1、第一节最简单的有机化合物甲烷第一课时甲烷的性质 课标要求1了解有机化合物的概念。2掌握甲烷的分子结构，了解甲烷的物理性质及存在、用途。3掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。1甲烷分子具有正四面体结构，其中碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于正四面体的四个顶点上。2甲烷结构与性质的记忆口诀：性质稳定是甲烷，光照氯代四连环；立体构型四面体，易燃防爆分解难。3甲烷与氯气的取代反应是分步进行的，每有1 mol氢原子被取代，需消耗1 mol氯气。4取代反应：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。1有机化合物和烃(1)有机化合物概念：含有碳元素的化合物，简称有机物。组成：一
2、定含有碳元素，常含有氢、氧元素，某些有机物还含有氮、硫、卤素、磷等元素。(2)烃概念：仅含碳和氢两种元素的有机物。典型代表物：最简单的烃是甲烷。2甲烷的分子结构(1)存在与用途存在：是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。用途：是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。(2)分子结构分子结构：分子式电子式结构式分子模型球棍模型比例模型CH4空间结构分子结构示意图结构特点及空间构型4个CH键的长度和强度相同，夹角相等，具有正四面体结构特别提醒甲烷分子不是平面结构，即5个原子不在同一平面内，而是呈正四面体结构。1已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 gL1，含碳75%，含
3、氢25%，利用这些数据怎样确定它的分子式？提示：甲烷的摩尔质量为0.717 gL122.4 Lmol116 gmol1，相对分子质量为16，分子中含碳原子数：1，含氢原子数：4，故甲烷的分子式为CH4。2若甲烷分子中的一个氢原子被氯原子取代，得到的CH3Cl还是正四面体结构吗？提示：不是正四面体而是四面体结构，其中CH3Cl中3个H原子和1个Cl原子仍位于四面体的4个顶点，但不是正四面体。3根据甲烷的正四面体结构推测CH2Cl2的结构应该有几种？提示：甲烷的立体结构为，因此CH2Cl2中的2个Cl在空间一定处于相邻的位置，CH2Cl2只有一种结构。1有机化合物组成和结构的表示方法表示方法(以甲
4、烷为例)含义分子式：CH4用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目最简式(实验式)：CH4表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子用短线表示成键的共用电子对具有分子式所能表示的意义，能反映分子的结构表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间结构结构简式：CH4结构式的简便写法，着重突出结构特点球棍模型：小球表示原子，短棍表示化学键，展示了空间结构比例模型：表明了原子的相对大小和空间相对位置22甲烷空间结构的拓展根据甲烷的正四面体结构推知，有机物分子中碳原子以4个单键与其他原子相连。若CH4分子中的4个氢原
5、子全部用其他相同的原子代替，即a、b、c、d相同，则形成的分子为正四面体结构，如CCl4；若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子代替，即a、b、c、d不完全相同，则形成的分子为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。1在西部大开发中，国家投巨资兴建“西气东输”工程，将西部蕴藏的丰富资源通过管道输送到东部地区。这里所指的“西气”的主要成分是()ACOBCH4CH2 DNH3解析：选B“西气”中的气指天然气，主要成分是CH4。2下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在的状况()解析：选D这几种形式中，分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子
6、的空间结构，但其中比例模型更能形象的表达出H、C的位置及所占比例，电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。1物理性质颜色状态气味密度水溶性无色气体无味比空气小难溶于水2.化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。(1)氧化反应(燃烧)现象：甲烷在空气中完全燃烧，火焰呈淡蓝色。化学方程式：CH42O2CO22H2O。(2)取代反应实验探究(甲烷与Cl2的取代反应)实验装置实验现象A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液体出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，有固体析出B装置：无明显现象实验结论CH4与Cl2需在光照时才能发生化学反应，有关化学
7、方程式：CH4Cl2CH3ClHCl(一氯代物)，CH3ClCl2CH2Cl2HCl(二氯代物)，CH2Cl2Cl2CHCl3HCl(三氯代物)，CHCl3Cl2CCl4HCl(四氯代物)。甲烷四种氯代产物的性质：a水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水。b状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体。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。特别提醒(1)有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此有机反应化学方程式常用“”，而不用“=”。(2)CH4与Cl2的反应是逐步进行的，书写化学方程式时应分步书写。1甲烷能否使酸性KMnO
8、4溶液褪色？提示：甲烷不能被酸性KMnO4溶液氧化，故不能使酸性KMnO4溶液褪色。2甲烷和氯气发生反应时，所得的产物有几种？其反应类型是什么？提示：产物有5种，分别为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl；取代反应。3能否用CH4和Cl2按11的体积比混合来制取纯净的CH3Cl?提示：CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低，因此不能用CH4和Cl2按11的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。甲烷与氯气的取代反应归纳反应物甲烷与氯气(不能用氯水)
9、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1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl1下列物质中，在一定条件下，可与甲烷发生化学反应的是()A氯气B溴水C四氯化碳 D酸性KMnO4溶液解析：选AA项，氯气与甲烷可以发生取代反应，正确；B项，甲烷不与溴水发生反应，错误；C项，甲烷不与四氯化碳发生反应，错误；D项，甲烷不能与酸性KMnO4
10、溶液发生氧化还原反应而褪色，错误。2在标准状况下，22.4 L CH4与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的氯气为()A0.5 mol B2 molC2.5 mol D4 mol解析：选C1 mol CH4与氯气发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol，该四种取代物中 n(Cl)0.25 mol(1234)2.5 mol，根据取代反应特点，1/2的氯原子进入氯化氢，所以n(HCl)2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol2.5 mol5 mol，参加反应的氯气为n(Cl2)2.5 mol。三级训
11、练节节过关1下列有关甲烷的叙述中不正确的是()A甲烷燃烧火焰呈淡蓝色B甲烷的密度比空气的小C甲烷极难溶解于水D甲烷性质稳定，不与任何其他物质反应解析：选D甲烷的性质稳定，但在特定条件下也可以与其他物质(如O2)反应。2要验证甲烷中含有C、H元素，可将其完全燃烧产物依次通过()浓硫酸无水硫酸铜澄清石灰水ABC D解析：选B要验证甲烷中含有C、H元素，可检验燃烧产物中含有水和二氧化碳，其中水遇无水硫酸铜粉末变蓝色，二氧化碳使澄清石灰水变浑浊，故将燃烧产物依次通过无水硫酸铜和澄清石灰水即可。3下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。下列说法正确的是()ACH4、CCl4和CH3Cl都是正
12、四面体结构BCH4、CCl4都是正四面体结构CCH4和CCl4中的化学键完全相同DCH4、CCl4的结构相同，性质也相同解析：选BCH3Cl是四面体结构而不是正四面体，A错误；CH4和CCl4中的CH键和CCl键不同，C错误；CH4和CCl4的结构性质不同，D错误。4将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是()AHCl BCH3ClCCH2Cl2 DCCl4解析：选A若CH4和Cl2均为1 mol，二者反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，根据反应原理和碳、氯原子守恒可知，前四种物质与剩余CH4的物质的量之和为1 mol，H
13、Cl为1 mol。5.把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中，放在光亮处。(1)片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是_，水槽中还观察到_，原因是_(用离子方程式解释)。(2)甲烷和氯气发生的一系列反应都是_(填反应类型)，请写出甲烷和氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式：_。解析：CH4和Cl2在光照下发生取代反应生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体，使试管壁上有油状液滴；因生成的HCl
14、易溶于水，反应后，试管内气体压强减小，水位在试管内上升，HCl溶于水后，与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀。答案：(1)CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀产生AgCl=AgCl(2)取代反应CH4Cl2CH3ClHCl1有机化合物中一定含有的元素是()AC BNCH DO解析：选A含有碳元素的化合物称为有机化合物，简称有机物。2光照对下列反应几乎无影响的是()A氢气与氯气 B甲烷与氯气C甲烷与氧气 D次氯酸分解解析：选CCH4与O2反应需点燃；H2与Cl2反应可光照，也可点燃；CH4与Cl2光照发生取代反应；2HClO2HClO2。3瓦斯爆炸往往与矿坑中的甲烷有关，下列叙述中错误的
15、是()A点燃甲烷不必事先进行验纯B甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生D点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸解析：选AA项，甲烷是可燃性气体，点燃前必须先验纯，错误；B项，甲烷燃烧放热，是很好的气体燃料，正确；C项，煤矿的矿井中有很多的甲烷气体，容易燃烧爆炸，所以要注意通风并严禁烟火，正确；D项，空气中甲烷含量在5%15.4%(体积)范围内遇火将会爆炸，所以点燃混有空气的甲烷不一定爆炸，正确。4下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是()ACH3Cl BCCl4CCH2Cl2 DCH4解析：选B甲烷和CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3均能
16、与氯气发生取代反应，但CH4分子中的氢原子全部被取代后即CCl4与氯气不能再发生取代反应。5等体积的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关实验现象和结论中，正确的是()反应后Cl2完全反应而CH4有剩余瓶内壁有油状液滴生成最后有CH4、Cl2、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl七种物质共存只有CH3Cl和HCl两种产物A BC D解析：选B有机化学反应进行不彻底，故反应后有CH4和Cl2剩余，产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl。6下列反应属于取代反应的是()ACH4高温,C2H2B2HICl2=2HClI2CCH42O2点燃,CO2
17、2H2ODCH4Cl2光,CH3ClHCl解析：选DA属于分解反应，B属于置换反应，C属于氧化还原反应(燃烧)，D属于取代反应。7甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是()ACH3Cl只有一种结构BCH2Cl2只有一种结构CCHCl3只有一种结构DCH4中含有4个CH极性键解析：选B 甲烷无论是正四面体结构，还是正方形的平面结构，A、C、D三项都是成立的；CH2Cl2若是正方形的平面结构，则其结构应有两种，即和，若是正四面体结构，则其结构只有一种；无论是正四面体结构还是正方形结构，CH4中都含有4个CH极性键。8下列叙述错误的是()A通常情况下，甲烷跟强酸、强碱
18、、强氧化剂不起反应B甲烷是正四面体结构C甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3，还是CCl4，都属于取代反应D甲烷的四种取代物常温下均为液体解析：选D通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，A正确；甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，B正确；甲烷与Cl2在光照时发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl五种产物，其中四种有机产物中CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，C正确，D错误。9(1)某气态烃在标准状况下的体积为2.8 L，其质量为2 g，该烃中氢元素的质量分数为25%，则该烃的分子式为_，电子式为_，
19、结构式为_，其空间构型为_。(2)如图立方体中心的“”表示甲烷分子中的碳原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的4个氢原子的位置。解析：(1)该烃的物质的量为n2.8 L22.4 Lmol10.125 mol，该烃的摩尔质量M2 g0.125 mol16 gmol1；1 mol该烃中，含氢原子的物质的量为n(H)16 g25%1 gmol14 mol；1 mol含碳原子的物质的量为n(C)16 g(125%)12 gmol11 mol，所以分子式为CH4。(2)CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，在立方体中互不相邻的四个顶点各有一个氢原子，即构成正四面体结构。答案：(1)CH4正四面
20、体形(2)10如下图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成。将X气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题：(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是_。(2)若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是_。(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则气体X可能是(可以不填满)解析：(1)有水生成而没有二氧化碳，确定气体为氢气；(2)生成二氧化碳而没有水，判断气体为CO；(3)当两个洗气瓶的质量均增加，则同时生成水和二氧化碳，判断可能的情况为：CH4、CH4和H2、CH4和CO、H2和CO、CH4、H2和CO。答案：(1)H2(2)C
21、O(3)CH4CH4和H2CH4和COH2和COCH4、H2和CO1在我国的南海、东海海底已发现天然气(甲烷等)的水合物，它易燃烧，外形似冰，被称为“可燃冰”。“可燃冰”的开采，有助于解决人类面临的能源危机。下列说法正确的是()甲烷属于烃类在相同条件下甲烷的密度大于空气甲烷难溶于水可燃冰是一种极具潜力的能源ABC D解析：选C甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为CO2和H2O，所以可燃冰是一种极具潜力的能源，因此C正确。2.将甲烷与氯气按13的体积比混合于一试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处(如图所示)。下列有
22、关此实验的现象和结论的叙述不正确的是()A试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升B生成物只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体C试管内壁有油状液滴形成D试管内有少量白雾解析：选BA项，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应，生成物均没有颜色，所以气体颜色变浅，氯化氢溶于水后导致试管内液面上升，正确；B项，甲烷和氯气反应的生成物只有一氯甲烷和HCl在标准状况下是气体，错误；C项，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是液态有机物，所以试管内壁有油状液滴生成，正确；D项，该反应中有氯化氢生成，氯化氢遇空气中的水蒸气形成白雾，正确。3将标准状况下11.2 L甲烷和22.4 L氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的
23、体积为()A11.2 L B22.4 LC33.6 L D44.8 L解析：选ACH42O2CO22H2O，因11.2 L甲烷与22.4 L氧气恰好完全反应生成11.2 L的CO2气体，此时H2O不是气体，故选A。4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溶液解析：选B根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，H2燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2。在火焰的上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和H2，没有水雾的是CO；然后在有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰
24、水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。5甲烷和氢气的混合气体V L，完全燃烧需要的氧气的体积也是V L(相同状况)，则原混合气体中甲烷和氢气的体积比为()A11 B12C21 D31解析：选B设混合气体中CH4为x L，氢气为y L，依据以下反应：CH42O2CO22H2O 2H2O22H2O则解得：yV，xV；xyVV12。6在一定的温度、压强下，向100 mL CH4和Ar的混合气体中通入400 mL O2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460 mL，则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为()A14B13C12 D11解析：选AAr是稀有气体，不参与反应，反应前后气
25、体的体积变化由CH4燃烧生成的水引起。反应前后气体的体积变化为100 mL400 mL460 mL40 mL。设混合气体中CH4的体积为x。CH42O2CO22H2OV减小 1 mL 2 mL 1 mL 2 mLx 40 mLx20 mLAr的体积为100 mL20 mL80 mL，CH4与Ar的体积之比为14，相同条件下，气体的体积之比等于物质的量之比，即n(CH4)n(Ar)14。71.6 mol CH4与Cl2发生取代反应，待反应完成后测得4种氯代物的物质的量依次增大0.2 mol，则参加反应的Cl2为()A5 molB2 molC2.5 mol D4 mol解析：选A1.6 mol C
26、H4与Cl2发生反应，反应后4种氯代物的物质的量依次增大0.2 mol，设CH3Cl的物质的量是x mol，则CH2Cl2的物质的量是(x0.2) mol，CHCl3的物质的量为(x0.4) mol，CCl4的物质的量为(x0.6) mol，根据碳原子守恒可得1.6xx0.2x0.4x0.6，解得x0.1 mol，根据取代反应的特点，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4消耗氯气的物质的量分别是0.1 mol、0.3 mol20.6 mol、0.5 mol31.5 mol、0.7 mol42.8 mol，共消耗氯气的物质的量是0.10.61.52.85.0 mol。8利用甲烷与氯气
27、发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图。根据要求填空：(1)写出CH4与Cl2反应生成一氯代物的化学方程式：_。(2)B装置有三种功能：控制气体流速；将气体混合均匀；_。(3)D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是_。(4)E装置中除了有盐酸生成外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为_。(5)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是_(填编号)。ACH4BCH3ClCCH2Cl2DCHCl3 ECCl4解析：(1)CH4与Cl2反应生成的一氯代物为CH3Cl，则化学方程式为CH4Cl
28、2CH3ClHCl。(2)B装置盛有浓硫酸，具有吸水性，所以B装置的第种作用为干燥甲烷和氯气。(3)Cl2与CH4反应可能有部分Cl2剩余，Cl2能与KI反应生成I2和KCl，所以D装置中石棉上吸附着的KI饱和溶液及KI粉末的作用是除去未反应的Cl2。(4)CH4与Cl2反应生成的CH3Cl和HCl是气体，HCl易溶于水而CH3Cl难溶于水，液体分层，从E中分离出盐酸的最佳方法为分液。(5)反应物CH4可能有剩余，生成物CH3Cl为气体，尾气的主要成分是CH4和CH3Cl。答案：(1)CH4Cl2CH3ClHCl(2)干燥甲烷和氯气(3)除去未反应的Cl2(4)分液(5)AB9如下图是某同学利
29、用日常用品注射器设计简易实验装置。甲中注入10 mL CH4，同温同压下乙中注入50 mL Cl2，将乙中气体推入甲中，用漫散光照射一段时间，气体在甲中反应。(1)下列是某同学预测的实验现象：气体最终变为红色；实验过程中，甲中活塞向内移动；甲中内壁有油珠；产生火花。其中正确的是_。(2)甲管中发生反应的反应类型为_。(3)反应后，甲中剩余气体能用下列试剂吸收的是_。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石蕊溶液，又观察到_。解析：在光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4Cl2CH3ClHCl，C
30、H3ClCl2CH2Cl2HCl，CH2Cl2Cl2CHCl3HCl，CHCl3Cl2CCl4HCl。(1)理论上，甲烷与氯气体积比为14时二者恰好完全反应，而甲中氯气与甲烷体积比为5141，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。反应过程中不会产生火花。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，甲中活塞向内移动。(2)甲烷和氯气发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。(4)生成的HCl会与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊
31、溶液，溶液会先变红后褪色。答案：(1)(2)取代反应(3)B(4)液体分为两层，产生白色沉淀溶液先变红后褪色第二课时烷烃 课标要求1了解烷烃的概念、通式及结构特点。2了解烷烃的物理性质和化学性质。3理解同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。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CnH2n2。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CnH2n2(3n1) O2nCO2(n1)H2O。3随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大，其中碳原子数不超过4的烷烃标准状况下为气体。4结构相似，分子组成上相差
32、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。1分子结构(1)结构特点(2)分子通式烷烃的分子通式为CnH2n2。2物理性质相似性递变性(随碳原子数增加)熔、沸点较低逐渐升高密度比水小逐渐增大状态气态液态固态，常温常压下碳原子数n4的烷烃为气态溶解性难溶于水3.化学性质(与甲烷类似)(1)稳定性：与强酸、强碱、强氧化剂等不反应。(2)可燃性：烷烃都能燃烧，CnH2n2燃烧的化学方程式为CnH2n2(3n1)O2nCO2(
33、n1)H2O。(3)取代反应：烷烃都能与卤素单质发生取代反应。C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式为C2H6Cl2C2H5ClHCl。4习惯命名法(1)碳原子数不同碳原子数命名方法举例n10用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示C3H8：丙烷C8H18：辛烷n10用汉字数字表示C18H38：十八烷(2)碳原子数n相同，结构不同时，用正、异、新表示。如CH3CH2CH2CH3命名为正丁烷；CH3CHCH3CH3命名为异丁烷。特别提醒烷烃碳原子数相同时，一般支链越多，熔、沸点越低，如沸点：正丁烷异丁烷。1随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点有何变化规律？常温下呈气态的烷烃有哪些
34、？提示：烷烃的熔、沸点随碳原子数的增加而升高；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。烷烃的组成与结构特点(1)烷烃分子里只有两种化学键：碳碳单键和碳氢键。每个碳原子都以四个共价单键与其他碳原子或氢原子相连接。(2)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。(3)烷烃的通式为CnH2n2(n为正整数)，符合该通式的烃一定是烷烃。(4)碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状
35、，链上还可分出支链，如图所示。(5)烷烃分子中的氢原子数一定是偶数。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褪色()(4)(CH3)2CHCH2CH3的名称为戊烷()2下列物质中，属于烷烃的是()AC8H16 BCH3CH2OHC DCH2CH2解析：选CA不符合烷烃通式CnH2n2；B不是烃(含O)；D项分子中碳原子间不是单键结合，不是烷烃。1同系物特别提醒通式相同的物质不一定是同系物。如CH2=CH2与不是同系物，因为二者不是同一类物质。2同分异构现象
36、和同分异构体特别提醒(1)同分异构体的分子式相同，因此其相对分子质量相同，但相对分子质量相同的化合物不一定互为同分异构体，如NO和C2H6。(2)互为同分异构体的化合物不一定属于同一类物质，如CH3OCH3和CH3CH2OH。(3)互为同分异构体的化合物一定不互为同系物，同样，互为同系物的化合物一定不互为同分异构体。1丙烷存在同分异构体吗？CH3CH2CH3的一氯代物有几种？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、2CH3CH=CH2与互为同分异构体吗？同分异构体的化学性质一定相同吗？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
37、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。3CH2=CHCH3和的组成相同，二者中哪一个与CH2=CH2互为同系物？由此判断，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物吗？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，结构相似，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，结构不相似。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一定相似，故不一定是同系物。1判断同系物的三个关键(1)“同”互为同系物的物质必须属于同一类物
38、质。(2)“似”结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。(3)“差”组成上相差n个CH2原子团(n1)。同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。2烷烃同分异构体的书写减碳链法(1)遵循的原则：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对邻到间。(2)书写的步骤先写出碳原子数最多的主链。写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(CH3)接在主链某碳原子上。写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(CH2CH3)或两个甲基(CH3)接在主链碳原子上，以此类推。(3)实例(以C6H14为例)a将分子中全部碳原子连成直链作
39、为母链。CCCCCCb从母链一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种：注意：甲基不能连在位和位上，否则会使碳链变长，位和位等效，只能用一个，否则重复。c从母链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即2个甲基)依次连在主链中心对称线一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种：位或位上不能连乙基，否则会使主链上有5个碳原子，使主链变长。所以C6H14共有5种同分异构体。1有机物与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有()A1种B2种C3种 D4种解析：选C与Cl2发生取代反应，生成的一氯代物有3种，分别为2有下列烷烃：CH3CH2CH2
40、CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3其中和_互为同分异构体，和_互为同分异构体。答案：、方法技巧一卤代烃同分异构体数目的判断等效氢法要判断某烃的一氯取代物的同分异构体的数目，首先要观察烃的结构是否具有对称性。(1)连在同一碳原子上的氢原子等效，如甲烷中的4个氢原子等效。(2)同一个碳原子上所连接的甲基(CH3)上的氢原子等效。如新戊烷，其四个甲基等效，各甲基上的氢原子完全等效，也就是说新戊烷分子中的12个氢原子是等效的。(3)分子中处于镜面对称位置(相当于平面镜成像时，物与像的关系)上的氢原子是等效的。如分子中的18个氢原子是等效的。烃分子中等效氢原子有几种，则该烃一元取代物就有几
41、种同分异构体。三级训练节节过关1下列有关简单烷烃的叙述中正确的是()都是易燃物特征反应是取代反应相邻两个烷烃在分子组成上相差一个CH3原子团ABC D解析：选D烷烃含有碳和氢两种元素，都能燃烧生成二氧化碳和水，正确；烷烃都易发生取代反应，正确；相邻两个烷烃在分子组成上相差一个“CH2”原子团，不正确。2下列关于丁烷叙述不正确的是()A在常温下，C4H10是气体BC4H10与CH4互为同系物C丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体DC4H10进行一氯取代后最多生成两种沸点不同的产物解析：选D因为丁烷有两种同分异构体：CH3CH2CH2CH3和，各有两种一氯代物，所以丁烷进行一氯取代后最多生成四种沸点
42、不同的产物。3下列烷烃在光照下与氯气反应，生成的一氯代烃只有一种的是()解析：选CA项，有两种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有两种，错误；B项，有三种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有三种，错误；C项，只有一种H原子，与氯气反应生成的一氯代烃只有一种，正确；D项，有四种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有四种，错误。4液化石油气中含有丙烷，且丙烷中C原子成键特点与CH4中碳原子相似，性质相似。下列有关丙烷的叙述中不正确的是()A分子中碳原子不在一条直线上B光照下能够发生取代反应C丙烷与甲烷不是同系物D丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色解析：选CA项，结合CH4中C原
43、子成键特点知丙烷分子中C原子不在同一条直线上；B项，光照下与卤素发生取代反应是烷烃的主要性质；C项，丙烷与甲烷均为烷烃，互为同系物；D项，丙烷性质稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。5按要求填写下列空白：(1)乙烷的结构式：_。(2)分子中含30个氢原子的烷烃的分子式_。(3)相对分子质量为58的烷烃的结构有_种；试分别写出它们的结构简式_。(4)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为_，其一氯代物只有一种的结构简式为_。解析：(1)乙烷的分子式为C2H6，其结构式为(2)由烷烃的分子通式可知，2n230，n14，其分子式为C14H30。(3)由烷烃的分子通式可知，14n258，n
44、4，C4H10的结构有2种，分别为CH3CH2CH2CH3、(4)C5H12的直链烷烃为正戊烷，C5H12一氯代物只有一种的是新戊烷答案：(1)(2)C14H30(3)2CH3CH2CH2CH3、(4)正戊烷1下列物质在一定条件下可与乙烷发生化学反应的是()A氯气 B溴水C氯水 DNaOH溶液解析：选A类比甲烷的化学性质，乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，和溴水、氯水、NaOH溶液不反应。2下列物质互为同系物的是()解析：选BA项为同种物质，B项互为同系物，C项所含氯原子数不同，分子组成不是相差一个或若干个CH2原子团，D项不是同一类别的物质，故不属于同系物。3正丁烷和异丁烷互为同分异构体的
45、依据是()A具有相似的化学性质B具有相同的物理性质C分子具有相同的空间结构D分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同解析：选DA项，两者都属于烷烃，化学性质相似，但不能作为互为同分异构体的依据，错误；B项，两者的结构不同，为不同的物质，则物理性质不同，错误；C项，两者的空间结构不同，但不能作为互为同分异构体的依据，错误；D项，正丁烷与异丁烷的分子式相同，分子内碳原子的连接方式不同，则结构不同，二者互为同分异构体，正确。4已知一些烷烃的沸点，甲烷：162 ；乙烷：89 ；丁烷：1 ；戊烷：36 。根据以上数据推断丙烷的沸点可能是()A约40 B低于162 C低于89 D高于36 解析：选A依据烷
46、烃熔、沸点的变化规律可知，丙烷的沸点是介于乙烷和丁烷之间，即高于89 ，低于1 ，A项符合上述要求。5下列叙述正确的是()A分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质B通式相同的不同物质一定属于同系物C分子式相同的不同物质一定是同分异构体D同系物的性质完全相同解析：选C分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通式相同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；同系物的化学性质相似，物理性质不同。6下列关于同系物的说法中，错误的是()A同系物具有相同的分子式B同系物符合同一通式C相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团D同系物的化学性质基本相似解析：选A同
47、系物结构相似，必属于同一类物质，因此有同一通式，但一定不具有相同的分子式，A错误；B正确；相邻同系物在分子组成上相差一个CH2原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，D正确。7关于CH4和的叙述正确的是()A均能用组成通式CnH2n2来表示B与所有烷烃互为同素异形体C因为它们结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同D通常情况下它们都是气态烷烃解析：选A二者均为烷烃，互为同系物，化学性质相似，但物理性质不同，后者为液体。8进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同产物的烷烃是()A(CH3)2CHCH2CH2CH3B(CH3)3CCH2CH3C(CH3)2CHCH(CH3)2D(CH3
48、)2CHCH3解析：选B该题实际上就是选择发生取代反应后，能生成三种一氯代物的烷烃，即选择结构中有三种不同类型的氢原子，A中有五种，B中有三种，C、D中有二种。9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)3CCH
49、2Cl。答案：(1)同系物同分异构体(2)异戊烷(3)1(CH3)3CCH2Cl10有甲烷，乙烷，丙烷，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 、1.01105 Pa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改变，则该烃为_。解析：(1)烷烃的燃烧通式为CnH2n2O2nCO2(n1)H2O。(2)1 mol上述气态烃消耗氧气的物质的量为 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：1nn1，n1，即为甲烷
50、。答案：(1)CnH2n2O2nCO2(n1)H2O(2)(3)11 mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔Cl2发生取代反应()A4 mol B8 molC2 mol D6 mol解析：选D乙烷的分子式为C2H6,1 mol Cl2只能取代烷烃中的1 mol H原子，故1 mol乙烷最多与6 mol Cl2发生取代反应。2下列数据是有机物的相对分子质量，可能互为同系物的一组是()A16、30、58、72 B16、28、40、52C16、32、48、54 D16、30、42、56解析：选A由于同系物在组成上相差若干个CH2原子团，因此在相对分子质量上相差14的整数倍，只有A符合。3下列分子
51、式只表示一种物质的是()AC3H7Cl BC5H12CCH2Cl2 DC4H10解析：选CA项，C3H8分子中有两种不同位置的H原子，因此C3H7Cl有两种不同的结构，可表示两种物质，错误；B项，C5H12可表示三种物质，错误；C项，由于甲烷是正四面体结构，所以CH2Cl2只表示一种物质，正确；D项，C4H10表示两种物质，正丁烷和异丁烷，错误。4(全国甲卷)分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)()A7种 B8种C9种 D10种解析：选C有机物C4H8Cl2的碳骨架有两种结构：CCCC，。(1)碳骨架为CCCC的同分异构体有 (2)碳骨架为的同分异构体有则C4H8Cl2的同分异构
52、体共有9种。5有两种气态烷烃组成的混合物，在标准状况下的密度为1.16 gL1，则关于混合物的组成判断正确的是()A一定有甲烷B一定有乙烷C一定是甲烷和乙烷的混合物D可能是乙烷和丙烷的混合物解析：选A混合气体的平均摩尔质量是M(平均)1.16 gL122.4 Lmol126 gmol1，即平均相对分子质量为26，在烷烃中相对分子质量小于26的只有甲烷，因此一定含有甲烷。6下列各组物质中，属于同系物的是()A(1)(3)B(1)(4)C(2)(3)D(2)(4)解析：选BA项，(1)和(3)分子式相同结构不同，二者互为同分异构体，错误；B项，(1)和(4)都属于烷烃，分子式不同，在分子组成上相差
53、两个CH2原子团，互称同系物，正确；C项，(2)中含有，(3)中不含，两者结构不相似，不是同系物，错误；D项，(2)和(4)结构不相似，不是同系物，错误。7将0.2 mol 下列烃完全燃烧后，生成的气体缓缓通入0.5 L 2 molL1的NaOH溶液中，生成正盐和酸式盐的物质的量之比为13，则该烷烃是()A乙烷 B丙烷 C丁烷 D戊烷解析：选C设该烷烃分子中含有n个C原子，则完全燃烧产生CO2的物质的量是0.2n mol。n(NaOH)0.5 L2 molL11 mol；又设产生的Na2CO3的物质的量为a mol，则NaHCO3为3a mol，根据钠原子守恒可得2a3a1，解得a0.2 mo
54、l，所以Na2CO3为0.2 mol，NaHCO3 为0.6 mol；根据碳原子守恒可得0.2n0.8，n4，因此该烷烃是丁烷。81 mol某烷烃在氧气中完全燃烧，需要消耗氧气246.4 L(标准状况下)。它在光照条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯取代物，该烃的结构简式是()解析：选A题目提示的信息是“某烷烃在氧气中完全燃烧”，所以产物是二氧化碳和水，设该烷烃的分子式为CnH2n2,1 mol该烃完全燃烧的耗氧量为 mol。所以 mol，得n7，故排除B、C两项。A项中的一氯取代物有4种，而D项中的一氯取代物只有3种。9(1)甲烷乙烷丙烷丁烷的沸点由高到低的顺序为_(用序号表示)。(2)写出
55、丙烷与Cl2反应生成CH3CH2CH2Cl的化学方程式_。(3)CH3CH2CH2CH3的一氯代物有_种。解析：(1)烷烃的沸点随碳原子数的增多而逐渐升高。(2)丙烷与Cl2发生取代反应生成CH3CH2CH2Cl的化学方程式是CH3CH2CH3Cl2CH3CH2CH2ClHCl。(3)CH3CH2CH2CH3左右对称，分子中有2种H原子，一氯代物有2种。答案：(1)(2)CH3CH2CH3Cl2CH3CH2CH2ClHCl(3)210(1)完全燃烧0.1 mol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9 g，浓碱液增重17.6 g。该烃的化学式_，并写出其所有可能的结构
56、简式_。(2)某烃2.2 g，在O2中完全燃烧，生成6.6 g CO2和3.6 g H2O，在标准状况下其密度为1.964 3 gL1，其化学式为_。(3)某烷烃的相对分子质量为128，该烷烃的化学式为_。(4)在120 和101 kPa的条件下，某气态烃和一定质量的氧气混合气体，点燃完全反应后再恢复到原来的温度时，气体体积缩小，则该烃分子内的氢原子个数_。A小于4 B大于4C等于4 D无法判断解析：(1)0.1 mol烃中，n(C)0.4 mol，n(H)21 mol，则每个烃分子中含4个C原子、10个H原子，即分子式为C4H10。该烃结构简式有二种：(2)该烃的摩尔质量M22.4 Lmol11.964 3 gL144 gmol1，烃分子中，n(C)n(H)238。最简式为C3H8，最简式相对分子质量为44，故化学式为C3H8。(3)设该烷烃的化学式为CnH2n2，则14n2128，解得：n9，化学式为C9H20。(4)设烃的分子式为CxHy，则有：CxHyO2xCO2H2O，因为反应后气体体积缩小，则1xx，即y4。答案：(1)C4H10CH3CH2CH2CH3、(2)C3H8(3)C9H20(4)A
