最新人教版必修2高中化学配套习题312烷烃及答案.docx
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最新人教版必修2高中化学配套习题312烷烃及答案
第2课时 烷 烃
目标导航] 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.了解简单烷烃的命名。
4.知道同系物、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。
一、烷烃
1．分子结构特点
2．物理性质
（1）递变规律（随碳原子数n递增）
（2）相似性
烷烃均难溶于水，相对密度均小于1。
3．化学性质（与CH4相似）
（1）稳定性
在通常情况下，烷烃比较稳定，跟强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等都不反应。
（2）燃烧反应
烷烃燃烧通式：
CnH2n＋2＋
O2
nCO2＋（n＋1）H2O。
（3）取代反应
烷烃能与氯气等卤素单质在光照条件下发生取代反应，如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学方程式为C2H6＋Cl2
C2H5Cl＋HCl。
4．习惯命名法
（1）表示
碳原子数（n）及其表示
n≤10
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
甲
乙
丙
丁
戊
己
庚
辛
壬
癸
n＞10
相应数字
（2）举例：
C6H14命名为己烷，C18H38命名为十八烷。
（3）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。
议一议
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）烷烃的分子通式是CnH2n＋2（n≥1），但符合通式CnH2n＋2的不一定是烷烃（ ）
（2）烷烃的特征性质是能与卤素单质发生取代反应（ ）
（3）烷烃性质稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色（ ）
答案
（1）×
（2）√ （3）√
2．多碳原子烷烃（如CH3CH2CH2CH2CH3）分子中，碳原子是直线形吗？
答案 不是。
烷烃分子中的碳原子以单键与其他原子相连，因此与之成键的4个原子构成四面体结构。
碳原子一定不在同一直线上，直链烷烃中碳原子的排列呈锯齿状。
二、同系物 同分异构体
1．同系物
（1）特点：
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。
（2）实例：
CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3等烷烃互为同系物。
提醒
（1）同系物具有相同的通式，但是通式相同的有机物不一定互为同系物，同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
（2）同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n（n＝1,2,3……）。
2．同分异构体
（1）概念：
具有相同的分子式，但具有不同的结构的物质。
（2）实例：
CH3CH2CH2CH3与
互为同分异构体。
（3）同分异构体的沸点：
支链越多，沸点越低。
（4）同分异构现象是有机化合物种类繁多的原因之一。
议一议
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
（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（ ）
答案
（1）√
（2）× （3）√ （4）× （5）×
2．丁烷有几种同分异构体，其一氯代物有几种？
答案 丁烷有两种同分异构体，它们分别是正丁烷和异丁烷。
其一氯代物共有四种，它们分别是CH3CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CHClCH3、（CH3）2CHCH2Cl、（CH3）2CClCH3。
一、烷烃的结构特点
例1 下列说法正确的是（ ）
A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B．分子组成符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃
C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D．碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种
解析 A项中环烷烃也符合要求，但它不是链烃，属于环烃；C项中由碳原子的成键方式和键角特征知，碳原子呈折线方式排列，因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上；D项中n（C）∶n（H）＝1∶3时必为C2H6，一定是乙烷。
答案 B
归纳总结 烷烃的结构特点
（1）单键：
碳原子之间以碳碳单键相结合。
（2）饱和：
碳原子剩余价键全部跟氢原子结合，烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，烷烃的含氢量最大。
（3）链状：
碳原子结合成的链可以是“直链”，也可以含有支链。
变式训练1 下列性质中，属于烷烃特征的是（ ）
A．完全燃烧只生成二氧化碳和水
B．它们不溶于水
C．分子的通式为CnH2n＋2，与氯气发生取代反应
D．它们密度都较小
答案 C
解析 分子通式为CnH2n＋2，与Cl2发生取代反应是烷烃的特征，而其他类别的烃燃烧时也产生二氧化碳和水，且密度较小，难溶于水，故A、B、D错误，选C。
二、同系物 同分异构体
例2 下列物质中互为同分异构体的有______________；互为同位素的有________________；互为同素异形体的有____________；是同种物质的有________________。
（用序号填写）
①液氯 ②
③金刚石 ④
Cl
⑤
⑥
⑦
⑧氯气 ⑨石墨 ⑩
Cl
解析 同分异构体是分子式相同，结构不同的化合物，⑤和⑦的分子式都为C6H14，二者互为同分异构体；同位素是质子数相同而中子数不同的原子，故④和⑩互为同位素；同素异形体是同种元素形成的不同种单质，故③和⑨是同素异形体。
①和⑧、②和⑥是同种物质。
答案 ⑤和⑦ ④和⑩ ③和⑨ ①和⑧、②和⑥
归纳总结 同位素、同素异形体、同分异构体和同系物之间的区别
比较
概念
定 义
化学式
结 构
性 质
同位素
质子数相同、中子数不同的原子
原子符号表示不同，如
H、
H、
H
电子排布相同，原子核结构不同
物理性质不同，化学性质相同
同素异形体
同一种元素形成的不同单质
元素符号表示相同，分子式不同，如石墨和金刚石、O2和O3
单质的组成或结构不同
物理性质不同，化学性质相似
同分异构体
分子式相同、结构式不同的化合物
相同
不同
物理性质不同，化学性质不一定相同
同系物
结构相似，组成相差一个或若干个CH2原子团的化合物
组成元素相同，通式相同，相对分子质量相差14n，如CH4和CH3CH3
同一类物质，结构相似
物理性质不同，化学性质相似
变式训练2 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
答案 C
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。
三、烷烃同分异构体的找法
例3 某化合物A的化学式为C5H11Cl，分析数据表明，分子中有两个“—CH3”、两个“—CH2—”、一个“CH”和一个“—Cl”，写出它的同分异构体的结构简式。
解析 本题考查限制条件下一元取代物同分异构体的书写。
可先写出C5H12的三种同分异构体的结构简式，然后对每一种异构体分别进行氯代，写出各同分异构体的结构简式，再从中找出符合条件的。
从上式可看出正戊烷一氯代物有3种，符合条件的为
与
。
异戊烷一氯代物有4种，符合条件的有2种：
与
。
新戊烷一氯代物有1种，不符合条件。
答案
归纳总结 烷烃同分异构体的写法
（1）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，排布由对到邻到间。
①先写出碳原子数最多的主链。
②再写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基连在主链某碳原子上。
③再写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基连在主链碳原子上，依次类推。
（2）以C6H14为例作方法解析（为了简便，只写碳链骨架）：
①将分子中全部碳原子连成一条直链。
C—C—C—C—C—C
②从主链的一端取下一个C原子，依次连在主链，即得到多个带有甲基的同分异构体碳骨架。
注意 不能连接在端部，要考虑到对称避免重复。
③从主链上取下两个C原子，看成一个整体或分开，依次连接到剩余的含4个碳原子的主链，由于两个碳原子作为一个整体的连接方式会改变主链C原子数，如
主链实际为5个C原子，与上面的书写重复，故这种形式不存在，其余两种为
（支链对位），
（支链邻位）。
若再从主链取下更多C原子，其连接方式均与上面的连接重复。
因此，C6H14有5种同分异构体。
注意
（1）主链上的链端C原子不能连接取代基，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避免写出重复的结构。
（2）书写时不能只写碳链骨架，应满足碳原子的四个价键的要求，再添写出相应数目的氢原子。
变式训练3 下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是（ ）
A．CH3CH2CH2CH3B．CH3CH（CH3）2
C．CH3C（CH3）3D．（CH3）2CHCH2CH3
答案 C
解析 判断烃的一元取代物同分异构体的数目的关键在于找出“等效氢原子”的数目。
A、B、C、D中等效氢原子数目分别为2、2、1、4种，故一氯代烃有一种的只有C。
规律总结 同分异构体“等效氢”判断法
烃分子中等效氢原子的种类有多少，其一氯代物种类就有多少，判断等效氢原子的方法有：
（1）同一碳原子上所连的氢原子是等效的；
（2）同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的，如
中四个甲基等效，即新戊烷分子中的12个氢原子是等效的；
（3）处于镜面对称位置上的氢原子是等效，如
中的四个甲基是等效的，两个
是等效的。
1．关于烷烃的叙述不正确的是（ ）
A．分子式符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃
B．烷烃均能与氯水发生取代反应
C．正戊烷的熔、沸点比异戊烷的高
D．烷烃不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化
答案 B
解析 对烷烃的概念应从“单键、饱和、链状”三方面理解，分子式符合CnH2n＋2的烃中碳原子均已饱和，则A正确；烷烃的化学性质与甲烷相似，取代反应必须与纯卤素单质反应，则D正确，B错误；结合烷烃的物理性质的递变规律，可知C正确。
2．下列分子式不止表示一种物质的是（ ）
A．C3H8B．C4H10C．CHCl3D．CH2Cl2
答案 B
解析 正丁烷和异丁烷的分子式都是C4H10。
C3H8（丙烷）、CHCl3（三氯甲烷）、CH2Cl2（二氯甲烷）都只表示一种物质。
3．下列物质之间的相互关系错误的是（ ）
A．CH3CH2CH2CH2CH3和
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
答案 B
解析 干冰是二氧化碳晶体，冰是固态的水。
4．分子式为C4H10的烃的一氯代物的同分异构体有（ ）
A．3种B．4种C．5种D．6种
答案 B
解析 分子式为C4H10的烃有两种同分异构体：
CH3CH2CH2CH3（正丁烷）和
（异丁烷），正丁烷和异丁烷各有2种不同化学环境的氢原子，故C4H10的一氯取代物有4种。
5．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）AB 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。
基础过关]
题组1 烷烃及其性质判断
1．下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是（ ）
A．烷烃同系物随着相对分子质量增大，熔点、沸点逐渐升高；常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态
B．烷烃同系物的密度随着相对分子质量的增大逐渐增大
C．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应，烷烃燃烧时生成二氧化碳和水
D．烷烃都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
答案 D
解析 烷烃不能与溴水、酸性KMnO4溶液反应。
2．下列关于CH4和
的叙述正确的是（ ）
A．均能用组成通式CnH2n＋2来表示
B．与所有烷烃互为同分异构体
C．它们物理、化学性质相同
D．通常情况下前者是气体，后者是液体
答案 A
解析 因二者均为烷烃，都符合通式CnH2n＋2，A正确；它们与其他烷烃互为同系物，B错误；化学性质相似，但物理性质不同，C错误；碳原子数小于或等于4的烷烃常温下是气体，D错误。
3．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
答案 A
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、酸性高锰酸钾溶液不反应。
4．在下列5种物质沸点的排列顺序中，正确的是（ ）
①正丁烷 ②2 甲基丙烷CH3CH（CH3）CH3] ③戊烷
④2 甲基丁烷 ⑤2,2 二甲基丙烷C（CH3）4]
A．①＞②＞③＞④＞⑤B．⑤＞④＞③＞②＞①
C．③＞④＞⑤＞①＞②D．②＞①＞⑤＞④＞③
答案 C
解析 根据烃类的熔、沸点大小判断规律：
在有机物同系物中，随着碳原子数的增加，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烃，支链越多，熔、沸点越低。
分析各选项，①②均有4个C原子，③④⑤均有5个碳原子，故①②的沸点小于③④⑤的沸点；②有1个支链，而①无，故①>②；③无支链，④有1个支链，⑤有2个支链，故③>④>⑤。
综上所述：
③>④>⑤>①>②。
题组2 同系物、同分异构体
5．下列关于同系物的说法中，错误的是（ ）
A．同系物具有相同的最简式
B．同系物能符合同一通式
C．同系物中，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，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化
答案 A
解析 结构相似，必属同一类物质，因此有同一通式，但不一定有相同的最简式，A错误，B正确；相邻同系物组成上相差一个CH2原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化，D正确。
6．下列说法中正确的一组是（ ）
A．H2和D2互为同位素
B．
和
互为同分异构体
C．正丁烷和异丁烷是同系物
D．
和
是同一种物质
答案 D
解析 H2和D2都是氢的单质，A错误；由于CH4分子是正四面体结构，其二溴代物只有一种结构，故二者是同一种物质，B错误；正丁烷和异丁烷属于同分异构体，C错误。
题组3 烃的燃烧计算
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
答案 C
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＋
O2
xCO2＋
H2O，则1mol该烃完全燃烧时耗氧量为
mol，上述选项分别代入
mol，比较可知C4H10耗氧量最多。
8．
（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相同的烷烃相对分子质量为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。
能力提升]
9．有下列结构的物质：
①CH3（CH2）3CH3
②CH3CH2CH2CH2CH3
③CH3CH2CH2CH2CH2CH3
④
⑤
⑥
⑦
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．①② B．②③ C．③④⑤⑥⑦ D．①③
E．③④⑤⑦ F．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。
10．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
（2）CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、
（3）
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、
（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，
沸点最低。
拓展探究]
11．
（1）请写出烷烃CnH2n＋2（n≥1）在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式：
________________________________________________________________________。
有①甲烷、②乙烷、③丙烷、④丁烷4种烷烃，试回答下列各题（填序号）：
（2）相同状况下，等体积的上述气态烃充分燃烧，消耗O2的量最多的是________。
（3）等质量的上述气态烃，在充分燃烧时，消耗O2的量最多的是________。
（4）10mL某气态烃，在50mLO2中充分燃烧，得到液态水，以及体积为35mL的混合气体（所有气体体积均在同温、同压下测定）。
该气态烃是________。
答案
（1）CnH2n＋2＋
O2
nCO2＋（n＋1）H2O
（2）④ （3）① （4）②
解析
（1）烷烃CnH2n＋2燃烧的化学方程式为CnH2n＋2＋
O2
nCO2＋（n＋1）H2O。
（2）相同状况下，等体积即物质的量相同，消耗O2的量取决于
，即丁烷消耗O2的量最多。
（3）等质量时耗O2量取决于氢的含量，即甲烷耗O2量最多。
（4）反应前后体积之差为25mL，根据燃烧化学方程式可知该烃为乙烷。
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