第2課時烷烴知識條目必考要求加試要求1.同系物的概念，烷烴的分子組成和簡單命名bb2.同分異構體ab能力要求1.了解烷烴的組成、結構、通式及烷烴的主要性質。2.知道同系物、同分異構體的概念，能根據結構式或結構簡式判斷它們是否為同分異構體或同系物。一、烷烴1．下面是乙烷、丙烷、丁烷的結構式。回答下列問題：(1)每個碳原子形成4個共價鍵。(2)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。(3)烷烴的通式為CnH2n＋2(n≥1且n為整數)。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分子中碳原子數的增多，呈規律性的變化。如(1)常溫下其狀態由氣態變到液態又變到固態，熔、沸點逐漸升高。(2)相對密度逐漸增大。(3)常溫下，碳原子數小于或等于4時，均為氣態(新戊烷常溫下也為氣態)。3．物質的組成、結構決定物質的性質，這個規律在有機物中體現得尤其明顯。烷烴的化學性質與甲烷相似，請寫出下列反應的化學方程式(有機物寫結構簡式)：(1)燃燒。如丙烷的燃燒：CH3CH2CH3＋5O2eq\o(→,\s\up7(點燃))3CO2＋4H2O。(2)取代反應。如光照條件下，乙烷與氯氣發生取代反應(只要求寫一氯取代)：CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HCl。該反應中的化學鍵變化情況：斷裂C—H鍵和Cl—Cl鍵，形成C—Cl鍵和H—Cl鍵。(3)用通式表示烷烴的完全燃燒及鹵代反應(用X2表示)：①CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O；②CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up7(光))CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可與X2繼續發生取代反應。1．下列說法正確的是()A．飽和烴就是烷烴B．隨著碳原子數的遞增，烷烴的熔、沸點逐漸降低C．取代反應中可能有單質生成D．任何烷烴分子都不可能為平面結構答案D解析飽和鏈烴是烷烴，隨著碳原子數的增加，烷烴的熔、沸點逐漸升高，據CH4的分子結構可知，烷烴分子不可能是平面結構，A、B錯誤，D正確；由取代反應的定義可知C錯誤。2．下列關于CH4和的敘述正確的是()A．均能用CnH2n＋2組成通式來表示B．與所有烷烴互為同素異形體C．因為它們的結構相似，所以它們的化學性質相似，物理性質相同D．通常狀況下，它們都是氣態烷烴答案A解析B項，它們與其他碳原子數不同的烷烴互為同系物；C項，化學性質相似，但物理性質不同；D項，碳原子數小于或等于4的烷烴及新戊烷在通常狀況下是氣體。二、同系物同分異構體1．填表甲烷乙烷丙烷分子式CH4C2H6C3H8結構簡式CH4CH3CH3CH3CH2CH3根據上表回答下列問題：(1)相鄰烷烴分子在組成上均相差一個CH2原子團。(2)同系物是指結構相似，分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質，烷烴同系物的通式為CnH2n＋2。2．對比兩種物質的結構回答下列問題：正丁烷異丁烷(1)分子式均為C4H10，它們不是同系物，二者分子式相同，但結構不相同，正丁烷無支鏈，異丁烷有支鏈。(2)具有相同的分子式而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同分異構體。(3)判斷下列有關同分異構體的敘述是否正確①同分異構體具有相同的組成元素(√)②組成元素相同的化合物互為同分異構體(×)③同分異構體具有相同的相對分子質量(√)④相對分子質量相同的化合物互為同分異構體(×)⑤互為同分異構體的化合物也可能互為同系物(×)(4)是否互為同分異構體并說明理由。答案不是同分異構體，由于二者均為四面體結構，為同一種物質。(5)用結構簡式寫出戊烷(C5H12)的同分異構體。答案CH3CH2CH2CH2CH3(6)判斷下列說法是否正確，據此理解同分異構現象是有機物種類繁多的又一重要原因。①分子式不同的物質一定為不同物質，分子式相同的物質也可能為不同物質(√)②分子中含3個及3個以下碳原子的有機物一定不存在同分異構現象(×)③隨著碳原子數增多，烷烴的同分異構體數目有增多的趨勢(√)1.同系物的判斷2．烷烴同分異構體的書寫規律烷烴同分異構體的書寫規律可概括為主鏈由長到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排列對、鄰到間。選擇最長的碳鏈為主鏈；找出中心對稱線；碳原子必須滿足四個鍵；主鏈上的鏈端不能接甲基，主鏈上的第二個碳原子或倒數第二個碳原子不能接乙基，否則主鏈會改變，而容易出現重復結構。例如，書寫戊烷(C5H12)同分異構體的方法：(1)先寫出碳鏈最長的直鏈烴：CH3CH2CH2CH2CH3。(2)從主鏈上減少一個—CH3作為取代基(支鏈)，在所得主鏈上依次移動可能的位置，得(3)再從主鏈上減少一個碳原子作為所得主鏈的取代基，得故C5H12的同分異構體共有三種，依次稱為正戊烷、異戊烷、新戊烷。3．下列敘述錯誤的是()A．同系物之間在化學性質上相似B．同系物不可能是同分異構體C．同系物之間的物理性質隨分子里碳原子數的遞增，呈規律性的變化D．分子組成相差一個或幾個CH2原子團的物質互稱為同系物答案D解析分子組成相差一個或若干個CH2原子團的物質不一定互為同系物，還必須為同一類物質時才互為同系物，D項不正確。4．有下列結構的物質：①CH3(CH2)3CH3②CH3CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH2CH3其中，屬于同系物的是________(填字母，下同)；屬于同分異構體的是______；屬于同種物質的是________。A．①② B．②③C．③④⑤⑥⑦ D．①③E．③④⑤⑦ F．④⑥答案BDEAF解析7種物質均為烷烴，若碳原子數不同，則互為同系物；若碳原子數相同，而結構不同，則互為同分異構體；若碳原子數相同，且結構也相同，則為同一種物質。7種物質的分子式分別為①C5H12②C5H12③C6H14④C6H14⑤C6H14⑥C6H14⑦C6H14。所以①②中任一物質與③④⑤⑥⑦中任一物質均屬于同系物；①②結構相同，屬于同種物質，④⑥結構相同，屬于同種物質；③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互為同分異構體。1．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．①③⑤ B．②③C．①④ D．①②④答案C解析烷烴分子中無論是碳碳鍵還是碳氫鍵，都是單鍵，①說法正確；烷烴屬于飽和鏈烴，其化學性質一般比較穩定，通常烷烴不與酸、堿、氧化劑(如酸性KMnO4溶液)反應，也不能使溴水褪色，②⑤說法不正確；因分子通式CnH2n＋2中的氫原子已達完全飽和，因此符合通式CnH2n＋2的有機物一定是烷烴，③說法不正確；烷烴在光照下都能與氯氣發生取代反應，這是烷烴的主要特性之一，④說法正確。2．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兩種同分異構體D．C4H10進行一氯取代后最多生成兩種沸點不同的有機產物答案D解析因為丁烷有兩種同分異構體：CH3CH2CH2CH3和，各有兩種一氯代物，所以丁烷進行一氯取代后最多生成四種沸點不同的有機產物。3．下列各對物質中互為同系物的是()A．CH3—CH=CH2和CH3—CH2—CH=CH2B．CH3—CH3和CH3—CH=CH2C．CH3—CH2—CH3和CH3—CH=CH2D．CH3—CH2—CH=CH2和CH3—CH2—CH3答案A解析同系物的定義是結構相似(同一類)，在分子組成上相差一個或若干個CH2原子團的物質互為同系物，B、C、D三選項中給出的物質結構不相似，分子組成上也不相差一個或若干個CH2，所以B、C、D三項均不正確。4．在下列各組物質中，找出合適的序號填在對應的空格內：①NO2和N2O4②12C和14C③eq\o\al(40,19)K和eq\o\al(40,20)Ca④異戊烷()和新戊烷()⑤⑥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相同、中子數不同的原子，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，只是觀察角度不同。5．寫出下列各烷烴的分子式。(1)烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的43倍：________。(2)烷烴B的分子中含有200個氫原子：________。(3)分子中含有26個電子的烷烴C：________。(4)室溫下相對分子質量最大的氣態直鏈烷烴D：_________________。(5)0.1mol烷烴E完全燃燒，消耗標準狀況下的O211.2L：________。答案(1)C6H14(2)C99H200(3)C3H8(4)C4H10(5)C3H8解析(1)M＝2g·mol－1×43＝86g·mol－1，所以14n＋2＝86，n＝6，即該烷烴的分子式為C6H14。(2)由CnH2n＋2,2n＋2＝200，得n＝99，該烷烴的分子式為C99H200。(3)由CnH2n＋2可知：6n＋2n＋2＝26，n＝3，該烷烴的分子式為C3H8。(4)室溫下相對分子質量最大的氣態直鏈烷烴應為CH3CH2CH2CH3，分子式為C4H10。(5)0.1mol烷烴完全燃燒消耗O2為eq\f(11.2L,22.4L·mol－1)＝0.5mol。所以eq\f(3n＋1,2)＝5，n＝3，即E的分子式為C3H8。[基礎過關]題組一烷烴的分子組成和簡單命名1．(2017·北侖中學第二學期高一期中)下列物質中不屬于烴類的是()A．C6H6B．C8H10C．C2H4OD．C4H10答案C2．(2017·北侖中學第二學期高一期中)對于烴的命名正確的是()A．4-甲基-4,5-二乙基己烷B．3-甲基-2,3-二乙基己烷C．4,5-二甲基-4-乙基庚烷D．3,4-二甲基-4-乙基庚烷答案D解析選取含有碳原子數最多的碳鏈為主鏈，該有機物中最長的碳鏈含有7個C，主鏈為庚烷，編號從距離取代基最近的一端開始，滿足取代基編號之和最小，在3、4號C上各有一個甲基，在4號C上有一個乙基，該有機物的命名為3,4-二甲基-4-乙基庚烷。3．下列物質命名正確的是()A．1,3-二甲基丁烷B．2,3-二甲基-2-乙基己烷C．2,3-二甲基-4-乙基己烷D．2,4,5-三甲基己烷答案C4．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、氫原子個數比為1∶3的烴有兩種答案B解析A項，環烷烴也符合要求，但它不是鏈烴，屬于環烴；C項，由碳原子的成鍵方式和鍵角特征知，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。題組二烷烴的性質5．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．1mol丙烷完全燃燒需4mol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1molC3H8完全燃燒消耗O2的物質的量為3＋eq\f(8,4)＝5mol，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，不能被高錳酸鉀氧化即C3H8不能使高錳酸鉀溶液褪色，C項不正確。6．下列反應中，不屬于取代反應的是()A．CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH2Cl2＋HClB．CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(點燃))CO2＋2H2OC．CH3CH2Br＋H2O→CH3CH2OH＋HBrD．C2H6＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))C2H5Cl＋HCl答案B題組三同系物、同分異構體的判斷7．下列說法中正確的一組是()A．H2和D2互為同位素B．和互為同分異構體C．正丁烷和異丁烷是同系物D．和是同一種物質答案D解析H2和D2都是氫的單質，A錯誤；由于CH4分子是正四面體結構，其二溴代物只有一種結構，故二者是同一種物質，B錯誤；正丁烷和異丁烷屬于同分異構體，C錯誤。8．下列分子式只能表示一種物質的是()A．C2H6 B．C4H10C．C4H8Cl2 D．C答案A解析B、C均有同分異構體，D中碳有多種單質。9．下列化合物中有三種不同氫的是()A．2,2,3,3-四甲基丁烷B．2,5-二甲基己烷C．(CH3)2CHCH2CH3D．CH3C(CH3)3答案B解析A項，有一種氫；C項，有四種氫；D項，有一種氫。10．[2017·嘉興市桐鄉市茅盾中學高一(下)期中]同分異構現象是造成有機物數目繁多的原因之一。下列物質互為同分異構體的是()A．Ⅰ和Ⅱ B．Ⅱ和ⅢC．Ⅲ和Ⅳ D．Ⅰ和Ⅳ答案B解析具有相同的分子式、不同結構的化合物互為同分異構體，互為同分異構體的有機物一定滿足：①分子式相同，②結構一定不同，據此進行解答。題組四烷烴燃燒的計算11．某氣態烴20mL完全燃燒時，正好消耗同溫同壓下的O2100mL，則該烴是()A．C2H6 B．C3H8C．C4H10 D．C5H12答案B解析某氣態烴20mL完全燃燒時，正好消耗同溫同壓下的O2100mL，則消耗氧氣的物質的量為烴的物質的量的5倍，設烴的分子式為CxHy，燃燒時發生：CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2點燃,xCO2＋eq\f(y,2)H2O，則x＋eq\f(y,4)＝5，只有B符合，3＋eq\f(8,4)＝5，故選B。12．在常溫、常壓下，取下列四種氣態烴各1mol，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是()A．CH4 B．C3H8C．C4H10 D．C2H6答案C解析設此氣態烴的分子式為CxHy，其完全燃燒的化學方程式為CxHy＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))O2eq\o(→,\s\up7(點燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O，則1mol該烴完全燃燒時耗氧量為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))mol，將上述選項分別代入，比較可知C4H10耗氧量最多。13．某氣態烴在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．C2H4C．C3H8 D．C3H6答案B解析CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(點燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O(g)1x＋eq\f(y,4)xeq\f(y,2)因為燃燒前后壓強不變，說明燃燒前后氣體總體積不變，即1＋x＋eq\f(y,4)＝x＋eq\f(y,2)，得y＝4，所以B項正確。14．將0.1mol兩種氣態烴組成的混合氣體完全燃燒后得3.36L(標準狀況)CO2和3.6gH2O。下列說法正確的是()A．一定有甲烷 B．一定有乙烷C．一定沒有甲烷 D．可能有乙烷答案A解析0.1mol兩種氣態烴中含：n(C)＝n(CO2)＝0.15mol，n(H)＝2n(H2O)＝0.4mol，其平均分子式為C1.5H4。故一定有甲烷，沒有乙烷。[能力提升]15．有①甲烷，②乙烷，③丙烷，④丁烷4種烷徑，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改變，則該烴為________。答案(1)CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點燃))nCO2＋(n＋1)H2O(2)④(3)①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。16．觀察下面幾種烷烴的球棍模型：(1)與C互為同系物的是________，與C互為同分異構體的是__________。(2)在烷烴的同系物中，隨碳原子數增加，其熔、沸點依次________(其中碳原子數滿足________條件的烷烴常溫下呈氣態)，液態時密度依次________。答案(1)ABD(2)升高小于或等于4增大解析理解同系物、同分異構體的概念，會判斷同系物、同分異構體。了解隨碳原子數增加，烷烴熔點、沸點、密