（新课标）2019-2020学年高中化学 第三章 有机化合物 第一节 最简单的有机化合物——甲烷 第二课时 烷烃学案 新人教版必修2

第二课时烷烃学习目标核心素养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烷烃的同分异构体。1.微观探析：从不同角度认识烷烃的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念。2模型认知：建立同系物、同分异构体判断及书写的思维模型。一、烷烃1分子结构(1)结构特点(2)分子通式：烷烃的分子通式为cnh2n2。2物理性质3.化学性质(与甲烷类似)(1)稳定性：与强酸、强碱、强氧化剂等不反应。(2)可燃性：烷烃都能燃烧，cnh2n2燃烧的化学方程式为cnh2n2o2nco2(n1)h2o。(3)取代反应：烷烃都能与卤素单质发生取代反应。c2h6与cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式为c2h6cl2c2h5clhcl。4习惯命名法(1)碳原子数不同二、同系物和同分异构体1同系物2同分异构现象和同分异构体同分异构体的沸点：支链越多，沸点越低。1正误判断(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)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下列物质中，属于烷烃的是()答案c4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)知识点一烷烃的结构和性质烷烃的组成与结构特点(1)单键：烷烃分子里只有两种化学键：碳碳单键和碳氢键。每个碳原子都以四个共价单键与其他碳原子或氢原子相连接。(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：碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链，如图所示。(4)烷烃的通式为cnh2n2(n为正整数)，符合该通式的烃一定是烷烃，且烷烃分子中的氢原子数一定是偶数。【典例1】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，可使溴水褪色所有的烷烃都可以在空气中燃烧abcd思路启迪分析此类题目时，既要准确掌握烷烃的组成和碳原子的成键特点，又要熟练掌握烷烃发生取代反应时的反应条件及反应机理。解析烷烃属于饱和烃，碳与碳之间、碳与氢之间都以单键结合；烷烃性质稳定，均不能使酸性kmno4溶液褪色；分子通式为cnh2n2的烃一定是烷烃；烷烃在光照条件下都能与cl2发生取代反应；c2h6不能与溴水发生取代反应使其褪色，但能与br2蒸气在光照下发生取代反应。烷烃都可以在空气中燃烧生成co2和h2o。答案b针对训练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知识点二同系物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，结构可能相似也可能不相似。【典例2】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ab只有c只有d只有思路启迪解决此题目，既要掌握“同系物”概念的内涵和外延，又要明确概念中的关键点，即各原子成键方式相似，分子组成上相差n个ch2原子团。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、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。针对训练2下列各组内的物质不属于同系物的是()解析虽然a中的3种物质有的是直链结构，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、在分子组成上分别相差一个ch2原子团，也属于同系物；c项中的3种物质均以碳碳单键形成一个饱和碳环且在分子组成上相差一个ch2原子团，故为同系物；d中的3种物质互为同分异构体，因此选d。答案d知识点三同分异构体1.烷烃同分异构体的写法例如：ch4、ch3ch3、ch3ch2ch3的结构式只有1种。2烷烃一元取代物同分异构体数目烃分子中等效氢原子的种类有多少，其一元取代物种类就有多少，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；3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。【典例3】有机物与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有()a1种b2种c3种d4种思路启迪要判断某烃的一氯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。其次要关注分子中等效碳上连的h原子也是等效的。解析与cl2发生取代反应，生成的一氯代物有3种，分别为答案c针对训练3在下列结构的有机物中，属于同分异构体的正确组合是()ch3ch2ch2ch2ch3ch3ch2ch2ch2ch2ch3a和b和c和d和解析和、和、和的分子式相同而结构不同，分别互为同分异构体；和为同一种物质。答案b1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烷烃的通式为cnh2n2，是饱和链烃，凡是满足此通式的一定是烷烃，故a正确；烷烃在光照下与氯气能发生取代反应，不是与氯水反应，故b错误；同分异构体支链越多，沸点越低，故c正确；烷烃性质稳定，不与高锰酸钾溶液反应使其褪色，故d正确。故选b。答案b2下列分子式不止表示一种物质的是()ac3h8bc4h10cchcl3dch2cl2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下列烷烃在光照下与氯气反应，生成的一氯代烃只有一种的是()解析a项，有两种不同位置的h原子，与氯气反应生成的一氯代烃有两种，错误；b项，有三种不同位置的h原子，与氯气反应生成的一氯代烃有三种，错误；c项，只有一种h原子，与氯气反应生成的一氯代烃只有一种，正确；d项，有四种不同位置的h原子，与氯气反应生成的一氯代烃有四种，错误。答案c4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b5按要求填写下列空白：(1)乙烷的结构式：_。(2)分子中含30个氢原子的烷烃的分子式_。(3)相对分子质量为58的烷烃的结构有_种；试分别写出它们的结构简式_。(4)分子式为c5h12的直链烷烃的习惯命名为_，其一氯代物只有一种的结构简式为_。解析(1)乙烷的分子式为c2h6，其结构式为。(2)由烷烃的分子通式可知，2n230，n14，其分子式为c14h30。课后作业(十四) 基础巩固一、烷烃及其性质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在1.013105 pa下，测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是()a.在标准状况下，新戊烷是气体b在1.013105 pa、20 时，戊烷都是液体c烷烃随碳原子数的增加，沸点降低dc5h12随支链的增加，沸点降低解析由题表中信息可知，新戊烷的沸点是9.5 ，标准状况下是液体，20 时是气体，a、b两项均错误；烷烃随碳原子数的增加，沸点升高，c项错误；c5h12的三种同分异构体中，随支链数的增加，沸点降低，d项正确。答案d3北京奥运会“祥云”火炬使用的燃料为丙烷。下列关于丙烷的说法正确的是()a1 mol丙烷完全燃烧需4 mol氧气b与丁烷互为同分异构体c能使酸性高锰酸钾溶液褪色d分子式为c3h8解析1 mol c3h8完全燃烧消耗o2为3 mol5 mol，a项不正确；c3h8与丁烷(c4h10)互为同系物，b项不正确；c3h8为饱和烃，不能被酸性高锰酸钾氧化，即c3h8不能使高锰酸钾溶液褪色，c项不正确。答案d4下列有关正己烷的叙述中，正确的是()所有的化学键都是单键能使酸性kmno4溶液的紫色褪去分子空间构型为锯齿状在光照条件下都能与氯气发生取代反应光照条件下，将正己烷通入溴水中，可使溴水褪色abcd解析此烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，说法正确；正己烷属饱和链烃，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；直链烷烃的空间构型为锯齿状，说法正确；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c二、同系物和同分异构体5下列物质互为同系物的是()cch3ch2cl与ch2clch2cldch4与ch3ch2cl解析a项为同种物质，b项互为同系物，c项所含氯原子数不同，分子组成不是相差一个或若干个ch2原子团，d项不是同一类别的物质，故不属于同系物。答案b6下列化学式只表示一种物质的是()ac3h7clbc3h8cc2h4cl2dc解析c3h7cl中的氯原子可以连在端点碳原子上，也可以连在中间碳原子上，有两种结构，c3h7cl可表示两种物质，a项不符合题意；c3h8不存在同分异构体，只表示一种物质，b项符合题意；c2h4cl2中的两个氯原子可同时连在同一个碳原子上，也可分别连在两个碳原子上，有两种结构，c项不符合题意；金刚石、石墨、碳纳米管等都是由碳元素形成的单质，均可用c表示，d项不符合题意。答案b7进行一氯取代反应后，只能生成两种沸点不同的有机物的烷烃是()a(ch3)2chch(ch3)2b新戊烷c异戊烷d(ch3)3cch2ch3解析(ch3)2chch(ch3)2分子中有2种h原子，所以其一氯代物有2种，a项正确；新戊烷分子中只有1种h原子，所以其一氯代物只有1种，b项错误；异戊烷分子中有4种h原子，所以其一氯代物有4种，c项错误；(ch3)3cch2ch3分子中有3种h原子，所以其一氯代物有3种，d项错误。答案a8下列关于同系物、同分异构体的叙述中不正确的是()a同系物也可互为同分异构体b同分异构体具有相同的相对分子质量c两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍d同系物具有相似的化学性质解析同系物分子式中相差若干个ch2原子团，分子式一定不同，相对分子质量相差14或14的整数倍，同系物间成键方式相同，化学性质相似；而同分异构体间分子式相同，相对分子质量也相等，a错误，b、c、d正确。答案a9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a10下列说法正确的是()a烷烃的通式为cnh2n2，随n的增大，碳元素的质量分数逐渐减小b互为同分异构体c丙烷的比例模型为d分子式为c2h6和分子式为c5h12的烷烃的一氯代物的数目可能相同解析烷烃中碳元素的质量分数为，即随着n的增多，烷烃的含碳量逐渐增大，a项错误；b项中的两个物质的分子式和结构均相同，属于同一种物质，b项错误；c项中的模型为丙烷的球棍模型，故错误；c2h6的一氯代物只有一种，分子式为c5h12的烷烃有三种同分异构体，其中的一氯代物只有一种，故d项正确。答案d能力提升11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同系物的性质完全相同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；同系物的化学性质相似，物理性质不同。答案c12某气态烃在恒容密闭容器内与氧气混合完全燃烧，如果燃烧前后容器内(温度高于100 )压强保持不变，该烃可能是()ac2h6bc2h4cc3h8dc3h6解析烃燃烧的化学方程式为cxhyo2xco2h2o(g)，因为燃烧前后容器内压强不变，说明燃烧前后气体总体积不变，即1xx，得y4，结合四个选项只有c2h4符合题意，故b项正确。答案b13有人设想合成具有以下结构的四种烃分子，下列有关说法不正确的是()a1 mol甲分子内含有10 mol共价键b由乙分子构成的物质不能发生氧化反应c丙分子的二氯取代产物只有三种d丁分子不能合成解析1 mol甲分子中含有6 mol碳碳键和4 mol碳氢键，a正确；乙分子可以发生燃烧反应，即氧化反应，b错误；丙分子中有棱边、面对角线、体对角线三种二氯代物，c正确；丁分子中的碳原子不符合四价键原则，不能合成，d正确。答案b141 mol某烷烃在氧气中完全燃烧，需要消耗氧气246.4 l(标准状况下)。它在光照条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯取代物，该烃的结构简式是()解析题目提示的信息是“某烷烃在氧气中完全燃烧”，所以产物是二氧化碳和水，设该烷烃的分子式为cnh2n2,1 mol该烃完全燃烧的耗氧量为mol。所以mol，得n7，故排除b、c两项。a项中的一氯取代物有4种，而d项中的一氯取代物只有3种。答案a15从下列各组物质中，找出合适的序号填在对应的空格内：no2和n2o412c和14ck和ca异戊烷()和新戊烷()甲烷和丙烷(1)互为同位素的是_(填序号，下同)。(2)互为同分异构体的是_。(3)互为同系物的是_。(4)为同一种物质的是_。解析(1)互为同位素的是质子数相同、中子数不同的原子，符合。(2)互为同分异构体的是分子式相同、结构不同的化合物，符合。(3)互为同系物的是结构相似、组成上相差一个或多个ch2原子团的有机物，符合。(4)中两个分子是同一种物质，只是观察角度不同。答案(1)(2)(3)(4)16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101.1 g102.9 g(石灰水广口瓶)的质量312.0 g314.2 g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_。解析(1)生成水的质量为102.9 g101.1 g1.8 g，生成正盐即caco3的质量为100 g/mol5 g。(2)生成的水中氢元素的质量为2 g/mol0.2 g。(3)生成的co2中碳元素的质量为12 g/mol0.6 g。(4)碳元素与氢元素的质量比为0.60.231。答案(1)1.85(2)0.2(3)0.6(4)3117某烃折合为标准状况下的密度为3.215 gl1，现取3.6 g该烃完全燃烧，将全部产物依次通入足量的浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重5.4 g，碱石灰增重11 g，求：(1)该烃的相对分子质量为_；(2)该烃的分子式为_；(3)已知该烃的一氯代物只有一种，写出该烃的结构简式：_。解析(1)m3.215 gl122.4 lmol172