第2課時(shí)烷烴知識(shí)條目必考要求加試要求1.同系物的概念，烷烴的分子組成和簡(jiǎn)單命名bb2.同分異構(gòu)體ab能力要求1.了解烷烴的組成、結(jié)構(gòu)、通式及烷烴的主要性質(zhì)。2.知道同系物、同分異構(gòu)體的概念，能根據(jù)結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式判斷它們是否為同分異構(gòu)體或同系物。一、烷烴1．下面是乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式。回答下列問(wèn)題：(1)每個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵。(2)烴分子中，碳原子之間都以碳碳單鍵結(jié)合成鏈狀，碳原子的剩余價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合，使每個(gè)碳原子的化合價(jià)都達(dá)到“飽和”，這樣的烴叫做飽和鏈烴，也稱(chēng)烷烴。(3)烷烴的通式為CnH2n＋2(n≥1且n為整數(shù))。烷烴的空間結(jié)構(gòu)中，碳原子(大于等于3時(shí))不在一條直線上，直鏈烷烴中的碳原子空間構(gòu)型是折線形或鋸齒狀。2．烷烴的物理性質(zhì)隨著分子中碳原子數(shù)的增多，呈規(guī)律性的變化。如(1)常溫下其狀態(tài)由氣態(tài)變到液態(tài)又變到固態(tài)，熔、沸點(diǎn)逐漸升高。(2)相對(duì)密度逐漸增大。(3)常溫下，碳原子數(shù)小于或等于4時(shí)，均為氣態(tài)(新戊烷常溫下也為氣態(tài))。3．物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，這個(gè)規(guī)律在有機(jī)物中體現(xiàn)得尤其明顯。烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷相似，請(qǐng)寫(xiě)出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式(有機(jī)物寫(xiě)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)：(1)燃燒。如丙烷的燃燒：CH3CH2CH3＋5O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))3CO2＋4H2O。(2)取代反應(yīng)。如光照條件下，乙烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)(只要求寫(xiě)一氯取代)：CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HCl。該反應(yīng)中的化學(xué)鍵變化情況：斷裂C—H鍵和Cl—Cl鍵，形成C—Cl鍵和H—Cl鍵。(3)用通式表示烷烴的完全燃燒及鹵代反應(yīng)(用X2表示)：①CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))nCO2＋(n＋1)H2O；②CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up7(光))CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可與X2繼續(xù)發(fā)生取代反應(yīng)。1．下列說(shuō)法正確的是()A．飽和烴就是烷烴B．隨著碳原子數(shù)的遞增，烷烴的熔、沸點(diǎn)逐漸降低C．取代反應(yīng)中可能有單質(zhì)生成D．任何烷烴分子都不可能為平面結(jié)構(gòu)答案D解析飽和鏈烴是烷烴，隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔、沸點(diǎn)逐漸升高，據(jù)CH4的分子結(jié)構(gòu)可知，烷烴分子不可能是平面結(jié)構(gòu)，A、B錯(cuò)誤，D正確；由取代反應(yīng)的定義可知C錯(cuò)誤。2．下列關(guān)于CH4和的敘述正確的是()A．均能用CnH2n＋2組成通式來(lái)表示B．與所有烷烴互為同素異形體C．因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)相似，所以它們的化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)相同D．通常狀況下，它們都是氣態(tài)烷烴答案A解析B項(xiàng)，它們與其他碳原子數(shù)不同的烷烴互為同系物；C項(xiàng)，化學(xué)性質(zhì)相似，但物理性質(zhì)不同；D項(xiàng)，碳原子數(shù)小于或等于4的烷烴及新戊烷在通常狀況下是氣體。二、同系物同分異構(gòu)體1．填表甲烷乙烷丙烷分子式CH4C2H6C3H8結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH4CH3CH3CH3CH2CH3根據(jù)上表回答下列問(wèn)題：(1)相鄰?fù)闊N分子在組成上均相差一個(gè)CH2原子團(tuán)。(2)同系物是指結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)，烷烴同系物的通式為CnH2n＋2。2．對(duì)比兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)回答下列問(wèn)題：正丁烷異丁烷(1)分子式均為C4H10，它們不是同系物，二者分子式相同，但結(jié)構(gòu)不相同，正丁烷無(wú)支鏈，異丁烷有支鏈。(2)具有相同的分子式而具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象稱(chēng)為同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱(chēng)同分異構(gòu)體。(3)判斷下列有關(guān)同分異構(gòu)體的敘述是否正確①同分異構(gòu)體具有相同的組成元素(√)②組成元素相同的化合物互為同分異構(gòu)體(×)③同分異構(gòu)體具有相同的相對(duì)分子質(zhì)量(√)④相對(duì)分子質(zhì)量相同的化合物互為同分異構(gòu)體(×)⑤互為同分異構(gòu)體的化合物也可能互為同系物(×)(4)是否互為同分異構(gòu)體并說(shuō)明理由。答案不是同分異構(gòu)體，由于二者均為四面體結(jié)構(gòu)，為同一種物質(zhì)。(5)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式寫(xiě)出戊烷(C5H12)的同分異構(gòu)體。答案CH3CH2CH2CH2CH3(6)判斷下列說(shuō)法是否正確，據(jù)此理解同分異構(gòu)現(xiàn)象是有機(jī)物種類(lèi)繁多的又一重要原因。①分子式不同的物質(zhì)一定為不同物質(zhì)，分子式相同的物質(zhì)也可能為不同物質(zhì)(√)②分子中含3個(gè)及3個(gè)以下碳原子的有機(jī)物一定不存在同分異構(gòu)現(xiàn)象(×)③隨著碳原子數(shù)增多，烷烴的同分異構(gòu)體數(shù)目有增多的趨勢(shì)(√)1.同系物的判斷2．烷烴同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)規(guī)律烷烴同分異構(gòu)體的書(shū)寫(xiě)規(guī)律可概括為主鏈由長(zhǎng)到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排列對(duì)、鄰到間。選擇最長(zhǎng)的碳鏈為主鏈；找出中心對(duì)稱(chēng)線；碳原子必須滿(mǎn)足四個(gè)鍵；主鏈上的鏈端不能接甲基，主鏈上的第二個(gè)碳原子或倒數(shù)第二個(gè)碳原子不能接乙基，否則主鏈會(huì)改變，而容易出現(xiàn)重復(fù)結(jié)構(gòu)。例如，書(shū)寫(xiě)戊烷(C5H12)同分異構(gòu)體的方法：(1)先寫(xiě)出碳鏈最長(zhǎng)的直鏈烴：CH3CH2CH2CH2CH3。(2)從主鏈上減少一個(gè)—CH3作為取代基(支鏈)，在所得主鏈上依次移動(dòng)可能的位置，得(3)再?gòu)闹麈溕蠝p少一個(gè)碳原子作為所得主鏈的取代基，得故C5H12的同分異構(gòu)體共有三種，依次稱(chēng)為正戊烷、異戊烷、新戊烷。3．下列敘述錯(cuò)誤的是()A．同系物之間在化學(xué)性質(zhì)上相似B．同系物不可能是同分異構(gòu)體C．同系物之間的物理性質(zhì)隨分子里碳原子數(shù)的遞增，呈規(guī)律性的變化D．分子組成相差一個(gè)或幾個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互稱(chēng)為同系物答案D解析分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)不一定互為同系物，還必須為同一類(lèi)物質(zhì)時(shí)才互為同系物，D項(xiàng)不正確。4．有下列結(jié)構(gòu)的物質(zhì)：①CH3(CH2)3CH3②CH3CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH2CH3其中，屬于同系物的是________(填字母，下同)；屬于同分異構(gòu)體的是______；屬于同種物質(zhì)的是________。A．①② B．②③C．③④⑤⑥⑦ D．①③E．③④⑤⑦ F．④⑥答案BDEAF解析7種物質(zhì)均為烷烴，若碳原子數(shù)不同，則互為同系物；若碳原子數(shù)相同，而結(jié)構(gòu)不同，則互為同分異構(gòu)體；若碳原子數(shù)相同，且結(jié)構(gòu)也相同，則為同一種物質(zhì)。7種物質(zhì)的分子式分別為①C5H12②C5H12③C6H14④C6H14⑤C6H14⑥C6H14⑦C6H14。所以①②中任一物質(zhì)與③④⑤⑥⑦中任一物質(zhì)均屬于同系物；①②結(jié)構(gòu)相同，屬于同種物質(zhì)，④⑥結(jié)構(gòu)相同，屬于同種物質(zhì)；③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互為同分異構(gòu)體。1．下列有關(guān)烷烴的敘述中，正確的是()①在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都是單鍵②烷烴中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式為CnH2n＋2的烴不一定是烷烴④所有的烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)⑤光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色A．①③⑤ B．②③C．①④ D．①②④答案C解析烷烴分子中無(wú)論是碳碳鍵還是碳?xì)滏I，都是單鍵，①說(shuō)法正確；烷烴屬于飽和鏈烴，其化學(xué)性質(zhì)一般比較穩(wěn)定，通常烷烴不與酸、堿、氧化劑(如酸性KMnO4溶液)反應(yīng)，也不能使溴水褪色，②⑤說(shuō)法不正確；因分子通式CnH2n＋2中的氫原子已達(dá)完全飽和，因此符合通式CnH2n＋2的有機(jī)物一定是烷烴，③說(shuō)法不正確；烷烴在光照下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，這是烷烴的主要特性之一，④說(shuō)法正確。2．下列關(guān)于丁烷的敘述不正確的是()A．在常溫下，C4H10是氣體B．C4H10與CH4互為同系物C．丁烷有正丁烷與異丁烷兩種同分異構(gòu)體D．C4H10進(jìn)行一氯取代后最多生成兩種沸點(diǎn)不同的有機(jī)產(chǎn)物答案D解析因?yàn)槎⊥橛袃煞N同分異構(gòu)體：CH3CH2CH2CH3和，各有兩種一氯代物，所以丁烷進(jìn)行一氯取代后最多生成四種沸點(diǎn)不同的有機(jī)產(chǎn)物。3．下列各對(duì)物質(zhì)中互為同系物的是()A．CH3—CH=CH2和CH3—CH2—CH=CH2B．CH3—CH3和CH3—CH=CH2C．CH3—CH2—CH3和CH3—CH=CH2D．CH3—CH2—CH=CH2和CH3—CH2—CH3答案A解析同系物的定義是結(jié)構(gòu)相似(同一類(lèi))，在分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)互為同系物，B、C、D三選項(xiàng)中給出的物質(zhì)結(jié)構(gòu)不相似，分子組成上也不相差一個(gè)或若干個(gè)CH2，所以B、C、D三項(xiàng)均不正確。4．在下列各組物質(zhì)中，找出合適的序號(hào)填在對(duì)應(yīng)的空格內(nèi)：①NO2和N2O4②12C和14C③eq\o\al(40,19)K和eq\o\al(40,20)Ca④異戊烷()和新戊烷()⑤⑥甲烷和丙烷(1)互為同位素的是________(填序號(hào)，下同)。(2)互為同分異構(gòu)體的是________。(3)互為同系物的是________。(4)為同一種物質(zhì)的是________。答案(1)②(2)④(3)⑥(4)⑤解析(1)互為同位素的是質(zhì)子數(shù)相同、中子數(shù)不同的原子，②符合。(2)互為同分異構(gòu)體的是分子式相同、結(jié)構(gòu)不同的化合物，④符合。(3)互為同系物的是結(jié)構(gòu)相似、組成上相差一個(gè)或多個(gè)CH2原子團(tuán)的有機(jī)物，⑥符合。(4)⑤中兩個(gè)分子是同一種物質(zhì)，只是觀察角度不同。5．寫(xiě)出下列各烷烴的分子式。(1)烷烴A在同溫同壓下蒸氣的密度是H2的43倍：________。(2)烷烴B的分子中含有200個(gè)氫原子：________。(3)分子中含有26個(gè)電子的烷烴C：________。(4)室溫下相對(duì)分子質(zhì)量最大的氣態(tài)直鏈烷烴D：_________________。(5)0.1mol烷烴E完全燃燒，消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下的O211.2L：________。答案(1)C6H14(2)C99H200(3)C3H8(4)C4H10(5)C3H8解析(1)M＝2g·mol－1×43＝86g·mol－1，所以14n＋2＝86，n＝6，即該烷烴的分子式為C6H14。(2)由CnH2n＋2,2n＋2＝200，得n＝99，該烷烴的分子式為C99H200。(3)由CnH2n＋2可知：6n＋2n＋2＝26，n＝3，該烷烴的分子式為C3H8。(4)室溫下相對(duì)分子質(zhì)量最大的氣態(tài)直鏈烷烴應(yīng)為CH3CH2CH2CH3，分子式為C4H10。(5)0.1mol烷烴完全燃燒消耗O2為eq\f(11.2L,22.4L·mol－1)＝0.5mol。所以eq\f(3n＋1,2)＝5，n＝3，即E的分子式為C3H8。[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)]題組一烷烴的分子組成和簡(jiǎn)單命名1．(2017·北侖中學(xué)第二學(xué)期高一期中)下列物質(zhì)中不屬于烴類(lèi)的是()A．C6H6B．C8H10C．C2H4OD．C4H10答案C2．(2017·北侖中學(xué)第二學(xué)期高一期中)對(duì)于烴的命名正確的是()A．4-甲基-4,5-二乙基己烷B．3-甲基-2,3-二乙基己烷C．4,5-二甲基-4-乙基庚烷D．3,4-二甲基-4-乙基庚烷答案D解析選取含有碳原子數(shù)最多的碳鏈為主鏈，該有機(jī)物中最長(zhǎng)的碳鏈含有7個(gè)C，主鏈為庚烷，編號(hào)從距離取代基最近的一端開(kāi)始，滿(mǎn)足取代基編號(hào)之和最小，在3、4號(hào)C上各有一個(gè)甲基，在4號(hào)C上有一個(gè)乙基，該有機(jī)物的命名為3,4-二甲基-4-乙基庚烷。3．下列物質(zhì)命名正確的是()A．1,3-二甲基丁烷B．2,3-二甲基-2-乙基己烷C．2,3-二甲基-4-乙基己烷D．2,4,5-三甲基己烷答案C4．下列說(shuō)法正確的是()A．碳碳間以單鍵結(jié)合，碳原子剩余價(jià)鍵全部與氫原子結(jié)合的烴一定是飽和鏈烴B．分子組成符合CnH2n＋2的烴一定是烷烴C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一條直線上D．碳、氫原子個(gè)數(shù)比為1∶3的烴有兩種答案B解析A項(xiàng)，環(huán)烷烴也符合要求，但它不是鏈烴，屬于環(huán)烴；C項(xiàng)，由碳原子的成鍵方式和鍵角特征知，碳原子呈折線方式排列，因此正戊烷中的碳原子不在同一直線上；D項(xiàng)，n(C)∶n(H)＝1∶3時(shí)必為C2H6，一定是乙烷。題組二烷烴的性質(zhì)5．北京奧運(yùn)會(huì)“祥云”火炬使用的燃料為丙烷。下列關(guān)于丙烷的說(shuō)法正確的是()A．1mol丙烷完全燃燒需4mol氧氣B．與丁烷互為同分異構(gòu)體C．能使酸性高錳酸鉀溶液褪色D．分子式為C3H8答案D解析1molC3H8完全燃燒消耗O2的物質(zhì)的量為3＋eq\f(8,4)＝5mol，A項(xiàng)不正確；C3H8與丁烷(C4H10)互為同系物，B項(xiàng)不正確；C3H8為飽和烴，不能被高錳酸鉀氧化即C3H8不能使高錳酸鉀溶液褪色，C項(xiàng)不正確。6．下列反應(yīng)中，不屬于取代反應(yīng)的是()A．CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH2Cl2＋HClB．CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2＋2H2OC．CH3CH2Br＋H2O→CH3CH2OH＋HBrD．C2H6＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))C2H5Cl＋HCl答案B題組三同系物、同分異構(gòu)體的判斷7．下列說(shuō)法中正確的一組是()A．H2和D2互為同位素B．和互為同分異構(gòu)體C．正丁烷和異丁烷是同系物D．和是同一種物質(zhì)答案D解析H2和D2都是氫的單質(zhì)，A錯(cuò)誤；由于CH4分子是正四面體結(jié)構(gòu)，其二溴代物只有一種結(jié)構(gòu)，故二者是同一種物質(zhì)，B錯(cuò)誤；正丁烷和異丁烷屬于同分異構(gòu)體，C錯(cuò)誤。8．下列分子式只能表示一種物質(zhì)的是()A．C2H6 B．C4H10C．C4H8Cl2 D．C答案A解析B、C均有同分異構(gòu)體，D中碳有多種單質(zhì)。9．下列化合物中有三種不同氫的是()A．2,2,3,3-四甲基丁烷B．2,5-二甲基己烷C．(CH3)2CHCH2CH3D．CH3C(CH3)3答案B解析A項(xiàng)，有一種氫；C項(xiàng)，有四種氫；D項(xiàng)，有一種氫。10．[2017·嘉興市桐鄉(xiāng)市茅盾中學(xué)高一(下)期中]同分異構(gòu)現(xiàn)象是造成有機(jī)物數(shù)目繁多的原因之一。下列物質(zhì)互為同分異構(gòu)體的是()A．Ⅰ和Ⅱ B．Ⅱ和ⅢC．Ⅲ和Ⅳ D．Ⅰ和Ⅳ答案B解析具有相同的分子式、不同結(jié)構(gòu)的化合物互為同分異構(gòu)體，互為同分異構(gòu)體的有機(jī)物一定滿(mǎn)足：①分子式相同，②結(jié)構(gòu)一定不同，據(jù)此進(jìn)行解答。題組四烷烴燃燒的計(jì)算11．某氣態(tài)烴20mL完全燃燒時(shí)，正好消耗同溫同壓下的O2100mL，則該烴是()A．C2H6 B．C3H8C．C4H10 D．C5H12答案B解析某氣態(tài)烴20mL完全燃燒時(shí)，正好消耗同溫同壓下的O2100mL，則消耗氧氣的物質(zhì)的量為烴的物質(zhì)的量的5倍，設(shè)烴的分子式為CxHy，燃燒時(shí)發(fā)生：CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2點(diǎn)燃,xCO2＋eq\f(y,2)H2O，則x＋eq\f(y,4)＝5，只有B符合，3＋eq\f(8,4)＝5，故選B。12．在常溫、常壓下，取下列四種氣態(tài)烴各1mol，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是()A．CH4 B．C3H8C．C4H10 D．C2H6答案C解析設(shè)此氣態(tài)烴的分子式為CxHy，其完全燃燒的化學(xué)方程式為CxHy＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O，則1mol該烴完全燃燒時(shí)耗氧量為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))mol，將上述選項(xiàng)分別代入，比較可知C4H10耗氧量最多。13．某氣態(tài)烴在密閉容器內(nèi)與氧氣混合完全燃燒，如果燃燒前后容器內(nèi)(溫度高于100℃)壓強(qiáng)保持不變，該烴可能是()A．C2H6 B．C2H4C．C3H8 D．C3H6答案B解析CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O(g)1x＋eq\f(y,4)xeq\f(y,2)因?yàn)槿紵昂髩簭?qiáng)不變，說(shuō)明燃燒前后氣體總體積不變，即1＋x＋eq\f(y,4)＝x＋eq\f(y,2)，得y＝4，所以B項(xiàng)正確。14．將0.1mol兩種氣態(tài)烴組成的混合氣體完全燃燒后得3.36L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)CO2和3.6gH2O。下列說(shuō)法正確的是()A．一定有甲烷 B．一定有乙烷C．一定沒(méi)有甲烷 D．可能有乙烷答案A解析0.1mol兩種氣態(tài)烴中含：n(C)＝n(CO2)＝0.15mol，n(H)＝2n(H2O)＝0.4mol，其平均分子式為C1.5H4。故一定有甲烷，沒(méi)有乙烷。[能力提升]15．有①甲烷，②乙烷，③丙烷，④丁烷4種烷徑，試回答下列問(wèn)題：(1)請(qǐng)寫(xiě)出烷烴在足量的氧氣中充分燃燒的化學(xué)方程式：______________________。(2)相同狀況下，等體積的上述氣態(tài)烴，消耗O2的量最多的是________(填序號(hào)，下同)。(3)在120℃、1.01×105Pa條件下，某氣態(tài)烴與足量的O2完全反應(yīng)后，測(cè)得反應(yīng)前后氣體的體積沒(méi)有發(fā)生改變，則該烴為_(kāi)_______。答案(1)CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))nCO2＋(n＋1)H2O(2)④(3)①解析(1)烷烴的燃燒通式為CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))nCO2＋(n＋1)H2O。(2)1mol上述氣態(tài)烴消耗氧氣的量為eq\f(3n＋1,2)mol，故丁烷消耗O2的量最多。(3)由反應(yīng)前后氣體體積不變可知：1＋eq\f(3n＋1,2)＝n＋n＋1，n＝1，即為甲烷。16．觀察下面幾種烷烴的球棍模型：(1)與C互為同系物的是________，與C互為同分異構(gòu)體的是__________。(2)在烷烴的同系物中，隨碳原子數(shù)增加，其熔、沸點(diǎn)依次________(其中碳原子數(shù)滿(mǎn)足________條件的烷烴常溫下呈氣態(tài))，液態(tài)時(shí)密度依次________。答案(1)ABD(2)升高小于或等于4增大解析理解同系物、同分異構(gòu)體的概念，會(huì)判斷同系物、同分異構(gòu)體。了解隨碳原子數(shù)增加，烷烴熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密