苏教通用版学年高中化学专题3常见的烃第一单元第1课时脂肪烃的类别烷烃学案苏教版选修5.docx
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苏教通用版学年高中化学专题3常见的烃第一单元第1课时脂肪烃的类别烷烃学案苏教版选修5
第1课时 脂肪烃的类别 烷烃
[核心素养发展目标] 1.宏观辨识与微观探析：
从化学键的饱和性等微观角度理解脂肪烃的分类。
2.证据推理与模型认知：
能通过模型假设、证据推理等方式理解同类物质的化学性质，会书写对应的反应方程式。
一、烃及其分类
1．烃
仅由碳、氢两种元素组成的有机物。
2．烃的分类
（1）根据分子中是否含有苯环
（2）脂肪烃的分类
例1
烷烃、烯烃、炔烃的分类依据主要是（ ）
A．分子内所含的元素种类
B．分子内碳链长短
C．分子内碳原子间的成键方式
D．分子内碳、氢原子数的关系
答案 C
解析 脂肪烃中可根据碳原子之间的成键方式不同分为烷烃、烯烃和炔烃。
二、脂肪烃的物理性质
1．烷烃的物理性质
物理性质
变化规律
状态
当碳原子数小于或等于4时，在常温下呈气态，其他的烷烃常温下呈固态或液态（新戊烷常温下为气态）
溶解性
都难溶于水，易溶于有机溶剂
沸点
随碳原子数的增加，沸点逐渐升高。
碳原子数相同的烃，支链越多，沸点越低
相对密度
随碳原子数的增加，相对密度逐渐增大。
烷烃的密度小于水的密度
2.烯烃、炔烃的物理性质
烯烃、炔烃的物理性质与烷烃相似。
例2
（2018·大理州新世纪中学月考）下列烷烃中，沸点最高的是（ ）
A．2 甲基丙烷B．2,2 二甲基丙烷
C．正己烷D．2 甲基戊烷
答案 C
解析 正己烷和2 甲基戊烷的相对分子质量比2 甲基丙烷、2,2 二甲基丙烷大，所以正己烷和2 甲基戊烷的沸点比2 甲基丙烷、2,2 二甲基丙烷高，己烷的同分异构体中正己烷支链最少，所以正己烷的沸点最高。
【考点】烷烃的物理性质与用途
【题点】烷烃的物理性质与递变规律
脂肪烃类熔、沸点一般较低。
其变化规律：
①组成与结构相似的物质（即同系物），相对分子质量越大，其熔、沸点越高。
②相对分子质量相近或相同的物质（如同分异构体），支链越多，其熔、沸点越低。
三、烷烃的结构特点与化学性质
1．烷烃及其结构特点
（1）烷烃
分子中的碳原子间都以单键结合成链状，剩余价键都与氢原子结合的饱和烃叫烷烃，如甲烷、丁烷等。
烷烃的通式为CnH2n＋2（n≥1）。
（2）结构特点：
分子中的碳原子全部饱和，除甲烷、乙烷以外，烷烃分子中的碳原子之间呈锯齿状排列。
2．化学性质
（1）稳定性：
常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂等都不发生反应，只有在特殊条件（如光照或高温）下才能发生某些反应。
（2）特征反应——取代反应
烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。
如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷，化学方程式为CH3CH3＋Cl2
CH3CH2Cl＋HCl。
（3）氧化反应——可燃性
烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成CO2和H2O，燃烧的通式为CnH2n＋2＋
O2
nCO2＋（n＋1）H2O。
（4）分解反应——高温裂化或裂解
烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：
C16H34
C8H16＋C8H18。
例3
下列说法中正确的是（ ）
A．分子式为C7H16的烷烃，含有3个甲基的同分异构体有2种
B．烷烃的通式为CnH2n＋2，随n值增大，碳元素的质量分数逐渐减小
C．分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃
D．异戊烷与2 甲基丁烷互为同系物
答案 C
解析 分子式为C7H16的烷烃，含有3个甲基的同分异构体有3种，A项错误；烷烃的通式为CnH2n＋2，碳元素的质量分数为
×100%＝
×100%，则随n值增大，碳元素的质量分数逐渐增大，B项错误；异戊烷与2 甲基丁烷为同一种物质，D项错误。
【考点】烷烃的组成与结构
【题点】烷烃的结构特点
分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃，碳原子数不同的烷烃一定互为同系物。
但符合通式CnHm且碳原子数不同的烃不一定互为同系物。
例4
液化气的主要成分是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是（ ）
A．丙烷是链状烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上
B．在光照条件下能够与Cl2发生取代反应
C．丙烷比其同分异构体丁烷易液化
D．1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2
答案 C
解析 丙烷是直链烷烃，其中碳原子为饱和碳原子，三个碳原子构成锯齿状的链状结构，故3个碳原子不在同一直线上，A正确；丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，B正确；丙烷与丁烷互为同系物，C错误；1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2，D正确。
【考点】烷烃的结构与性质综合分析
【题点】烷烃结构与性质的综合考查
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烷烃取代反应的特点
（1）一氯乙烷与乙烷相比较，碳链结构保持不变，只是乙烷分子中的一个氢原子被氯原子所取代。
（2）烷烃与卤素单质发生的取代反应不会停留在第一步，如一氯乙烷会继续与氯气反应生成二氯乙烷、三氯乙烷等。
故一氯乙烷一般不用乙烷与氯气发生取代反应制取。
（3）烷烃能与卤素单质反应，不能与卤素单质的水溶液反应。
（1）比较烷烃的熔、沸点的思路
（2）烷烃分子的结构特点：
碳原子以单键形成链状结构；烷烃的主要性质：
①取代反应（光照）、②氧化反应（点燃）、③分解反应（高温）。
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
（1）烷烃、烯烃、炔烃和苯的同系物都属于脂肪烃（ ）
（2）碳原子数目小于5的烃常温下都是气体（ ）
（3）烷烃分子中的碳原子一定在同一条直线上（ ）
（4）碳原子数相同的烃，沸点相同（ ）
（5）相邻的两个烷烃分子组成上相差一个甲基（ ）
（6）烷烃分子中，所有的碳原子不可能位于同一平面（ ）
（7）1 戊烯比2 甲基 1 丁烯的沸点高（ ）
（8）乙烷在光照条件下与氯气反应，可生成9种同分异构体（ ）
答案
（1）×
（2）× （3）× （4）× （5）× （6）× （7）√ （8）×
2．下列物质的沸点由高到低排列顺序正确的是（ ）
①丁烷 ②2 甲基丙烷 ③戊烷 ④2 甲基丁烷⑤2,2 二甲基丙烷
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 对于烷烃，碳原子数越多，沸点越高；对于碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低；因此，综合排序为③＞④＞⑤＞①＞②。
3．（2018·河口县民中月考）下列关于烷烃性质的叙述错误的是（ ）
A．都能使酸性KMnO4溶液褪色
B．都能燃烧
C．都不溶于水
D．都能发生取代反应
答案 A
解析 烷烃都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A错误；烷烃都能燃烧，如果是完全燃烧生成二氧化碳和水，B正确；烷烃都不溶于水，C正确；烷烃都能发生取代反应，D正确。
【考点】烷烃的性质
【题点】烷烃的化学性质
4．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是（ ）
A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3Cl
B．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物中CH3Cl最多
C．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物为混合物
D．1molCH4完全生成CCl4，最多消耗2molCl2
答案 C
解析 甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，故得不到纯净的CH3Cl，A错误、C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产物中HCl最多，B错误；1molCH4完全生成CCl4，最多消耗4molCl2，D错误。
5．在光照条件下，将1molCH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代产物，则消耗Cl2的物质的量为（ ）
A．1molB．2molC．2.5molD．10mol
答案 C
解析 由于CH4＋Cl2
CH3Cl＋HCl，CH4＋2Cl2
CH2Cl2＋2HCl，CH4＋3Cl2
CHCl3＋3HCl，CH4＋4Cl2
CCl4＋4HCl。
1molCH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25mol，则消耗Cl2的物质的量为0.25mol＋0.25mol×2＋0.25mol×3＋0.25mol×4＝2.5mol。
6．已知烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。
（1）该烷烃A的分子式为___________________________________。
（2）写出A可能存在的结构简式：
___________________________。
（3）若A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种。
①用系统命名法命名，B的名称为__________________________。
②B与Cl2发生反应生成一氯代物的化学方程式为___________________________。
③B燃烧的化学方程式为___________________________。
答案
（1）C5H12
（2）CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH（CH3）CH2CH3、C（CH3）4
（3）①2,2 二甲基丙烷
②C（CH3）4＋Cl2
C（CH3）3CH2Cl＋HCl
③C5H12＋8O2
5CO2＋6H2O
解析 根据A的密度是相同条件下H2密度的36倍，推知其相对分子质量为72，设分子式为CnH2n＋2，求得n＝5，则分子式为C5H12。
题组一 烃及脂肪烃的分类
1．下列关于烃的说法正确的是（ ）
A．烃是指分子里含有碳、氢元素的化合物
B．烃可以分为脂肪烃和烷烃
C．烃是指仅由碳、氢两种元素组成的化合物
D．含有双键或叁键的烃称为不饱和脂肪烃
答案 C
解析 烃是指只含C、H元素的化合物，A项错误；含双键或叁键的烃有可能是芳香烃，含双键或叁键的脂肪烃才称为不饱和脂肪烃，D项错误。
2．下列物质中属于不饱和烃的是（ ）
A.
B.
C.
D.
答案 B
解析 饱和烃和不饱和烃是对脂肪烃的再分类，而D属于芳香烃，不在讨论的范围之内，分子中含有碳碳双键或叁键的脂肪烃属于不饱和烃，符合要求的只有B项。
题组二 烷烃的物理性质及变化规律
3．根据以下数据推断丙烷的沸点可能是（ ）
物质
甲烷
乙烷
丁烷
戊烷
沸点
－162℃
－89℃
－1℃
36℃
A．约－40℃B．低于－160℃
C．低于－89℃D．高于36℃
答案 A
解析 烷烃的熔、沸点随分子中碳原子数的增加而升高，丙烷的沸点应介于乙烷和丁烷之间，答案为A。
【考点】烷烃的物理性质与用途
【题点】烷烃的物理性质及递变规律
4．在1.013×105Pa下，测得的某些烷烃的沸点见下表。
据表分析，下列说法正确的是（ ）
物质名称
沸点/℃
正丁烷CH3（CH2）2CH3
－0.5
正戊烷CH3（CH2）3CH3
36.1
异戊烷
27.8
新戊烷
9.5
正己烷CH3（CH2）4CH3
69.0
A.在标准状况下，新戊烷是气体
B．在1.013×105Pa、20℃时，C5H12都是液体
C．烷烃随碳原子数增加，沸点降低
D．C5H12随支链数增加，沸点降低
答案 D
解析 新戊烷的沸点是9.5℃，标准状况下是液体，20℃时是气体，A、B均错误；烷烃随碳原子数的增加，沸点升高，C错误；C5H12的三种同分异构体中，随支链数增加，沸点逐渐降低，D正确。
【考点】烷烃的物理性质与用途
【题点】烷烃的物理性质及递变规律
题组三 烷烃的结构与性质
5．下列关于烷烃的叙述中正确的是（ ）
A．燃烧产物一定为二氧化碳和水
B．烷烃分子中碳原子不可能在同一平面上
C．在烷烃分子中，所有的化学键都为单键
D．任何烷烃分子中碳氢原子个数之比都是相同的
答案 C
解析 烷烃中含有碳、氢元素，完全燃烧的产物为二氧化碳和水，但如果氧气不足，烷烃不完全燃烧，产物有可能为一氧化碳和水；烷烃中的乙烷2个C原子可以在同一直线上，除此之外，多碳烷烃主链是锯齿形，碳原子可能在同一平面内；烷烃属于饱和链烃，不存在不饱和键，分子中所有的化学键都为单键；烷烃的通式为CnH2n＋2，C、H原子个数之比＝n∶（2n＋2），碳原子数不同时碳氢原子个数之比不同。
【考点】烷烃的组成与结构
【题点】烷烃的分子结构与组成
6．下列性质中不属于烷烃具有的性质的是（ ）
A．都溶于水
B．完全燃烧产物只有CO2和H2O
C．与卤素单质发生取代反应
D．通常不与强酸、强碱、强氧化剂反应
答案 A
解析 烷烃只由C和H两种元素组成，完全燃烧只生成二氧化碳和水；烷烃能与卤素单质发生取代反应；烷烃均难溶于水；烷烃通常不与强酸、强碱和强氧化剂反应。
【考点】烷烃的结构与性质综合分析
【题点】烷烃结构与性质的综合考查
7．下列反应中，属于取代反应的是（ ）
①CH3CH2CH3＋Br2
CH3CH2CH2Br＋HBr
②C4H10＋
O2
4CO2＋5H2O
③CH3COOH＋CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3＋H2O
④C6H6＋HNO3
C6H5NO2＋H2O
A．①②B．①③④C．②③D．②④
答案 B
解析 反应①为烷烃典型特征取代反应，反应②为氧化反应，反应③为酯化反应（取代反应），反应④为硝化反应。
【考点】烷烃的化学性质
【题点】烷烃的取代反应
8．（2018·吉安市安福二中月考）下列表格中烷烃的一氯代物只有一种，仔细分析其结构和组成的变化规律，判断第4位烷烃的分子式是（ ）
……
1
2
3
……
A.C36H70B．C36H72C．C53H106D．C53H108
答案 D
解析 根据题意推出，第3位烷烃分子中氢原子被甲基取代，第3位氢原子个数为36，故第4位烷烃含甲基36个，含氢36×3＝108，含碳（108－2）/2＝53，得到第4位烷烃分子式为C53H108。
【考点】烷烃的组成与结构
【题点】烷烃的分子结构与组成
9．下列关于戊烷的说法正确的是（ ）
A．分子中的碳原子在一条直线上
B．其一氯代物共有8种
C．能与溴水发生取代反应
D．同分异构体有2种
答案 B
解析 烷烃中碳原子的排布呈锯齿状，C5H12分子中的五个碳原子不在一条直线上；CH3CH2CH2CH2CH3为正戊烷，有3种氢原子，
为异戊烷，有4种氢原子，
为新戊烷，有1种氢原子，其一氯代物共有8种；戊烷与溴水不反应，能与溴单质发生取代反应；戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体。
10．丙烷的分子结构可简写成键线式结构
，有机物A的键线式结构为
，有机物B与等物质的量的H2发生加成反应可得到有机物A。
下列有关说法错误的是（ ）
A．有机物A的一氯取代物只有4种
B．用系统命名法命名有机物A，名称为2,2,3 三甲基戊烷
C．有机物A的分子式为C8H18
D．B的结构可能有3种，其中一种名称为3,4,4 三甲基 2 戊烯
答案 A
解析 根据信息提示，A的结构简式为
，有5种不同化学环境的氢原子，则A的一氯取代物有5种；A是B和H2等物质的量加成后的产物，故A中相邻碳原子上有氢原子的位置都可以是双键，则B可能的结构简式有三种：
、
、
，依次命名为3,3 二甲基 2 乙基 1 丁烯、3,4,4 三甲基 2 戊烯、3,4,4 三甲基 1 戊烯。
11．有一类组成最简单的有机硅化物叫硅烷，它的分子组成与烷烃相似，下列说法中错误的是（ ）
A．硅烷的分子通式可表示为SinH2n＋2
B．甲硅烷的热稳定性比甲烷强
C．甲硅烷的沸点比甲烷高
D．甲硅烷（SiH4）燃烧生成SiO2和H2O
答案 B
解析 硅烷的分子组成和烷烃相似，可表示为SinH2n＋2；硅的非金属性比碳弱，甲硅烷的热稳定性不如甲烷；SiH4的相对分子质量比CH4大，沸点比甲烷高；与甲烷性质对比，甲硅烷充分燃烧生成二氧化硅和水。
12．燃烧0.1mol两种气态烃的混合物，生成3.58LCO2（标准状况）和3.60gH2O，则混合气体中（ ）
A．一定有甲烷B．一定有乙烷
C．一定无甲烷D．一定有丙烷
答案 A
解析 生成n（CO2）＝
≈0.16mol，生成n（H2O）＝
＝0.2mol，因此两种气态烃的平均组成为C1.6H4，根据混合物的平均组成可知，碳原子数小于1.6的烃只有甲烷，而另一种烃中氢原子数必为4，且碳原子数大于或等于2。
13．有A、B、C三种烃，已知：
①B完全燃烧的产物n（CO2）∶n（H2O）＝2∶3。
②C为饱和链烃，通常状况下呈气态，其二氯代物有三种。
③A是B分子中的氢原子全部被C分子中的最简单的烃基取代的产物；A遇Br2的CCl4溶液不褪色，其一氯代物只有一种。
试回答下列问题：
（1）B的最简式为________，分子式为________，其二溴代物有________种。
（2）C的三种二氯代物的结构简式分别为____________、________、________。
（3）A的结构简式为____________________________________________。
答案
（1）CH3 C2H6 2
（2）
（3）
解析
（1）由B的燃烧产物可推出B分子中n（C）∶n（H）＝1∶3，B的最简式为CH3，故B的分子式只能是C2H6，为乙烷，其二溴代物有两种。
（2）气态烷烃中只有异丁烷的二氯代物有三种，可推断C应为异丁烷。
（3）异丁烷中最简单的烃基为甲基，甲基取代乙烷中的所有氢原子生成2,2,3,3 四甲基丁烷，其分子式为C8H18。
14．某烷烃的结构简式为CH3CH（CH3）CH（C2H5）2。
（1）该烷烃的名称是____________________。
（2）该烷烃可用不饱和烃与足量氢气反应得到。
若不饱和烃为烯烃A，则烯烃的结构简式可能有________种。
（3）有一种烷烃C与上述烷烃是同分异构体，它却不能由任何烯烃催化加氢得到。
则C的结构简式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
与氯气发生取代反应所得一氯代物有________种。
答案
（1）2 甲基 3 乙基戊烷
（2）4
（3）
1
解析 根据烷烃命名原则，该烃最长碳链为5个碳原子，命名为2 甲基 3 乙基戊烷。
该烷烃若由烯烃加氢而成，则凡是相邻碳原子上都有氢原子的位置均可插入双键，这样的位置有4种，
，故烯烃有4种。
烷烃C与CH3CH（CH3）CH（C2H5）2互为同分异构体，且不能由任何烯烃加氢而成，说明C与CH3CH（CH3）CH（C2H5）2含有相同的碳原子数，且C中相邻的碳原子上至少有一个碳原子上没有氢原子，故C的结构高度对称，结构简式为
。
15．（2017·河北武邑中学高二检测）在烷烃分子中的基团：
CH3—、—CH2—、
、
中的碳原子，分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。
例如：
分子中，n1＝6，n2＝0，n3＝2，n4＝1。
在烷烃（除甲烷外）分子中，各种类型的原子个数之间存在着一定的关系。
试根据不同烷烃的组成和结构，分析出烷烃（除甲烷外）中各原子数的关系。
（1）烷烃分子中氢原子数为A，A与n1、n2、n3、n4的关系是：
A＝________，或A＝________。
（2）四种碳原子数之间的关系为n1＝________。
（3）若某烷烃分子中n2＝n3＝n4＝1，写出该分子的结构简式和键线式，并对其进行命名：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）3n1＋2n2＋n3 2（n1＋n2＋n3＋n4）＋2
（2）n3＋2n4＋2
（3）
2,2,3 三甲基戊烷；
2,3,3 三甲基戊烷；
2,2,4 三甲基戊烷
解析
（1）因为伯、仲、叔、季碳原子结合的H原子数分别为3、2、1、0，所以根据伯、仲、叔碳原子数即可确定烷烃分子中H原子数为3n1＋2n2＋n3；根据烷烃的分子通式为CnH2n＋2，n＝n1＋n2＋n3＋n4，即可确定烷烃分子中的H原子数为2（n1＋n2＋n3＋n4）＋2。
（2）由
（1）中H原子数的关系可得3n1＋2n2＋n3＝2（n1＋n2＋n3＋n4）＋2，整理即得n1＝n3＋2n4＋2。
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