2025年高中化学新教材同步必修第二册 第7章　第1节　第3课时　烷烃的性质

第3课时烷烃的性质

[核心素养发展目标]1.了解烷烃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。

一、烷烃的物理性质及可燃性

1.烷烃的物理性质

相似性递变性(随分子中碳原子数的增加)

熔、沸点较低逐渐升高

密度比水小逐渐增大

气态→液态→固态，常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态

状态

(常温常压下，新戊烷为气态)

溶解性难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂

2.烷烃的化学性质

(1)通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。但物质的稳定性是

相对的，在特定条件下，烷烃也会发生某些反应。

(2)烷烃的氧化反应(燃烧)

烷烃在空气中完全燃烧生成CO2和H2O，写出CH4、C3H8燃烧的化学方程式：

CH4+2O2CO2+2H2O；

C3H8+5O23CO2+4H2O。

思考标准状况下，0.1mol某链状烷烃完全燃烧生成11.2LCO2。

(1)写出该链状烷烃的分子式：。

(2)写出该链状烷烃燃烧的化学方程式：。

(3)该链状烷烃的同分异构体有多种，写出分子中含有4个甲基(—CH3)的结构简式：。

答案(1)C5H12(2)C5H12+8O25CO2+6H2O(3)

解析(1)n(CO2)==0.5mol，则1mol该链状烷烃含有5molC原子，该烷烃为C5H12。(3)C5H12的

11.2L

−1

22.4L·mol

同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH3、、三种，其中分子中含有4个甲

基的为。

(3)烷烃的分解反应

烷烃在较高温度下会发生分解，常用于石油化工和天然气化工生产中。

1.判断正误

(1)常温常压下，CH4、C2H6和C3H8为气体，C4H10、C6H14呈液态()

(2)在通常条件下，烷烃和硫酸、氢氧化钠不反应，和酸性KMnO4溶液也不反应()

(3)在做甲烷、乙烷燃烧实验前，气体一定要验纯()

(4)使用天然气(主要成分为CH4)的燃气灶，改用液化石油气(主要成分为C4H10)，应增大进气量或减小

进风量()

(5)烷烃都能燃烧，且完全燃烧的产物一定是CO2和H2O()

答案(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√

2.几种烷烃的沸点如下：

烷烃甲烷乙烷丁烷戊烷

沸点/℃-164-89-0.536

根据以上数据推断丙烷的沸点可能是()

A.-40℃B.-162℃

C.-89℃D.36℃

答案A

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

3.(2024·安徽铜陵高一期中)有两种气态烷烃的混合物，在标准状况下其密度为1.20g·L-1，则关于此混

合物组成的说法正确的是()

A.一定有甲烷

B.一定有乙烷

C.不可能是甲烷和乙烷的混合物

D.可能是乙烷和丙烷的混合物

答案A

解析两种气态烷烃的混合物，在标准状况下其密度为1.20g·L-1，平均摩尔质量为1.20g·L-1×22.4L·mol-

1≈27g·mol-1。两种气态烷烃的平均相对分子质量为27，只有甲烷的相对分子质量小于27，所以混合物中

一定含有甲烷，不一定含有乙烷，可能是甲烷和乙烷的混合物，A正确，B、C错误；乙烷的相对分子质

量为30，丙烷的相对分子质量为44，根据平均值法，不可能是乙烷和丙烷的混合物，D错误。

二、烷烃的典型性质——取代反应

1.烷烃的取代反应实验探究(以CH4与Cl2的反应为例)

实验操作

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，试管中有

实验现象少量白雾，且试管内液面上升，水槽中有固体析出；

B装置：无现象

CH4与Cl2需在光照条件下发生化学反应，有关化学方程式为

CH4+Cl2CH3Cl(一氯甲烷)+HCl；

实验结论CH3Cl+Cl2CH2Cl2(二氯甲烷)+HCl；

CH2Cl2+Cl2CHCl3(三氯甲烷或氯仿)+HCl；

CHCl3+Cl2CCl4(四氯甲烷或四氯化碳)+HCl

水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水。

有机产物性质

状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体

数量关系每取代1mol氢原子，消耗1molCl2，生成1molHCl

2.取代反应

概念：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。

思考若1mol甲烷和Cl2发生取代反应，生成相同物质的量的4种有机物，则需要Cl2的物质的量是

多少？

提示CH4和Cl2发生取代反应生成4种取代产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳原子守恒，4种

取代产物的物质的量分别为0.25mol，根据取代反应特点，CH4分子中1个氢原子被取代时消耗1个Cl2分

子，则需要Cl2的物质的量等于被取代的氢原子的物质的量，即：0.25mol×(1+2+3+4)=2.5mol。

烷烃取代反应特点(以CH4与Cl2的反应为例)

(1)反应条件

光照条件下与纯卤素单质反应。

(2)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。因此制取一氯代物，一般不采用取代反应。

(3)数量关系

CH4与Cl2发生取代反应时，每有1molH被取代，则消耗1molCl2，同时生成1molHCl；1molCH4与

Cl2发生取代反应，最多消耗4molCl2。

3.有机物的性质

(1)物理性质：与无机物相比，大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机

溶剂。

(2)化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应

发生(有机化学方程式常用“―→”连接反应物和生成物)，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的

条件下进行。

1.判断正误

(1)乙烷、丁烷等烷烃和氯水也可以发生取代反应()

(2)CH4和Cl2按体积比1∶1混合，发生取代反应生成的产物只有两种()

(3)CH4和Cl2发生取代反应时，每生成1molHCl，则有1molCl2参加反应()

(4)CH4分子为正四面体结构，因此其生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4都为正四面体结构()

(5)CH4和Cl2发生取代反应的产物中，CH3Cl的含量最多()

答案(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×

2.下列反应属于取代反应的是(填序号)。

①CH4C+2H2

②CuSO4+Fe===FeSO4+Cu

③CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl

④2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2

⑤CH3OH+HClCH3Cl+H2O

⑥CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBr

⑦CH4+2O2CO2+2H2O

答案③⑤⑥

解析①为CH4在高温下的分解反应；②和④为无机反应中的置换反应，也为氧化还原反应；⑦为CH4

的燃烧，属于氧化反应，③⑤⑥属于有机反应中的取代反应。

3.(2024·广东江门高一段考)取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半

试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是()

A.为加快化学反应速率，应在强烈日光直接照射下完成

B.甲烷和Cl2反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了氯化氢

C.CH4和Cl2的反应属于取代反应

D.该反应结束后，液面上升，液体充满试管

答案C

解析CH4与Cl2发生取代反应，应在漫射光的照射下发生，若用强烈日光直接照射，易发生爆炸，A错

误；该反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4不溶于水且呈液态，故试管内壁出现了油状液滴，B错误；由于

CH3Cl不溶于水，所以液体不能充满试管，D错误。

1.下列关于烷烃性质的叙述正确的是()

A.烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低

B.烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化

C.在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应

D.烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物

答案D

解析烷烃的沸点一般随碳原子数增加而逐渐升高，A项错误；烷烃通常情况下性质稳定，不与酸性高锰

酸钾溶液反应，B项错误；在光照条件下，烷烃只能与纯净的卤素单质发生取代反应，不与溴水反应，C

项错误；由于卤素原子取代烷烃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.(2024·成都高一检测)成都大运会“蓉火”火炬采用清洁燃料——生物质丙烷。下列有关丙烷的说法

错误的是()

A.丙烷的结构简式为CH3CH2CH3

B.丙烷在光照条件下能与Cl2发生取代反应

C.等物质的量的丙烷和甲烷完全燃烧，丙烷的耗氧量更多

D.丙烷燃烧时将化学能完全转化为热能

答案D

解析丙烷燃烧时将化学能转化为光能和热能，故选D。

3.(2024·辽宁抚顺高一期中)异辛烷在内燃机的汽缸里燃烧时抗震性较好，是优良的发动机燃料，异辛

烷的球棍模型如图所示。下列说法正确的是()

A.异辛烷的分子式为C7H16

B.异辛烷中所有的碳原子共平面

C.异辛烷与环己烷()互为同系物

D.异辛烷可以发生取代反应和氧化反应

答案D

解析异辛烷的分子式为C8H18，A错误；异辛烷中的碳原子都是饱和碳原子，所有的碳原子不可能共平

面，B错误；异辛烷与环己烷()结构不相似，不互为同系物，C错误。

4.如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中吸入10mLCH4，同温同压下乙管中

吸入50mLCl2，将乙管气体推入甲管中，将针管放在光亮处片刻后，观察现象。

(1)下列是某同学预测的实验现象：

①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。

其中正确的是(填序号)。

(2)甲管中发生的化学反应类型为。

(3)反应后，甲管中主要剩余气体最好用下列试剂中的(填字母)吸收。

A.水B.氢氧化钠溶液

C.硝酸银溶液D.饱和食盐水

(4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察

到，若再向其中滴入几滴紫色石蕊溶液，又观察到。

答案(1)②③(2)取代反应(3)B(4)液体分为两层，产生白色沉淀溶液变红色

解析在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl，

CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl，CHCl3+Cl2CCl4+HCl。(1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时二者恰好

完全反应，而该针管里氯气与甲烷体积比为5∶1>4∶1，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。该反应进

行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减

小，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子取代，故甲管中发生的是取代反应。(3)剩

余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收。(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，

同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4不溶于水而看到液体分为两层，若加入几滴紫色石蕊溶液，溶液变红色。

课时对点练[分值：100分]

(选择题1~8题，每小题6分，9~12题，每小题8分，共80分)

题组一烷烃的性质

1.下列有关烷烃性质的叙述不正确的是()

A.常温下烷烃与酸、碱、强氧化剂不反应

B.烷烃都具有还原性，能被氧气氧化

C.烷烃都能燃烧生成二氧化碳和水

D.烷烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色

答案D

解析烷烃为碳、氢元素组成的化合物，原子间均以单键结合，属于饱和烃，性质稳定，常温下与酸、碱、

强氧化剂不反应，A正确、D错误；烷烃都能在氧气中燃烧，表现出还原性，B正确；烷烃为碳、氢元素

组成的化合物，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，C正确。

2.(2024·江西上饶高一期中)下列关于烷烃的结构及性质的说法错误的是()

A.烷烃均难溶于水，相对密度均小于1

B.烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此，烷烃不能发生氧化反应

C.物质的沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷

D.甲烷分子中的4个共价键的长度相同，相互之间的夹角相等，所以甲烷的空间结构为正四面体

答案B

解析烷烃可以燃烧，能发生氧化反应，故选B。

3.分子中含有2~5个碳原子的直链烷烃沸点的数据如下表所示：

烷烃名称乙烷丙烷正丁烷正戊烷

沸点/℃-89-42-0.536

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.碳原子数大于4的烷烃在常温下一定为液体

C.一般情况下，随分子中碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高

D.一般情况下，随分子中碳原子数增加，烷烃的密度逐渐增大

答案B

解析根据表格中数据可知，随分子中碳原子数增加，烷烃的沸点逐渐升高，由于正庚烷分子中的碳原子

数大于正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项正确；一般情况下，随

分子中碳原子数增加，烷烃的沸点逐渐升高，密度逐渐增大，C、D项正确；新戊烷在常温下为气体，B

项错误。

4.(2023·江西抚州南城二中高一月考)在常温常压下，甲烷和一定量氧气的混合气体88mL，点燃爆炸后，

恢复到原来状况，剩余气体为56mL。原混合气体中甲烷的体积可能为()

A.14mLB.16mLC.58mLD.66mL

答案B

解析甲烷燃烧的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O，水在常温下为液体，当有1体积甲烷完全燃烧

时，气体体积减小2体积，则V(CH4)==16mL。

88mL−56mL

5.已知有一种烃的结构类似自行车，简称“自2行车烃”，如图所示，下列关于它的性质叙述正确的是()

A.易溶于水

B.可以发生取代反应

C.其密度大于水的密度

D.与环己烷互为同系物

答案B

解析烷烃都难溶于水，密度比水小，可以发生取代反应，A、C错误，B正确；“自行车烃”与环己烷

二者结构不同，不满足分子式相差n个CH2原子团的要求，所以和环己烷不互为同系物，D错误。

题组二取代反应的理解及判断

6.(2024·河北保定高一期中)某化学兴趣小组在阴暗的地方用如图所示装置探究CH4与Cl2的反应，灯泡接

通电源后，开始实验。下列说法错误的是()

A.软管内会发生取代反应，生成物可能有5种

B.透明软管内气体颜色会逐渐变浅，透明软管的体积会缩小直至完全凹瘪

C.软管内会有油状液滴产生

D.充分反应后，打开K1，导管口可能会有白雾出现

答案B

解析透明软管内氯气消耗，气体颜色会逐渐变浅，透明软管的体积会缩小，但由于有氯化氢和一氯甲烷

两种气体生成，所以不会完全凹瘪，故选B。

7.(2024·苏州高一段考)已知最简单的有机物E和直线形分子G在光照条件下反应，生成分子L和直线形分

子M(组成G分子的元素为第三周期的元素)，如下图。则下列判断错误的是()

A.常温常压下，E是一种无色无味的气体

B.生成的L是正四面体形的分子

C.在光照条件下L能与G继续发生与上述类似的反应

D.上述反应类型是取代反应

答案B

解析组成G分子的元素为第三周期的元素，根据其空间结构知，为氯气，E为甲烷，甲烷和氯气发生取

代反应生成L(一氯甲烷)和M(HCl)。

8.(2024·山东德州高一段考)将2mol甲烷和适量的Cl2混合后在光照条件下充分反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、

CHCl3、CCl4的物质的量依次增多0.2mol，则参加反应Cl2的物质的量为()

A.1.5molB.3mol

C.4.5molD.6mol

答案D

解析设生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机物的物质的量分别是nmol、(n+0.2)mol、(n+0.4)

mol、(n+0.6)mol；参加反应的CH4为2mol，由C原子守恒可知：n+(n+0.2)+(n+0.4)+(n+0.6)=2，解得

n=0.2，已知Cl2和CH4发生取代反应时，一半的Cl进入HCl，则消耗氯气的物质的量为0.2mol+2×0.4

mol+3×0.6mol+4×0.8mol=6mol，故选D。

9.(2023·南昌二中高一月考)有以下5种物质：①CH3(CH2)3CH3；②CH3CH2CH2CH2CH2CH3；③

(CH3)2CHCH2CH2CH3；④CH3CH2CH2CH3；⑤(CH3)2CHCH3。下列说法正确的是()

A.沸点高低：②>①>③>④>⑤

B.③的一溴代物有5种(不考虑立体异构)

C.①③④⑤互为同系物

D.①②③互为同分异构体

答案B

解析一般来说，烷烃分子中的碳原子数越多，沸点越高，碳原子数相同时，支链越多，沸点越低，故其

沸点从高到低为②>③>①>④>⑤，A错误；(CH3)2CHCH2CH2CH3有5种氢原子，故其一溴代物有5种，B

正确；④⑤的分子式均为C4H10，二者互为同分异构体，C错误；①的分子式为C5H12，②③的分子式为

C6H14，故②③互为同分异构体，①和②③互为同系物，D错误。

10.(2024·武汉高一期中)在1.01×105Pa下，测得某些烷烃的沸点如下表。据表分析，下列选项正确的是

()

烷烃沸点/℃烷烃沸点/℃

正丁烷CH3(CH2)2CH3-0.5异戊烷(CH3)2CHCH2CH327.8

异丁烷(CH3)3CHa新戊烷C(CH3)49.5

正戊烷CH3(CH2)3CH336.0正己烷CH3(CH2)4CH3b

A.上表六种物质互为同系物

B.a>-0.5

C.在标准状况下，22.4L新戊烷中含共价键16mol

D.b>36.0

答案D

解析正丁烷和异丁烷互为同分异构体，正戊烷、异戊烷、新戊烷互为同分异构体，A错误；根据表中数

据，正戊烷、异戊烷、新戊烷沸点逐渐降低，推测正丁烷、异丁烷沸点应该也呈降低趋势，故a<-0.5，B

错误；新戊烷沸点为9.5℃，在标准状况下是液态，22.4L新戊烷的物质的量不是1mol，含共价键不是16

mol，C错误；根据表中数据，正戊烷沸点高于正丁烷，推测正己烷的沸点高于正戊烷，故b>36.0，D正

确。

11.(2024·安徽芜湖高一段考)科学家研究发现，高度对称的有机分子具有致密性高、稳定性强、张力能大等

特点。饱和烃中有一系列高度对称结构的烃，如(正四面体烷C4H4)、(棱晶烷C6H6)、

(立方烷C8H8)，下列有关说法正确的是()

A.上述三种物质互为同系物

B.上述三种物质均能使酸性高锰酸钾溶液褪色

C.棱晶烷与立方烷中碳原子均为饱和碳原子，其二氯代物的数目不同

D.棱晶烷与立方烷在光照条件下均可与氯气发生取代反应

答案D

解析三种物质的结构不同且不相差n个CH2，三种物质不互为同系物，A错误；将棱晶烷的一个顶点固

定，该碳上的氢原子被氯原子取代，则与该碳共面的另一个点、竖棱上的共线点以及对角线上的点上的氢

原子被氯原子代替时均不同，所以该烃的二氯取代物有3种；立方烷的二氯代物的同分异构体分别是一条

棱、面对角线、体对角线上的两个氢原子被氯原子代替，所以二氯代物的同分异构体有3种，C错误。

12.(2024·南昌高一期中)一定质量的链状烷烃X完全燃烧后生成17.6gCO2和9.0gH2O，下列说法不正确

的是()

A.X的分子式为C4H10

B.X可能的结构简式为CH3CH2CH2CH3或(CH3)2CHCH3

C.将X通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色

D.X与Cl2在光照条件下发生取代反应，可能生成2种一氯代物(不考虑立体异构)

答案C

解析17.6gCO2和9.0gH2O的物质的量分别为0.4mol、0.5mol，据此可得C原子与H原子的个数之比

为0.4mol∶1mol=4∶10，故链状烷烃X的分子式为C4H10，A项正确；C4H10有两种结构，B项正确；烷

烃不与酸性KMnO4溶液反应，故溶液不褪色，C项错误；正丁烷和异丁烷分子中都有2种氢原子，故无论

是哪种结构与Cl2在光照条件下反应都能生成2种一氯代物，D项正确。

13.(10分)烷烃可以发生取代反应。向下图的B中通入一定量的氯气和甲烷气体，混合均匀后通入C中硬质

玻璃管中，夹紧C两端弹簧夹，用漫射光照射硬质玻璃管。

(1)将实验室制得的Cl2先通过饱和食盐水的目的是。

(2)写出装置C中CH2Cl2与Cl2反应生成氯仿的化学方程式：。

(3)一段时间后，装置C中玻璃管内的实验现象：、。

(4)将1mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物

的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则参加反应的Cl2的物质的量为mol。

答案(1)除去其中的氯化氢气体(2)CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl(3)玻璃管内壁上出现油状液滴气体的

黄绿色变浅(4)3

解析(3)甲烷和氯气反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，实验中可观察到玻璃

管内的实验现象有气体的黄绿色变浅、玻璃管内壁上出现油状液滴。

(4)设充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量分别是xmol、2xmol、3x

mol、4xmol，根据碳原子守恒，xmol+2xmol+3xmol+4xmol=1mol，解得x=0.1，则消耗氯气的物质的量

为0.1mol+2×0.2mol+3×0.3mol+4×0.4mol=3mol。

14.(10分)(2024·