.013×105Pa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)2CH3－0.5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1.013×105Pa、20℃时，戊烷都是液体C．烷烃随碳原子数的增加，沸点降低D．C5H12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()A．H2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(n≥1，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()A．C3H7Cl B．C3H8C．C2H4Cl2 D．C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CnH2n＋2，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，消耗氧气最多的是()A．CH4B．C3H8C．C4H10D．C2H6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。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()A．C2H6 B．C2H4C．C3H8 D．C3H6答案B解析烃燃烧的化学方程式为CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O(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1＋x＋eq\f(y,4)＝x＋eq\f(y,2)，得y＝4，B项正确。[综合强化]13．如图表示4个碳原子相互结合的方式。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：①NO2和N2O4②12C和14C③eq\o\al(40,19)K和eq\o\al(40,20)Ca④异戊烷()和新戊烷()⑤和⑥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。15．某气态烃在标准状况下的密度为2.59g·L－1。(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)2∶5C4H10(3)CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)CH3(异丁烷)解析(1)M＝2.59g·L－1×22.4L·mol－1≈58g·mol－1。(2)N(C)∶N(H)＝eq\f(82.8%,12)∶eq\f(1－82.8%,1)≈2∶5，则烃的最简式为C2H5。设其分子式为(C2H5)x，则有(12×2＋5)x＝58，x＝2，所以烃的分子式为C4H10。(3)可能的结构简式为CH3CH2CH2CH3(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____