高中化学（人教版）必修第二册 第七章 第一节 第3课时 烷烃的性质

第3课时烷烧的性质

［核心素养发展目标］1.了解烷燃的主要物理性质和化学性质，培养变化观念与平衡思想的素养。2.熟练掌

握甲烷的主要性质，提高证据推理与模型认知能力。3.了解取代反应的概念及特点，培养微观探析及变化

观念。

一、烷煌的物理性质及化学性质

1.烷煌的物理性质

相似性递变性(随分子中碳原子数的增加)

熔、沸点较低逐渐升高

密度比水小逐渐增大

气态f液态一固态，常温常压下分

状态子中碳原子数〃W4的烷蛇为气态

(常温常压下，新戊烷为气态)

溶解性难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂

2.烷煌的化学性质

⑴通常情况下，烷烧比较稳定，与强酸、强碱或高锯酸钾等遑氧化剂不发生反应。但物质的稳定性是

相对的,在特定条件下.烷烧也会发生某些反应c

(2)烷烽的氧化反应(燃烧)

烷烽在空气中完全燃烧生成CO?却H2O,写出CH4>C3H8燃烧的化学方程式：

点燃

CH&+2O2-'CO2±2H2O；

点燃

C3H—»3co2+4比0。

【思考】标准状况下，0.1mol某链状烷屋完全燃烧生成11.2LCCh。

(1)写出该链状烷度的分子式：O

(2)写出该链状烷怪燃烧的化学方程式：o

(3)该逋状烷怪的同分异构体有多种，写出分子中含有4个甲基(一CH3)的结构简式：o

CH3

CH.CCH.;

点燃

CHa

答案(1)C5H12(2)CSHI2+8O2二>5CO2+6H2O(3)

解析(1)〃(CO2)=——L=0.5mol,则1mol该链状烷近含有5moic原子，该烷烧为C5H3(3)C5H设的

22.4L-mol-1

CH3

CH—CHCHCHCH.CCH.

3I23I

同分异构体有CH3cH2cH2cH2cH3、CHi、CH^三种，其中分子中含有4个甲

CH3

CH3—C—CH3

基的为CH。

(3)烷短的分解反应

烷宜在较高温度下会发生分解,常用于石油化工和天然气化工生产中。

「应用体验」

1.判断正误

(1)常温常压下，CH4、C2H6和C3H8为气体,C4H10、C6H14呈液态()

(2)在通常条件下，烷烧和硫酸、氢氧化钠不反应，和酸性KMnO4溶液也不反应()

(3)在做甲烷、乙烷燃烧实验前，气体一定要验纯()

(4)使用天然气(主要成分为CHQ的燃气灶，改用液化石油气(主要成分为C,Hio),应增大进气量或减小

进风量()

(5)烷烧都能燃烧，且完全燃烧的产物一定是C02和H2O()

答案(1)X(2)4(3W(4)义(5)4

2.(2025・四川广元段考)下列关于烷燃的结构及性质的说法错误的是()

A.烷垃均难溶于水，相对密度均小于1

B.烷燃不能使酸性高镒酸钾溶液褪色，因此，烷燃不能发生氧化反应

C.物质的沸点：正戊烷＞异戊烷＞正丁烷〉丙烷

D.分子通式为C〃H2”+2的炫一定是链状烷烽

答案B

解析烷烧可以燃烧，能发生氧化反应。

3.(2024.安徽铜陵高一期中)有两种气态烷烧的混合物，在标准状况下其密度为1.20g-L1,则关于此混

合物组成的说法正确的是()

A.一定有甲烷

B.一定有乙烷

C.不可能是甲烷和乙烷的混合物

D.可能是乙烷和丙烷的混合物

答案A

解析两种气态烧妙的混合物，在标准状况下其密度为1.20gl/，平均摩尔质量为1.20g•L」X22.4L•mor

七27g•mo「。两种气态烧运的平均相对分子质量为27,只有甲烷,的相对分子质量小于27,所以混合物中

一定含有甲烷，不一定含有乙烷，可能是甲烷和乙烷的混合物，A正确，B、C错误；乙烷的相对分子质

量为30,丙烷的相对分子质量为44,根据平均值法，不可能是乙烷和丙烷的混合物，D错误。

二、烷炫的典型性质一一取代反应

I.烷烧的取代反应实验探究（以CH」与。2的反应为例）

勺婵射光一铝箔套

上二卜CH,和au

Y^CH,和a

实验

饱和_____饱和

操作星f!—NaCIJ上三殳卷一NaCI

AA溶液Bn得也

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

实验

管中有少量白雾,且试管内液面上升，水槽中有固体析出；

现象

B装置：无现象

C%与CL需在光照条件下发生化学反应,有关化学方程式为

光

CH4+CI2-»CH3cl（一氯甲烷）+HC1；

实验光

CH3CI+CI2'CHzCH—.氯甲烷）+HC1：

结论

光

CH2cI2+CI2.CHCh（三氯甲烷或氯仿）+HC1；

光

CHCh+Ch，CC1K四氯甲烷或四氯化碳）+HC1

有机

水溶性：CH3CKCH2CI2、CHCh、CCI4均丕溶于水。

产物

状态：常温下除CH3cl是气体，其余三种均为液体

性质

数量

每取代1mol氢原子，消耗1molCL，生成1molHC1

关系

2.取代反应

概念：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。

【思考】类比甲烷与氯气的反应，能否利用乙烷与氯气制备较纯净的氯乙烷（CH3cH2。）？推测乙烷

（CH3cH3）与氯气在光照下反应可能得到几种氯.代乙烷？

提示不能；可能得到9种氯代乙烷。

■归纳总结,

烷煌取代反应特点(以CH"与CL的反应为例)

(1)反应条件

光照条件下与纯卤素单质反应。

(2)连锁反应

甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进

行。因此制取一氯代物，一般不采用取代反应。

(3)数量关系

CH4与。2发生取代反应时,每有ImolH被取代,则消耗ImolCh,同时生成1molHC1；1molCM与Ck

发生取代反应，最多消耗4moic&

3.有机物的性质

(1)物理性质：与无机物相比，大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醉、苯等有机

溶剂c

(2)化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应

发生(有机化学方程式常用“一”连接反应物和生成物)，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的

条件下进行。

r应用体验」

।.判断正误

(1)乙烷、丁烷等烷烽和氯水也可以发生取代反应()

(2)CH4和Cb按体积比I：1混合，发生取代反应生成的产物只有两种()

(3)(2出和CL发生取代反应时，每生成1molHCL则有1molCb参加反应()

(4)CH4分子为正四面体形结构，因此其生成物CH3CI、CH2c卜、CHCk和CCL都为正四面体形结构

()

答案(1)X(2)X(3)4(4)X

2.(2025•四川内江段考)取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管

氯气，如图所示，下列对于试管内发生的反应及现象的说法E确的是()

饱和

■艮至-NaCl

」二二二.溶液

A.试管中CH,与CL物质的量之比为1：1，充分反应后主要生成的物质是CH3cl

B.反应完全后，饱和氯化钠溶液会充满试管

C.甲烷在光照下与氯气反应，其产物中二氯甲烷是正四面体形结构

D.盛放饱和NaCl溶液的水槽底部可能会有少量晶体析出

答案D

解析CH,与CL以任意物质的量之比混合时，充分反应后都有C%。、CH2c卜、CHCh、CCL和HC1,A

错误；C%。为不溶于水的气体，所以完全反应后液面上升，液体不会充满试管，B错误；甲烷是正四面

体形结构，C—C1和C—H的键长不同，CH2Q2是四面体形结构，不是正四面体形，C错误；生成的HQ

气体溶于水使饱和氯化钠溶液中氯离子浓度增大，导致溶液中析出氯化钠晶体，D正确。

3.（2024•山东德州高一段考）将2mol甲烷和适量的Cb混合后在光照条件下充分反应，牛.成CH3Ch

CH2CI2、CHCb、CCI4的物质的量依次增多0.2mol,则参加反应CL的物质的量为（）

A.1.5molB.3mol

C.4.5molD.6mol

答案D

解析设生成CH3CI、CH2c12、CHCb、CC14四种有机物的物质的量分别是〃mol、5+0.2）mol、5+0.4）

mol、（/?+0.6）mol;参加反应的CH4为2mol,由C原子守恒可知：〃+（〃+0.2）+（〃+0.4）+（〃+0.6）=2,解得

n=0.2,已知Cb和CH#发生取代反应时，一半的C1进入HC1,则消耗氯气的物质的量为0.2mol+2X0.4

mol13X0.6mol14X0.8mol=6mol«

课时对点练

［分值:100分］

对点训练

［1~7题，每小题5分］

题组一烷煌的性质

1.下列关于烷烧性质的叙述正确的是（）

A.烷益:的沸点随碳原子数增加而逐渐降低

B.烷始易被酸性高钵酸钾溶液氧化

C.在光照条件下，烷烧易与7臭水发生取代反应

D.烷燃的卤代反应很难得到纯净的产物

答案D

解析烷烧的沸点一般随碳原子数增加而逐渐升高，A项错误：烧烧通常情况下性质稳定，不与酸性高镒

酸钾溶液反应，B项错误；在光照条件下，烷煌只能与纯净的卤素单质发生取代反应，不与淡水反应，C

项错误；由于卤素原子取代烷烧分子中氢原子的位置和个数难以控制，故很难得到纯净的产物，D项正

确。

2.（2025锡林郭勒盟期中）丙烷（）常用作烧烤炉灶的燃料。下列有关丙烷的叙述不正确的是（）

A.不能使酸性高锌酸钾溶液褪色

B.七氯代物有2种

C.lmol丙烷含8mol极性键

D.比丁烷更易液化

答案D

解析烷泾性质稳定，丙烷不能使酸性高锈酸钾溶液褪色，A正确；丙烷的一氯代物有1•氯丙烷、2•氯

丙烷共2种，所以七氯代物有2种，B正确：1mol丙烷含8moic—H极性键，C正确；丙烷的沸点比丁

烷低，所以丙烷比丁烷难液化，D错误。

3.（2025•湖北宜昌期中）卜.列关于CH』、（CHRCHC%和C5H12的叙述错误的是（）

A.均能用通式CHL.来表示

B.三者互为同系物

C.均只表示一种物质

D.均能发生取代反应

答案C

解析C5H12可表示CH3cH2cH2cH2cH3、（CHsbCHCH2cH3、（（2比）（三种物质，故选C。

4.（2025•深圳期中）下列有关烧炬的叙述正确的是（）

A.甲烷与氯气以物质的量之比为1：4混合时只生成CCL

B.烷燃性质稳定，在较高温度下也不会发生分解

C.所有的烷烧在光照条件下都能与氯气发生取代反应

D.甲烷与CL发生光照取代，取代1molH需0.5molCl2

答案C

解析甲烷与氯气以物质的量之比为1：4混合时生成的产物有CCL、CHCb、CH2c12、CH3CI和HC1,A

错误；烷泾在较高温度下会发生分解，B错误；甲烷与CL发生光照取代，生成物有氯代甲烷和H。，取

代1nolH需1molCh,D错误。

5.（2025•辽宁葫芦岛期中）某种烷烽在足量的氧气中充分燃烧后生成了22gCCh和10.8gH2Oo下列说法错

误的是（）

A.该烷烧的分子式为C5H12

B.1分子该烷烧中含有四个非极性健

C.燃烧时消耗该烷煌的质量为5.8g

D.该烷燃燃烧时消耗了0.8mol02

答案C

解析根据CO2和H?O的物质的量比（0.5：0.6=5：6）,则C和H原子的个数比为5：12,推导出烷烧分子

式为CsH⑵A正确；生成0.5molCO2,根据碳元素守恒,C5H12物质的量为空警=0.1mol,则C5H12质量

为0.1molX72g-mor,=7.2g,C错误；ImolC5H12消耗8molO>,则0.1mol该烷烧消耗0.8molO2,D正

确。

题组二取代反应的理解及判断

6.（2024・保定高一期中）某化学兴趣小组在阴暗的地方用如图所示装置探究CH4与。2的反应，灯泡接通电源

后，开始实验。下列说法错误的是（）

■卜可压缩/膨胀的

◎无色透明软管

7——体积比为2：1的

C12和CH,的混合气体

A.软管内会发生取代反应，生成物可能有5种

氏透明软管内气体颜色会逐渐变浅，透明软管的体积会缩小直至完全凹瘪

C.软管内会有油状液滴产生

D.充分反应后，打开Ki,导管口可能会有白雾出现

答案B

解析透明软管内氯气消耗，气体颜色会逐渐变浅，透明软管的体积会缩小，但由于有氯化氢和一氯甲烷

两种气体生成，所以不会完全凹瘪，故选B。

7.（2024•苏州高一段考）已知最简单的有机物E和直线形分子G在光照条件下反应，生成分子L和直线形分

子M（组成G分子的元素为第三周期的元素），如图。下列判断错误的是（）

+Q-O”47y

（E）（G）（L）（M）

A.常温常压下，E是一种无色无味的气体

B.生成的L是正四面体形的分子

C.在光照条件下L能与G继续发生与上述类似的反应

D.上述反应类型是取代反应

答案B

解析组成G分子的元素为第三周期的元素，根据其空间结构知，为氯气，E为甲烷，甲烷和氯气发生取

代反应生成L（一氯甲烷）和M（HCl）o

ID综合强化

[8~12题，每小题8分]

8.下列关于同分异构体的叙述正确的是（不考虑立体异构）（）

CH：i

CHCH

A.新戊烷（CH」）的一氯代物有3种

B.丙烷中7个氢原子被嗅原子取代的产物有2种

C.丁烷的二氯代物有7种

DCHuCI有7种结构

答案B

CHt

CH3—CCH

I

解析新戊烷（Ch）的等效氯原子有1种，一氯代物有1种，A错误；CH3cH2cH3的7个氯原

c—c—C

I

子被取代与1个氮原子被取代的产物种类相等，为2种，B正确；丁烷有c—C—C—C和C两种

c—c—C

I

碳强结构，c—C—C—C的二氯代物有6种，C的二氯代物有3种，共9种，C错误：一CsH”有

8种结构，CsH“Cl有8种结构。

9.（2025•山东淄博期中）定量分析是研究物质常用的方法，下列有关说法正确的是（）

A.等质量的甲烷与乙烯（C2HQ分别完全燃烧时，乙烯消耗氧气量较多

B.lmol甲烷全部生成CCL,最多消耗2mol氯气

C.11.2LCH4和22.4LCb（均为标准状况）在光照下充分反应后的分子数•定为l.57VA

D.50g正丁烷和8g异丁烷的混合物中含共价键数目为12NA

答案C

解析等质量的煌（GHJ完全燃烧，？越大，耗氧量越多，故等质量的CH4=4）与C2H4=2）分别完全燃烧

时，甲烷消耗氧气量较多，A错误；烷烧与氯气发生取代反应时，1molH消耗1molCL,因此1mol甲烷

全部生成CCL,最多消耗4moicb,B错误；CH4>CL的物质的量分别为0.5mol、Imol,甲烷与氯气反

应前后分子数始终不变，反应后的分子数为1.5NA,C正确；正丁烷和异丁烷的摩尔质量均为58g川101」，

且均含13个共价键，则50g正丁烷和8g异丁烷的混合物中共价键数目为器鬻邵13XMmor'=13^A,

D错误。

10.有以下5种物质：@CH3（CH2）3CH3;②CH3cH2cH2cH2cH2cH3;③（CH3）2CHCH2cH2cH3；®

CH3cH2cH2cH3;⑤（CMXCHCH3c下列说法正确的是（）

A.沸点高低：②》①〉③，④〉⑤

B.③的一漠代物有5种（不考虑立体异构）

C.①③④⑤互为同系物

D.①②③互为同分异构体

答案B

解析一般来说，烧烧分子中的碳原子数越多，沸点越高，碳原子数相同时，支链越多，沸点越低，故其

沸点从高到低为②>@>①,④乂⑤，A错误；（CH3）2CHCH2cH2cH3有5种不同化学环境的氢原子，故其一

澳代物有5种，B正确；④⑤的分子式均为CJiio,二者互为同分异构体，C错误；①的分子式为CSH]2,

②③的分子式为C6H|4,故②®互为同分异构体，①和②③互为同系物，D错误。

11.（2025•郑州段考）氯气与甲烷发生取代反应（部分过程）的能量变化如图所示。卜.列说法错误的是（）

O茶原子

o碳原子

。氢原子

反应历程

A.②•*③过程的方程式为CM+C卜一-CH3+HCI

B.由图像可知，Cl—C1的键能为330kJ・mol"

C.图口所示甲烷与氯气发生的光照取代为放热反应

D.乙烷也可以和氯气发生取代反应

答案B

解析根据图像可得，①一②过程为CL--C1+C1-,断键吸收能量239kJ・mol」；②一③过程的方程式为

CH4+C1---CH3+HCL断裂C—H并形成H—Cl共吸收7.5kJmol”,③一④过程的方程式为CH3+C1—

-CH?C1,形成C—C1释放能量330kJ-moP;由①一④可知，甲烷与氯气发生的光照取代为放热反应。

12.（2024.安徽芜湖高一段考）科学家研究发现，高度对称的有机分子具有致密性高、稳定性强、张力能大等

特点。饱和烧中有一系列高度对称结构的烧，如（正四面体烷C4H0、（棱晶烷C6H6）、

（立方烷C8H8）,卜列有关说法止确的是（)

A.上述三种物质互为同系物

B.上述三种物质均能使酸性高镒酸钾溶液褪色

C.棱晶烷与立方烷中碳原子均为饱和碳原子，其二氯代物的数目不同

D.棱晶烷与立方烷在光照条件下均可与氯气发生取代反应

答案D

解析三种物质的结构不同且不相差〃个CH2,三种物质不互为同系物，A错误；将棱晶烷的一个顶点固

定，该碳上的氢原子被氯原子取代，则与该碳头面的另一个点、竖棱上的共线点以及对角线上的点上的氢

原子被氯原子代替时均不同，所以该煌的二氯取代物有3种：立方烷的二氯代物的同分异构体分别是一条

棱、面对角线、体对角线上的两个氢原子被氯原子代替，所以二氯代物的同分异构体有3种，C错误。

13.(10分)(2025•重庆段考)某小组欲研究烧烽的某些性质设计如图实验装置。回答下列问题：

甲烷

饱和食盐水一

ABCD

向如图所示的B中通入一定量的氯气和甲烷气体，混合均匀后通入C中硬质玻璃管中，夹紧两端弹簧夹，

用光照射硬质玻璃管。

(1)B装置有三种功能：①均匀混合气体；②干燥混合气体：③。

(2)写出装置C中CH2cL与Ch反应生成氯仿的化学方程式：。

(3)一段时间后，C中玻璃管内的实验现象：、0

(4)若2moiCH4与Cb发生取代反应，测得生成4种有机取代产物的物质的量相等，则产物中最多的物质

的物质的量是molo

光

答案(1)控制气流速度(2)CH2c卜+。2—"CHCh+HCI(3)内壁上出现油状液滴黄绿色气体变浅(4)5

解析(4)若2moic也与CL发生取代反应，测得生成4种有机取代产物的物质的量相等，则表示生成的

CH3CKCH2CI2>CHCh、CC14的物质的量各为0.5mol,则生成的HC1的物质的量为0.5niolX1+0.5

molX2+0.5molX3+0.5molX4=5mol0

14.(15分)(2024・无锡高一段考)煌是一类重要有机化合物，回答K列有关问题。

(1)1mol某链状烷烧完全燃烧时消耗氧气的物质的量为9.5mol,其分子式为,若其结构中含