1、人教版化学必修2讲义第三章 有机化合物 第1节 第2课时第2课时烷烃学习目标核心素养建构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理解同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单的烷烃的同分异构体。知 识 梳 理一、烷烃1分子结构特点【自主思考】1多碳原子烷烃(如CH3CH2CH2CH2CH3)分子中，碳链是直线状吗？提示不是。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，因为直链烷烃中碳原子的排列呈锯齿状。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(
2、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：CnH2n2O2nCO2(n1)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C2H6Cl2C2H5ClHCl。4习惯命名法(1)表示碳原子数(n)及其表示n1012345678910甲乙丙丁戊己庚辛壬癸n10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
3、时，：异丁烷。【自主思考】2正丁烷与异丁烷的沸点哪一个更高，有何规律？提示正丁烷的沸点高。碳原子数相同的烷烃，一般支链越多，沸点越低，所以沸点：正丁烷异丁烷。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。特别提醒(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(n1,2,3)。2同分异构体(1)概念：具有相同的分子式，但具有不同的结
4、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。效 果 自 测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)烷烃的分子通式是CnH2n2(n1)，但符合通式CnH2n2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()(4)同分异构体具有相同的组成元素()(5)组成元素相同的化合物互为同分异构体()(6)同分异构体具有相同的相对分子质量()(7)相对分子质量相同的化合物互为同分异构体()(8)互为同分异构体的化合物也
5、可能互为同系物()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2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CnH2n2，与氯气发生取代反应D它们密度都较小答案C3下列各物质：O2和O312C和14CC2H6和C3H8(1)互为同位素的是_。(2)互为同素异形体的是_。(3)同属于烷烃的是_。(4)互为同分异构体的是_。(5)互为同系物的是_。答案(1)(2)(3)(4)(5)探究一、同系物的组成与结构特点【合作交流】1CH2=CHCH3和的组成相同，二者中哪一个与CH2CH2互为同系物？由此判断：分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机
6、物一定是同系物吗？提示与CH2=CH2互为同系物的是CH2=CHCH3，因为CH2CH2和CH2CHCH3分子中都含有，结构相似，且分子组成上相差1个CH2原子团。分子中含碳碳单键而不含双键，化学键类型不同，结构不相似。由此可知分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物结构不一定相似，故不一定是同系物。2CH3CH2CH2CH3与是否属于同系物？为什么？提示不是。因为同系物在分子组成上必须相差1个或若干个CH2原子团，一定具有不同的分子式。而CH3CH2CH2CH3与分子式相同，属于同分异构体。3同系物具有同一通式，具有同一通式的有机物一定是同系物吗？提示不一定，如CH2=CH2和通式相同
7、，均为CnH2n，再如CH3CH2CH2CH3与通式也相同，但它们均不为同系物，所以具有同一通式的有机物不一定是同系物。【点拨提升】1同系物判断的三个关键点：(1)“同”互为同系物的物质必须属于同一类物质。(2)“似”结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。(3)“差”组成上相差n个CH2原子团(n1)。同系物一定具有不同的碳原子数(或分子式)。同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。2判断同系物时应注意的两个问题：(1)互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同，也可能不同。(2)同系物和同分异构体的区别，同系物结构相似，组成不同，分子式不同；同分异构体分子式相同，
8、结构可能相似也可能不相似。3同系物判断的几个“一定”和“不一定”(1)同系物在分子组成上一定相差一个或若干个“CH2”原子团；但在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定是同系物。(2)同系物具有同一通式，但具有同一通式的有机物不一定是同系物。(3)同系物的化学性质一定相似，但化学性质相似的物质不一定是同系物。(4)同系物的相对分子质量一定不相同。【典题例证1】下列各组内的物质不属于同系物的是(双选)()解析虽然A中的3个选项有的是直链结构，有的是带支链的结构，但它们通式相同，都属于烷烃，在分子组成上分别相差一个CH2原子团，故为同系物；B选项中的3种物质均只含一个碳碳双键、在
9、分子组成上分别相差一个CH2原子团，也属于同系物；C中和分子式相同，结构不同，是同分异构体；D中3种物质互为同分异构体、因此选C、D。答案CD【学以致用1】下列说法中错误的是()化学性质相似的有机物一定是同系物分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物一定是同系物若烃中碳、氢元素的质量分数相同，它们必定是同系物互为同系物的两种有机物的物理性质有差异，但化学性质必定相似A B只有C只有 D只有解析互为同系物的有机物结构相似，化学性质相似，物理性质随碳原子数的递增呈规律性变化，正确；化学性质相似的有机物，结构不一定相似，故不一定是同系物，错误；CH2=CH2和在分子组成上相差一个CH2原子团，碳、
10、氢元素的质量分数均相同，但二者结构不相似，不是同系物，错误，故选D。答案D探究二、同分异构体的判断【合作交流】1同分异构体的相对分子质量相同，那么，相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗？提示相对分子质量相同，但分子式不一定相同，如相对分子质量为28的分子有CO、N2、C2H4，它们不是同分异构体。2同分异构体的分子中各元素的质量分数分别相等，分子中各元素的质量分数分别相等的物质一定是同分异构体吗？提示各元素的质量分数相同的物质，分子式不一定相同，如CH2=CH2、CH3CH=CHCH3和分子中碳元素和氢元素的质量分数均为85.7%和14.3%，但它们不是同分异构体。3CH3CH=CH2与互
11、为同分异构体吗？同分异构体的化学性质一定相同吗？提示二者分子式相同，碳原子与碳原子间的连接方式不同，结构不同，是同分异构体；同分异构体可能是不同类的物质，如题干所述两种物质，它们的化学性质不同。4丁烷有几种同分异构体？其一氯代物有几种？提示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4种，它们分别是CH3CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CHClCH3、(CH3)2CHCH2Cl、(CH3)2CClCH3。【点拨提升】1同分异构体判断时的易错点碳碳单键可以旋转，因此烷烃(主链的碳原子数4)的碳链形状可以改变。在判断是否为同分异构体时，要特别注意与同一物质相区分。2简单烷烃的
12、同分异构体数目烷烃分子组成越复杂，同分异构体越多，如CH4、C2H6、C3H8无同分异构体，C4H10有2种同分异构体，C5H12有3种同分异构体。【典题例证2】下列说法中正确的是()AC3H7Cl有3种同分异构体B相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体C同分异构体之间的转化是化学变化答案C【学以致用2】下列物质中，互为同分异构体的是()CCH4与CH3CH3DCH3CH(CH3)CH2CH2CH3与CH3CH2CH2CH(CH3)CH3解析两种物质是否为同分异构体，一看分子式(相同)，二看结构式(不同)。如下图：答案B探究三、烷烃的结构和性质【合作交流】1根据甲烷的空间构型，试
13、分析多个碳原子的烷烃中碳键为什么不是直线形而是锯齿状？提示烷烃分子中碳原子间只能以单键结合成链状，碳原子的其他价键都与氢原子结合，使每个碳原子的价键充分利用达到“饱和”。因碳原子形成的4个单键伸向四面体的4个顶点，故多个碳原子的烷烃中碳链不会呈直线形，而是呈锯齿状。2根据甲烷的化学性质，推测丙烷的化学性质主要有哪些？提示在光照条件下能和氯气、溴蒸气发生取代反应，能和O2发生燃烧反应。3根据烃的元素组成特点，试分析如何通过烃的燃烧实验，推导出烃的分子式？提示通过一定量的烃燃烧生成CO2和H2O的量计算出烃、CO2、H2O的定量关系，求出1 mol烃分子中碳、氢原子的物质的量。【点拨提升】1烷烃的
14、结构特点(1)单键：碳原子之间以碳碳单链相结合。(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。2常见的呈四面体结构的物质(1)正四面体结构的物质：甲烷、四氯化碳、铵根离子。(2)四面体结构的物质：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷。3烷烃的化学性质(1)在光照条件下与卤素单质发生取代反应。CnH2n2X2CnH2n1XHX(2)燃烧反应。CnH2n2O2nCO2(n1)H2O【典题例证3】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
15、成符合CnH2n2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13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)13时必为C2H6，一定是乙烷。答案B【学以致用3】下列有关烷烃的叙述中，正确的是()在烷烃分子中，所有的化学键都是单键烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去分子通式为CnH2n2的烃不一定是烷烃所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色A BC D解析烷烃分子
16、中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，说法正确；烷烃属饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应，也不能使溴水褪色，说法不正确；因分子通式CnH2n2中的氢原子已达完全饱和，因此符合通式CnH2n2的有机物一定是烷烃，说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，说法正确。答案C1关于烷烃的叙述不正确的是()A分子式符合CnH2n2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CnH2n2的烃中碳
17、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。答案B2下列分子式不止表示一种物质的是()AC3H8 BC4H10CCHCl3 DCH2Cl2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。答案B3下列物质之间的相互关系错误的是()ACH3CH2CH2CH2CH3和互为同分异构体B干冰和冰为同一种物质CCH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物D12C和14C互为同位素解析干冰是二氧化碳晶体，冰是固态的水。答案B4分子式为C4
18、H10的烃的一氯代物的同分异构体有()A3种 B4种C5种 D6种解析分子式为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。答案B5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_。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。答案(1)ABD(2)升高小于或等于4增大
19、课时作业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溶液褪色解析烷烃不能与溴水、酸性KMnO4溶液反应。答案D2下列关于CH4和的叙述正确的是()A均能用组成通式CnH2n2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，后者是液体解析因二者均为烷烃，都符合通式CnH2n2，A正确；它们与其他烷烃互为同系物，B
20、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。答案A3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、酸性高锰酸钾溶液不反应。答案A4在下列5种物质沸点的排列顺序中，正确的是()正丁烷2甲基丙烷CH3CH(CH3)CH3戊烷2甲基丁烷2,2二甲基丙烷C(CH3)4A BC D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
21、低。分析各选项，均有4个C原子，均有5个碳原子，故的沸点小于的沸点；有1个支链，而无，故；无支链，有1个支链，有2个支链，故。综上所述：。答案C5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。答案A6下列说法中正确
22、的一组是()AH2和D2互为同位素解析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。答案D7在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是()ACH4 BC3H8CC4H10 DC2H6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CxHyO2xCO2H2O，则1 mol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。答案C8(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
23、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1 mol，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1 g，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是_。解析(1)根据烷烃通式为CnH2n2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14n244可求出n为3，即分子式为C3H8。若同为1 mol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1 g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
24、中消耗O2最多的是CH4。答案(1) 918C3H8C9H20(2)CH49有下列结构的物质：CH3(CH2)3CH3CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3于同系物的是_；属于同分异构体的是_；属于同种物质的是_。A BC DE F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C5H12、C5H12、C6H14、C6H14、C6H14、C6H14、C6H14。所以中任一物质与中任一物质均属于同系物；结构相同，属于同种物质，结构相同，属于同种物质；或
25、互为同分异构体。答案BDEAF10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)。解析(1)烷烃分子通式为CnH2n2，则其分子中电子数为6n(2n2)42，n5，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CH3CH2CH2CH2CH3、(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。答案(1)C5H12(2)CH3CH2CH2CH2CH3、11(1)请写出烷烃CnH2n2(n1
26、)在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式：_ _。有甲烷、乙烷、丙烷、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)10 mL某气态烃，在50 mL O2中充分燃烧，得到液态水，以及体积为35 mL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_。解析(1)烷烃CnH2n2燃烧的化学方程式为：CnH2n2O2nCO2(n1)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25 mL，根据燃烧化学方程式可知该烃为乙烷。答案(1)CnH2n2O2nCO2(n1)H2O(2)(3)(4)
