1、第一节 脂肪烃 第 1 课时 烷 烃 学习目标定位 知道烷烃的物理性质的变化与分子中碳原子数目的关系，能以典型代表 物为例，理解烷烃的化学性质，认识烷烃的特征结构。 1甲烷的分子式是 CH4，结构式是 ，空间构型是正四面体形。 (1)通常状况下，甲烷性质稳定，与强酸、强碱、强氧化剂都不反应，但在特定条件下，甲 烷也能发生某些反应。 (2)甲烷在空气中安静的燃烧，火焰呈淡蓝色，反应的化学方程式： CH42O 2 CO22H 2O。 点 燃 (3)甲烷与 Cl2在光照条件下发生反应的化学方程式： CH4Cl 2 CH3ClHCl(只写第一步)，该反应为取代反应。甲烷与 Cl2发生反应的产物 光 照
2、 有 5 种，其中常温下为气态的有 2 种，具有正四面体结构的物质是 CCl4，产物中量最多的 是 HCl。 2烃是仅由 C、H 两种元素组成的有机化合物，又叫碳氢化合物。下列有机化合物中属于 链烃的是，环烃的是，芳香烃的是，脂肪烃的是。 CH 2=CHCH=CH2 CHCH 探究点一 脂肪烃的类别与通式 1有下列三种有机物：CH 3CH3 CH 3CH2CH3 CH 3CH2CH2CH3 (1)它们共同的结构特点是碳原子间都以单键形成碳链、碳原子剩余的价键全部被氢原子饱 和，其类别是烷烃(饱和链烃)。 (2)它们在分子组成上的主要差别是相差一个或若干个 CH2原子团，其通式是 CnH2n2
3、(n1)。 2分析比较下列两组有机物，回答下列问题： A 组：CH 2=CH2 CH 2=CHCH3 CH 3CH=CHCH3 B 组：CHCH CH 3CCH CHCCH 2CH3 (1)A 组有机物的官能团是 ，类别是烯烃，它们在分子组成上的主要差别是相 差一个或若干个 CH2原子团。其通式是 CnH2n(n2)。 (2)B 组有机物在分子结构上的相同点是都含有一个CC，在分子组成上的主要差别是 相差一个或若干个 CH2原子团。其通式是 CnH2n2 (n2)。 归纳总结 (1)常见脂肪烃的类别与通式 烷烃：C nH2n2 (n1)； 烯烃：C nH2n(n2)； 炔烃：C nH2n2 (
4、n2)。 (2)同系物的概念是结构相似，组成上相差一个或若干个 CH2原子团的物质。 (3)同系物的判断要点 一差(分子组成至少相差一个 CH2原子团；相对分子质量相差 14 或 14 的整数倍)； 二(相)似(结构相似，化学性质相似)； 三相同(即组成元素相同，官能团种类、个数与连接方式相同，分子组成通式相同)。 活学活用 1下列说法不正确的是( ) A分子式为 C3H8与 C6H14的两种有机物一定互为同系物 B具有相同通式的有机物不一定互为同系物 C两个相邻同系物的相对分子质量数值一定相差 14 D分子组成相差一个或几个 CH2原子团的化合物必定互为同系物 答案 D 解析 判断两种有机物
5、是否是同系物时，必须从两方面考虑：分子结构是否相似，即必 须为同一类物质，且符合同一通式；分子组成上相差一个或若干个 CH2原子团，即同系 物相对分子质量相差 14 的整数倍。选项 A 中 C3H8和 C6H14都为烷烃，一定为同系物，选项 A 正确；环烷烃和烯烃通式相同(C nH2n)，但结构特点不同，二者不是同系物，选项 B 正确； 选项 D 中的化合物结构特点不一定相似，选项 D 不正确。 2下列物质：O 2 氯仿 CH 3CH2CH2OH O 3 CHCl 3 CH 3OCH2CH3 CH 3OH。其中属于同系物的 有 (填序号，下同) ，互为同分异构体的有 ，互为同素异形体的有 ，属
6、于同位素的有 ，是同一种物质的有 。 答案 和或和 和 和 和 解析 本题考查的是同系物、同分异构体、同位素、同素异形体的判断。同素异形体：O 2 和 O3；同位素： ；同一种物质：氯仿和 CHCl3；同系物：CH 3OH 和 CH3CH2CH2OH 或 CH3OH 和 ；同分异构体：CH 3CH2CH2OH、CH 3OCH2CH3、 探究点二 烷烃的性质 1阅读教材表 21 并结合你已学知识内容，填写下表： 物理性质 变化规律 状态 当碳原子数小于或等于 4 时，烷烃在常温下呈气态，其他的烷烃常温下 呈固态或液态(新戊烷常温下为气态) 溶解性 都难溶于水，易溶于有机溶剂 沸点 随碳原子数的增
7、加，沸点逐渐升高。碳原子数相同的烃，支链越多，沸 点越低 相对密度 随碳原子数的增加，相对密度逐渐增大。烷烃的密度小于水的密度 2.物质的组成、结构决定物质性质，这个规律在有机物中体现的更为明显。烷烃的化学性 质与甲烷相似： (1)稳定性：常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂等都不发生反应，只有在特殊 条件下(如光照或高温)才能发生某些反应。 (2)特征反应取代反应 烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成一 氯乙烷，化学方程式为 CH3CH3Cl 2 CH3CH2ClHCl。 光 照 (3)氧化反应可燃性 烷烃可在空气或氧气中燃烧生成 CO2和 H2
8、O，燃烧的通式为 CnH2n2 O2 nCO2( n1)H 2O。 3n 12 点 燃 (4)分解反应高温裂化或裂解 烷烃受热时会分解生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C 16H34 C8H16C 8H18。 催 化 剂 高 温 归纳总结 (1)随碳原子数的增加，烷烃物理性质的递变规律：熔点、沸点逐渐升高，相对密度逐渐增 大，状态：气态(碳原子数4)液态固态。 (2)烷烃的化学性质很稳定，与强酸、强碱、强氧化剂不发生反应，能燃烧发生氧化反应， 与卤素单质能发生取代反应，高温下发生裂化(或裂解)。 活学活用 3丁烷 2甲基丙烷 戊烷 2甲基丁烷 2,2二甲基丙烷，其沸点排列顺序正确的是( )
9、A B C D 答案 C 解析 对于烷烃而言，含有碳原子数多，相对分子质量大的烃，分子间作用力大，沸点较 高，即沸点：、；对于含有相同碳原子数的烷烃，支链越多，沸点越低， 即；，故有。 4下列有关烷烃的叙述中，不正确的是( ) A在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 B烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性 KMnO4溶液的紫色褪去 C分子通式为 CnH2n2 的烃一定是烷烃 D所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 答案 B 解析 烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状，碳原子的剩余价键全部跟氢原 子相结合而达饱和，无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，选项 A 说法正确；烷烃属饱和 链烃，其
10、化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂(如酸性 KMnO4溶液)反应， 选项 B 说法不正确；因分子通式 CnH2n2 中的氢原子已达完全饱和，因此符合通式 CnH2n2 的有机物一定是烷烃，选项 C 说法正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷 烃的主要特征之一，选项 D 说法正确。 (1)判断两种有机物互为同系物的关键：一看是否是同类物质，二看是否结构相似，三看是 否相差“CH 2”原子团。 (2)比较烷烃的熔点、沸点思维流程 (3)烷烃的分子结构特点：碳原子以单键形成链状结构，烷烃的主要性质：取代(光照)、 氧化(点燃)、分解(高温)。 1取代反应是有机化学中一类重要的
11、反应，下列反应属于取代反应的是( ) A丙烷与氯气在光照的作用下生成氯丙烷的反应 B乙烯与溴的四氯化碳溶液生成二溴乙烷的反应 C乙烯与水生成乙醇的反应 D乙烯自身生成聚乙烯的反应 答案 A 2下列叙述正确的是( ) A各元素的质量分数相等的物质一定是同系物 B具有相同分子通式的不同有机物一定属于同系物 C同系物之间互为同分异构体 D两个相邻的同系物的相对分子质量之差为 14 答案 D 解析 可用枚举法解答本题。如 HCHO 与 CH3COOH，其各元素的质量分数相同，但不是同系 物关系；单烯烃与环烷烃的分子通式相同，但不是同系物关系；同系物之间相差一个或若 干个 CH2原子团，因而不可能是同分
12、异构体关系。 3下列说法中，正确的是( ) A烷烃的分子中，所有碳原子不可能位于同一平面上 B随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐降低 C所有的烷烃在光照条件下都能与 Cl2发生取代反应 D所有的烷烃间一定互为同系物 答案 C 解析 烷烃分子中的所有碳原子可能位于同一平面上(如 CH3CH3、CH 3CH2CH3)，也可能不 都位于同一平面上如(CH 3)2CHCH3分子中最多只有 3 个碳原子共平面；随着碳原子数的增 加，烷烃的分子间作用力逐渐增大，使其熔、沸点逐渐升高；烷烃的特征反应是取代反应， 也就是说烷烃在光照条件下都能与 Cl2等卤素单质发生取代反应；分子式相同的不同烷烃 之间互为
13、同分异构体，分子式不同的烷烃之间互为同系物。 4下列有关简单的烷烃的叙述中正确的是( ) 都是易燃物 特征反应是取代反应 相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基 A和 B和 C只有 D和 答案 D 解析 烷烃含有碳和氢两种元素，都能燃烧生成二氧化碳和水，正确；烷烃都易发生取 代反应，正确；相邻两个烷烃在分子组成上相差一个 CH2原子团，不正确。 5关于烷烃性质的叙述，正确的是( ) A都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 B都是液体 C都能溶于水 D都是气体 答案 A 解析 烷烃是饱和烃，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A 项正确；常温下，碳原子数4 的 烷烃为气态，碳原子数4 的烷烃为液态或固态，B、D
14、两项不正确；烷烃都不溶于水，C 项 不正确。 6主链含 5 个碳原子，有甲基、乙基 2 个支链的烷烃有( ) A2 种 B3 种 C4 种 D5 种 答案 A 解析 符合题意要求的同分异构体有 和 。需要注意的是烷烃分子中 乙基不能出现在第 2 位碳上，否则主链上就不是 5 个碳原子而是 6 个碳原子，如： 。 基础过关 一、同系物的概念与判断 1下列叙述正确的是( ) A分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质 B通式相同的不同物质一定属于同系物 C分子式相同的不同物质一定是同分异构体 D相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体 答案 C 2下列各组内的物质中互为同系物的是( )
15、ACH 3CH=CH2和 BCH 3CH2CH2CH3和 CCH 3Cl 和 CH3CH2Br DCH 3OH 和 CH3CH2OH 答案 D 二、甲烷的结构与性质 3CH 4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是正方形的平面结构，理由是( ) ACH 3Cl 不存在同分异构体 BCH 2Cl2不存在同分异构体 CCHCl 3不存在同分异构体 DCH 4是气体分子 答案 B 4光照对下列反应几乎没有影响的是( ) A氯气与氢气反应 B氯气与甲烷反应 C甲烷与氧气反应 D次氯酸分解 答案 C 解析 甲烷与氧气点燃时才反应。 5下列实验能获得成功的是( ) 甲烷气体通入空气中点燃获得热量 甲烷
16、气体通入氯水中制取一氯甲烷 甲烷通入 酸性高锰酸钾溶液中，可使紫色褪去 甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气 A只有 B只有 C只有 D 答案 B 解析 甲烷分子结构稳定，通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应，不能使溴水和酸性 KMnO4溶液褪色。但是在一定条件下，甲烷也会发生某些反应，如燃烧、与氯气的取代反应。 6有一类组成最简单的有机硅化物叫硅烷，它的组成与烷烃相似。下列说法错误的是( ) A硅烷的分子通式可表示为 SinH2n2 B甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水 C甲硅烷(SiH 4)的密度大于甲烷 D甲硅烷的热稳定性强于甲烷 答案 D 三、烷烃的物理性质 7下列烷烃沸点由高到低顺序正确的是(
17、) CH 4 C 3H8 C 5H12 C 8H18 C 12H26 A B C D 答案 B 解析 规律总结：一般来说组成和结构相似的物质，其相对分子质量越大，熔、沸点越高。 8下列烷烃的沸点：甲烷164 ，乙烷89 ，丁烷1 ，戊烷36 ，根据上述 数据推断，丙烷的沸点可能是( ) A低于89 B约为42 C高于1 D高于36 答案 B 解析 由烷烃的熔、沸点变化规律可知，随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点升高，故 丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间，根据题目提供的数据，丙烷的沸点可能为42 。 四、烷烃的化学性质 9某运动会火炬所用燃料为 65%的丁烷(C 4H10)和 35%的丙烷。下列说法
18、不正确的是( ) A火炬燃烧主要是将化学能转变为热能和光能 B正丁烷的沸点比丙烷高 C丁烷和丙烷都不溶于水 D丁烷和丙烷的燃烧产物对环境无影响 答案 D 10下列化学性质中，烷烃不具备的是( ) A一定条件下发生分解反应 B可以在空气中燃烧 C与氯气发生取代反应 D能使酸性高锰酸钾溶液褪色 答案 D 解析 烷烃可以在一定条件下发生分解反应，也可以燃烧，还可以发生取代反应，但烷烃 不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 11等质量的下列烷烃，完全燃烧消耗氧气最多的是( ) ACH 4 BC 2H6 CC 3H8 DC 6H14 答案 A 解析 判断等质量的不同烃燃烧时的耗氧量，可先简化其分子式为 CHx，
19、 x 越大，氢的质量 分数就越大，耗氧量就越多。本题中 A 项最简式为 CH4；B 项最简式为 CH3；C 项最简式为 CH2.7；D 项最简式为 CH2.3。故答案为 A。 12将 1 mol 两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到 1.5 mol CO2和 2 mol H2O。下列 说法正确的是( ) A一定有乙烷 B一定有甲烷 C一定没有甲烷 D不一定有甲烷 答案 B 能力提升 13某烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物，该烃的分子式可以是( ) AC 3H8 BC 4H10 CC 5H12 DC 6H14 答案 C 解析 题给各选项均为烷烃，且其一氯代物只有一种，这表明烷烃分子中只有
20、一种类型的 氢原子。结合烷烃的结构简式，其主链末端只能连有甲基(CH 3)，可得出“若烷烃的一氯 代物只有 1 种，则除甲烷外，其他烷烃中的氢原子数必定是 6 的倍数”的规律性结论，据 此分析题给各选项中烷烃的氢原子数，可知只有选项 C 符合题设要求。 14化学家们合成了一种新物质五星烷，其键线式如图所示。下列 有关五星烷的说法正确的是( ) A五星烷与乙烷互为同系物 B五星烷的化学式为 C15H20 C五星烷的分子中含有 7 个五元环 D五星烷的一氯代物有 3 种 答案 B 解析 乙烷的分子式为 C2H6，五星烷的分子式为 C15H20，显然两者不是同系物，A 错；五星 烷分子中含有 2 个
21、五元环，其余的为六元环，C 错；五星烷的一氯代物有 2 种，D 错。 拓展探究 15科学家探测到北极海洋中存在大量由天然气水合物“可燃冰”释放出的气泡，这 种气体会加剧全球变暖。 (1)这种“可燃冰”样品是一种夹杂着白色颗粒状的沉积物，放入水中可以观察到有大量气 泡涌出，该白色气泡内的气体主要成分是 。 (2)有科学家预测，从边缘海释放的甲烷，在大气中就占了相当大的比重。有研究表明，地 质历史时期有若干全球变化事件(如地球生命灭绝)是由天然气水合物分解甲烷释放造成的， 所以海底甲烷如同高悬人类头顶的达摩克利斯之剑。甲烷释放到大气中的危害有 。 A导致温室效应 B导致局部大气爆炸 C使地球生物缺
22、氧而死 D甲烷有毒，毒死地球生命 (3)已知每 1 立方米这种晶体能释放出 164 立方米的甲烷气体，假设甲烷气体体积是标准状 况下的数据，且甲烷水合物固体的密度与冰密度相同，若冰密度取水的密度 1 gcm3 。 试计算“可燃冰”晶体中甲烷与水的分子个数比为 ，用化学式表示“可燃冰”晶体： 。 答案 (1)甲烷 (2)AB (3)16.7 7CH 447H2O 解析 (1)甲烷水合物不稳定，在水中极易分解而产生甲烷气体，所以气泡内的主要气体成 分就是甲烷。 (2)甲烷的温室效应比二氧化碳的温室效应要大得多，所以这是大气中甲烷含量多而导致的 危害；另外当大量的甲烷逸出到空气中，与空气混合，当达到其爆炸极限时，遇闪电或火 花即可导致局部甚至整个地球大气的爆炸，后果不堪设想。 (3)1 立方米“可燃冰”晶体释放出的甲烷气体的物质的量： 164 m322.4 m3kmol1 7.32 kmol， 则其中的水的物质的量： (1 m31 000 kgm3 7.3216)18 kgkmol 1 49.05 kmol。 所以，CH 4H 2O7.32 kmol49.05 kmol16.7 甲烷水合物的组成可能是 7CH447H2O。
