2.1.1烷烃的结构和性质 讲义 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

Chemistry 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海 烷烃的结构和性质 ( 钠及其化合物 ) 一、烷烃的结构 1．烃 概念 仅含碳、氢两种元素的有机化合物。 分类 2．烷烃的结构 (1)烷烃的概念 有机化合物中只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，称为饱和烃，又称烷烃。 (2)烷烃的结构 名称 球棍模型 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型 甲烷 CH4 CH4 sp3 σ键 乙烷 CH3CH3 C2H6 sp3 σ键 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 σ键 正丁烷 CH3(CH2)2CH3 C4H10 sp3 σ键 正戊烷 CH3(CH2)3CH3 C5H12 sp3 σ键 (3)烷烃的结构特点 ①碳碳单键(C—C)：烷烃分子中碳原子都采取sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键。分子中的共价键全部是单键 ②呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成链状，而不是封闭式环状结构 ③“饱和”：每个碳原子形成4个共价键，碳原子剩余价键全部跟氢原子结合 ④烷烃空间结构中，碳原子(大于等于3时)不在一条直线上，直链烷烃中的碳原子空间构型是折线形或锯齿状 (4)链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1)。 3．同系物 概念 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。如甲烷、乙烷、丙烷互为同系物。 性质 同系物因组成和结构相似，化学性质相似，而物理性质一般呈规律性变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。 【课堂小练1】 1．下列说法错误的是（ ） A．烷烃的碳原子均采取sp3杂化 B．分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃 C．烷烃分子中的所有原子不可能共平面 D．丙烷分子中所有碳原子在一条直线上 2．下列说法不正确的是(　　) A．分子式为C3H8与C6H14的两种有机化合物一定互为同系物 B．同分异构体之间一定不互为同系物 C．互为同系物的两种有机化合物相对分子质量数值一定相差14 D．互为同系物的两种有机物的组成元素相同，且结构相似 二、烷烃的性质 1．物理性质 物理性质 递变规律 状态 烷烃常温下的存在状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态，即 C1～C4气态，C5～C16液态，C17以上为固态 【特别提醒】 新戊烷C(CH3)4在常温常压下是气体 熔、沸点 ①随碳原子数的增加，即烷烃的相对分子质量越大，烷烃的熔、沸点越高 ②碳原子数相同(相对分子质量相同)，支链越多，熔、沸点越低 密度 随碳原子数的增多而逐渐增大，但都小于水的密度 溶解性 烷烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 2.化学性质 ①稳定性 常温下烷烃的化学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂、溴的四氯化碳溶液等都不发生反应。 ②可燃性 烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成CO2和H2O，链状烷烃燃烧的通式为： CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 ③取代反应 烷烃可与卤素单质在光照条件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的化学方程式为CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。 【特别提醒】 a． 烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质的反应。 b． 连续反应：反应过程不会停留在某一步，所以产物较为复杂，不适合制备物质。 c． 定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol H，同时生成1 mol HX。 ④分解反应 甲烷高温下可分解成碳和氢气；长链烷烃高温下可分解成短链烷烃和烯烃。如： CH4C＋2H2； C16H34C8H16＋C8H18； C8H18C4H10＋C4H8。 【课堂小练2】 3．下列有关烷烃的叙述不正确的是(　　) A．烷烃同系物的熔、沸点随着相对分子质量的增大逐渐升高 B．烷烃同系物的密度随着相对分子质量的增大逐渐增大 C．常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态 D．同种烷烃的同分异构体中，支链数越多其沸点越高 4．下列物质的沸点由高到低排列顺序正确的是(　　) ①丁烷　②2-甲基丙烷　③戊烷　④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷 A．①＞②＞③＞④＞⑤ B．⑤＞④＞③＞②＞① C．③＞④＞⑤＞①＞② D．②＞①＞⑤＞④＞③ 5．液化气的主要成分之一是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是(　　) A．丙烷是链状烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上 B．在光照条件下能够与Cl2发生取代反应 C．丙烷比其同分异构体丁烷易液化 D．1 mol 丙烷完全燃烧消耗5 mol O2 6．已知有一种烃的结构类似自行车(如图)，简称“自行车烃”，下列关于它的叙述正确的是(　　) 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．与环己烷互为同系物 7．已知链状烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。 (1)链状烷烃A的分子式为_______________________________________________________。 (2)写出A可能存在的结构简式：__________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (3)若A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种。 ①B与Cl2发生反应生成一氯代物的化学方程式为___________________________________。 ②B完全燃烧的化学方程式为______________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 【课时对点练习】 1．在1．013×105 Pa下，测得的某些烷烃的沸点如表： 物质 正丁烷 正戊烷 异戊烷 新戊烷 正己烷 沸点/℃ -0.5 36.1 27.8 9.5 69.0 据表分析，下列选项正确的是（ ） A．在标准状况时，新戊烷是液体 B．在1.013×105 Pa、20 ℃时，C5H12都是液体 C．烷烃随碳原子数增加，沸点降低 D．C5H12随支链增加，沸点升高 2．下列关于烷烃的结构及性质的说法错误的是（ ） A．烷烃均难溶于水，相对密度均小于1 B．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此，烷烃不能发生氧化反应 C．物质的沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷 D．丙烷的结构简式为CH3CH2CH3 3．(2023·太原检测)下列物质一定互为同系物的是(　　) ①　②　③　④C2H4　⑤CH2==CH—CH==CH2　⑥CH2==CHCH2OH⑦　⑧ A．④和⑧ B．①、②和③ C．⑤、⑦和⑧ D．⑥和⑧ 4．下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是（ ） A．均能用通式CnH2n＋2来表示 B．与所有烷烃互为同素异形体 C．它们都是烷烃，结构中都既有极性共价键又有非极性共价键 D．它们的性质完全相同 5．1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气 A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol 6．甲基环戊烷()常用作溶剂及色谱分析标准物质，也可用于有机合成。下列有关该有机化合物的说法错误的是(　　) A．分子式为C6H12 B．光照下可以与Cl2发生取代反应 C．易溶于水及苯 D．不能使酸性KMnO4溶液褪色 7．正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，X是它的一种同分异构体，且X分子的主链上含有4个碳原子，下列有关说法正确的是(　　) A．X分子中可能含有三个甲基 B．X的一氯代物可能有三种(不考虑立体异构) C．标准状况下2.24 L X完全燃烧，将生成的气体通过装有足量无水CaCl2的干燥管，干燥管增重12.6 g D．X能使溴的四氯化碳溶液褪色 8．常温下，某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完全取代需要消耗，则下列判断正确的是（ ） A．该烷烃的分子式为 B．反应所生成的有机产物能直接与溶液反应生成白色沉淀 C．该烷烃的四氯代物有2种 D．反应容器中，有机产物中的一氯代物所占的物质的量分数一定最大 9．1 mol某链状烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗标准状况下的氧气246.4 L，它在光照的条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯代物(不考虑立体异构)，该烃的结构简式是(　　) A．(CH3)3CCH2CH2CH3 B．CH3CH2CH(CH3)2 C．CH3CH2CH2CH2CH3 D．(CH3CH2)2C(CH3)2 10．某烷烃X分子中碳与氢的质量比为36∶7。现取两支试管，分别加入适量溴水，实验操作及现象如下： 下列有关X的说法正确的是(　　) A．相同条件下，X的密度比水大 B．X的分子式为C5H12 C．X能与Br2发生加成反应使溴水褪色 D．实验后试管2中的有机层是上层还是下层，可通过加水确定 11．按要求填空 (1)降冰片烷的结构如图所示：，其分子式为_______________，该有机物______________(填“属于”或“不属于”)烷烃 (2)已知链状烷烃的通式为CnH2n＋2，在链状烷烃分子中的基团：－CH3、－CH2－、、中的碳原子，分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。 例如：分子中，n1＝6，n2＝0，n3＝2，n4＝1，在链状烷烃(除甲烷外)分子中，各种类型的碳原子个数之间存在着一定的关系 ①四种碳原子个数之间的关系为n1＝________ ②若某链状烷烃分子中n2＝n3＝n4＝1，写出该链状烷烃的分子式：________________ 12．环丙烷可作为全身麻醉剂，环己烷是重要的有机溶剂。下面是部分环烷烃及烷烃衍生物的结构简式、键线式和某些有机化合物的反应式(其中Pt、Ni是催化剂)。 结构简式 Br—CH2—CH2—CH(CH3)—CH2—Br 键线式 BrBr 回答下列问题： (1)从反应①～③可以看出，最容易发生开环加成反应的环烷烃是______________(填名称)，判断依据为____________________________________________________________________。 (2)环烷烃还可与卤素单质、卤化氢发生类似的开环加成反应，如环丁烷与HBr在一定条件下反应，其化学方程式为__________________________________________(不需注明反应条件)。 (3)写出鉴别环丁烷与丁烯的一种方法：___________________________________________。 13．如图所示，U形管的左端用橡胶塞封闭，充有CH4和Cl2(体积比为1∶4)的混合气体，假定Cl2在水中的溶解度可以忽略不计。将该装置放置在有漫射光的地方，让混合气体缓慢反应一段时间。回答下列问题： (1)假设CH4与Cl2完全反应，且只生成一种有机物，写出发生反应的化学方程式：__________________ (2)若CH4与Cl2的体积比为1∶1，则反应得到的产物为________________________ A．CH3Cl、HCl B．CCl4、HCl C．CH3Cl、CH2Cl2 D．CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl (3)经过几个小时的反应，U形管右侧的水面________ A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 (4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左侧观察到的现象有__________________________________________ (5)右端玻璃管的作用是___________________________ 【参考答案】 【课堂小练1】 1．下列说法错误的是（ ） A．烷烃的碳原子均采取sp3杂化 B．分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃 C．烷烃分子中的所有原子不可能共平面 D．丙烷分子中所有碳原子在一条直线上 【答案】D 2．下列说法不正确的是(　　) A．分子式为C3H8与C6H14的两种有机化合物一定互为同系物 B．同分异构体之间一定不互为同系物 C．互为同系物的两种有机化合物相对分子质量数值一定相差14 D．互为同系物的两种有机物的组成元素相同，且结构相似 【答案】C 【解析】分子式为C3H8与C6H14的两种有机化合物都是饱和链状烷烃，二者分子组成上相差3个CH2原子团，因此二者互为同系物，故A正确；互为同分异构体的物质的分子式相同，而同系物的分子组成上一定相差n个CH2(n为正整数)原子团，所以互为同分异构体的物质一定不互为同系物，故B正确；同系物是指结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物，所以互为同系物的两种有机化合物组成元素相同，相对分子质量数值一定相差14n(n为正整数)，故C错误、D正确。 【课堂小练2】 3．下列有关烷烃的叙述不正确的是(　　) A．烷烃同系物的熔、沸点随着相对分子质量的增大逐渐升高 B．烷烃同系物的密度随着相对分子质量的增大逐渐增大 C．常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态 D．同种烷烃的同分异构体中，支链数越多其沸点越高 【答案】D 【解析】烷烃同系物的组成、结构相似，随着相对分子质量增大，分子间作用力逐渐增大，故熔、沸点逐渐升高，A正确；烷烃同系物的密度都比水小，随着相对分子质量增大密度逐渐增大，B正确；同种烷烃的同分异构体中，支链数越多其沸点越低，D错误。 4．下列物质的沸点由高到低排列顺序正确的是(　　) ①丁烷　②2-甲基丙烷　③戊烷　④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷 A．①＞②＞③＞④＞⑤ B．⑤＞④＞③＞②＞① C．③＞④＞⑤＞①＞② D．②＞①＞⑤＞④＞③ 【答案】C 【解析】对于烷烃，碳原子数越多，沸点越高；对于碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低；因此，综合排序为③＞④＞⑤＞①＞②。 5．液化气的主要成分之一是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是(　　) A．丙烷是链状烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上 B．在光照条件下能够与Cl2发生取代反应 C．丙烷比其同分异构体丁烷易液化 D．1 mol 丙烷完全燃烧消耗5 mol O2 【答案】C 【解析】丙烷分子中的碳原子为饱和碳原子，3个碳原子呈锯齿形排列，故3个碳原子不在同一直线上，A正确；丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，B正确；丙烷与丁烷互为同系物，C错误；1 mol丙烷(C3H8)完全燃烧消耗O2的物质的量为(3＋) mol＝5 mol，D正确。 6．已知有一种烃的结构类似自行车(如图)，简称“自行车烃”，下列关于它的叙述正确的是(　　) 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．与环己烷互为同系物 答案　B 解析　烃都难溶于水且密度比水小，A、C项错误；“自行车烃”属于饱和烃，具有类似甲烷的化学性质，光照下能与卤素单质发生取代反应，B项正确；环己烷(C6H12)分子中只含有1个碳环，而“自行车烃”(C16H30)分子中含有2个碳环，在分子组成上相差C10H18，不满足相差若干个CH2原子团的条件，二者不互为同系物，D项错误。 7．已知链状烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。 (1)链状烷烃A的分子式为_______________________________________________________。 (2)写出A可能存在的结构简式：__________________________________________________ ______________________________________________________________________________。 (3)若A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种。 ①B与Cl2发生反应生成一氯代物的化学方程式为___________________________________。 ②B完全燃烧的化学方程式为______________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 答案　(1)C5H12 (2)CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4 (3)①C(CH3)4＋Cl2C(CH3)3CH2Cl＋HCl ②C(CH3)4＋8O25CO2＋6H2O 解析　(1)根据A的密度是相同条件下H2密度的36倍，推知其相对分子质量为72，设其分子式为CnH2n＋2，求得n＝5，则分子式为C5H12。 【课时对点练习】 1．在1．013×105 Pa下，测得的某些烷烃的沸点如表： 物质 正丁烷 正戊烷 异戊烷 新戊烷 正己烷 沸点/℃ -0.5 36.1 27.8 9.5 69.0 据表分析，下列选项正确的是（ ） A．在标准状况时，新戊烷是液体 B．在1.013×105 Pa、20 ℃时，C5H12都是液体 C．烷烃随碳原子数增加，沸点降低 D．C5H12随支链增加，沸点升高 【答案】A 【详解】A．新戊烷的沸点是9.5°C，在标准状况下，新戊烷是液体，故A正确； B．C5H12存在同分异构体，它们的沸点值不同，新戊烷的沸点是9.5°C，20°C时，新戊烷是气体，故B错误； C．烷烃中随碳原子数增加，沸点逐渐升高，故C错误； D．同碳个数的烷烃，支链越多则熔沸点越低，故D错误；答案选A。 2．下列关于烷烃的结构及性质的说法错误的是（ ） A．烷烃均难溶于水，相对密度均小于1 B．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此，烷烃不能发生氧化反应 C．物质的沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷 D．丙烷的结构简式为CH3CH2CH3 【答案】B 【详解】A．烃类由C、H两种元素组成，密度均小于水，而烷烃均难溶于水，相对密度均小于1，A正确； B．烷烃可以燃烧，能发生氧化反应，B错误； C．碳原子数越多、沸点越高，相同碳原子数的烷烃，支链越多、沸点越低，正戊烷、异戊烷均含5个碳，且支链越多、沸点越低，则沸点正戊烷>异戊烷，正丁烷含4个碳，丙烷含3个碳，沸点丁烷>丙烷，沸点正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷，C正确； D．丙烷的分子式为C3H8，结构简式为CH3CH2CH3，D正确； 故选B。 3．(2023·太原检测)下列物质一定互为同系物的是(　　) ①　②　③　④C2H4　⑤CH2==CH—CH==CH2　⑥CH2==CHCH2OH⑦　⑧ A．④和⑧ B．①、②和③ C．⑤、⑦和⑧ D．⑥和⑧ 答案　A 解析　④C2H4为乙烯，属于单烯烃，⑧为2-甲基丙烯，属于单烯烃，二者结构相似，分子组成上相差2个CH2原子团，互为同系物，故A正确；①为甲苯，属于单环芳香烃，②为多环芳香烃，③分子中除苯环外还含有碳碳双键，三者的结构不相似，不互为同系物，故B不正确；⑤CH2==CH—CH==CH2为共轭二烯烃，⑦为共轭二烯烃，⑧为单烯烃，⑤与⑦结构相似，分子组成上相差1个CH2原子团，互为同系物，但是⑤、⑦与⑧的结构不相似，三者不互为同系物，故C不正确；⑥CH2==CHCH2OH含有碳碳双键和羟基，⑧为单烯烃，二者官能团的种类不同，结构不相似，不互为同系物，故D不正确。 4．下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是（ ） A．均能用通式CnH2n＋2来表示 B．与所有烷烃互为同素异形体 C．它们都是烷烃，结构中都既有极性共价键又有非极性共价键 D．它们的性质完全相同 【答案】A 【详解】A．CH3CH3的分子式为C2H6，的分子式为C4H10，三者均可以用通式CnH2n＋2来表示，A正确； B．由同种元素组成的不同的单质互为同素异形体，三者均为化合物，其他烷烃也为化合物，不互为同素异形体，B错误； C．三者都是烷烃，但甲烷中只含C-H极性共价键，不含非极性共价键，C错误； D．三者都是烷烃，化学性质相似，但熔、沸点等物理性质不相同，D错误； 答案选A。 5．1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气 A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol 【答案】B 【解析】丙烷化学式为C3H8，1分子中含有8个氢原子，则1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气8mol；故选B。 6．甲基环戊烷()常用作溶剂及色谱分析标准物质，也可用于有机合成。下列有关该有机化合物的说法错误的是(　　) A．分子式为C6H12 B．光照下可以与Cl2发生取代反应 C．易溶于水及苯 D．不能使酸性KMnO4溶液褪色 答案　C 解析　甲基环戊烷的分子式为C6H12，光照下可以与Cl2发生取代反应，A、B项正确；不能使酸性KMnO4溶液褪色，D项正确；烷烃均难溶于水，C项错误。 7．正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，X是它的一种同分异构体，且X分子的主链上含有4个碳原子，下列有关说法正确的是(　　) A．X分子中可能含有三个甲基 B．X的一氯代物可能有三种(不考虑立体异构) C．标准状况下2.24 L X完全燃烧，将生成的气体通过装有足量无水CaCl2的干燥管，干燥管增重12.6 g D．X能使溴的四氯化碳溶液褪色 答案　B 解析　根据题意X可能为(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3，分子中都含有4个甲基，故A错误；X若为(CH3)2CHCH(CH3)2，分子中有2种氢原子，一氯代物只有2种，X若为(CH3)3CCH2CH3，分子中有3种氢原子，一氯代物有3种，故B正确；标准状况下X为液态，无法用气体摩尔体积进行计算，故C错误；(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3都属于烷烃，与溴的四氯化碳溶液不反应，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，故D错误。 8．常温下，某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完全取代需要消耗，则下列判断正确的是（ ） A．该烷烃的分子式为 B．反应所生成的有机产物能直接与溶液反应生成白色沉淀 C．该烷烃的四氯代物有2种 D．反应容器中，有机产物中的一氯代物所占的物质的量分数一定最大 【答案】C 【详解】A. 根据与烷烃发生取代反应的特点可知，一个氯气取代一个氢原子，因此取代消耗6mol氯气，则该烷烃含有6个氢，该烷烃为乙烷，故A错误； B. 氯代烃中的氯在水中不能电离，不能直接与硝酸银反应生成沉淀，故B错误； C. 的二氯代物与四氯代物的数目相等，均为2种，故C正确； D. 取代反应进行的程度不同，各有机产物所占的比例不同，故D错误。 综上所述，答案为C。 9．1 mol某链状烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗标准状况下的氧气246.4 L，它在光照的条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯代物(不考虑立体异构)，该烃的结构简式是(　　) A．(CH3)3CCH2CH2CH3 B．CH3CH2CH(CH3)2 C．CH3CH2CH2CH2CH3 D．(CH3CH2)2C(CH3)2 答案　A 解析　链状烷烃分子通式为CnH2n＋2(n≥1)，在氧气中充分燃烧的化学方程式为CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。由题可知，O2的物质的量为＝11 mol，可得n＝7，该烷烃的分子式为C7H16，故B、C错误；(CH3)3CCH2CH2CH3分子中含有4种不同化学环境的H，其一氯代物有4种，故A正确；(CH3CH2)2C(CH3)2分子中含有3种不同化学环境的H，其一氯代物有3种，故D错误。 10．某烷烃X分子中碳与氢的质量比为36∶7。现取两支试管，分别加入适量溴水，实验操作及现象如下： 下列有关X的说法正确的是(　　) A．相同条件下，X的密度比水大 B．X的分子式为C5H12 C．X能与Br2发生加成反应使溴水褪色 D．实验后试管2中的有机层是上层还是下层，可通过加水确定 答案　D 解析　烷烃X分子中碳与氢的质量比为36∶7，则C、H原子数目之比为∶＝3∶7，故X分子式为C6H14，故B错误；烷烃X能萃取溴水中的溴，上层呈橙红色，说明X的密度比水小，故A错误；X为烷烃，不能与溴发生加成反应使溴水褪色，故C错误；C6H14能发生取代反应得到溴代烃，溴代烃不溶于水，向试管中加水，若上层液体体积变大，则说明试管2中的有机层在下层，故D正确。 11．按要求填空 (1)降冰片烷的结构如图所示：，其分子式为_______________，该有机物______________(填“属于”或“不属于”)烷烃 (2)已知链状烷烃的通式为CnH2n＋2，在链状烷烃分子中的基团：－CH3、－CH2－、、中的碳原子，分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。 例如：分子中，n1＝6，n2＝0，n3＝2，n4＝1，在链状烷烃(除甲烷外)分子中，各种类型的碳原子个数之间存在着一定的关系 ①四种碳原子个数之间的关系为n1＝________ ②若某链状烷烃分子中n2＝n3＝n4＝1，写出该链状烷烃的分子式：________________ 答案　(1)C7H12　属于　(2)①n3＋2n4＋2　②C8H18 解析：(1)由降冰片烷的结构可知，该物质的分子中含7个碳原子和12个氢原子，分子式为C7H12。 (2)①由于链状烷烃的通式为CnH2n＋2，设分子中H原子个数为n，C原子与H原子之间的数量关系为n＝2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2，伯、仲、叔、季碳原子上含有的H原子数目分别为3、2、1、0，所以C原子与H原子之间的数量关系为n＝3n1＋2n2＋n3，则2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2＝3n1＋2n2＋n3，故n3＋2n4＋2＝n1。②由n3＋2n4＋2＝n1，当n2＝n3＝n4＝1时，n1＝5，碳原子总数为8，则该烷烃的分子式为C8H18。 12．环丙烷可作为全身麻醉剂，环己烷是重要的有机溶剂。下面是部分环烷烃及烷烃衍生物的结构简式、键线式和某些有机化合物的反应式(其中Pt、Ni是催化剂)。 结构简式 Br—CH2—CH2—CH(CH3)—CH2—Br 键线式 BrBr 回答下列问题： (1)从反应①～③可以看出，最容易发生开环加成反应的环烷烃是______________(填名称)，判断依据为____________________________________________________________________。 (2)环烷烃还可与卤素单质、卤化氢发生类似的开环加成反应，如环丁烷与HBr在一定条件下反应，其化学方程式为__________________________________________(不需注明反应条件)。 (3)写出鉴别环丁烷与丁烯的一种方法：___________________________________________。 答案　(1)环丙烷　环丙烷与H2反应所需温度最低　(2)＋HBr―→CH3CH2CH2CH2Br　(3)利用酸性KMnO4溶液，能使酸性KMnO4溶液褪色的为丁烯，不能使酸性KMnO4溶液褪色的为环丁烷(答案合理即可) 13．如图所示，U形管的左端用橡胶塞封闭，充有CH4和Cl2(体积比为1∶4)的混合气体，假定Cl2在水中的溶解度可以忽略不计。将该装置放置在有漫射光的地方，让混合气体缓慢反应一段时间。回答下列问题： (1)假设CH4与Cl2完全反应，且只生成一种有机物，写出发生反应的化学方程式：__________________________ (2)若CH4与Cl2的体积比为1∶1，则反应得到的产物为________________________ A．CH3Cl、HCl B．CCl4、HCl C．CH3Cl、CH2Cl2 D．CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl (3)经过几个小时的反应，U形管右侧的水面________ A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 (4)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左侧观察到的现象有__________________________________________ (5)右端玻璃管的作用是___________________________ 答案　(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl　(2)D　(3)B　(4)液面升高，内壁附有油状液滴，黄绿色气体颜色变浅或消失，有白色胶状沉淀生成　(5)平衡气压 解析：(1)若CH4和Cl2完全反应且只生成一种有机物，则CH4中的4个氢原子被完全取代，生成CCl4和HCl，化学方程式为CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。(2)CH4与Cl2的取代反应是一种连锁反应，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，因此四步反应均发生，故得到4种氯代产物和HCl。(3)CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应，U形管左侧生成的HCl气体极易溶于水，在此条件下除CH3Cl外其他3种氯代产物均为液体，U形管左侧气体压强减小，U形管右侧液面降低，左侧液面升高。(4)因左侧生成的HCl溶于水后发生反应：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以除了能观察到U形管左侧液面升高，内壁有油状液滴附着，气体颜色变浅或消失，还能观察到有白色胶状沉淀生成。 ( 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$