高中化学（人教版）必修第二册 基础课时14 烷烃的性质

基础课时14烷燃的性质

学习目标1.熟练掌握甲烷的主要性质;了解烷思的主要物理性质和化学性质。2.认识取代反应的概念及特点。

一、烷燃的物理性质及可燃性

（一）知识梳理

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

密度比水尘逐渐增大

气态一>液态一固态,常温常压下分子中碳原子数n<4的烷思为气态（常温常压下,

状态

新戊烷为气态）

溶解性难溶于水。

2.烷姓的化学性质

⑴稳定性:烷烙比较超定,通常情况下与强酸、强碱或高镒酸钾等强氧化剂不发生反应.

⑵氧化反应:烷燃可以在空气中完全燃烧，生成CO?和HzO,并放出大量的热。

点燃点燃

甲烷完全燃烧的化学方程式为C&+2Oz二二CO2+2H2O:丙烷完全燃烧的化学方程式为QH皿上二二i

3CO2-4H2O0

⑶分解反应:烷燃在较高温度下会发生分解。

（二）归纳总结

点燃

I.燃烧反应一定属于氧化反应，一定会放出热量。链状烷烽CH2/2燃烧的通式:CH2/2+W102a4co2+（〃+1）比0。

2.分解反应:炕燃在较高的温度下会发生分解。

高温

如:CH4—>C+2H2,应用:石油化工生产和天然气化工生产中，获得重要的化工基本原料和燃料。

I对点训练

1.下列有关烷烧性质的叙述不正确的是（）

A.常温下烷烧与酸、碱、强氧化剂不反应

B.烷妙都具有还原性,能被氧气氧化

C.烷烧都能燃烧生成二氧化碳和水

D.烷烽能使酸性高钵酸钾溶液褪色

答案D

解析烷思属于饱和烧，性质稳定,常温下与酸、碱、强氧化剂不反应,A正确、D错误;烷烧都能在氧气中燃

烧，表现出还原性,B正确;烷烧为碳、氢元素组成的化合物，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水,C正确。

2.几种烷烧的沸点如下：

烷思甲烷乙烷丁烷成烷

沸点/℃-164-89-0.536

根据以上数据推断丙烷的沸点可能是（）

A.-40℃B.-162℃

C.-89℃D.36℃

答案A

解析随着碳原子数的增加，烷短的沸点逐渐升高，丙烷的沸点应介于乙烷和丁烷的沸点之间。

3.使Imol某烷烧完全燃烧需要消耗氧气5mol,该烷蜂的化学式是（）

A.C2H6B.C3H8C.C4HoD.C5H12

答案B

点燃

解析根据烷煌的燃烧通式可知,。出2〃+2+等020/心02+（〃+1旧20,某1mol烷烧完全燃烧需要消耗5mol

氧气，则〃=3,即该烷始为丙烷，化学式为C3H8。

二、烷妙的典型性质—取代反应

（一）知识梳理

1.取代反应

（D［实验探究］甲烷与CL的取代反应:

'更射日光/黑色纸套

CH,和JVV^CH刑J

实验

操作饱和匚-二r饱和

一NaCl-NaCl

a部液乙-溶液

AB

实验A装置:试管内气体颜色逐逝变浅;试管内壁有型吠甦出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上北，有固

现象体析出。B装置:无明显现象

CH4与C12需在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式：

实验光光

CH4+CI2―fCHQ+HC1；CHC1+C1>CH2Ch+HCl：

结论32

光光

CH2CI2+CI2—^CHCh+HCl；CHCh+Cb—~^CCk+HClo

（2）甲烷的四种氯代产物的性质：

CHQ、CH2Q2、CHCh、CCL都不溶于水，常温下除生©是气体外,其余三种均为液体。

（3）取代反应: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。

2.有机物的通性（与烷思类似）

⑴大多数有机物的熔点比较低，且嫩于水,易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。

⑵大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解。

⑶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。

（二）问题探究

问题1甲烷与氯气发生反应时，所得产物有几种？能否用CHa和。2按1:1的体积比混合来制取纯净的CH3C1?

提示反应中得到CH3CKCH2c卜、CHCI3,CQ4四种有机物和HC1,共5种产物。用CH』和CL按1：1的体积

比混合不能制取纯净的CH.Oo因为CH』和CL的反应是连锁反应，分子中的氢原子是被氯原子逐步取代,不可能

只发生第一步取代反应，生成物为混合物。

问题2CEU和CL发生取代反应时，每有1mol氢原子被取代，消耗的CL分子及生成的HC1分子的物质的量分别

是多少？

提示每有1mol氢原子被取代，消耗1molCh分子，同时生成1mclHCI分子。

【探究归纳】

1.烷短（以甲烷为例）发生取代反应的有关规律

⑴反应条件:反应条件为光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。

⑵反应物:反应物为卤素单质，如甲烷与氨水、溟水不反应，但可以与氯气、溟蒸气发生取代反应。

⑶反应产物:虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不同,但甲烷与氯气反应生成的产

物都是CH3CI、CH2CI2>CHCh和CCLI四种有机物与HC1形成的混合物。反应产物中HG的物质的量最多。

⑷反应特点

①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。即当

光

“（CH0:/7（C12）=1:1时，并不只发生反应CH4+CI2―^CNQ+H。,其他反应也在进行。

②数量关系

CH4与C12发生取代反应时，每有1molH被取代，则消耗1HW1C12,同时生成1molHC1,UP/7（Cl2）=n（H）=/7（HCl）01mol

CH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4molCho1molC„H2M+2与Ch发生取代反应，最多消耗Cb2〃+2mol。

2.甲烷氯代产物的结构

甲烷分子中四个氢原子完全相同，氢原子被氯原子取代后的产物均只有一种结构，但由于氯原子和氢原子半径不同,

生成的CH3CI、CH2CI2、CHCb是四面体结构,CCL则为正四面体。

3.取代反应的特点

⑴取代反应的特点是“上一下一，有进有出“，类似无机反应中的复分解反应，注意在书写化学方程式时，防止漏写产

物中的小分子。

⑵烷燃在光照条件下与澳水不反应/旦由于浜易溶于有机溶剂而被从水层中萃取出来，水层颜色变浅。

I对点训练

I.下列反应属于取代反应的是（）

①Mg+H2so4===MgSCh+H2T

@NaOH+CH3COOH===CH3COONa+H2O

光照

③CH3cH3+2Bi2^^CHzBrCFhBi+2HBr

光照

-

@CH2C12+Br2^CHBrCh+HBr

A.②@B.①③

C.②④D.③④

答案D

解析反应①为置换反应;反应②属于复分解反应;反应③中CH3cH3的2个H原子分别被2个Br原子替代,

该反应为取代反应，反应④中CH2Q2的一个H原子被一个Br原子替代也为取代反应。

2.实验室中将盛有甲烷与氯气混合气体的量筒倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，光照使其发生反应，卜.列说法错误

的是（）

A.最筒中气体颜色逐渐变浅

B.氯化氢极易溶于水,导致量筒中液面上升

C.饱和食盐水能够抑制氯气的溶解

D.通过量筒内壁上出现的油状液滴可以说明生成四种有机产物

答案D

解析C12被消耗,。2的量逐渐减少，所以气体颜色逐渐变浅;H。溶于水导致量筒中压强减小，从而导致量筒

中液面上升;饱和NaCl溶液中C1浓度高，从而抑制Ck的溶解;该反应中产生了一氯甲烷（气体）、二氯甲烷、

三氯甲烷、四氯化碳四种有机物，油状物有三种。

3.若甲烷与氯气以物质的量之比1：3混合，在光照下得到的有机产物:①CH3cL②CH2ch,③CHCh,④CCL,其中正

确的是（）

A.只有①B.只有③

C.①②③的混合物D.①②③④的混合物

答案D

解析CH4和02的取代反应为连锁反应，无论两者的物质的量之比为多少，其产物都是HC1和CH3CK

CH2Q2、CHChsCCL的混合物。

课后巩固训练

A级合格过关练

选择题只有1个选项符合题意

（一）烷思的物理性质及可燃性

1.下歹J关于甲烷及烷烧的结构及性质的说法错误的是（）

A.烷烧均难溶于水，相对密度均小于1

B.烷妙不能使酸性高镭酸钾溶液褪色，因此烷烧不能发生氧化反应

C.物质的沸点:戊烷,丁烷〉丙烷

D.甲烷的空间结构为正四面体形，甲烷分子中4个共价键的长度相同，相互之间的夹角相等

答案B

解析烷烧能燃烧，因此能发生氧化反应,B错误。

2.下列性质中，属于链状烷烧特征的是（）

A.完全燃烧只生成二氧化碳和水

B.不溶于水

C分子的通式为C〃HR2,与氯气发刍取代反应

D.密度比水的密度小

答案C

解析A项，碳氢化合物完全燃烧产物都是二氧化碳和水,不属于烷妙的特征;B项,烯烧、焕烧、苯等大部分

有机物都是不溶于水的,不属于烷煌的特征;C项,烷思为饱和烧，其链状烷思分子的通式为CH2/2,满足

CH2/2的炫一定为链状烷烧;能够发生取代反应是烷烧的特征反应之一;D项，密度比水的密度小的不一定是

烧烧,不属于烷燃的特征。

3.为验证烷煌分子中含有C、H两种元素,可将具允分燃烧后的产物通过①浓硫酸;②澄清石灰水;③无水硫酸

铜。正确的顺序是（）

A.①②③B.②③

C.②③①D.③②

答案D

解析要证明烷燃中含有C、H两种元素,可通过其燃烧产物为CO2和HzO来证明，选②、③,检验时应先检

验H2O后检验CC）2,故顺序为③②。

4.如图为烧分子的球棍模型，“大球”表示碳原子，“小球”表示氢原子。下列说法正确的是（）

图】图2

A.图I表示的嫌叫丙烷

B.图2燃分子的结构简式为CH3cH2cH2cH3

C.图1与图2表示的物质不能被澳水、酸性KMnOj等强氧化剂氧化,故不能发生氧化反应

D.图I与图2表示的物质的沸点:前者高于后者

答案D

解析图1含4个碳，故图1表示的烧叫丁烷,A错误;图2思分子含支链，故其结构简式为CH（CH3）3,B错误;

两种物质性质稳定，不能被溟水、酸性KMn（X等强氧化剂氧化，但是可以燃烧,燃烧属于氧化反应,C错误;两物

质相对分子质量相同，图2有支链，沸点更低,D正确。

（二）烷煌的典型性质一取代反应

5.下歹J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.氯木D.酸性高锌酸钾溶液

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，和溟水、氯水、酸性高镒酸钾溶液不反

应。

6.下列反应属于取代反应的是()

光

©CHCh+Ch^CCh+HCl

②2HI+Q2===2HC1+L

傕化剂

③CO+2H2CH.QH

CH;—CH—CN

光照

④CH3cH2CN+CI2-*Cl+HC1

△

@CH3CH2OH+HBr—>CH3CH2Br+H2O

A.①②B.①②③④

C.①④⑤D.②④⑤

答案C

解析①CH03中的H原子被C1原子取代，属于取代反应;②该反应属于置换反应;③该反应属于化合反应;

®CH3CH2CN分子中“一CH2—”的1个H原子被C1原子取代，属于取代反应;⑤CH3cH20H分子中的一OH被

Br原子取代，属于取代反应。

7.在标准状况下,22.4LCH4与氯气在光照下发生取代反应,待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相

等，则消耗的氯气为（）

A.0.5molB.2mol

C.2.5molD.4mol

答案C

解析1molCH.t与氯气发生取代反应，生成CH3CKCH2c卜、CHCI3、CC14各0.25mol,该四种取代物中

〃（Q）=0.25molx（I+2+3+4）=2.5mol：根据取代反应特点，参加反应的氯气为2.5mol。

8.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，生成四面体形分子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。则下列判断错误的是（）

A.常温常压下,E是一种无色无味的气体

B.上述反应类型是取代反应

C.G能使干燥的红色布条变成无色

D.在光照条件L能与G继续发生与上述类似的反应

答案C

解析已知最简单的有机物E为CH%直线形分子G,组成G分子的元素为第三周期的元素，且G是双原子分

子，所以G是CL,该反应是CHi和CL发生取代反应生成CH?。和HC1,即L是CKCLM是HCUA项，由分

析可知,E为CH%在常温下为无色无味的气体;B项,CH,中的H原子被C1原子取代生成CH3C1和HC1,属于取

代反应;C项,由分析可知,G为。2,。2能使湿润的红色布条变成无色;D项,由分析可知,L为CHsCl.G为Cl2,

在光照条件CH3CI能与CL继续发生取代反应。

9.如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1:4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解

度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。

CH,和Cl『玻璃管

伊

⑴假没甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物,请写出化学方程式:_______________________

⑵若题目中甲烷与氯气体积之比为1:1,则得到的产物为(填字母，下同)。

A.CHQHC1

B.CCUHC1

C.CH<1CH2CI2

D.CH3clCH2CI2CHCI3CCUHCI

(3)经过几个小时的反应后,U形管右端的水柱变化是。

A.升高B.降低

C.不变D.无法确定

光

答案⑴CM+4CI2―^CCLrMHCI(2)D(3)B

解析(1)因CL足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CC14和HC1,反应方程式为

光

CH4+4C12-"CCL+4HCI。⑵甲烷与氯气的取代反应,是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HClo⑶

甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应生成油状液滴和氯化氢气体，氯化氢气体易溶于水，玉强减小,U形

管右端液面下降,左端液面上升C

B级素养培优练

10.在光照条件下,CH4与Cb能发生取代反应。若1molCHj与Ch反应，待反应完成后测得四种有机取代物的

物质的量之比为W(CH3C1)：〃(CH2c⑸:n(CHCh)：n(CC!4)=l：2：3：4,则消耗Cb的物质的量为()

A.1.0molB.2.0mol

C.3.0molD.4.0mol

答案C

解析在光照条件下,CH4与Cb发生取代反应时，生成1molCHO消耗1mol氯气;生成1molCH?。?消耗2

mol氯气;生成1molCHCI3消耗3mol氯气;生成1molCCI4消耗4mol氯气。四种有机取代物的物质的■之

比为H(CH3C1)：〃(CH2cI。：〃(CHCh)://(CC14)=1：2：3：4,根据碳原子守恒，生成四种有机取代物的物质的

量〃（CH3c1）、〃（＜：112。2）、〃（€^。3）、厩。。4）分别是（）.1mok0.2mok0.3mok0.4mol,消耗的Cl27?0.lmol+2x0.2

mol+3x0.3mol+4x0.4mol=3.0molo

11.相同物质的量的下列气态煌完全燃烧，消耗氧气最多的是（）

A.C3H$B.C3H6

C.C2H4D.CH4

答案A

点燃

解析设煌的分子式为GHy,完全燃烧的化学方程式为CHY+（X+：）O2CO23山0。设四和短均为1mol,

根据（叶》可算出完全燃烧消耗O2的物质的量分别为5mol、4.5mok3mol.2molo故A项消耗O?最多。

12.已知有一种煌的结构类似自行车，简称“自行车煌”，如图所示，下列关于它的性质叙述正确的是（）

A.易溶于水B.可以发生取代反应

C.其密度大于水的密度D.其分子式为CI6H32

答案B

解析烷煌都难溶于水，密度比水小，可以发生取代反应,A、C错误,B正确;根据结构简式可知分子式为

G6H前,D错误。

13.两种气态燃组成的混合气体，完仝燃烧后得到CO2和H?O（g）的物质的量随着混合燃的总物质的量的变化

O

E

去

W

盘

磐

三

处

〕

、

混合焙总物质的量/mol

①可能有C2H2②一定有CH4③一定有C3H8④一定没有GH6⑤可能有C2H6

A.②⑤B.②④

C.③④D.②③

答案B

解析解答本题的关键是明白图像中混合燃的总物质的量与生成的CO?和H?O（g）的关系，结合图像中正比关

系，能确定混合燃的平均分子式。由题图可知两种气态燃的平均分子式为G.6H%根据碳原子平均数可知，该混

合气体中一定含有CH%由氢原子平均数可知，另一气态品中氢原子数目为4,则一定没有C2H2、C3H8、C4H6、

C2H6,故②④正确。

14.如到是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10mLeH%同温同压下乙管中注入

50mLCL,将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，针管放在光亮处一段时间。

口L……।.…卜••4■…i,L…।…/口

甲乙

⑴下列是某同学预测的实验现象：

①气体最终变为无色;②实验过程中，甲管活塞向内移动;③甲管内壁有油珠;④产生火花。其中正确的

是O

⑵甲管中发生化学反应的类型为O

⑶反应后，能吸收甲管中剩余气体的试剂是。

A.水B.NaOH溶液

C.AgNCh溶液D.饱和食盐水

⑷反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNCh溶液的小试管中会观察到，若再向其中滴入几

滴石蕊溶液，又观察到。

答案(1)②③(2)取代反应(3)B(4)液体分为两层，产生白色沉淀溶液先变红后褪色

光光

解析在光照条件下，甲烷与氯气发生反应:CH4+C12—*CH3C1+HC1,CH3C1+C12-*

光光

CH2cI2+HCLCH2CI2+CI2->CHCh+HCl,CHCh+Ch—>CCU+HClo⑴理论上,甲烷与氯气体积比为1：4时,

二者恰好完全反应,而甲中氯气与甲烷体积比为5：1>4：1,说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。该反应进行

缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小,内部压强减小，甲管

活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐