高中化学人教版必修2（练习） 烷　烃 含解析

考知11110a力量鱼⑤⑥③

第2课时烷煌

目标导航］1.了解烷烧的概念、通式及结构特点。2.了解烷烧的物理性质和化学性

质。3.了解简单烷煌的命名。4.知道同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简

单烷煌的同分异构体。

■基础知识导学--------------------

一、烷煌

1.分子结构特点

厂单键:碳原子之间以碳碳单键结合成链状

结构

一特点一

迤卜I—饱和:碳原子剩余价键全部跟邈工结合

--1通式|--C”H2„.2(〃N1)

2.物理性质

(1)递变规律(随碳原子数n递增)

［状态］—气态一液态一固态("V4的烷♦呈气态)

工

［熔沸点卜逐渐升高

~T~

［密度)—相对密度逐渐增大

⑵相似性

烷芳均难溶于水,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，烷煌比较稳定，跟强酸、强碱、酸性高镒酸钾溶液等都不反应。

(2)燃烧反应

烷燃燃烧通式：C“H2”+2+美匕。2'遇*〃CO2+(〃+1)H20O

(3)取代反应

烷燃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+C12*Xc2H5C1+HC1。

4.习惯命名法

⑴表示

&MIIROQ力量自⑤⑥出

碳原子数5)及其表示

12345678910

里乙丙T戊己庚辛壬癸

/?>10相应数字

(2)举例：C6H14命名为己烷,Cl8H38命名为十八烷。

(3)碳原子数〃相同结构不同时，用正、异、新表示，如C4HI0的两种分子的命名：

无支链时，CH3cH2cH2cH3：正丁烷。

CH3—C'H—CH3

有支链时，CH3:异丁烷。

议一议.

1.判断正误，正确的打“J”，错误的打“X”

(1)烧烧的分子通式是C"H2"+2(〃21),但符合通式C"H2”+2的不一定是烧烧()

(2)烷烧的特征性质是能与卤素单质发生取代反应()

(3)烷烧性质稳定，不能使酸性KMnCU溶液褪色()

答案⑴X(2)7(3)7

2.多碳原子烷烧(如CH3cH2cH2cH2cH3)分子中，碳原子是直线形吗？

答案不是。烷煌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，直链烷烧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q运原子团的物质。

(2)实例：CH4、CH3cH3、CH3cH2cH3等烷烽互为同系物。

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。

⑵同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14〃(〃=1,2,3...)o

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。

CH3—CH—CH3

(2)实例：CH3cH2cH2cH3与CHs互为同分异构体。

岁知I1R的力量鱼⑤⑥③

(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“J”，错误的打“X”

(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)V(2)X(3)V(4)X(5)X

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CH3cH2cH2cH2C1、CH3cH2cHeICH3、(CH3)2CHCH2C1、(CH3)2CC1CH3O

■重点难点探究-------------------

一、烷煌的结构特点

.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煌一定是饱和链煌

B.分子组成符合C〃H2”+2的煌一定是烷煌

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的烷妙有两种

解析A项中环烷烧也符合要求，但它不是链烧，属于环烧；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“(C)：〃(H)=1：3时必为QH6,一定是乙烷。

答案B

归纳总结烷煌的结构特点

(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，烷烧是饱和烧，相同碳原子数的有机

物分子里，烷烧的含氢量最大。

(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，属于烷烧特征的是()

§知IIROQ力量鱼⑤⑥③

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C"H2”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C“H2”+2,与C12发生取代反应是烷烧的特征，而其他类别的爆燃

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）

CH3—CH—CH.3

①液氯②CH③金刚石④拒C1

CH2—3

HcH

C33

——

—

1

CH2-3cn-c2

IIrHl

-C—-—

H⑥cHC

⑤C333

II

CHCH

氯

气

墨

⑦33⑨石⑩3

—

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⑦④和⑩③和⑨①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

定义化学式结构性质

原子符号表示不电子排布相物理性质不

质子数相同、中

同位素同，如|H、彳H、?同，原子核结同，化学性质

子数不同的原子

H构不同相同

&MIIROQ力量自⑤⑥出

元素符号表示相

物理性质不

同一种元素形成同，分子式不同，单质的组成或

同素异形体同，化学性质

的不同单质如石墨和金刚结构不同

相似

石、。2和。3

分子式相同、结物理性质不

同分异构体构式不同的化合相同不同同，化学性质

物不一■定相同

组成元素相同，

结构相似，组成

通式相同，相对物理性质不

相差一个或若干同一类物质，

同系物分子质量相差同，化学性质

个CH2原子团的结构相似

14〃，如CH4和相似

化合物

CH3cH3

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、烷煌同分异构体的找法

.例3.某化合物A的化学式为C5H11CI,分析数据表明，分子中有两个“一CH3”、

两个“YH2—"、一个“CH”和一个“一C1”，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。

c

CH3—CH—CH2—CH2—CH3

从上式可看出正戊烷一氯代物有3种，符合条件的为C1与

岁知I1R的力量鱼⑤⑥③

CH—CH—CH—CH2—CH

32I3

Clo

CH.3—CH—CH2—CH2C1

异戊烷一氯代物有4种，符合条件的有2种：CF与

CH—CH—CH—CH3

I2I2

ClCH3O

新戊烷一氯代物有1种，不符合条件。

CH3—CH—CH2—CH2—CH3

I

答案Cl

CH3—CH—CH—CH—CH

2I23

Cl

CH3—CIH—CH2—CH2CI

CH3

CH2—CH—CH—CH

II23

ClCH3

归纳总结.烷煌同分异构体的写法

(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。

c—c—c—c—cc—c—c—c—C

II

CC

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

§知iiRna力量曰

5C

——

C

——

C

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

C

—

C

C-——

—

CC

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下列烷烧在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代燃的是()

A.CH3cH2cH2cH3B.CH3cH@3)2

C.CH3c(CH3)3D.(CH3)2CHCH2cH3

答案c

解析判断煌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，故一氯代烧有一种的只

有Co

.规律总结.同分异构体“等效氢”判断法

煌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；

CH

I3

CH3—c—C'H

I3

(2)同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的，如CH：s中四个甲基等效，即

新戊烷分子中的12个氢原子是等效的；

CH3—CH—CH—CH3

II

(3)处于镜面对称位置上的氢原子是等效，如CH：：CH.3中的四个甲基是

—CH-

等效的，两个I是等效的。

岁知I1R的力量鱼⑤⑥③

■随堂达标检测--------------------

i.关于烷煌的叙述不正确的是（）

A.分子式符合C“H2"+2的煌一定是烷嫌

B.烷烧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.烷烧不能被酸性高镐酸钾溶液等强氧化剂氧化

答案B

解析对烷煌的概念应从“单键、饱和、链状”三方面理解，分子式符合C,H2"+2

的烧中碳原子均已饱和，则A正确；烷烧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：结合烷烧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.CHChD.CH2CI2

答案B

解析正丁烷和异丁烷的分子式都是C4H10。C3H8（丙烷）、CHC13（三氯甲烷）、

CH2c12（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（）

CH3

CH:-C—CH3

A.CH3cH2cH2cH2cH3和CH3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C4HK）的煌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

岁知I1R的力量鱼⑤⑥③

解析分子式为C4H10的胃有两种同分异构体：CH3cH2cH2cH3（正丁烷）和

CH3CHCH3

I

CH3（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C4HIO

的一氯取代物有4种。

5.观察下面几种烷烧的球棍模型：

（1）与C互为同系物的是,与C互为同分异构体的是-

（2）在烷煌的同系物中，随碳原子数增加，其熔、沸点依次（其中碳原子数满

足条件的烷烧常温下呈气态），液态时密度依次o

答案（1）ABD（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，烷燃熔点、沸点、密度的递变规律。

■分层训练-----------

基础过关］

题组1烷煌及其性质判断

1.下列关于烷煌性质的叙述中，不正确的是（）

A.烷煌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.烷煌同系物的密度随着相对分子质量的增大逐渐增大

C.烷始跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应，烷烧燃烧时生成二氧化碳和水

D.烷烧都能使溟水、酸性KMnO4溶液褪色

答案D

解析烷煌不能与淡水、酸性KMnO4溶液反应。

CH3—CHCH3

2.下列关于CH4和CH3的叙述正确的是（）

岁知I1R的力量鱼⑤⑥③

A.均能用组成通式C"H2"+2来表示

B.与所有烷燃互为同分异构体

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

解析因二者均为烷烧，都符合通式C,H2"+2,A正确；它们与其他烷烧互为同系物，

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的烷煌

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.澳水

C.氯水D.酸性高锈酸钾溶液

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，和澳水、氯

水、酸性高镒酸钾溶液不反应。

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下②>③>@>⑤B.⑤>@>③>②》①

C.③>@>⑤②D.②⑤③

答案C

解析根据烧类的熔、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；分子式相同的燃，

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>@>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

§知1睨的力量鱼⑤⑥③

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.也和D2互为同位素

互为同分异构体

C.正丁烷和异丁烷是同系物

CH3—CH—CH-2—CHsCH3—cil—CH3

II

D.CH3和CH3―CH?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，其二澳代

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燃的燃烧计算

7.在常温、常压下，取下列四种气态煌各Imol,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

解析设此气态烧的分子式为CxH-v,其完全燃烧的化学方程式为CxH）.+（x+§

02^^XCO2+5H2O,则1mol该烧完全燃烧时耗氧量为（x+?mol,上述选项分别

代入（x+；）mol,比较可知C4H10耗氧量最多。

8.（1）乙烷的电子式为，分子式为C,”H2o的烷煌中机为,

分子式为C8H”的烷煌中〃为，与C02密度（同温同压）相同的烷烧分子式为

，若上述四种煌各为1mol,在足量O2中燃烧，消耗02最多的是

§知IIRDQ力量鱼⑤⑥③

(2)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种煌各为1g,在足量02中燃烧，消耗02最多的

是o

1111

II:C:(':II

答案⑴IlII918C3H8C9H20

(2)CH4

解析(1)根据烷煌通式为C"H2"+2可求出m为9,〃为18,密度与C02相同的烷煌

相对分子质量为44,由14〃+2=44可求出〃为3,即分子式为C3H8。若同为1mol

烧，消耗02的多少取决于C.vHv中“x+；”的大小，“x+；”的值越大，消耗02越

多，此题中消耗。2最多的是C9H20。

⑵若同为1g烧，消耗02的多少取决于C、H)中的大小，的值越大，消耗

02越多，此题中消耗02最多的是CH4。

能力提升］

9.有下列结构的物质：①CH3(CH2)3CH3

②CH3cH2cH2cH2cH3

③CH3cH2cH2cH2cH2cH3

CH3cHeH2cH2cH3CH3cH2cHeH2cH3

④CH⑤CH

33

CH

I3

CH3cH2cH2cHeH3

CH3CHCHCH3

⑥CH3I

⑦CH3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o

A.①②B.②③C.③④⑤⑥⑦D.①③

E.③④⑤⑦F.④⑥

答案BDEAF

解析7种物质均为烷烧，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

岁知I1R的力量鱼⑤⑥③

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.已知某烷烧分子中电子数为42。

(1)该烷妙的分子式为