（通用版）2022-2023版高中化學 第三章 有機化合物 第一節(jié) 第2課時 烷烴學案 新人教版必修2

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1、（通用版）2022-2023版高中化學 第三章 有機化合物 第一節(jié) 第2課時 烷烴學案 新人教版必修2 一、烷烴 1．烷烴的分子結構 　 乙烷　　　　丙烷　　　　　正丁烷 (1)烴分子中，碳原子之間都以碳碳單鍵結合成鏈狀，碳原子的剩余價鍵均與氫原子結合，使每個碳原子的化合價都達到“飽和”，這樣的烴叫做飽和鏈烴，也稱烷烴。 (2)烷烴的通式為CnH2n＋2(n≥1且n為整數(shù))。 (3)烷烴的空間結構中，碳原子(大于等于3時)不在一條直線上，直鏈烷烴中的碳原子空間構型是折線形或鋸齒狀。 2．烷烴的物理性質 隨著碳原子數(shù)的遞增，烷烴的物理性質呈現(xiàn)規(guī)律性的變化：狀態(tài)由氣體→液體→固

2、體，熔、沸點逐漸升高，密度逐漸增大。n≤4的烷烴呈氣態(tài)。 3．烷烴的化學性質 (1)穩(wěn)定性：一般情況下與強酸、強堿、酸性高錳酸鉀溶液都不反應。 (2)氧化反應：烷烴都能燃燒，燃燒通式為 CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 (3)取代反應：烷烴與氯氣等鹵素單質光照時發(fā)生取代反應，如乙烷與氯氣光照時生成一氯乙烷的化學方程式為CH3CH3＋Cl2C2H5Cl＋HCl。 4．習慣命名法 (1)表示 碳原子數(shù)(n)及表示 n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷

3、 n＞10 相應數(shù)字＋烷 (2)當碳原子數(shù)n相同，結構不相同時，用正、異、新表示。 如：C4H10的兩種分子的命名： 無支鏈時，CH3CH2CH2CH3：正丁烷； 有支鏈時，：異丁烷。 (1)烷烴是飽和烴，碳原子數(shù)一定的烷烴分子中氫原子數(shù)已達到最多，其他含有相同碳原子數(shù)的烴分子中的氫原子數(shù)都比烷烴少。 (2)烴分子失去一個或幾個氫原子所剩余的原子團叫做烴基，烷烴失去一個氫原子剩余的原子團叫做烷基，一般用—R表示。如CH4去掉1個H原子得到甲基(—CH3)： (3)與鹵素單質的取代反應是烷烴的特征性質；烷烴不能被酸性高錳酸鉀溶液氧化，但不要誤認為烷烴不能發(fā)生氧化反應，

4、烷烴的燃燒就是氧化反應。 例1　下列有機物中，屬于烷烴的是(　　) A．CH2==CH2 B．CH3CH2CH2CH2Cl C． D． 答案　D 解析　A項中不是碳碳單鍵結合，不是烷烴；B項中含有氯原子，碳原子的鍵不是全部和氫原子結合的，也就是說它不是烴；C項中不是鏈狀，不是烷烴；D項中碳鏈上雖然有兩個支鏈，但它仍屬于鏈狀，完全符合烷烴結構特點。 例2　下列有關烷烴的敘述中，正確的是(　　) ①在烷烴分子中，所有的化學鍵都是單鍵 ②烷烴中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去 ③分子通式為CnH2n＋2的烴不一定是烷烴 ④所有的烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取

5、代反應 ⑤光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色 ⑥所有的烷烴都可以在空氣中燃燒 A．①②③⑥ B．①④⑥ C．②③④ D．①②③④ 答案　B 解析?、偻闊N屬于飽和烴，碳與碳之間、碳與氫之間都以單鍵結合；②烷烴性質穩(wěn)定，均不能使酸性KMnO4溶液褪色；③分子通式為CnH2n＋2的烴一定是烷烴；④烷烴在光照條件下都能與Cl2發(fā)生取代反應；⑤C2H6不能與溴水發(fā)生取代反應使其褪色，但能與Br2蒸氣在光照下發(fā)生取代反應。烷烴都可以在空氣中燃燒生成CO2和H2O。 規(guī)律總結——解答烷烴結構與性質類試題的方法 (1)閱讀題目信息，理解結構與性質的關系，總結出性質遞變規(guī)律并理解其

6、原因。 (2)熟悉規(guī)律，如：①熟悉烷烴分子通式CnH2n＋2(n為正整數(shù))，符合該通式的烴一定屬于烷烴；②在通常情況下，烷烴的性質穩(wěn)定，不能與強酸、強堿以及KMnO4溶液反應，但能發(fā)生取代反應、燃燒反應等；③常溫、常壓下，烷烴的碳原子數(shù)≤4時為氣體，碳原子數(shù)＞4時為液體或固體(新戊烷是氣體)。 二、同系物和同分異構體 1．同系物 (1)概念：結構相似，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互稱為同系物，如CH4和CH3CH3。 (2)特點：通式相同，結構相似，化學性質相似，物理性質一般隨碳原子數(shù)的增多而呈規(guī)律性變化。 2．同分異構體 (1)同分異構現(xiàn)象：化合物具有相同的分

7、子式，但具有不同結構的現(xiàn)象稱為同分異構現(xiàn)象。 (2)同分異構體：分子式相同而結構不同的化合物互稱為同分異構體。 (3)同分異構體的特點：①分子式相同。②結構不同，即分子中原子的連接方式不同。 (1)互為同系物的物質必屬于同一類物質；同系物一定不具有相同的分子式；同系物的組成元素必相同；同系物必符合同一通式。 (2)同分異構體可以是同一類物質(如正丁烷和異丁烷)；也可以是不同類物質。(如CH3CH2OH和CH3OCH3)。 例3　判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1) CH2==CH2和 (環(huán)丙烷)符合同一通式，二者互為同系物(　　) (乙烯) (2)分子式為C3

8、H8與C6H14的兩種有機物互為同系物(　　) (3)分子組成相差一個或若干個CH2原子團的有機物一定互為同系物(　　) (4)同分異構體的相對分子質量相同，相對分子質量相同的化合物一定是同分異構體(　　) (5)互為同分異構體的有機物一定不是同系物，互為同系物的化合物一定不是同分異構體(　　) (6)和互為同分異構體(　　) 答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√　(6)× 例4　在下列結構的有機物中，屬于同分異構體的正確組合是(　　) ①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3 ②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3 ③ ④ ⑤ A．②和⑤

9、 B．②和③ C．①和② D．③和④ 答案　B 解析　①和④、②和③、③和⑤的分子式相同而結構不同，分別互為同分異構體；②和⑤為同一種物質。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)C5H12的熔、沸點比C3H8的熔、沸點高(　　) (2)常溫常壓下，C3H8呈氣態(tài)，C6H14呈液態(tài)(　　) (3)乙烷能與溴水發(fā)生取代反應而使其褪色(　　) (4)C2H6與Cl2按體積比1∶1混合，發(fā)生取代反應，生成的產物僅有兩種(　　) (5)(CH3)2CHCH2CH3的名稱為戊烷(　　) (6)正丁烷和異丁烷互為同系物且前者的沸點低(　　) (7)同分異

10、構現(xiàn)象的廣泛存在是造成有機物種類繁多的重要原因之一(　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× (7)√ 2．(2017·包頭一中期中)下列物質的沸點按由高到低的順序排列正確的是(　　) ①CH3(CH2)2CH3　②CH3(CH2)3CH3?、?CH3)3CH ④(CH3)2CHCH2CH3 A．②④①③ B．④②①③ C．④③②① D．②④③① 答案　A 解析　烷烴的碳原子數(shù)越多，沸點越高。在碳原子數(shù)目相同的條件下，含有的支鏈越多，沸點越低。據(jù)此可知，沸點由高到低排列的順序是②④①③，故A項正確。 3．(2017·周口高一月考)下列

11、關于烷烴的說法正確的是(　　) A．丙烷(C3H8)發(fā)生取代反應生成的C3H7Cl的結構只有一種 B．丙烷分子中3個碳原子在一條直線上 C．分子中含有7個碳原子的烷烴在常溫下為液態(tài) D．烷烴分子為直鏈式結構，不可以帶支鏈 答案　C 解析　A項中C3H7Cl有兩種結構：CH3CH2CH2Cl、；B項中C3H8分子中的3個碳原子呈V形，不在一條直線上；D項中烷烴分子中碳鏈可以是直鏈，也可以帶支鏈。 4．(2017·濰坊高一調研)下列物質互為同系物的是(　　) A．與 B．CH3—CH3與 C．CH3CH2Cl與CH2ClCH2Cl D．CH4與CH3CH2Cl 答案　B

12、解析　A項，二者屬于同種物質；B項，二者互為同系物；C項，二者所含氯原子數(shù)不同且分子組成不是相差一個或若干個CH2原子團，不互為同系物；D項，二者不屬于同一類物質，不互為同系物。 5．(2017·延安校級期中)下列化學性質中，烷烴不具備的是(　　) A．不能使溴水褪色 B．可以在空氣中燃燒 C．與Cl2發(fā)生取代反應 D．能使酸性KMnO4溶液褪色 答案　D 解析　烷烴為飽和烴，分子中不存在不飽和鍵，其化學性質穩(wěn)定，所以烷烴具有“不能使溴水褪色”的化學性質，故A不符合題意；烷烴中含有C、H元素，所以烷烴具有“可以在空氣中燃燒”的化學性質，故B不符合題意；烷烴的特征反應為取代反應，在

13、光照條件下烷烴能夠與氯氣發(fā)生取代反應，所以烷烴具有“與氯氣發(fā)生取代反應”的化學性質，故C不符合題意；烷烴分子中不存在不飽和鍵，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以烷烴不具有“能使酸性KMnO4溶液褪色”的化學性質，故D符合題意。 6．分子式為C4H10的烴的一氯代物的同分異構體有(　　) A．3種 B．4種 C．5種 D．6種 答案　B 解析　分子式為C4H10的烴有兩種同分異構體：CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和 (異丁烷)，正丁烷和異丁烷各有2種不同化學環(huán)境的氫原子，故C4H10的一氯取代物有4種。 7．有下列各組物質，請按要求填入字母： A．O2和O3(臭氧) B.C

14、和C C．CH3CH2CH2CH3和 D．和 E．甲烷和庚烷(C7H16) (1)________組兩物質互為同位素； (2)________組兩物質互為同素異形體； (3)________組兩物質互為同分異構體； (4)________組兩物質互為同系物； (5)________組兩物質是同一物質。 答案　(1)B　(2)A　(3)C　(4)E　(5)D [對點訓練] 題組一　烷烴的結構和性質 1．(2017·甘肅天水校級期末)下列物質中不屬于烷烴的是(　　) A．CH4 B．C2H4 C．C3H8 D．C4H10 答案　B 解析　CH4只含碳、氫

15、兩種元素，碳原子達到飽和，符合烷烴的通式，是最簡單的烷烴，故A不符合題意；C2H4不符合烷烴通式，碳原子未飽和，存在碳碳雙鍵，不屬于烷烴，故B符合題意；C3H8符合烷烴通式，碳原子均達到飽和，故C不符合題意；C4H10符合烷烴通式，碳原子均達到飽和，故D不符合題意。 2．下列說法正確的是(　　) A．碳碳間以單鍵結合，碳原子剩余價鍵全部與氫原子結合的烴一定是飽和鏈烴 B．分子組成符合CnH2n＋2的烴一定是烷烴 C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一條直線上 D．碳、氫原子個數(shù)比為1∶3的烴有兩種 答案　B 解析　A項，環(huán)烷烴也符合要求，但它不是鏈烴，屬于環(huán)烴；C項，由碳原子的成鍵

16、方式和鍵角特征知，碳原子呈折線方式排列，因此正戊烷中的碳原子不在同一直線上；D項，n(C)∶n(H)＝1∶3時必為C2H6，一定是乙烷。 3．北京奧運會“祥云”火炬使用的燃料為丙烷。下列關于丙烷的說法正確的是(　　) A．1 mol丙烷完全燃燒需4 mol氧氣 B．與丁烷互為同分異構體 C．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色 D．分子式為C3H8 答案　D 解析　1 mol C3H8完全燃燒消耗O2為3＋ mol＝5 mol，A項不正確；C3H8與丁烷(C4H10)互為同系物，B項不正確；C3H8為飽和烴，不能被酸性高錳酸鉀氧化，即C3H8不能使高錳酸鉀溶液褪色，C項不正確。 4．在1.

17、013×105 Pa下，測得某些烷烴的沸點見下表。據(jù)表分析，下列選項正確的是(　　) 物質名稱及結構簡式 沸點/℃ 正丁烷CH3(CH2)2CH3 －0.5 正戊烷CH3(CH2)3CH3 36.0 異戊烷 27.8 新戊烷C(CH3)4 9.5 正己烷CH3(CH2)4CH3 69.0 A.在標準狀況下，新戊烷是氣體 B．在1.013×105 Pa、20 ℃時，戊烷都是液體 C．烷烴隨碳原子數(shù)的增加，沸點降低 D．C5H12隨支鏈的增加，沸點降低 答案　D 解析　由題表中信息可知，新戊烷的沸點是9.5 ℃，標準狀況下是液體，20 ℃時是氣體，A、B兩項

18、均錯誤；烷烴隨碳原子數(shù)的增加，沸點升高，C項錯誤；C5H12的三種同分異構體中，隨支鏈數(shù)的增加，沸點降低，D項正確。 5．(2017·洛陽期中)天然氣的主要成分是甲烷，還含有一定量的乙烷、丙烷等可燃性氣體。下列有關的說法不正確的是(　　) A．甲烷與丙烷互為同系物 B．甲烷不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色 C．乙烷和氯氣在光照的條件下可以發(fā)生取代反應 D．甲烷、乙烷、丙烷中的化學鍵都是極性共價鍵 答案　D 解析　乙烷、丙烷中既有碳氫鍵，也有碳碳鍵，所以既有極性共價鍵，也有非極性共價鍵，故D錯誤。 題組二　同系物和同分異構體 6．(2017·太原月考)下列說法中正確的一組是(　　)

19、 A．H2和D2互為同素異形體 B．和互為同分異構體 C．和是同一種物質 D．正丁烷和異丁烷互為同系物 答案　C 解析　A項，H2和D2不互為同素異形體，不正確；B項，和是同一種物質，不正確；C項，和都是異戊烷，正確；D項，正丁烷和異丁烷的分子式相同而結構不同，互為同分異構體，不正確。 7．下列關于同系物、同分異構體的敘述中不正確的是(　　) A．同系物也可互為同分異構體 B．同分異構體具有相同的相對分子質量 C．兩個同系物之間相對分子質量相差14或14的整數(shù)倍 D．同系物具有相似的化學性質 答案　A 解析　同系物在組成上相差1個或若干個CH2原子團，分子式不可能相同，

20、而同分異構體的分子式相同，故同系物之間不可能互為同分異構體，A項錯誤；同分異構體的分子式相同，則一定具有相同的相對分子質量，B項正確；互為同系物的物質在組成上相差1個或若干個CH2原子團，其相對分子質量相差14n(n≥1，且為正整數(shù))，C項正確；互為同系物的物質，結構相似，屬于同一類物質，化學性質相似，D項正確。 8．下列化學式只表示一種物質的是(　　) A．C3H7Cl B．C3H8 C．C2H4Cl2 D．C 答案　B 解析　C3H7Cl中的氯原子可以連在端點碳原子上，也可以連在中間碳原子上，有兩種結構，C3H7Cl可表示兩種物質，A項不符合題意；C3H8不存在同分異構體

21、，只表示一種物質，B項符合題意；C2H4Cl2中的兩個氯原子可同時連在同一個碳原子上，也可分別連在兩個碳原子上，有兩種結構，C項不符合題意；金剛石、石墨、碳納米管等都是由碳元素形成的單質，均可用C表示，D項不符合題意。 9．(2017·太原五中高一月考)進行一氯取代反應后，只能生成兩種沸點不同的有機物的烷烴是(　　) A．(CH3)2CHCH(CH3)2 B．新戊烷 C．異戊烷 D．(CH3)3CCH2CH3 答案　A 解析　(CH3)2CHCH(CH3)2分子中有2種H原子，所以其一氯代物有2種，A項正確；新戊烷分子中只有1種H原子，所以其一氯代物只有1種，B項錯誤；異戊烷分子

22、中有4種H原子，所以其一氯代物有4種，C項錯誤；(CH3)3CCH2CH3分子中有3種H原子，所以其一氯代物有3種，D項錯誤。 10．(2017·重慶七校高一聯(lián)考)下列說法正確的是(　　) A．烷烴的通式為CnH2n＋2，隨n的增大，碳元素的質量分數(shù)逐漸減小 B．和互為同分異構體 C．丙烷的比例模型為 D．分子式為C2H6和分子式為C5H12的烷烴的一氯代物的數(shù)目可能相同 答案　D 解析　隨著碳原子數(shù)的增多，烷烴的含碳量逐漸增大，A項錯誤；和的分子式和結構都相同，屬于同一種物質，B項錯誤；丙烷的球棍模型為，C項錯誤；CH3CH3的一氯代物只有1種，C5H12有3種同分異構體，其中

23、的一氯代物只有1種，D項正確。 題組三　烷烴燃燒的計算 11．在常溫、常壓下，取下列四種氣態(tài)烴各1 mol，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是(　　) A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C2H6 答案　C 解析　設氣態(tài)烴的分子式為CxHy，其完全燃燒的化學方程式為CxHy＋O2xCO2＋H2O，則1 mol該烴完全燃燒時耗氧量為 mol，將上述選項分別代入，比較可知C4H10耗氧量最多。 12．(2017·棗莊校級月考)某氣態(tài)烴在恒容密閉容器內與氧氣混合完全燃燒，如果燃燒前后容器內(溫度高于100 ℃)壓強保持不變，該烴可能是(　　) A．C2H6 B

24、．C2H4 C．C3H8 D．C3H6 答案　B 解析　烴燃燒的化學方程式為CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O(g)，因為燃燒前后容器內壓強不變，說明燃燒前后氣體總體積不變，即1＋x＋＝x＋，得y＝4，B項正確。 [綜合強化] 13．如圖表示4個碳原子相互結合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化學鍵，假如碳原子上其余的化學鍵都是與氫結合。 (1)圖中屬于烷烴的是________(填字母)。 (2)在上圖的有機化合物中，碳原子與碳原子之間不僅可以形成共價單鍵，還可以形成__________；不僅可以形成__________，還可以形成碳環(huán)。 (3)上圖中互為同分異構

25、體的是A與________，B與________(填字母)。 答案　(1)AC (2)碳碳雙鍵　碳鏈 (3)C　DEF 解析　(1)不含不飽和鍵的鏈狀烴是烷烴，屬于烷烴的是AC。(2)通過對題圖中的有機化合物進行分析觀察可知：碳原子與碳原子之間不僅可以形成共價單鍵，還可以形成碳碳雙鍵，不僅可以形成碳鏈，還可以形成碳環(huán)。(3)同分異構體是分子式相同，而結構不同的化合物。在題圖中A是正丁烷，分子式是C4H10，C是2-甲基丙烷，A、C互為同分異構體；B是2-丁烯，分子式是C4H8，與D、E、F分子式相同，而結構不同，因此它們互為同分異構體。 14．從下列各組物質中，找出合適的序號填在對應

26、的空格內： ①NO2和N2O4?、?2C和 14C?、跭和 Ca ④異戊烷()和新戊烷() ⑤和　⑥甲烷和丙烷 (1)互為同位素的是________(填序號，下同)。 (2)互為同分異構體的是________。 (3)互為同系物的是________。 (4)為同一種物質的是________。 答案　(1)②　(2)④　(3)⑥　(4)⑤ 解析　(1)互為同位素的是質子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子，②符合。(2)互為同分異構體的是分子式相同、結構不同的化合物，④符合。(3)互為同系物的是結構相似、組成上相差一個或多個CH2原子團的有機物，⑥符合。(4)⑤中兩個分子是同一種物質，只是

27、觀察角度不同。 15．某氣態(tài)烴在標準狀況下的密度為2.59 g·L－1。 (1)其相對分子質量等于________。 (2)該烴的含碳量為82.8%，則分子中碳、氫原子的個數(shù)比是________，分子式是________。 (3)可能的結構簡式及名稱是___________________________________________。 答案　(1)58　(2)2∶5　C4H10 (3)CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)CH3(異丁烷) 解析　(1)M＝2.59 g·L－1×22.4 L·mol－1≈58 g·mol－1。 (2)N(C)∶N(H)＝∶≈

28、2∶5， 則烴的最簡式為C2H5。設其分子式為(C2H5)x， 則有(12×2＋5)x＝58，x＝2， 所以烴的分子式為C4H10。 (3)可能的結構簡式為CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)CH3(異丁烷)。 16．(1)完全燃燒0.1 mol某烴，燃燒產物依次通過濃硫酸、濃堿液，實驗結束后，稱得濃硫酸增重9 g，濃堿液增重17.6 g。該烴的化學式為____________，并寫出其所有可能的結構簡式：________________________________________________________________________ ______

29、__________________________________________________________________。 (2)某烷烴的相對分子質量為128，該烷烴的化學式為__________________。 (3)在常溫常壓下有CH4、C2H6、C3H8和C4H10四種氣態(tài)烴。 ①取等物質的量的四種氣態(tài)烴，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是________________(填分子式)。 ②取等質量的四種氣態(tài)烴，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是______________________(填分子式)。 答案　(1)C4H10　CH3—CH2—CH2—C

30、H3、 (2)C9H20　(3)①C4H10?、贑H4 解析　(1)濃硫酸的作用是吸水，濃硫酸增加的質量為H2O的質量，根據(jù)元素守恒，烴中n(H)＝9× mol＝1 mol，濃堿液吸收CO2，濃堿液增重的質量是CO2的質量，根據(jù)元素守恒，烴中n(C)＝ mol＝0.4 mol，因此1 mol烴中含C為4 mol，含H為10 mol，即分子式為C4H10，含有的同分異構體是正丁烷和異丁烷，其結構簡式分別是CH3—CH2—CH2—CH3、。 (2)根據(jù)烷烴的通式CnH2n＋2，相對分子質量為128，即14n＋2＝128，解得n＝9，分子式為C9H20。 (3)1 mol CxHy的耗氧量為(x＋) mol，由各烴分子式中C、H原子數(shù)目可知，相同物質的量各烴C4H10的耗氧量最大。等質量的各烴，烴中氫元素質量分數(shù)越大，消耗氧氣越多，碳元素質量分數(shù)越大，生成二氧化碳越多，CH4、C2H6、C3H8、C4H10的C、H原子數(shù)目之比分別為1∶4,1∶3,3∶8,1∶2.5，故CH4中氫元素質量分數(shù)最大，等質量的各烴中CH4消耗氧氣最多。