第7章 第1节 第2课时 烷烃的性质（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高一化学必修第二册同步学案（人教版）

本讲义聚焦烷烃的性质这一核心知识点，先系统梳理甲烷的存在、用途、物理性质及化学性质（氧化反应、取代反应），再通过类比甲烷性质归纳烷烃的物理性质递变规律和化学性质，构建从个别到一般的知识支架。 资料特色在于结合球棍模型帮助学生从微观结构理解宏观性质（宏观辨识与微观探析），通过甲烷取代反应实验分析及思考问题引导证据推理与模型认知，课中辅助教师引导学生构建知识体系，课后练习题助力学生巩固知识、查漏补缺。

第2课时　烷烃的性质 课标要求 素养目标 1.了解甲烷的物理性质及存在、用途。 2.掌握甲烷的化学性质，认识取代反应的特点。 3.掌握烷烃的主要物理性质及其递变规律和化学性质。 1.通过球棍模型理解烷烃分子的空间结构，形成“结构决定性质”的观点。（宏观辨识与微观探析） 2.通过类比甲烷的性质归纳出烷烃的化学性质，建立有机物性质的模型。（证据推理与模型认知） 一、甲烷的性质 天然气的主要成分是甲烷，甲烷是一种什么样的气体？ 1．甲烷的存在、用途及物理性质 (1)存在与用途。 ①存在：是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。 ②用途：是一种高效、低耗、污染小的清洁能源，还是一种重要的化工原料。 (2)甲烷的物理性质（如下表）。 颜色 状态 气味 密度 水溶性 无色 气体 无味 比空气小 难溶于水 【思考】 (1)为了充分利用资源，国家大力提倡在农村建设沼气池，将粪便、垃圾、植物秸秆等转化为沼气。沼气的主要成分是什么？ 提示：沼气的主要成分是甲烷。 (2)已知甲烷的密度在标准状况下是0.717 g·L-1，含碳75%，含氢25%，利用这些数据怎样确定它的分子式？ 提示：甲烷的摩尔质量为M＝22.4 L·mol-1×0.717 g·L-1≈16 g·mol-1，1 mol甲烷气体中含碳原子的物质的量：＝1 mol，1 mol甲烷气体中含氢原子的物质的量：＝4 mol，所以甲烷的分子式为CH4。 2．甲烷的化学性质 通常状况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂（如高锰酸钾）不反应。 (1)氧化反应（燃烧）。 ①现象：甲烷在空气中完全燃烧，火焰呈淡蓝色。 ②化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。 (2)取代反应。 ①CH4与Cl2需在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式： CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl（一氯代物）， CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl（二氯代物）， CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl（三氯代物）， CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl（四氯代物）。 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。 【想想】 CH4与Cl2在光照时发生化学反应的产物有几种？哪种产物最多？ 提示：5种，4种有机物(CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4)，一种无机物(HCl)；HCl最多。 二、烷烃的性质 甲烷是最简单的烷烃，其他烷烃应该有什么样的性质？ 1．物理性质（如下表） 相似性和递变性 熔、沸点 烷烃的熔、沸点较低，且随碳原子数的增加而升高；碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低 状态 碳原子数≤4的烷烃在常温常压下是气体，其他烷烃在常温常压下是液体或固体 相对 密度 烷烃的相对密度都较小，且随碳原子数的增加而增大，液态烷烃的密度均小于1 g·cm-3 溶解性 烷烃难溶于水，而易溶于有机溶剂 2.化学性质 烷烃化学性质比较稳定，常温下与强酸、强碱、强氧化剂等不反应。 (1)氧化反应（可燃性）：烷烃都能燃烧，完全燃烧的产物是CO2和水。如乙烷完全燃烧的化学方程式为2CH3CH3＋7O24CO2＋6H2O。 (2)取代反应：烷烃都能与卤素单质发生取代反应。 如C2H6与Cl2在光照条件下生成一氯代物的化学方程式：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。 (3)分解反应： 烷烃在较高温度下会发生分解，这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中，从烷烃可得到一系列重要的化工基本原料和燃料。 【想想】 烷烃能与卤素单质在光照下反应，也能与卤素单质的水溶液反应吗？ 提示：气态烷烃的化学性质与CH4相似，光照条件下只能与气态卤素单质发生取代反应，与卤素单质的水溶液不发生反应，液态烷烃（如己烷）只能萃取溴水中的Br2。 　甲烷的取代反应 1．根据取代反应的原理，思考能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl? 提示：不能。CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，将CH4与Cl2按体积比1∶1反应，生成物为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机物与氯化氢，因此无法制取纯净的CH3Cl。 2．CH4和Cl2取代反应的产物中物质的量最多的是什么？它与Cl2在物质的量上有什么关系？ 提示：因为在CH4和Cl2的取代反应中，每一步都有HCl生成，故产物中物质的量最多的是HCl。根据化学方程式可知，每生成1 mol HCl则消耗1 mol Cl2，故反应生成的HCl与反应消耗的Cl2的物质的量相等。 1．甲烷与氯气的取代反应 2．取代反应和置换反应的比较（如下表） 类别 取代反应 置换反应 实例 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl　 Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ 定义 有机物分子里的原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应 一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应 续表 类别 取代反应 置换反应 反应物 一种化合物和另一种化合物或单质 一种单质和一种化合物 生成物 一般生成两种新化合物 另一种化合物和另一种单质 反应中 电子得失 不一定发生电子转移，因此不一定是氧化还原反应 一定发生电子转移，一定是氧化还原反应 　某课外活动小组利 用如右图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题： (1)CH4与Cl2发生反应的条件是　　　　；若用日光直射，可能会引起　　　　　　　。 (2)实验中可观察到的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，　　　　　　　，　　　　　　　等。 (3)实验中生成的油状液滴的化学式为________________________________________________________________________ 　　　　　　　，其中　　　　是工业上重要的溶剂。 (4)用饱和食盐水而不用水的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 【解析】　CH4和Cl2在光照条件下反应生成CH3Cl、 CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4在常温下是无色油状液体，故量筒内壁上出现油状液滴。因生成的HCl易溶于水，量筒内的压强减小，液面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl－浓度增大，使NaCl固体析出。 【答案】　(1)光照　爆炸 (2)量筒内黄绿色气体颜色变浅　量筒内液面上升 (3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4　CHCl3、CCl4 (4)降低Cl2在水中溶解度，抑制Cl2和水的反应 规律方法　由于甲烷分子中的4个C—H键完全相同，所以它们都有可能发生反应，即甲烷发生取代反应的产物很复杂，生成物常包括4种有机物和氯化氢，其中氯化氢的量最多；4种有机物的比例因反应物的比例、反应时间的长短等因素而变化。 【练1】　在标准状况下，22.4 L CH4与Cl2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Cl2的物质的量为(　　) A．0.5 mol　　　　　　　　B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol 【解析】　选C。1 mol CH4与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各0.25 mol，这四种取代物中n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根据取代反应特点，生成的n(HCl)＝2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol＋2.5 mol＝5 mol，参加反应的Cl2的物质的量n(Cl2)＝2.5 mol。 　烷烃的结构与性质 1．右图说明甲烷是可燃性气体，在点燃可燃性气体前要注意什么？ 提示：可燃性气体在点燃前要验纯，因为可燃性气体和空气混合，如果在爆炸极限内，点燃会发生爆炸。 2．根据甲烷的性质，推测丙烷的化学性质有哪些。 提示：能与O2发生燃烧反应，能与Cl2在光照下发生取代反应。 3．多碳原子直链烷烃（如CH3—CH2—CH2—CH3）分子中，碳链是直线状吗？ 提示：不是。在CH3—CH2—CH2—CH3分子中，碳原子与其相连的4个原子在空间形成四面体结构，因此多碳原子直链烷烃分子中的碳链应为锯齿状。 1．烷烃的结构特点 (1)单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。 (2)饱和：碳原子剩余价键全部与氢原子相结合，烷烃是饱和烃，含相同碳原子数的有机物分子里，链状烷烃的含氢量最大。 2．烷烃的化学性质 烷烃的化学性质和甲烷相似，通常情况下不与强酸、强碱和强氧化剂发生反应，都不能够使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色。 (1)链状烷烃在光照条件下与卤素单质发生取代反应。 CnH2n＋2＋X2CnH2n＋1X＋HX (2)链状烷烃的燃烧反应。 CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O 　下列有关烷烃的叙述中，正确的是(　　) ①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键　②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去　③通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃　④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色 A．①③⑤ B．②③ C．①④ D．①②④ 【解析】　选C。烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键，都是单键，①说法正确；烷烃属饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与强酸、强碱、强氧化剂（如酸性KMnO4溶液）反应，也不能使溴水褪色，②⑤说法不正确；因通式CnH2n＋2中的碳原子已达完全饱和，因此符合通式CnH2n＋2的有机物一定是烷烃，③说法不正确；烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应，这是烷烃的主要特性之一，④说法正确。 【练2】　硅与碳属于同族元素，有一类由Si和H形成的有机硅化合物称“硅烷”，硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似。下列叙述中不正确的是(　　) A．硅烷的通式为SinH2n＋2(n≥1) B．乙硅烷(SiH3SiH3)的二氯代物有两种同分异构体 C．甲硅烷(SiH4)的沸点比甲烷(CH4)的低 D．甲硅烷的热稳定性小于甲烷的 【解析】　选C。由烷烃通式CnH2n＋2(n≥1)可推知，硅烷的通式为SinH2n＋2(n≥1)，A正确；乙硅烷(SiH3SiH3)的二氯代物有SiHCl2SiH3和SiH2ClSiH2Cl两种同分异构体，B正确；甲硅烷(SiH4)的相对分子质量比甲烷(CH4)的大，则甲硅烷(SiH4)的沸点比甲烷(CH4)的高，C不正确；非金属性：Si<C，则甲硅烷的热稳定性小于甲烷的，D正确。 1．下列性质中，属于烷烃特征的是(　　) A．完全燃烧产物只有二氧化碳和水 B．它们几乎不溶于水 C．分子的通式为CnH2n＋2，与氯气发生取代反应 D．它们不是电解质 【解析】　选C。满足A、B、D的不一定是烷烃；分子通式为CnH2n＋2，与Cl2发生取代反应是烷烃的特征。 2．一些烷烃的沸点，甲烷：－162 ℃；乙烷：－89 ℃；丁烷：－1 ℃；戊烷：36 ℃。根据以上数据推断丙烷的沸点可能是(　　) A．约－40℃　　　　　　B．低于－162℃ C．低于－89℃ D．高于36℃ 【解析】　选A。依据烷烃熔、沸点的递变规律可知：丙烷的沸点是介于乙烷和丁烷之间，即高于－89℃，低于－1℃。A符合上述要求。 3．使1 mol某烷烃完全燃烧需要消耗氧气5 mol，该烷烃的化学式是(　　) A.C2H6 B．C3H8 C．C4H10 D．C5H12 【解析】　选B。烷烃燃烧的化学方程式可以表示为： CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O 1　　　　 1　　　　　5 可见，＝5，解得n＝3。根据烷烃的通式CnH2n＋2知该烷烃的化学式为C3H8。 4．（双选）下列关于烷烃的叙述不正确的是(　　) A．分子式符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃 B．烷烃均能与氯水发生取代反应 C．正戊烷的熔点、沸点比异戊烷的高 D．烷烃能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化 【解析】　选BD。烷烃均不能与氯水发生取代反应，也不能被酸性KMnO4溶液氧化，则B、D符合题意。 5．三个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别做如下处理，各有怎样的现象发生？ (1)①置于黑暗中：________________________________________________________________________。 ②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：________________________________________________________________________。 ③放在有光线的房子里：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)CH4和Cl2发生的一系列反应都是　　　　　　　　（填反应类型）反应，请写出CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式：________________________________________________________________________。 (3)若要使1 mol CH4完全和Cl2发生取代反应，生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则需要Cl2的物质的量为　　　　。 A．2 mol B．2.5 mol C．3 mol D．4 mol 【解析】　对于有机反应，反应条件非常重要，通过控制反应条件，可使CH4和Cl2的取代反应发生的现象不同。1 mol CH4生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，即0.1 mol CH3Cl、0.2 mol CH2Cl2、0.3 mol CHCl3、0.4 mol CCl4，则所需n(Cl2)＝0.1 mol×1＋0.2 mol×2＋0.3 mol×3＋0.4 mol×4＝3 mol，故选C项。 【答案】　(1)①无明显现象　②爆炸　③黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成 (2)取代　CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl　(3)C 学科网（北京）股份有限公司 $