高中化学人教版必修第二册2026版步步高学习第七章　第二节　第3课时　烃的性质比较及烃分子中原子共线、共面的判断

第3课时烃的性质比较及烃分子中原子共线、共面的判断[核心素养发展目标]1.掌握烃的性质，了解烃的燃烧及应用。2.能根据烃分子中碳原子的成键特点分析原子共线、共面问题。一、烃的化学性质比较1.烷烃、烯烃、炔烃的化学性质比较烃烷烃烯烃炔烃活泼性较稳定较活泼较活泼取代反应能够被卤素取代-加成反应不能发生能与H2、X2、HX、H2O、HCN等加成(X代表卤素原子)氧化反应淡蓝色火焰燃烧时火焰明亮，有黑烟燃烧时火焰明亮，有浓烟不与酸性高锰酸钾溶液反应能使酸性高锰酸钾溶液褪色加聚反应不能发生能发生鉴别不能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色2.烃的燃烧思考10.1L某气态烃完全燃烧，在相同条件下测得生成0.1LCO2和0.2L水蒸气，该烃的分子式是。答案CH4解析在同温、同压条件下，气体的体积之比等于其物质的量之比，故该烃分子中n(CxHy)∶n(C)∶n(H)=0.1∶0.1∶(0.2×2)=1∶1∶4，1mol该烃中含C、H分别为1mol、4mol，即该烃为CH4。思考2常温下，10mL某气态链状烷烃与85mL过量O2充分混合，点燃后生成液态水，在相同条件下测得气体体积变为70mL，该烃的分子式是。答案C2H6解析根据化学方程式CxHy(g)+(x+y4)O2(g)xCO2(g)+y2H2O(l)Δ11+y10mL25mL则110mL=1+y425mL，解得：y=6，链状烷烃通式为CnH2n+2，2n+2=6，n=2，则该烃的分子式为C1.(2025·河南信阳月考)有下列五种有机化合物：①；②CH4；③CH3CH2CH3；④CH2=CH2；⑤，下列关于以上有机化合物的叙述错误的是()A.②③⑤属于饱和烃，①④属于不饱和烃B.①和③的二氯代物(不考虑立体异构)均为3种C.①和⑤互为同分异构体D.可以用溴的四氯化碳溶液鉴别②和④答案B解析①含苯环，④含有碳碳双键，都属于不饱和烃，②③⑤分子中只含单键，都属于饱和烃，A正确；①的二氯代物有3种，分别是邻二氯苯、间二氯苯、对二氯苯；③的二氯代物有4种，分别是1，1⁃二氯丙烷、2，2⁃二氯丙烷、1，2⁃二氯丙烷、1，3⁃二氯丙烷，B错误；①和⑤的分子式均为C6H6，二者结构不同，则二者互为同分异构体，C正确；④是乙烯，含有碳碳双键，能使溴的四氯化碳溶液因发生加成反应而褪色，而②是甲烷，不能与溴的四氯化碳溶液反应，可以用溴的四氯化碳溶液鉴别②和④，D正确。2.现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物：(1)等质量的以上三种物质完全燃烧时消耗O2最多的是。(2)常温常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2最多的是。(3)等质量的以上三种物质完全燃烧时，生成二氧化碳最多的是，生成水最多的是。(4)在120℃、1.01×105Pa下，以上三种物质中的两种和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，这两种气体是。答案(1)CH4(2)C2H6(3)C2H4CH4(4)CH4和C2H4解析(1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，yx的值越大，耗氧量越多。CH4、C2H4、C2H6的yx的值依次为4、2、3，故等质量的CH4、C2H4、C2H6完全燃烧时消耗O2最多的是CH4。(2)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，x+y4的值越大，耗氧量越多。三种物质的x+y4的值依次为2、3、3.5，故常温常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2最多的是C2H6。(3)质量相同时，烃(CxHy)的xy的值越大，生成二氧化碳越多；yx的值越大，生成的水越多。故生成二氧化碳最多的是C2(4)由题意可知，在120℃、1.01×105Pa下，CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O(g1x+y4x由于ΔV=0，则1+x+y4=x+y2，得y=4，即该条件下，当烃分子中含有4个氢原子时，该烃完全燃烧前后气体体积不变。故符合要求的两种烃为CH4和C2H类别迁移，推测简单烃类的性质(1)根据甲烷类推饱和碳原子的性质：能燃烧，能与Cl2等卤素单质发生取代反应；不能与强酸、强碱、酸性KMnO4溶液反应。(2)根据乙烯类推不饱和烃的性质：烯烃(含碳碳双键)、炔烃(含碳碳三键)可发生加成反应、加聚反应，能被酸性KMnO4溶液氧化。二、常见烃分子中原子共线、共面的判断1.选准主体(1)凡出现碳碳双键结构形式的原子共平面问题，以乙烯的结构为主体。(2)凡出现碳碳三键结构形式的原子共直线问题，以乙炔的结构为主体。(3)凡出现苯环结构形式的原子共平面问题，以苯的结构为主体。2.准确判断碳碳单键及碳的四键原则是有机物分子中原子不在同一平面的主要原因。其具体判断方法如下：(1)结构中每出现一个饱和碳原子，则整个分子的所有原子不共平面。(2)结构中每出现一个碳碳双键，则至少有6个原子共平面。(3)结构中每出现一个碳碳三键，则至少有4个原子共直线。(4)结构中每出现一个苯环，则至少有12个原子共平面。1.(2024·广东茂名高一期中)下列说法正确的是()A.甲苯()所有原子共平面B.苯乙炔()所有原子共平面C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上D.丙烯(CH3CH=CH2)所有碳原子共直线答案B解析苯是平面形结构，甲苯中含有甲基，可知甲苯中所有原子不可能共平面，A错误；乙炔是直线形结构，则苯乙炔()中所有原子共平面，B正确；正戊烷分子中的碳链是锯齿形结构，因此分子中所有的碳原子不可能在同一条直线上，C错误；乙烯是平面形结构，因此丙烯(CH3CH=CH2)分子中所有碳原子共面，但不共直线，D错误。2.已知某有机分子(C11H10)的结构简式为，则该分子中：(1)可能共面的C原子最多有个，一定共面的C原子最多有个。(2)可能共面的原子最多有个，一定共面的原子最多有个。(3)一定共直线的C原子最多有个，一定共直线的原子最多有个。答案(1)118(2)1912(3)44解析根据CH4、、和的空间结构，可知该有机物分子中原子空间位置有如下特点：(1)由此可知，苯环和乙烯基团所在平面内的所有碳原子，即11个碳原子都有可能共面，根据苯的结构，一定共面的C原子最多有8个。(2)因为单键可以旋转，甲基(—CH3)上的3个H原子，最多有一个H原子可以旋入苯环和乙烯基团所在的平面内，故可能共面的原子最多为19个，一定共面的原子最多应为苯环平面的原子，共12个。(3)苯环对位及对位上连接的两个碳原子共4个C原子一定共直线，乙炔基团及所连接的一个C原子和一个H原子也一定共直线。(1)甲烷、乙烯、苯三种分子中的氢原子如果被其他原子取代，则取代后的分子结构基本不变。(2)共价单键可以自由旋转，共价双键和共价三键不能旋转。(3)根据分子的结构和化学键之间的夹角画出分子中原子的相对位置，如。课时对点练[分值：100分][1~7题，每小题5分]题组一常见烃的化学性质比较1.(2025·宁夏吴忠学业考试)将链状烷烃进行如图所示转化是石油绿色裂解方法，反应温度更低，且催化剂具有良好的选择性。下列说法不正确的是()A.反应物与产物互为同系物B.物质的量相同的3种烷烃，完全燃烧时戊烷消耗的氧气最多C.3种烷烃在常压下的沸点最高的是丙烷D.质量相同的3种烷烃，完全燃烧时丙烷消耗的氧气最多答案C解析反应物与产物分子式不同，均属于饱和链烃，它们互为同系物，A正确；碳原子数越多，完全燃烧时消耗的氧气越多，因此完全燃烧时戊烷消耗的氧气最多，B正确；碳原子数越多，沸点越高，所以沸点由高到低的顺序：戊烷>丁烷>丙烷，C错误；质量相同的3种烷烃，含氢量越多，完全燃烧时消耗的氧气越多，故丙烷消耗的氧气最多，D正确。2.(2024·深圳高一期中)某种链状烷烃完全燃烧后生成了8.8gCO2和4.5gH2O，下列对于该烷烃的说法中正确的是()A.该烷烃的分子式可能为C2H5B.该烷烃分子中只含有极性共价键C.该烷烃的分子结构只有一种D.该烷烃的相对分子质量为58答案D解析CO2的物质的量为8.8g44g·mol-1=0.2mol，H2O的物质的量为4.5g18g·mol-1=0.25mol，故n(C)∶n(H)=2∶5，根据链状烷烃的通式可知其分子式为C4H10，A错误，D正确；该烷烃分子中有C—3.有A、B两种烃，碳元素的质量分数相同，下列关于A和B的叙述中正确的是()A.A和B一定互为同分异构体B.A和B不可能互为同系物C.A和B的最简式相同D.A和B各1mol完全燃烧生成的二氧化碳的质量一定相等答案C解析因烃中只有碳、氢两种元素，碳元素的质量分数相同，所以氢元素的质量分数也相同，则两种烃的最简式相同，C正确；最简式相同的烃，可能互为同分异构体，如丙烯与环丙烷，也可能不互为同分异构体，如乙炔和苯，A错误；最简式相同的烃，可能互为同系物，如乙烯与丙烯，B错误；若互为同分异构体，则A和B各1mol完全燃烧生成的二氧化碳的质量一定相等，若互为同系物，则A和B各1mol完全燃烧生成的二氧化碳的质量一定不相等，D错误。题组二原子共面、共线的判断4.分子中，在同一平面上的碳原子至少有()A.7个 B.8个 C.9个 D.14个答案C解析苯环是平面正六边形结构，分子中12个原子共平面，且处于对位的4个原子共直线。分析的结构可知，4、7、8、11四个碳原子共直线，至少有9个碳原子共平面。5.下列说法正确的是()A.中，可能共面的碳原子最多有7个B.分子中最多有16个原子共平面C.所有碳原子一定在同一平面上D.分子中所有碳原子可能在同一平面上答案D6.下列有关分子的说法不正确的是()A.6个碳原子有可能在一条直线上B.在一条直线上的碳原子最多有4个C.6个碳原子可能在同一平面上D.该分子能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色答案A解析的空间结构为平面形，题给有机物的所有碳原子不可能在一条直线上。7.甲烷分子中的4个氢原子都可以被取代，若甲烷分子中的4个氢原子被苯基取代，则可得到的分子如图所示，下列描述中正确的是()A.分子式为C25H24B.所有原子都在同一平面上C.此物质属芳香烃类物质D.最多有3个碳原子在同一平面上答案C解析由结构可知该物质的分子式为C25H20，A项错误；分子中中心C原子与4个苯环相连构成四面体结构，则所有原子不可能共平面，B项错误；只含C、H元素，且含苯环，为芳香烃类物质，C项正确；最多2个苯环与中间的C共面，则最多有13个碳原子共面，D项错误。[8~13题，每小题6分]8.(2025·福建期中)某有机物结构简式为，关于该有机物叙述正确的是()A.该烃的分子式为C12H22B.不能使溴水褪色C.能使酸性KMnO4溶液褪色D.分子中共平面的碳原子最多为12个答案C解析根据结构简式可知，其分子式为C12H16，A错误；含碳碳双键，能与溴水发生加成反应使溴水褪色，能被酸性高锰酸钾溶液氧化使其褪色，B错误，C正确；苯环是平面结构，与碳碳双键相连的原子共平面，根据甲烷的结构，与饱和碳原子相连的甲基碳原子最多只有一个可能共平面，故该分子中最多有11个碳原子共平面，D错误。9.(2024·山东德州高一期末)从柑橘中可提炼获得1，8⁃萜二烯()。下列有关说法正确的是()A.其分子式为C10H18B.该有机化合物分子中所有原子可能处于同一平面内C.其一氯代物(不考虑立体异构)共有9种D.可使酸性KMnO4溶液和溴水褪色，且褪色原理相同答案C解析由结构简式可知，其分子式为C10H16，A错误；该有机化合物中含有多个饱和碳原子，故分子中所有原子不可能处于同一平面内，B错误；该有机化合物含有9种不同化学环境的氢原子()，则其一氯代物共有9种，C正确。10.(2025·长沙段考)下列叙述正确的是()A.烷烃不能发生加成反应，烯烃只能发生加成反应B.某气态烃CxHy与足量O2恰好完全反应，如果反应前后气体体积不变(温度>100℃)，则y=4；若体积减小，则y>4，若体积增大，则y<4C.C2H4和SO2都能使溴水褪色，又能使酸性KMnO4溶液褪色，且化学反应原理相同D.乙烯是平面形分子，乙烷分子中所有原子不可能在同一平面内答案D解析当温度大于100℃时，烃燃烧的通式：CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O(g)，若反应前后气体体积不变，则x+y2-1-(x+y4)=y4-1=0，y=4；若体积减小，则y<4，若体积增大，y>4，B错误；C2H4与溴水的反应为加成反应，与酸性KMnO4溶液的反应为氧化反应，SO2与溴水和酸性KMnO11.某烃的结构简式为，下列说法不正确的是()A.1mol该烃完全燃烧消耗11molO2B.与氢气完全加成后的产物中含2个甲基C.1mol该烃完全加成消耗3molBr2D.分子中一定共平面的碳原子有6个答案B解析该烃的分子式为C8H12，1mol该烃完全燃烧消耗11molO2，A正确；与氢气完全加成后的产物中含有3个甲基，B不正确；分子中含有一个碳碳双键和一个碳碳三键，所以1mol该烃完全加成需要消耗3molBr2，C正确；根据乙烯和乙炔的结构可判断该烃分子中一定共平面的碳原子有6个，D正确。12.下列关于烃的说法正确的是()A.共面的C原子最多为14个B.共直线的C原子只有4个C.1mol该烃最多可以和6molH2发生加成反应D.1mol该烃最多可以和6molBr2发生加成反应答案C解析苯环上所有原子共平面、直接连接碳碳双键两端的原子共平面、直接连接碳碳三键两端的原子共直线，则该分子中最多有13个C原子共面，A项错误；苯环上对称位置碳原子及其连接的原子共直线，碳碳三键中碳原子及其连接的原子共直线，共直线的C原子最多有6个，B项错误；苯环、碳碳三键和碳碳双键都能和氢气发生加成反应，则1mol该烃最多可以和6molH2发生加成反应，C项正确；该分子中只有碳碳双键和碳碳三键能和溴发生加成反应，D项错误。13.下列有关有机化合物分子中原子的共线共面说法正确的是()A.甲苯分子中最多有5个原子共线B.中所有碳原子一定都在同一平面上C.四苯乙烷()分子中所有碳原子可能位于同一平面D.乙炔中四个原子共平面答案D14.(22分)(2025·长春期中)(1)2⁃丁烯(CH3CH=CHCH3)是石油裂解的产物之一，是一种重要的有机化工原料，按要求回答下列问题：①在催化剂作用下，2⁃丁烯与溴水反应的化学方程式为，反应类型为，2⁃丁烯在一定条件下合成一种高分子的化学方程式为，反应类型为。②烯烃A是2⁃丁烯的一种同分异构体，它在催化剂作用下与氢气反应的产物不是正丁烷，则A的结构简式为；A分子中共平面的碳原子个数最多为，A与HBr发生加成反应生成两种结构的一溴代物，它们的结构简式分别为和。③等质量的甲烷、乙烷和2⁃丁烯，完全燃烧时耗氧量最多的物质是。(2)“辛烷值”用来表示汽油的质量。异辛烷用作抗爆性优良的标准，辛烷值为100，正庚烷用作抗爆性低劣的标准，辛烷值为0。如图是异辛烷的球棍模型。①写出异辛烷完全燃烧的化学方程式：(异辛烷用分子式表示)。②异辛烷的同分异构体有很多，其中一种同分异构体X的一氯代物只有一种，则X的结构简式为。答案(1)①CH3CH=CHCH3+Br2加成反应nCH3CH=CHCH3加聚反应②4③甲烷(或CH4)(2)①2C8H18+25O216CO2+18H2O②解析(1)②烯烃A为，根据乙烯分子中6个原子在同一平面上，则烯烃A中4个碳原子一定在同一平面上，因为分子中“”不对称，所以与溴化氢发生加成反应的产物有两种，分别为和。③等