新人教版高中化学必修2学案第3章有机化合物第一节第2课时烷烃学案.docx
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新人教版高中化学必修2学案第3章有机化合物第一节第2课时烷烃学案
第2课时 烷烃
1．了解烷烃的组成和结构，了解简单烷烃的命名。
2．理解同系物、同分异构体的概念。
一、烷烃
1．结构特点
（1）单键：
碳原子之间以碳碳单键结合成链状。
（2）饱和碳原子剩余价键全部跟氢原子结合，是饱和烃。
2．组成通式：
CnH2n＋2（n≥1）。
3．物理性质（随分子中碳原子数增加）
（1）熔、沸点：
逐渐升高。
（2）状态：
由气态→液态→固态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态。
（3）密度：
逐渐增大且均比水的密度小，难溶于水。
4．化学性质（与甲烷相似）
（1）稳定性：
通常状态下烷烃与强酸、强碱、强氧化剂不反应。
（2）可燃性：
烷烃都能燃烧，燃烧通式为CnH2n＋2＋
O2
nCO2＋（n＋1）H2O。
（3）取代反应：
烷烃都能与卤素单质发生取代反应。
乙烷（CH3CH3）与Cl2在光照条件下反应生成一氯代物的化学方程式为CH3CH3＋Cl2
CH3CH2Cl＋HCl。
5．习惯命名
（1）碳原子数不同时
碳原子数（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
n>10
相应汉字数字＋烷
如C8H18命名为辛烷，C16H34命名为十六烷。
（2）碳原子数n相同结构不同时，用正、异、新表示，如C4H10的两种分子的命名：
无支链时，CH3CH2CH2CH3正丁烷；
有支链时，
异丁烷。
二、同系物、同分异构体
1．同系物
（1）概念：
结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
（2）实例：
碳原子个数不同的烷烃互为同系物，如CH4与C2H6、C3H8等互为同系物。
2．同分异构体
（1）概念
①同分异构现象：
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。
②同分异构体：
分子式相同而结构不同的化合物互称同分异构体。
（2）实例
①正丁烷和异丁烷互为同分异构体。
②C5H12的3种同分异构体的结构简式分别为
CH3CH2CH2CH2CH3、
、
。
1．下列有机物中，属于烷烃的是（ ）
解析：
烷烃是只有碳碳单键和碳氢单键的链烃，A项含有碳碳双键；B项含有氯元素，不属于烃；C项含有环状结构，不属于链烃；只有D项属于烷烃。
答案：
D
2．（2018·云南民族大学附中期中）正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是（ ）
A．具有相同的物理性质
B．具有相似的化学性质
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：
同分异构体结构不同，物理性质不同，A错误；同分异构体可能具有相似化学性质，也可能不相似，B错误；正丁烷与异丁烷的空间结构不同，C错误；正丁烷与异丁烷分子式相同，分子内碳原子的连接顺序不同，属于碳链异构，D正确。
答案：
D
3．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）
（1）正丁烷（CH3—CH2—CH2—CH3）中碳原子连成的碳链是直线形的。
（ ）
（2）符合通式CnH2n＋2（n≥1）的烃一定属于烷烃。
（ ）
（3）相对分子质量相同的有机物一定是同分异构体。
（ ）
（4）烷烃一定条件下能与Cl2发生取代反应。
（ ）
（5）烷烃燃烧的产物只有水和二氧化碳。
（ ）
答案：
（1）×
（2）√ （3）× （4）√ （5）×
同系物的判断
1．判断标准
（1）分子结构相似，即两种物质均属于同一类物质（同类）。
（2）分子组成上相差一个或若干个CH2原子团（不同碳）。
2．互为同系物的有机化合物的组成与结构特点
（1）同系物结构相似，主要指化学键类型相同，官能团（种类和数目）相同，分子中各原子的结合方式相似，属于同一类物质。
如
和CH3CH2CH3，前者有支链，后者无支链，但均为碳与碳以单键相连，其余价键全部结合氢原子，所以结构相似，故称为同系物。
（2）同系物组成元素必相同。
（3）同系物必符合同一通式。
但符合同一通式，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质也不一定是同系物，如CH2===CH2（乙烯）和
（环丙烷）不是同系物。
（4）同系物一定具有不同的分子式（碳原子数不同）。
（5）同系物一定具有不同的相对分子质量（相差14n，n≥1）。
下列叙述错误的是（ ）
A．同系物之间在化学性质上相似
B．同系物不可能是同分异构体
C．同系物之间的物理性质随分子里碳原子数的递增，呈规律性的变化
D．分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质互称为同系物
【解析】 同系物的结构相似，有相同的通式，故同系物的化学性质相似，A项正确；同系物分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，故同系物的分子式不同，不可能是同分异构体，B项正确；同系物的物理性质随碳原子递增而有规律性的变化，C项正确；同系物的结构必须相似，如CH2===CH2与
二者分子组成上相差一个CH2原子团，但结构不相似，二者不互称为同系物，D项错误。
【答案】 D
（2018·成都市航天中学期末）下列物质中一定互为同系物的是（ ）
A．CH2===CH2和CH2===CH—CH===CH2
B．C2H6和C6H14
C．C2H4和C4H8
D．
解析：
结构相似，分子组成相差若干个CH2原子团的同一类有机物，互称为同系物。
A、C中不是同一类有机物，均错误；B中都是烷烃，且碳原子数不同，互为同系物，正确；D中分子式相同，结构相同，属于同一种物质，错误。
答案：
B
同分异构体的判断
1．判断标准
“同”——分子式相同；
“异”——结构不同。
2．正确理解同分异构体
（1）分子式相同
①同分异构体一定具有相同的相对分子质量，反之，不一定成立。
如C2H4、N2的相对分子质量均为28，但二者不属于同分异构体。
②同分异构体一定具有相同的组成元素，反之，不一定成立。
如CH4、C2H6组成元素均为C、H，但二者不是同分异构体。
③同分异构体中各元素的质量分数一定相同，最简式相同，反之，不一定成立。
如C2H4与C3H6分子中C、H的质量分数均分别相同，最简式相同，但二者不是同分异构体。
（2）结构不同
①原子或原子团的连接顺序不同；②原子的空间排列不同；③同分异构体物理性质不同，化学性质不同或相似。
3．一卤代烃的同分异构体的判断——等效氢法
要判断某烃的一卤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）连在同一碳原子上的甲基（—CH3）上的氢原子等效；
（3）处于对称位置上的氢原子等效，如
有两种等效氢，一元取代产物有两种。
烃分子中等效氢原子有几种，则该一元取代物就有几种同分异构体。
下列结构简式代表了________种不同的烷烃，互为同分异构体的是________。
【解析】 ①和④为同一物质，③和⑤也为同一物质，所以共4种有机物。
①③⑥三种有机物结构不同，分子式均为C5H12，故互称同分异构体。
【答案】 4 ①③⑥（或④⑤⑥）
（2018·湖南师大附中期中）下图是立方烷（cubane）的球棍模型，下列有关说法不正确的是（ ）
A．其一氯代物只有一种
B．其二氯代物有三种
C．立方烷是乙烷的同系物
D．它与苯乙烯（C6H5—CH===CH2）互为同分异构体
解析：
立方烷整个分子的结构是立方体形，且分子结构是对称的，只有1种氢原子，立方烷的一氯代物只有一种，A正确；立方烷二氯代物有三种，即两个氯原子在立方体同边有一种情况，两个氯原子的位置在对角有两种情况，所以同分异构体有三种，B正确；结构相似，分子组成相差若干个CH2原子团的有机物互为同系物，因此立方烷不可能是乙烷的同系物，C错误；分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体，苯乙烯的分子式与立方烷的分子式相同，但结构不同，所以它们互为同分异构体，D正确。
答案：
C
1.（2018·湖南五市十校期中）下列有关烷烃的叙述中，正确的是（ ）
①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②烷烃能使酸性KMnO4溶液褪色 ③分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃 ④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色
A．①③⑤B．②③
C．①④D．①②④
解析：
在烷烃分子中，碳原子之间以单键结合，碳原子剩余的价键全部与氢原子结合，故所有的化学键都是单键，①正确；烷烃的化学性质非常稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，②错误；分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃，③错误；所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，④正确；光照条件下，乙烷通入溴水中不能发生反应，故不能使溴水褪色，⑤错误。
答案：
C
2．1mol乙烷在光照条件下，最多可以与多少摩尔Cl2发生取代反应（ ）
A．4mol B．8mol
C．2molD．6mol
解析：
乙烷的分子式为C2H6，与Cl2反应时，1molCl2只能取代烷烃中的1mol氢原子，则1mol乙烷最多可与6molCl2发生取代反应。
答案：
D
3．某烷烃一个分子中含有200氢原子，则该烃的分子式是（ ）
A．C97H200B．C98H200
C．C99H200D．C100H200
解析：
设烷烃的化学式为CnH2n＋2，故2n＋2＝200，n＝99，故选C项。
答案：
C
4．（2018·南阳市第一中学月考）下列化合物的一氯代物的数目排列顺序正确的是（ ）
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3 ②（CH3）2CHCH（CH3）2 ③（CH3）3CCH2CH3 ④（CH3）3CC（CH3）3
A．①>②>③>④B．②>③＝①>④
C．③>②>④>①D．③＝①>②>④
解析：
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3中有3种H原子，其一氯代物有3种；②（CH3）2CHCH（CH3）2中有2种H原子，其一氯代物有2种；③（CH3）3CCH2CH3中有3种H原子，其一氯代物有3种；④（CH3）3CC（CH3）3中有1种H原子，其一氯代物有1种；所以一氯代物同分异构体数为①＝③＞②＞④。
答案：
D
5．某烷烃的相对分子质量为30，请回答以下问题：
（1）该烷烃的结构简式为________________。
（2）该烷烃与氯气在光照条件下生成一氯代物，请写出该反应的化学方程式______________，该反应的反应类型为________。
解析：
设该烷烃的化学式为CnH2n＋2，可知12×n＋1×（2n＋2）＝30，故n＝2，故其为乙烷。
答案：
（1）CH3CH3
（2）CH3CH3＋Cl2
CH3CH2Cl＋HCl 取代反应
1．下列关于甲烷及烷烃的说法中错误的是（ ）
A．乙烷和丙烷互为同系物
B．光照条件下，甲烷与Cl2的反应属于取代反应
C．甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．烷烃的通式为CnH2n＋2（n为正整数）
解析：
甲烷不能与酸性KMnO4溶液反应，不能使酸性KMnO4溶液褪色，C项错误。
答案：
C
2．（2018·北京101中学期中）2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述正确的是（ ）
A．丙烷的分子式是C3H6
B．丙烷分子中的碳原子在一条直线上
C．丙烷在光照条件下能够与氯气发生取代反应
D．丙烷的沸点比乙烷低
解析：
丙烷属于烷烃，丙烷的分子式为C3H8，A错误；丙烷分子中的碳原子不在一条直线上，B错误；丙烷属于烷烃，丙烷在光照条件下能与Cl2发生取代反应，C正确；丙烷的相对分子质量大于乙烷，丙烷分子间作用力大于乙烷，丙烷的沸点比乙烷高，D错误。
答案：
C
3．（2018·桂林市第十八中学期中）下列关于甲烷的说法错误的是（ ）
A．与氯乙烷是同系物
B．属于饱和烃
C．是共价化合物
D．能与卤素单质发生取代反应
解析：
结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物，氯乙烷含有氯元素，与甲烷的结构不相似，不能互为同系物，A错误；甲烷属于烷烃，属于饱和烃，B正确；甲烷分子中只有共价键，属于共价化合物，C正确；甲烷在一定条件下能与卤素单质发生取代反应生成卤代烃，D正确。
答案：
A
4．下列关于同系物的叙述中，正确的是（ ）
A．某有机物的组成可用通式CnH2n＋4表示
B．C5H12表示的一定是纯净物
C．同系物之间具有相同的化学性质
D．两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍
解析：
烷烃是饱和烃，也就是说碳原子结合的H原子最多，分子通式为CnH2n＋2，故烃的通式不可能为CnH2n＋4；C5H12有3种同分异构体，故分子式为C5H12的有机物可能是混合物；同系物之间化学性质相似；同系物分子组成上差一个或若干个CH2原子团，相对分子质量差14或14的整数倍。
答案：
D
5．在下列结构的有机化合物中，属于同分异构体的正确组合是（ ）
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
A．①③ B．①③⑤
C．②④⑤ D．③④
解析：
所给物质中③④为同一物质，①③④⑤分子式均为C5H12，②的分子式为C6H14。
答案：
B
6．（2018·南宁三中期末）下列分子式只能表示一种物质的是（ ）
A．CH2Cl2B．C4H10
C．C5H12D．C6H12
解析：
CH2Cl2只有一种结构，只表示一种物质，A正确；C4H10、C5H12、C6H12均存在同分异构体，不能表示一种物质。
答案：
A
7．（2018·北京101中学期中）有下列各组微粒或物质：
A．O2和O3
B.
C和
C
（1）互为同位素的是________（填序号，下同）；属于同系物的是________；属于同一种物质的是________；互为同分异构体的是________。
（2）E组中的两种物质的名称分别是________、________。
解析：
（1）O2和O3是O元素形成的两种不同的单质，两者互为同素异形体；
C和
C是质子数相同、中子数不同的两种核素，两者互为同位素；CH3CH2CH2CH3和
的结构相似、分子组成上相差1个“CH2”原子团，两者互为同系物；二氯甲烷为四面体结构，两者为同一物质；CH3CH2CH2CH3和
的分子式都是C4H10，结构不同，两者互为同分异构体。
（2）CH3CH2CH2CH3的名称为正丁烷，
的名称为异丁烷。
答案：
（1）B C D E
（2）正丁烷 异丁烷
8．（2018·赣州第一中学期末）如图表示4个碳原子相互结合的方式。
小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
（1）图中互为同分异构体的是：
A与________；B与________；D与________（填编号）。
（2）在如图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成________和________；不仅可以形成________，还可以形成碳环。
（3）图中属于烷烃的是________（填编号）。
解析：
（1）分子式相同，结构不同的有机物互为同分异构体，A为丁烷，A与C分子式都是C4H10，结构不同，互为同分异构体；B与E、F、H的分子式均是C4H8，结构不同，互为同分异构体；D与G的分子式均为C4H6，结构不同，互为同分异构体。
（2）碳原子之间成键方式具有多样性，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成碳碳双键、碳碳三键，不仅可以形成碳链还可以形成碳环。
（3）按照碳碳间成键方式烃可分为烷烃、烯烃、炔烃，烷烃分子中，碳原子和其他原子均以单键成键，烷烃只含单键，成链状，烯烃含有碳碳双键，炔烃含有碳碳三键，根据图示的球棍模型可以看出，B、E、F属于烯烃，D、G属于炔烃，H属于环烷烃，只有A、C中碳原子和其他原子以共价单键结合，属于烷烃。
答案：
（1）C EFH G
（2）碳碳双键 碳碳三键 碳链 （3）AC
1．（2018·湖南师大附中期中）下列是四种烷烃分子的球棍模型或结构简式，其中沸点最高的是（ ）
A.
B．CH3CH2CH2CH2CH2CH3
C．CH3CH2CH2CH2CH3
D．CH3CH2CH3
解析：
A为新戊烷，B为正己烷，C为正戊烷，D为丙烷，这几种物质都是烷烃，且都是分子晶体，烷烃中碳原子个数越多其熔沸点越高，同分异构体中支链越多其熔沸点越低，A、C属于同分异构体，A中支链大于C，所以沸点高低顺序是B＞C＞A＞D，则沸点最高的是正己烷。
答案：
B
2．烷烃分子可以看作由以下基团组合而成：
—CH3、—CH2—、
。
如某烷烃分子中同时存在这四种基团，则该烷烃最少含有的碳原子数应是（ ）
A．6B．7
C．8D．9
解析：
符合条件的烷烃，其中一种烷烃的结构简式为
，故其碳原子数最少为8个，选C项。
答案：
C
3．（2018·南昌市第二中学月考）C5H10Cl2分子中含有一个甲基的同分异构体有多少种（ ）
A．5B．6
C．7D．8
解析：
C5H10Cl2二氯代物的同分异构体可以采用“定一移二”法解题，先找出所有的同分异构体，再找出只含1个“—CH3”的同分异构体。
，移动氯原子有四种符合条件的同分异构体，
移动氯原子有两种符合条件的同分异构体，所以符合题意的同分异构体共有6种。
答案：
B
4．0.2mol某烷烃完全燃烧后，将生成的气体缓慢通过盛有0.5L2mol·L－1的NaOH溶液中，生成的Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶3，则该烷烃为（ ）
A．甲烷B．乙烷
C．丙烷D．丁烷
解析：
由题干知烷烃燃烧生成的CO2与1molNaOH恰好完全反应，产物为Na2CO3和NaHCO3，则方程式为
4CO2＋5NaOH===Na2CO3＋3NaHCO3＋H2O
4mol5mol
nmol1mol
n＝
＝0.8mol
设该烷烃为CnH2n＋2，则
CnH2n＋2＋
O2
nCO2＋（n＋1）H2O
1molnmol
0．2mol0.8mol
n＝
＝4
故该烷烃为C4H10。
答案：
D
5．（2018·上高县第二中学期末）两种气态烷烃的混合物，在标准状况下其密度为1.16g/L，则关于此混合物的组成的说法正确的是（ ）
A．一定有甲烷
B．一定有乙烷
C．可能是甲烷和正戊烷的混合物
D．可能是乙烷和丙烷的混合物
解析：
气态烷烃混合物的平均摩尔质量为
＝ρ·Vm＝1.16g/L×22.4L/mol＝26g/mol，混合烃的平均相对分子质量为26，该烷烃混合物应含有一个相对分子质量比26小的，还含有一个相对分子质量比26大的烷烃，故一定含有甲烷，可能含有乙烷，正戊烷标准状况下不是气体，乙烷、丙烷相对分子质量均大于26，故选A项。
答案：
A
6．写出下列各烷烃的分子式。
（1）相对分子质量为212的烷烃的分子式为________。
（2）烷烃的分子中含有22个氢原子________。
（3）1L烷烃的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15L的水蒸气________。
（4）分子中含有22个共价键的烷烃为________。
（5）室温下相对分子质量最大的气态无支链烷烃F为________。
解析：
烷烃的通式为CnH2n＋2，
（1）中利用该通式可得12n＋2n＋2＝212，解得n＝15。
（2）中根据其有22个氢原子，可知其碳原子数为10。
（3）同温同压下气体体积比等于其物质的量之比，由题条件可知1mol烷烃含30molH原子，可得其分子式为C14H30。
（4）CnH2n＋2中含有的共价键数为3n＋1，则含22个共价键的烷烃有7个碳原子，分子式为C7H16。
（5）室温下无支链的相对分子质量最大的气态烷烃为正丁烷，分子式为C4H10。
答案：
（1）C15H32
（2）C10H22 （3）C14H30 （4）C7H16 （5）C4H10
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