PAGE13-第2課時烷烴記一記1.烷烴分子中碳原子間以單鍵相連，每個碳原子形成四條共價鍵，其分子通式為CnH2n＋2。2．烷烴的化學性質與甲烷類似，能發生取代反應和氧化反應，烷烴燃燒的通式為CnH2n＋2＋eq\f(1,2)(3n＋1)O2eq\o(→,\s\up7(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O。3．隨著碳原子數的增加，烷烴的熔、沸點漸漸上升，密度漸漸增大，其中碳原子數不超過4的烷烴標準狀況下為氣體。4．結構相像，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。5．化合物具有相同的分子式，但具有不同結構的現象稱為同分異構現象。具有同分異構現象的化合物互稱為同分異構體。6．丁烷有CH3CH2CH2CH3和兩種同分異構體，戊烷有3種同分異構體。探一探1.隨著碳原子數的增加，烷烴的熔、沸點有何變更規律？常溫下呈氣態的烷烴有哪些？[提示]烷烴的熔、沸點隨碳原子數的增加而上升；常溫下甲烷、乙烷、丙烷、丁烷呈氣態。2．己烷能否與溴水發生取代反應？溴水中加入少量己烷，充分振蕩后靜置，有何現象？[提示]不能；己烷從溴水中萃取溴，靜置后液體分層，上層為橙紅色，下層幾乎無色。3．丙烷是否存在同分異構體？CH3CH2CH3的一氯代物有幾種同分異構體？二氯代物共有幾種同分異構體？[提示]丙烷不存在同分異構體；CH3CH2CH3的一氯代物有2種，分別為CH3CH2CH2Cl、；二氯代物有4種，分別為CH3CH2CHCl2、CH3CHClCH2Cl、CH3CCl2CH3、CH2ClCH2CH2Cl。4．CH3—CH=CH2與互為同分異構體嗎？同分異構體的化學性質確定相同嗎？[提示]二者分子式相同，碳原子與碳原子間的連接方式不同，結構不同，是同分異構體；同分異構體可能是不同類的物質，如題干所述兩種物質，它們的化學性質不同。5．CH2=CHCH3和的組成相同，二者中哪一個與CH2=CH2互為同系物？由此推斷，分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物確定是同系物嗎？[提示]與CH2=CH2互為同系物的是CH2=CHCH3，因為CH2=CH2和CH2=CHCH3分子中都含有，結構相像，且分子組成上相差1個CH2原子團。分子中含碳碳單鍵而不含雙鍵，化學鍵類型不同，結構不相像。由此可知分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的有機物結構不確定相像，故不確定是同系物。判一判推斷正誤(對的在括號內打√，錯的在括號內打×)(1)烷烴的分子通式是CnH2n＋2(n≥1)，但符合通式CnH2n＋2的不確定是烷烴。(×)(2)C5H12的熔、沸點比C3H8的熔、沸點高。(√)(3)乙烷能與溴水發生取代反應而褪色。(×)(4)(CH3)2CHCH2CH3的名稱為戊烷。(×)(5)烷烴的特征性質是能與鹵素單質發生取代反應。(√)(6)烷烴性質穩定，不能使酸性KMnO4溶液褪色。(√)(7)同分異構體具有相同的組成元素。(√)(8)組成元素相同的化合物互為同分異構體。(×)(9)相對分子質量相同的化合物互為同分異構體。(×)(10)互為同分異構體的化合物也可能互為同系物。(×)練一練1.[2024·遼寧學考真題]下列五種烴：①異戊烷、②新戊烷、③正戊烷、④丙烷、⑤丁烷，按它們的沸點由高到低的依次排列正確的是()A．①>②>③>④>⑤B．②>③>⑤>④>①C．④>⑤>②>①>③D．③>①>②>⑤>④答案：D2．[2024·遼寧學考真題]下列有關烷烴的說法正確的是()A．常溫常壓下，全部烷烴都呈氣態B．烷烴在氧氣中完全燃燒，n(CO2)/n(H2O)最小的是甲烷C．甲烷、乙烷、丙烷的二氯代物分別為2種、3種、4種D．烷烴中除甲烷外，許多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去答案：B3．[2024·遼寧學考真題]2008年北京奧運會“祥云”火炬用的是環保型燃料——丙烷(C3H8)，悉尼奧運會火炬所用燃料為65%丁烷(C4H10)和35%丙烷。下列有關說法不正確的是()A．丙烷和丁烷互為同系物，化學性質相像B．丙烷和丁烷的特征反應均為取代反應C．C3H8沒有同分異構體，C4H10有兩種同分異構體D．等質量的丙烷和丁烷完全燃燒時，后者耗氧量大答案：D4．[2024·遼寧學考真題]有關飽和鏈烴的敘述，錯誤的是()A．都是可燃物B．特征反應是取代反應C．隨碳原子個數增加，沸點依次上升D．隨氫原子個數增加，含氫量上升答案：D學問點一烷烴的結構和性質1.[2024·遼寧阜新二高高二月考]關于烷烴性質的敘述正確的是()A．都是氣體B．都是液體C．都不能使高錳酸鉀溶液褪色D．都能溶于水解析：烷烴是一系列飽和碳氫化合物的統稱，隨著碳原子數增多，烷烴的狀態由氣態到液態再到固態，一般地，常溫常壓下，碳原子數小于等于4的烷烴為氣態，A、B兩項錯誤；由于烷烴分子中只有單鍵，所以都不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，C項正確；烷烴都極難溶于水，易溶于有機溶劑，D項錯誤。答案：C2．下列化學用語正確的是()A．結構簡式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷，也可以表示異丁烷B．丙烷分子的比例模型：C．甲烷分子的球棍模型：D．乙烷的電子式：解析：A項結構簡式(CH3)2CHCH3只能表示異丁烷，錯誤；B項為丙烷分子的球棍模型，錯誤；C項為甲烷分子的比例模型，錯誤。答案：D3．[2024·山東臨沂一中期末]分子中含有2～5個碳原子的直鏈烷烴沸點和燃燒熱的數據如下表：烷烴名稱乙烷丙烷丁烷戊烷沸點/℃－88.6－42.1－0.536.0燃燒熱/(kJ·mol－1)1560.72219.22877.63535.6燃燒熱：25℃、101kPa時，1mol純物質完全燃燒，生成穩定的氧化物所放出的熱量，單位為kJ·mol－1。依據表中數據，下列推斷錯誤的是()A．正庚烷在常溫、常壓下確定不是氣體B．隨分子中碳原子數增加，烷烴的燃燒熱漸漸增大C．隨分子中碳原子數增加，烷烴沸點漸漸上升D．隨分子中碳原子數增加，烷烴沸點和燃燒熱都成比例增加解析：依據表格中數據可知，隨分子中碳原子數增加，烷烴的沸點上升，燃燒熱增加，由于正庚烷分子中碳原子數大于戊烷分子中的碳原子數，所以正庚烷在常溫、常壓下確定不是氣體，A項正確；依據表中數據可知，烷烴的沸點和燃燒熱并不是成比例增加，B、C兩項正確，D項錯誤。答案：D學問點二同分異構體和同系物4.[2024·四川成都七中期中]下列說法中，正確的是()A．H2O和D2O互為同位素B．金剛石和石墨互為同分異構體C．全部烷烴互為同系物D．乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3—O—CH3)互為同分異構體解析：H和D互為同位素，A項錯誤；金剛石和石墨互為同素異形體，B項錯誤；全部烷烴不確定是同系物，如正戊烷和異戊烷互為同分異構體，C項錯誤；乙醇(CH3CH2OH)和二甲醚(CH3—O—CH3)分子式相同，結構不同，互為同分異構體，D項正確。答案：D5．分子式為C5H11Cl的同分異構體共有(不考慮立體異構)()A．6種B．7種C．8種D．9種解析：分子式為C5H11Cl的同分異構體可看作是戊烷分子中的1個H原子被Cl原子取代產生的物質，戊烷有CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)43種結構，CH3CH2CH2CH2CH3有3種H原子，(CH3)2CHCH2CH3有4種H原子，C(CH3)4只有1種H原子，所以分子式為C5H11Cl的同分異構體共有3＋4＋1＝8種。答案：C6．[2024·山西太原五中月考]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)2B．新戊烷C．異戊烷D．(CH3)3CCH2CH3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。答案：A學問點三烴的燃燒規律7.自然氣和液化石油氣燃燒的主要化學方程式依次為CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(點燃))CO2＋2H2O，C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up7(點燃))3CO2＋4H2O。現有一套以自然氣為燃料的灶具，今改為燒液化石油氣，應實行的正確措施是()A．減小空氣進入量，增大液化石油氣進氣量B．增大空氣進入量，減小液化石油氣進氣量C．減小空氣進入量，減小液化石油氣進氣量D．增大空氣進入量，增大液化石油氣進氣量解析：依據題中化學方程式可知，相同體積的甲烷和丙烷，丙烷完全燃燒時耗氧量大，因此須要增大空氣進入量，減小液化石油氣進氣量。答案：B8．兩種氣態烴以確定比例混合，在105℃時1L該混合烴與9L氧氣混合，充分燃燒后復原到原狀態，所得氣體總體積仍是10L，下列混合烴中不符合此條件的是()A．CH4、C2H4B．CH4、C3H6C．C2H4、C3H4D．C2H2、C3H6解析：題述反應前后氣體的體積不變，烴類物質完全燃燒的通式為CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(點燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O，因為105℃時，生成的H2O是氣體，則1＋(x＋eq\f(y,4))＝x＋eq\f(y,2)，解得y＝4，即氫原子平均數為4的混合烴符合題意，而CH4、C3H6無論按什么比例混合，均不能使氫原子平均數為4；C2H2、C3H6只有在體積比1:1混合時H原子平均數才為4，CH4、C2H4及C2H4、C3H4以隨意比混合時H原子平均數均為4。答案：B9．有①甲烷，②乙烷，③丙烷，④丁烷4種烷烴，試回答下列問題：(1)請寫出烷烴在足量的氧氣中充分燃燒的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)相同狀況下，等體積的上述氣態烴，消耗O2的量最多的是________(填序號，下同)。(3)在120℃、1.01×105Pa條件下，某氣態烴與足量的O2完全反應后，測得反應前后氣體的體積沒有發生變更，則該烴為________。解析：(1)烷烴的燃燒通式為CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O。(2)1mol上述氣態烴消耗氧氣的物質的量為eq\f(3n＋1,2)mol，故丁烷消耗O2的量最多。(3)由反應前后氣體體積不變可知：1＋eq\f(3n＋1,2)＝n＋n＋1，n＝1，即為甲烷。答案：(1)CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O(2)④(3)①基礎達標1．下列各對物質互為同系物的是()A．CH2=CH2與B．CH3CH2CH2CH3與C．C5H12與C13H28D．CH3CH2OH與HOCH2CH2CH2OH解析：A項，兩者結構不相像，不互為同系物，錯誤；B項，兩物質分子式相同，結構不同，互為同分異構體，不互為同系物，錯誤；C項，兩物質都是烷烴，分子組成相差8個CH2原子團，互為同系物，正確；D項，兩物質分子中所含官能團的數目不同，不互為同系物，錯誤。答案：C2．[2024·浙江寧波十校高三聯考]下列說法不正確的是()A．14C與16O是不同的核素但具有相同的中子數B．二氯乙烷(C2H4Cl2)有兩種結構C．同素異形體之間在確定條件下能發生相互轉化D．環丙烷()和乙烯(CH2=CH2)互為同系物解析：14C與18O屬于不同的核素，前者的中子數為14－6＝8，后者的中子數為16－8＝8，它們具有相同的中子數，A項正確；二氯乙烷有兩種結構，分別為CH2Cl—CH2Cl和CHCl2—CH3，B項正確；在確定條件下，同素異形體之間可以相互轉化，如石墨轉化成金剛石，金剛石轉化成石墨，C項正確；環丙烷分子中不含碳碳雙鍵，碳原子以環的形式連接，乙烯的結構簡式為CH2=CH2，乙烯分子中含有碳碳雙鍵，碳的連接方式為鏈狀，因此二者不互為同系物，D項錯誤。答案：D3．[2024·江西宜春期末]下列有關烷烴的敘述中，正確的是()①在烷烴分子中，全部的化學鍵都是單鍵②烷烴中除甲烷外，許多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式為CnH2n＋2的烴不確定是烷烴④全部的烷烴在光照條件下都能與氯氣發生取代反應⑤光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色A．①③⑤B．②③C．①②④D．①④解析：烷烴分子中無論是碳碳鍵還是碳氫鍵，都是單鍵，①正確；烷烴屬于飽和鏈烴，其化學性質一般比較穩定，通常狀況下烷烴不與酸、堿、氧化劑(如酸性KMnO4溶液)反應，②錯誤；因分子通式CnH2n＋2中的每個碳原子的價鍵都達到飽和，因此符合通式CnH2n＋2的烴確定是烷烴，③錯誤；烷烴在光照條件下都能與氯氣發生取代反應，這是烷烴的主要性質之一，④正確；烷烴與溴水不反應，故乙烷不能使溴水褪色，⑤錯誤。答案：D4．下列說法正確的是()A．碳原子間以單鍵結合，碳原子剩余價鍵全部與氫原子結合的烴確定是飽和鏈烴B．分子組成符合CnH2n＋2的烴確定是烷烴C．正戊烷分子中全部的碳原子均在同一條直線上D．碳、氫原子個數比為1:3的烴有兩種解析：A項中環烷烴也符合要求，但它不是鏈烴；C項中由碳原子的成鍵方式和鍵角特征知，飽和鏈烴中碳原子呈折線方式排列，因此正戊烷中全部碳原子不行能都在同始終線上；D項中n(C):n(H)＝1:3的烴必為C2H6，確定是乙烷。答案：B5．[2024·河南項城三高段考]C5H12有3種不同結構，甲：CH3(CH2)3CH3，乙：CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4，下列相關敘述正確的是()A．甲、乙、丙屬同系物，均可與氯氣、溴蒸氣發生取代反應B．C5H12表示一種純凈物C．甲、乙、丙中，丙的沸點最低D．丙有3種不同沸點的二氯取代物解析：甲、乙、丙的結構不同，分子式相同，互為同分異構體，A項錯誤；C5H12有3種同分異構體，所以不能表示純凈物，B項錯誤；同分異構體中，支鏈越多，沸點越低，丙分子中支鏈最多，所以沸點最低，C項正確；丙分子中4個甲基上的氫原子是等效的，所以只有2種不同沸點的二氯代物，D項錯誤。答案：C6．[2024·廣東東莞石竹附屬學校月考]丁烷(化學式為C4H10)是家用液化石油氣的成分之一，也用作打火機的燃料，下列關于丁烷的敘述不正確的是()A．在常溫下，C4H10是氣體B．C4H10與CH4互為同系物C．丁烷有正丁烷與異丁烷2種同分異構體D．C4H10進行一氯取代后生成兩種沸點不同的產物解析：常溫下，C4H10是氣體，A項正確；C4H10與CH4都屬于烷烴，結構相像，在組成上相差3個CH2原子團，二者互為同系物，B項正確；丁烷有CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)2(異丁烷)2種同分異構體，C項正確；丁烷有正丁烷與異丁烷2種同分異構體，正丁烷分子中有2種H原子，其一氯代物有2種，異丁烷分子中有2種H原子，其一氯代物有2種，故丁烷的一氯代物共有4種，即有4種沸點不同的一氯代物，D項錯誤。答案：D7．某烷烴分子式為C7H16，分子結構中含有三個甲基(—CH3)的同分異構體的數目是()A．5B．4C．3D．2解析：烷烴同分異構體的書寫方法：減碳變位法，即“碳鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排布由鄰到間”。該烷烴結構中含有3個甲基，故只能有1個支鏈。若支鏈為—CH3，主鏈含有6個碳原子，符合條件的有CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH3，CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3；若支鏈為—CH2CH3，主鏈含有5個碳原子，符合條件的有CH3CH2CH(CH2CH3)CH2CH3；支鏈不行能大于3個碳原子，故符合條件的烷烴有3種。答案：C8．某有機物a的分子式和己烷相同，且主鏈上有4個碳原子，則下列關于a的觀點正確的是()A．a分子中可能有三個甲基B．a的一氯代物可能有三種C．a的分子式為C6H10D．a能與溴的四氯化碳溶液發生取代反應解析：有機物a的分子式和己烷相同，為C6H14，C6H14屬于烷烴，主鏈有4個碳原子，支鏈為2個甲基，2個甲基可以在同一個碳原子上，也可以在不同的碳原子上，其同分異構體有①CH3CH2C(CH3)3，②CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3兩種。依據以上分析可知，a分子中有4個甲基，A項錯誤；分子結構①的一氯代物有3種，分子結構②的一氯代物有2種，B項正確；有機物a的分子式為C6H14，C項錯誤；a與溴發生取代反應需溴蒸氣作反應物和光照條件，D項錯誤。答案：B9．取下列四種氣態烴各1g，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是()A．CH4B．C2H6C．C2H2D．C5H12解析：相同質量的烴燃燒，含氫的質量分數越大，完全燃燒時耗氧量越大。題述烴中甲烷中含氫的質量分數最大，故四種烴等質量完全燃燒時甲烷消耗氧氣最多。答案：A10．兩種氣態烴組成的混合氣體，完全燃燒后得到CO2和H2O的物質的量隨著混合烴的物質的量的變更如圖所示，則下列對混合烴的推斷正確的是()①可能有C2H2②確定有CH4③確定有C3H8④確定沒有C4H6⑤可能有C2H6A．②⑤B．②④C．③④D．②③解析：由題圖可知兩種氣態烴的平均組成為C1.6H4，依據碳原子平均數可知，該混合氣體中確定含有CH4，由氫原子平均數可知，另一氣態烴中氫原子數目為4，碳原子數目大于1.6，一般不超過4，故確定沒有C2H2、C3H8、C4H6、C2H6，故②④正確。答案：B11．如圖是幾種烷烴分子的球棍模型：(1)A、B、E三種烷烴的關系為________，C、D、E的關系為________。(2)用習慣命名法命名D：________。(3)E的一氯代物有________種，請寫出它們的結構簡式：________________________________________________________________________。解析：(1)A為丙烷，B為丁烷，E為新戊烷，三種物質均屬于烷烴，且碳原子數不同，屬于同系物；C、D與E的分子式相同，結構不同，屬于同分異構體。(2)D為異戊烷。(3)E分子中的4個甲基連在同一碳原子上，H原子只有一種，則一氯代物只有一種，其結構簡式是(CH3)3—C—CH2Cl。答案：(1)同系物同分異構體(2)異戊烷(3)1(CH3)3—C—CH2Cl12.立方烷是一種新合成的烴，其分子結構為正方體結構，其碳架結構如圖所示。(1)立方烷的分子式為________。(2)該立方烷與氯氣發生取代反應，生成的一氯代物有________種，生成的二氯代物有________種。(3)若要使1mol該立方烷的全部氫原子全部被氯原子取代，須要________mol氯氣。解析：(1)1個立方烷分子中有8個碳原子，分布在正方體的各頂點。氫原子數目可依據1個碳原子最多形成4個共價鍵來分析。由于每個碳原子與其他碳原子均已形成3個C—C鍵，故只能與1個氫原子結合，則可知其分子式為C8H8。(2)由于正方體中8個頂點等效，所以立方烷只有1種一氯代物；立方烷的二氯代物可以分別是正方體的一條棱邊、面對角線、體對角線上的兩個氫原子分別被氯原子取代，故其二氯代物的同分異構體有3種。(3)氫原子被氯原子取代時，H原子與Cl2的物質的量之比為1:1,1mol立方烷中有8mol氫原子，故須要8mol氯氣，同時又生成8mol氯化氫。答案：(1)C8H8(2)1:3(3)8實力達標13.Ⅰ.有下列各組物質(在橫線上填相應的序號)：①O2和O3②H2、D2、T2③12C和14C④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3⑤癸烷和十六烷⑥CH3(CH2)5CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5⑦和(1)互為同位素的是________。(2)互為同分異構體的是________。(3)互為同素異形體的是________。(4)為同一種物質的是________。Ⅱ.寫出下列烷烴的分子式：(1)含有30個氫原子的烷烴：________。(2)假如某烷烴的相對分子質量為142，則該烷烴的分子式為________。(3)烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的36倍：________。(4)1L烷烴D的蒸氣完全燃燒時，生成同溫同壓下15L水蒸氣：________。Ⅲ.(1)甲烷的電子式為________，碳氫鍵之間鍵角為________。(2)甲烷和氯氣在光照條件下發生取代反應，生成________種產物，產物中________常用作滅火劑。(3)試寫出三溴甲烷在光照條件下與溴蒸氣反應的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：Ⅰ.(1)同位素是質子數相同、中子數不同的一類原子，互為同位素的是12C和14C。(2)同分異構體是分子式相同、結構不同的物質，互為同分異構體的是④⑥。(3)同種元素組成的不同單質互為同素異形體，互為同素異形體的是①。(4)屬于同一種物質的是②⑦。Ⅱ.(1)依據烷烴的通式CnH2n＋2可知，含有30個H原子的烷烴為C14H30。(2)設該烷烴的分子式為CnH2n＋2，其相對分子質量為14n＋2＝142，解得n＝10，該烷烴的分子式為C10H22。(3)烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的36倍，則該烷烴的相對分子質量為72，設A的分子式為CnH2n＋2，其相對分子質量為14n＋2＝72，解得n＝5，該烷烴的分子式為C5H12。(4)1L烷烴D的蒸氣完全燃燒時，生成同溫同壓下15L水蒸氣，那么該烷烴中的氫原子的物質的量與烷烴的物質的量之比為(15×2):1，該烷烴中的H原子數為30，由烷烴的通式CnH2n＋2可知，含有30個H原子的烷烴為C14H30。Ⅲ.(1)CH4的電子式為，分子結構為正四面體形，碳氫鍵之間的鍵角為109°28′。(2)甲烷和氯氣在光照條件下發生取代反應，生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳和氯化氫共五種，其中CCl4可用作滅火劑。(3)三溴甲烷和Br2發生取代反應生成四溴化碳，反應的化學方程式為CHBr3＋Br2eq\o(→,\s\up7(光))CBr4＋HBr。答案：Ⅰ.(1)③(2)④⑥(3)①(4)②⑦Ⅱ.(1