【教案学案】2026年高中化学合格考第15讲认识有机物烷烃讲义全国版教师版

123化学网,好用的中学化学资料库！第页第15讲认识有机物烷烃内容概览学考要求速览明确考试范围与核心要求必备知识梳理系统整理学科框架与知识高频考点精讲破译重点内容及解题思路考点一有机化合物中碳原子的成键特点考点二烷烃的结构考点三烷烃的性质实战能力训练模拟实战，提升解题技能认识有机物中碳原子的成键特点，知道有机化合物分子具有立体结构。1.了解烷烃的结构特点，以及同系物的概念。2.了解烷烃的物理性质和化学性质，知道取代反应类型。知道有机化合物存在同分异构现象及其同分异构体。一、碳原子成键方式与有机物表示1．有机化合物分子中碳原子的成键方式碳原子结构最外层有4个电子，可形成4个共价键成键原子碳原子可与碳原子、其他非金属原子成键成键类型单键()；双键()；三键()碳骨架形式碳原子之间可构成碳链，也可构成碳环2．有机化合物常用的表示方法如丙烯的常见表示方法：结构式结构简式键线式球棍模型空间填充模型CH2＝CHCH3【温馨提示】1．碳为四价，防止在碳原子上多写或少写H原子。2．注意各原子或基团与碳原子连接时，防止连错。3．碳碳双键及三键不能省略，如乙烯不能错写为CH2CH2。二、甲烷分子中碳原子的成键特点及物理性质1.甲烷的分子结构甲烷(CH4)分子中的碳原子以最外层的4个电子与4个氢原子的电子形成4个C—H共价键，电子式为，结构式为。2．甲烷的物理性质颜色状态气味密度(与空气相比)水溶性无色气体无味比空气小难溶于水3．甲烷的分子结构——正四面体型分子式电子式结构式结构简式分子构型球棍模型空间填充模型CH4CH4【温馨提示】(1)有机化合物中，碳原子最外层有4个电子，可以形成4个共价键，比氮、氧、氢或卤素原子所成价键都要多。(2)含有多个碳原子的有机化合物，碳原子间成键方式较多，可以形成单键，也可以形成双键或三键，碳原子间所成骨架有多种，可以是直链，也可以成环，也可以带支链。三、有机物的分类1．按组成元素分类有机化合物可分为烃和烃的衍生物。2．按碳骨架分类3．按官能团分类1．官能团的定义有机化合物分子中，比较活泼、容易发生反应并决定着某类有机化合物共同特性的原子或原子团。2．官能团的结构和性质类别典型代表物名称、结构简式官能团官能团名称类别典型代表物名称、结构简式官能团官能团名称烷烃甲烷CH4——醇乙醇CH3CH2OH—OH羟基烯烃乙烯CH2CH2＞C＝C＜碳碳双键醛乙醛CH3CHO醛基炔烃乙炔CH≡CH—C≡C—碳碳三键酮丙酮CH3COCH3羰基芳香烃苯——羧酸乙酸CH3COOH羧基卤代烃溴乙烷CH3CH2Br碳卤键酯乙酸乙酯CH3COOCH2CH3酯基醚乙醚CH3CH2OCH2CH3醚键氨基酸甘氨酸H2NCH2COOH—NH2、—COOH氨基、羧基【温馨提示】1．苯环不是官能团。2．—OH含9个电子而不是10个电子。四、同系物与同分异构体1．同系物定义结构相似，分子组成上相差一个或n个CH2原子团的有机物判断①一差(分子组成至少相差一个CH2原子团)②二(相)似(结构相似，化学性质相似)③三相同(即组成元素相同，官能团种类和个数相同，分子组成的通式相同)2．同分异构体①定义：化合物具有相同的分子式，但结构不同，产生不同性质的现象叫作同分异构现象；具有同分异构现象的化合物互称同分异构体。②类型类型举例碳链异构碳链骨架不同，如CH3—CH2—CH2—CH3和位置异构官能团位置不同，如CH2CH—CH2—CH3和CH3—CH＝CH—CH3类别异构官能团种类不同，常见物质有醇与醚、羧酸与酯、醛与酮，如CH3CH2OH和CH3OCH33.烷烃同分异构体的书写(1)遵循的原则：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对邻到间。(2)书写的步骤①先写出碳原子数最多的主链。②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上，以此类推。【温馨提示】1．同系物为同类物质，但官能团个数须相同。2．烷烃同分异构体书写，甲基不能连在链端，乙基不能连在链端或第二个碳原子上。五、烷烃的结构与命名1.结构特点烷烃由碳氢两种元素组成，分子中碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子相结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。2.空间构型每个碳原子均处于四个共价键所形成的四面体的中心，直链烷烃为锯齿状或折线状。3.组成通式：CnH2n＋2(n≥1)4.命名方法：①烷烃习惯上用其分子中所含的碳原子数进行命名，称为“某烷”，碳原子数不多于10时，以甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸依次代表碳原子数，碳原子数在10以上时，以汉字数字代表碳原子数，如：C8H18命名为辛烷，C18H38命名为十八烷。②当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。如：CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，称为异戊烷，称为新戊烷。六、烷烃的性质1．物理性质(1)相似性烷烃均为无色物质，难溶于水，相对密度均小于1。(2)递变规律(随碳原子数n递增)性质变化规律状态常温下含有1～4个碳原子的烃都是气态，随着碳原子数的增多，逐渐过渡到液态、固态沸点随着碳原子数的增多，沸点逐渐升高；同分异构体之间，支链越多，沸点越低相对密度随着碳原子数的增多，相对密度逐渐增大，密度均比水小水溶性均难溶于水2．化学性质(与CH4相似)(1)稳定性在通常情况下，烷烃比较稳定，跟强酸、强碱或酸性高锰酸钾溶液等强化剂都不发生反应。(2)燃烧反应甲烷的燃烧：CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O(安静地燃烧，火焰呈淡蓝色)烷烃燃烧通式：CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(点燃))nCO2＋(n＋1)H2O。(3)高温分解①CH4隔绝空气加热至1000℃时，可分解为炭黑和氢气，化学方程式为CH4eq\o(→,\s\up7(高温))C＋2H2。②其它烷烃在较高温度下也会发生分解，如辛烷高温分解的化学方程式为C8H18eq\o(→,\s\up7(高温))C4H8＋C4H10。(4)取代反应①定义：有机物分子的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。②甲烷的取代反应a．实验探究实验操作实验现象A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有一层油状液体，且试管内液面上升，水槽中有固体析出B装置：无现象实验结论CH4与Cl2在光照条件下发生化学反应，有关化学方程式为：CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4＋HClb．产物性质CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4状态气体均为油状液体水溶性都不溶于水【温馨提示】由于烷烃的卤代反应是连续反应，故无论CH4和Cl2的比例如何，其产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。(5)分解反应：烷烃在较高的温度下会发生分解。如：eq\o(C16H34,\s\do8(十六烷))eq\o(→,\s\up7(高温))eq\o(C8H18,\s\do8(辛烷))＋eq\o(C8H16,\s\do8(辛烯))考点一有机化合物中碳原子的成键特点【典型例题】【例1】（2025高一下·宁夏吴忠·学业考试）如图所示为4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合，下图属于烷烃的为A．①②③ B．①③ C．①③④ D．②③④【答案】B【分析】碳原子之间全部为单键，属于烷烃，据此分析；【解析】图中①为正丁烷，②为2-丁烯，③为2-甲基丁烷，④2-丁炔；故选B。【即时演练】1．（2023高一下·北京海淀·学业考试）下列分子中，含碳碳双键的是A． B． C． D．【答案】B【解析】A．CH4是烷烃，分子中没有碳碳双键，故A错误；B．C2H4是乙烯，属于烯烃，结构中有碳碳双键，故B正确；C．是饱和一元酸，结构中没有碳碳双键，故C错误；D．是饱和一元醇，没有碳碳双键，故D错误；答案选B。2．（2025高一上·福建·学业考试）与正丁烷互为同分异构体的是A． B． C． D．【答案】B【解析】A．同分异构体需满足分子式相同而结构不同，正丁烷为直链烷烃。CH3CH2CH3为丙烷，与正丁烷分子式不同，不是同分异构体，故A不选；B．为异丁烷，分子式相同但具有支链结构，与正丁烷二者碳架不同，符合同分异构体定义，故B选；C．含碳碳双键导致氢原子数减少，与正丁烷分子式不同，不是同分异构体，故C不选；D．为乙烷，与正丁烷分子式不同，不是同分异构体，故D不选；答案为B。3．（2025高一下·浙江温州·学业考试）下列说法正确的是A．N和N2互为同位素B．HCOOCH3和CH3COOH互为同分异构体C．CH3Cl和CH3CHCl2互为同系物D．KCl的电子式：【答案】B【解析】A．同位素是指具有相同质子数但中子数不同的同一元素的不同原子，是单质，故不是同位素，A错误；B．同分异构体是指分子式相同但结构不同的化合物，两者分子式相同，结构式不同，故互为同分异构体，B正确；C．同系物是结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH₂原子团的化合物互称为同系物，两者结构不相似，故不是同系物，C错误；D．KCl是离子晶体，电子式为，D错误；故选B。考点二烷烃的结构【典型例题】【例1】（2023高一下·湖北·学业考试）烷烃是一类最基本的有机物，其分子中碳原子的共价键数目是A．2个 B．3个 C．4个 D．5个【答案】C【解析】烷烃分子中，元素全部以单键链接，每个碳原子能形成4个共价键，每个氢原子形成1个共价键，则碳原子的共价键数目是4，故C项正确；故本题选C。【即时演练】1．（2024高一下·浙江宁波·学业考试）2023年6月21日20时40分许，宁夏回族自治区银川市兴庆区民族南街富洋烧烤店操作间液化石油气泄漏引发爆炸，造成38人伤亡。家用液化石油气的成分之一是丁烷（分子式为），也用作打火机的燃烧，下列关于丁烷的叙述不正确的是A．在常温下，是气体B．与互为同系物C．正丁烷和异丁烷互为同分异构体，两者的性质完全相同D．正丁烷中四个碳原子不在同一直线上【答案】C【解析】A．常温下四个碳原子以下的烷烃均为气体，在常温下C4H10是气体，故A正确；B．分子结构相似，组成上相差一个或多个CH2的有机物互为同系物，则C4H10与CH4互为同系物，故B正确；C．正丁烷和异丁烷互为同分异构体，沸点等物理性质不同，两者的性质不完全相同，故C错误；D．正丁烷是折线型或锯齿形结构，正丁烷中四个碳原子不在同一直线上，故D正确；故答案为：C。2．（2023高一·云南·学业考试）异丁烷作为制冷剂用于冰箱已十分普及。异丁烷的某种结构模型如图所示，下列说法正确的是

A．图示为异丁烷的空间填充模型 B．正丁烷是异丁烷的同系物C．正丁烷与异丁烷互为同分异构体 D．异丁烷能使溴水褪色【答案】C【解析】A．图示为异丁烷的球棍模型，不是空间填充模型，A不正确；B．正丁烷和异丁烷的分子式相同，二者不互为同系物，属于同分异构体，B不正确；C．正丁烷与异丁烷的分子相同、结构不同，二者互为同分异构体，C正确；D．异丁烷分子中只含饱和键，不含有不饱和键，不能使溴水褪色，D不正确；故选C。3．（2023高一下·黑龙江哈尔滨·学业考试）下列叙述正确的是A．与互为同系物B．有2种同分异构体C．链状烷烃的分子组成上都满足(n≥1)D．烷烃分子中，相邻的三个碳原子可能在同一条直线上【答案】A【解析】A．与均是烷烃，结构相似，二者相差2个原子团，二者互为同系物，选项A正确；B．是戊烷，有正戊烷、异戊烷和新戊烷3种同分异构体，选项B错误；C．烷烃中所含碳原子是饱和的，链状烷烃分子组成上都满足，但环烷烃符合，其通式为，选项C错误；D．烷烃分子中的碳原子呈锯齿形，分子中相邻的三个碳原子不可能在同一条直线上，选项D错误；答案选A。考点三烷烃的性质【典型例题】【例1】（2023高一下·黑龙江·学业考试）乙烷与氯气发生化学反应：CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl，该反应属于A．取代反应 B．加成反应 C．加聚反应 D．氧化反应【答案】A【解析】乙烷中的一个H原子被氯气中的Cl原子代替，该反应符合取代反应的定义，属取代反应，故答案选A。【即时演练】1．（2023高一下·山西·学业考试）下列关于甲烷的说法不正确的是A．含有非极性键 B．与丙烷互为同系物C．空间结构为正四面体 D．在光照下能与氯气发生取代反应【答案】A【解析】A．甲烷分子中含有极性C-H键，A错误；B．甲烷与丙烷都是烷烃，相差1个CH2，B正确；C．甲烷的空间构型为正四面体，C正确；D．烷烃的性质，光照下与卤元素发生取代反应，D正确；故答案为：A。2．（2025高一下·广东·学业考试）天然气的主要成分为。标准状况下的完全燃烧，生成A．键 B． C．键 D．个分子【答案】B【解析】A．燃烧后C-H键完全断裂，A错误；B．甲烷燃烧反应为，标准状况下11.2LCH4的物质的量为，则0.5molCH4生成0.5molCO2，B正确；C．反应会生成1molH2O，1molH2O含2molO-H键，C错误；D．反应会生成1molH2O，应为个水分子，而非，D错误；故选B。3．（2025高一下·宁夏吴忠·学业考试）将链状烷烃进行如下图所示转化是近年来发现的石油绿色裂解方法，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】A．反应物与产物分子式不同，其均属于饱和链烃，其互为同系物，A正确；B．物质的量相同的烷烃，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；C．这三种烷烃，都是分子晶体，碳原子数越多，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，所以沸点由高到低的顺序是：戊烷>丁烷＞丙烷，C错误；D．质量相同的3种烷烃，含氢离越多，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；故选C。1．（2025高一下·浙江杭州·学业考试）据报道，我国科学家研制出以石墨烯为载体的催化剂，在25℃下用H2O2直接将CH4转化为含氧有机物，其主要原理如图所示。下列说法正确的是A．图中表示CH4，其空间构型为平面正方形B．步骤ii涉及非极性键的断裂与生成C．由图可知，步骤iv生成的H2O，其中的H原子全部来自H2O2D．步骤i到iv的总反应为：CH4+2H2O2HCHO+3H2O【答案】D【解析】A．图中表示CH4，空间构型为正四面体，A错误；B．从反应的原理图来看，步骤ii为*CH3+*H+H2O2→CH3OH+H2O，断裂O-O键，为非极性键，生成C-O、O-H键，均为极性键，B错误；C．从反应的原理图来看，步骤iv为*CH2OH+*H+H2O2→*HCHO+2H2O，断裂H2O2中的O-O键和CH2OH中的O-H键、并形成O-H键生成水，氢原子来自于*H、*CH2OH和H2O2，C错误；D．从反应的原理图来看，整体反应为一个甲烷分子和两个过氧化氢分子反应生成一个甲醛分子和三个水分子，故其总反应的化学方程式为CH4+2H2O2HCHO+3H2O，故D正确；故答案为D。2．（2024高一下·海南·学业考试）正丁烷()与异丁烷()互称为A．同位素 B．同系物 C．同分异构体 D．同素异形体【答案】C【解析】正丁烷和异丁烷分子式相同，均为C4H10，但结构不同，故互为同分异构体，答案选C。3．（2025高一下·宁夏吴忠·学业考试）在常温常压下，正丁烷转化成异丁烷的能量变化如图所示。下列说法正确的是A．上述反应是吸热反应B．正丁烷和异丁烷的一氯代物都是2种C．正丁烷和异丁烷互为同系物D．上述反应中反应物的总能量低于生成物的总能量【答案】B【解析】A．根据图示可知：正丁烷的能量比异丁烷高，故正丁烷转化为异丁烷时会放出热量，该反应为放热反应，A错误；B．正丁烷结构简式是CH3CH2CH2CH3，分子中含有2种不同位置的H原子，因此其一氯代物只有2种；异丁烷结构简式是，分子中有2种不同位置的H原子，故其一氯代物是2种，B正确；C．正丁烷和异丁烷分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，C错误；D．根据图示可知：反应中反应物的总能量高于生成物的总能量，D错误；故选B。4．（2025高一下·宁夏吴忠·学业考试）下列说法不正确的是A．和互为同位素B．和互为同分异构体C．石墨和金刚石互为同素异形体D．和C5H12互为同系物【答案】B【解析】A．同位素是质子数相同、中子数不同的原子的互称，和互为同位素，A正确；B．和的结构相同，是同种物质，名称均为2-甲基丁烷，B错误；C．石墨和金刚石是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，C正确；D．和C5H12是结构相似的烷烃，互为同系物，D正确；故选B。5．（2025高一下·天津南开·学业考试）工业上，通过石油分馏可直接得到的物质是A．溴苯 B．乙醇 C．汽油 D．聚乙烯【答案】C【解析】A．溴苯需要通过苯与溴的取代反应制得，属于化学合成产物，石油分馏无法直接得到，A不符合题意；B．乙醇通常通过粮食发酵或乙烯水合反应生产，石油分馏产物为烃类混合物，不含乙醇，B不符合题意；C．汽油是石油分馏的轻质馏分之一，通过分馏可直接分离得到，C符合题意；D．聚乙烯由乙烯聚合而成，需通过石油裂解及聚合反应制备，分馏无法直接获得，D不符合题意；故选C。6．（2025高一下·辽宁鞍山·学业考试）在一定条件下，下列物质可与甲烷发生化学反应的是A．Cl2 B．稀硝酸 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液【答案】A【分析】甲烷性质稳定，通常不与酸、碱、强氧化剂反应，但在光照条件下可与Cl2发生取代反应，就此回答。【解析】A．在光照条件下可与Cl2发生取代反应，A正确；B．甲烷不与酸反应，B错误；C．甲烷不与碱反应，C错误；D．甲烷不与强氧化剂反应，D错误；故答案选A。7．（2025高一下·黑龙江·学业考试）家用燃气天然气的主要成分是甲烷，下列关于甲烷的说法正确的是A．易溶于水 B．能使溴水褪色C．分子构型为平面正方形 D．可用作燃料【答案】D【解析】A．甲烷难溶于水，因非极性分子不易溶于极性溶剂，A错误；B．甲烷属于烷烃，性质稳定，不能使溴水褪色，B错误；C．甲烷分子构型为正四面体，而非平面正方形，C错误；D．甲烷燃烧生成CO2和H2O，是一种优良的燃料，D正确；故选D。8．（2025高一下·广西·学业考试）下列物质中与CH3CH2CH2CH3互为同分异构体的是A．CH4 B．CH3CH2CH2CH3 C．CH3CH(CH3)2 D．CH3CH=CHCH3【答案】C【分析】同分异构体需满足分子式相同且结构不同。正丁烷（）的分子式为。【解析】A．甲烷与丁烷分子式不相同，不互为同分异构体，A不符合题意；B．该物质与题目物质结构一致，为同一物质，B不符合题意；C．该物质是异丁烷，分子式为，结构为支链烷烃，二者属于同分异构体关系，C符合题意；D．该物质含碳碳双键，分子式为，分子式不相同，不是同分异构体，D不符合题意；故选C。9．（2024高一下·四川·学业考试）甲烷的分子结构模型如图所示。下列有关说法错误的是A．图中①代表氢原子 B．其分子的空间结构为平面正方形C．其化学式为 D．C、H元素质量比为【答案】B【分析】甲烷分子是空间正四面体结构，碳原子位于体心。【解析】A．甲烷分子是空间正四面体结构，碳原子位于体心，氢原子与碳原子形成四个，A正确；B．甲烷分子是空间正四面体结构，B错误；C．根据甲烷分子结构可判断出其化学式为CH4，C正确；D．甲烷中碳、氢元素质量比是，D正确；故选B。10．（2025高一下·北京·学业考试）下列化合物中，与互为同分异构体的是A． B．C． D．【答案】B【解析】A．与比分子少1个“CH2”原子团，二者互为同系物，A不符合题意；B．与的分子式都为C4H10，但结构不同，二者互为同分异构体，B符合题意；C．与的分子式不同，二者不互为同分异构体，C不符合题意；D．与比分子多1个“CH2”原子团，二者互为同系物，D不符合题意；故选B。11．（2024高一下·浙江绍兴·学业考试）下列说法正确的是A．H2和D2互为同位素 B．SO2和SO3互为同素异形体C．乙炔是乙烯的同系物 D．丙烯和环丙烷互为同分异构体【答案】D【解析】A．质子数相同中子数不同的原子互称同位素，H2和D2是同种物质且为分子，A错误；B．同种元素形成的不同单质为同素异形体，SO2和SO3是不同的化合物，B错误；C．同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物；乙炔和乙烯结构不同，不互为同系物，C错误；D．丙烯和环丙烷的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D正确；故选D。12．（2024高一下·湖北·学业考试）下列有机反应方程式书写正确的是A．B．C．D．【答案】A【解析】A．钠的金属活动性强，能与醇羟基反应，生成氢气，化学方程式为：，故A项正确；B．乙烷与溴在光照条件下发生溴代反应，化学方程式为：，故B项错误；C．乙甲烷在光照条件下生成一氯甲烷和氯化氢，化学方程式为，故C项错误；D．乙酸和乙醇在催化剂加热条件下，发生酯化反应，生成乙酸乙酯和水，且为可逆反应，化学方程式为，故D项错误；故本题选A。13．（2023高一下·浙江·学业考试）下列说法不正确的是A．实验1可推测Cl2具有助燃性B．实验2可推测Na2O2与H2O反应生成O2C．实验3可推测NH3具有强碱性D．实验4光照后可观察到试管内液面上升A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A．氢气在氯气中燃烧生成HCl，可推测Cl2具有助燃性，A正确；B．氧气可使带火星的木条复燃，可推测Na2O2与H2O反应生成O2，B正确；C．喷泉实验可以证明氨气易溶于水，不可推测NH3具有强碱性，C错误；D．甲烷和氯气