步步高 学案导学高中化学人教版必修2配套文档 第3章 第1节 第2课时 烷烃Word文件下载.docx

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CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应。

[归纳总结]

[活学活用]

1.下列属于烷烃特有性质的是（　　）

A.在空气中完全燃烧的产物为二氧化碳和水

B.它们几乎不溶于水

C.可与氯气在光照下发生取代反应

D.可与溴水中的溴发生取代反应，可使酸性高锰酸钾溶液褪色

答案　C

解析　烃类化合物完全燃烧的产物均为二氧化碳和水，因此A不是烷烃的特有性质；

烃类化合物几乎都不溶于水，所以B也不正确；

烷烃与溴水、酸性高锰酸钾均不反应，故D不正确。

2.下列关于CH4和

的叙述正确的是（　　）

A.均能用CnH2n＋2组成通式来表示

B.与所有烷烃互为同素异形体

C.因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同

D.通常状况下，它们都是气态烷烃

答案　A

解析　B项，它们与其他碳原子数不同的烷烃互为同系物；

C项，化学性质相似，但物理性质不同；

D项，碳原子数小于或等于4的烷烃及新戊烷在通常状况下是气体。

故选A。

二　同系物　同分异构体

1.填表

甲烷

乙烷

丙烷

分子式

CH4

C2H6

C3H8

结构简式

CH3CH3

CH3CH2CH3

根据上表回答下列问题

（1）相邻烷烃分子在组成上均相差一个CH2原子团。

（2）同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，烷烃同系物的通式为CnH2n＋2。

2.对比两种物质的结构回答下列问题

（1）分子式均为C4H10，它们不是同系物，二者结构相似，碳碳之间都是以单键结合成链状，但结构并不相同，正丁烷无支链，异丁烷有支链。

（2）具有相同的分子式而具有不同结构的现象称为同分异构现象。

具有相同的分子式而结构不同的化合物互称同分异构体。

（3）判断下列有关同分异构体的叙述是否正确

①同分异构体具有相同的组成元素（　√　）

②组成元素相同的化合物互为同分异构体（　×

　）

③同分异构体具有相同的相对分子质量（　√　）

④相对分子质量相同的化合物互为同分异构体（　×

⑤互为同分异构体的化合物也可能互为同系物（　×

（4）

与

是否为同分异构体并说明理由。

答案　不是同分异构体，由于二者均为四面体结构，为同一种物质。

（5）用结构简式写出戊烷（C5H12）的同分异构体。

（6）判断下列说法是否正确，据此理解同分异构现象是有机物种类繁多的又一重要原因。

①分子式不同的物质一定为不同物质，分子式相同的物质也可能为不同物质（　√　）

②分子中含3个及3个以下碳原子的有机物一定不存在同分异构现象（　×

③随着碳原子数增多，烷烃的同分异构体数目有增多的趋势（　√　）

1.同系物的判断

2.烷烃同分异构体的书写规律

烷烃同分异构体的书写规律可概括为主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间。

选择最长的碳链为主链；

找出中心对称线；

碳原子必须满足四个键；

主链上的链端不能接甲基，主链上的第二个碳原子或倒数第二个碳原子不能接乙基，否则主链会改变，而容易出现重复结构。

例如，书写戊烷（C5H12）同分异构体的方法：

（1）先写出碳链最长的直链烃：

CH3CH2CH2CH2CH3。

（2）从主链上减少一个—CH3作为取代基（支链），在所得主链上依次移动可能的位置，得

。

（3）再从主链上减少一个碳原子作为所得主链的取代基，得

故C5H10的同分异构体共有三种，依次称为正戊烷、异戊烷、新戊烷。

3.下列叙述正确的是（　　）

A.含5个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成4个C—C单键

B.正丁烷中四个碳原子在同一条直线上

C.所有烷烃中都存在碳碳单键

D.二氯甲烷只有一种结构

答案　D

解析　含5个碳原子的有机物，如果为环烷烃（

），则可形成5个C—C单键；

正丁烷中的碳原子排列成锯齿状；

甲烷中只有一个碳原子，无法形成C—C单键，而甲烷为正四面体结构，任意二个氢原子之间的距离相等。

故正确答案为D。

4.有下列结构的物质：

①CH3（CH2）3CH3

②CH3CH2CH2CH2CH3　③CH3CH2CH2CH2CH2CH3

其中，属于同系物的是________；

属于同分异构体的是________；

属于同种物质的是________。

A.①②B.②③

C.③④⑤⑥⑦D.①③

E.③④⑤⑦F.④⑥

答案　BD　E　AF

解析　7种物质均为烷烃，若碳原子数不同，则互为同系物；

若碳原子数相同，而结构不同，则互为同分异构体；

若碳原子数相同，且结构也相同，则为同一种物质。

7种物质的分子式分别为①C5H12　②C5H12　③C6H14　④C6H14　⑤C6H14　⑥C6H14　⑦C6H14。

所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物；

①②结构相同，属于同种物质，④⑥结构相同，属于同种物质；

③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。

当堂检测

1.以下结构表示的物质中是烷烃的是（　　）

A.CH3OH

B.CH2===CH2

2.下列关于同系物的说法中，错误的是（　　）

A.同系物具有相同的实验式

B.同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍

C.同系物符合同一通式

D.同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数的增加呈规律性变化

3.下列说法正确的是（　　）

A.凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物

B.两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则二者一定是同分异构体

C.相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体

D.组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物互称为同分异构体

解析　仅分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，其分子结构不一定相似，如氢气（H2）和甲烷（CH4）分子组成上相差一个CH2，但二者不是同系物，A不对；

两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，只能确定它们的实验式相同，实验式相同的化合物分子式不一定相同，所以不一定是同分异构体，B不对；

相对分子质量相同的物质很多，有些分子组成不同，所以不一定是同分异构体，C不对；

当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互称为同分异构体。

4.有下列各组微粒或物质：

A.O2和O3

B.

C和

C

（1）______组两种微粒互为同位素。

（2）______组两种物质互为同素异形体。

（3）______组两种物质属于同系物。

（4）______组两物质互为同分异构体。

（5）______组两物质是同一物质。

答案　

（1）B　

（2）A　（3）C　（4）E　（5）D

5.写出下列烷烃的分子式

（1）同温同压下，烷烃的蒸气密度是H2的43倍：

______。

（2）分子中含有22个共价键的烷烃：

________。

（3）分子中含有30个氢原子的烷烃：

（4）室温下相对分子质量最大的直链气态烷烃：

答案　

（1）C6H14　

（2）C7H16

（3）C14H30　（4）C4H10

40分钟课时作业

[基础过关]

一、烷烃的结构与性质

1.有关烷烃的叙述：

①都是易燃物；

②特征反应是取代反应；

③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基，其中正确的是（　　）

A.①和③B.②和③

C.只有①D.①和②

解析　相邻烷烃在分子组成上相差一个—CH2—，而不是—CH3。

2.下列数值都是烃的相对分子质量值，其对应的烃一定为烷烃的是（　　）

A.44B.42C.54D.128

解析　用CnH2n＋2的Mr＝14n＋2进行判断，44对应的烃是C3H8,42对应的烃是C3H6,54对应的烃是C4H6,128对应的烃是C9H20。

由于1个C原子与12个H原子的式量之和相等，所以C9H20与C10H8的相对分子质量相等，则128对应的烃不一定是烷烃。

3.下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（　　）

A.烷烃几乎不溶于水

B.所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应

C.烷烃的分子通式为CnH2n＋2，符合该通式的烃不一定是烷烃

D.随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高

解析　烷烃不溶于水，A正确；

烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应，这是烷烃的结构特征和特征反应，B正确；

由于烷烃分子的通式CnH2n＋2中的H原子已达饱和，所以符合CnH2n＋2的有机物只可能为烷烃，C错；

随着碳原子数的增加，烷烃的相对分子质量增大，分子间作用力增大，其熔、沸点逐渐升高，D正确。

4.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D.酸性高锰酸钾溶液

解析　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、酸性高锰酸钾溶液均不反应。

二、烷烃燃烧的计算

5.在烷烃分子中，每增加一个碳原子，每摩尔该烷烃完全燃烧需要多消耗氧气（　　）

A.1molB.1.5molC.2molD.2.5mol

答案　B

解析　烷烃分子中，每增加一个碳原子，就增加一个CH2原子团，则1mol烷烃增加1molCH2原子团，完全燃烧多消耗1.5molO2。

6.有两种气态烷烃的混合物，在标准状况下，其密度为1.16g·

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.可能是甲烷和己烷的混合物

D.可能是乙烷和丙烷的混合物

解析　标准状况下该混合物的平均摩尔质量为M＝1.16g·

L－1×

22.4L·

mol－1≈26g·

mol－1，气态烷烃中只有甲烷摩尔质量小于26g·

mol－1，其他烷烃摩尔质量都大于26g·

mol－1，所以一定有甲烷，另一种可以为其他任意气态烷烃。

7.在常温、常压下，取下列四种气态烃各1mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是（　　）

A.CH4B.C3H8C.C4H10D.C2H6

解析　设此气态烃的分子式为CxHy，其完全燃烧的化学方程式为CxHy＋

xCO2＋

H2O，则1mol该烃完全燃烧时耗氧量为

mol，将上述选项分别代入，比较可知C4H10耗氧量最多。

三、同系物、同分异构体的判断

8.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.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体

解析　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；

相对分子质量相同，分子式不一定相同，如NO和C2H6，因此不一定是同分异构体。

9.下列物质之间的相互关系错误的是（　　）

A.CH3CH2OH和CH3OCH3互为同分异构体

B.干冰和冰为同一种物质

C.CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物

D.12C和14C互为同位素

解析　干冰是二氧化碳晶体，冰是固态的水。

10.有A、B两种烃，含碳的质量分数相等。

关于A和B的下列叙述正确的是（　　）

A.A和B一定是同分异构体

B.A和B不可能是同系物

C.A和B的实验式相同

D.A和B各1mol完全燃烧后生成CO2的质量一定相等

解析　因为A、B都是烃，碳的质量分数相同，则氢的质量分数也一定相同，则C、H的个数比相同，即实验式相同，可能是同系物，例如C2H4和C3H6，但分子式不一定相同。

[能力提升]

11.

（1）乙烷的电子式为________________，分子式为CmH20的烷烃中m为________，分子式为C8Hn的烷烃中n为________，与CO2密度（同温同压）相同的烷烃分子式为________，若上述四种烃各为1mol，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是________。

（2）若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烃各为1g，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是________。

答案　

（1）

　9　18　C3H8　C9H20

（2）CH4

解析　

（1）根据烷烃通式为CnH2n＋2可求出m为9，n为18，密度与CO2相同的烷烃式量为44，由14n＋2＝44可求出n为3，即分子式为C3H8。

若同为1mol烃，消耗O2的多少取决于CxHy中“x＋

”的大小，“x＋

”的值越大，消耗O2越多，此题中消耗O2最多的是C9H20。

（2）若同为1g烃，消耗O2的多少取决于CxHy中“

”的大小，“

”的值越大，消耗O2越多，此题中消耗O2最多的是CH4。

12.已知某烷烃分子中电子数为42。

（1）该烷烃的分子式为___________________________________________________。

（2）写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式：

________________________________________________________________________。

（3）上述同分异构体中，在相同条件下沸点最低的是

________________________（写结构简式）。

答案　

（1）C5H12

解析　

（1）烷烃分子通式为CnH2n＋2，则其分子中电子数为6n＋（2n＋2）＝42，n＝5，烷烃分子式为C5H12。

（2）烷烃C5H12有三种同分异构体，其结构简式分别为CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、CH3CHCH3CH2CH3、CCH3CH3CH3CH3。

（3）烷烃分子中，碳原子数相同时，所带支链越多，其沸点越低，因此烷烃C5H12三种同分异构体中，CCH3CH3CH3CH3沸点最低。

13.观察下面几种烷烃的球棍模型

（1）与C互为同系物的是________，与C互为同分异构体的是__________。

（2）在烷烃的同系物中，随碳原子数增加，其熔、沸点依次________（其中碳原子数满足________条件的烷烃常温下呈气态），液态时密度依次________。

答案　

（1）A　B　D　

（2）升高　小于或等于4　增大

解析　理解同系物、同分异构体的概念，会判断同系物、同分异构体。

了解随碳原子数增加，烷烃熔点、沸点、密度的递变规律。

14.相对分子质量为72的烷烃，其分子式是________。

若此有机物的一氯代物分子中有两个—CH3，两个—CH2—，一个

和一个—Cl，它们的可能结构分别是______、________、________、________。

答案　C5H12　

[拓展探究]

15.已知某种气态化石燃料中含有碳和氢两种元素。

为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量分数，可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体全部通入如图所示的装置，得到如表所列的实验数据（U形管中干燥剂只吸收水蒸气且假设产生的气体完全被吸收）。

实验前

实验后

（干燥剂＋U形管）的质量

101.1g

102.9g

（石灰水＋广口瓶）的质量

312.0g

314.2g

根据实验数据求：

（1）实验完毕后，生成物中水的质量为________g。

假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为________g。

（2）生成的水中氢元素的质量为________g。

（3）生成的CO2中碳元素的质量为________g。

（4）气态化石燃料中碳元素与氢元素的质量比为________。

答案　

（1）1.8　5　

（2）0.2　（3）0.6　（4）3∶1

解析　

（1）生成水的质量为102.9g－101.1g＝1.8g，生成正盐即CaCO3的质量为

×

100g·

mol－1＝5g。

（2）生成的水中氢元素的质量为

2g·

mol－1＝0.2g。

（3）生成的CO2中碳元素的质量为

12g·

mol－1＝0.6g。

（4）碳元素与氢元素的质量比为0.6∶0.2＝3∶1。