第1章 第3节 第1课时 烷烃及其性质（教用Word）-【金榜题名】2025-2026学年高二化学选择性必修3同步学案（鲁科版）

本讲义聚焦烷烃及其性质核心知识点，系统梳理烷烃的组成结构（饱和链烃、通式CnH2n+2）、物理性质（状态、溶解性、沸点、密度的递变规律）及化学性质（稳定性、取代反应、燃烧反应），构建从定义到性质的完整知识支架。 该资料通过“思考探究”（如分析甲烷与氯气取代反应条件）和“归纳提升”（如总结燃烧规律）培养科学探究与实践、科学思维，题组集训和即时达标助力学生巩固，课中辅助教师教学，课后帮助学生查漏补缺。

第3节　烃 第1课时　烷烃及其性质 学习目标 核心素养 1.认识烷烃、烃的组成和结构特点。 2.了解烷烃在日常生活、有机合成和化工生产中的重要作用。 3.掌握烷烃的化学性质，能够举例说明烷烃与氧气、卤素单质的反应。 4.了解取代反应的特点。 1.科学探究与创新意识：学习烷烃的性质时，以典型代表物的具体反应为载体，通过类比迁移学习一类有机化合物的性质，预测可能的断键部位与相应的反应，然后提供反应事实，引导学生通过探究学习一类有机化合物的性质。 2.变化观念与平衡思想：通过烷烃与氧气、卤素单质的反应，能认识到物质是运动和变化的，知道化学变化需要一定的条件，并遵循一定规律。 知识点一　烷烃及其性质 　 一、烷烃 烷烃是一种饱和链烃，属于脂肪烃，通式为CnH2n＋2(n≥1)，广泛存在于自然界中。 二、烷烃的物理性质 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 烷烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 沸点 随碳原子数的增加，烷烃沸点逐渐升高；碳原子数相同的烷烃，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 三、烷烃的化学性质 1．稳定性 因为烷烃分子中碳氢键和碳碳单键的键能较高，所以常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂和还原剂都不反应。 2．取代反应 在光照条件下，烷烃能与Cl2、Br2等卤素单质发生取代反应。 如乙烷与氯气一氯取代反应方程式为CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。 3．与氧气的反应 烷烃在空气或氧气中完全燃烧时生成CO2和H2O，燃烧的通式为CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 [针对训练] 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)烷烃分子中所有的化学键都是单键，碳原子之间只以碳碳单键结合的烃一定是烷烃。(　　) 解析　烷烃的结构特点是烃分子中碳碳以单键结合成链状，分子中全是碳碳单键的烃不一定是链烃，也可能是环烷烃，环烷烃不属于烷烃。 答案　× (2)分子式符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃。(　　) 答案　√ (3)丙烷为链状烃，所以丙烷分子中的碳原子在一条直线上。(　　) 解析　丙烷分子中碳碳键的夹角为109.5 ℃，丙烷分子中所有碳原子不在一条直线上。 答案　× (4)光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色。(　　) 解析　在光照条件下，烷烃能与溴蒸气反应，而与溴水不反应，不能使溴水褪色。 答案　× (5)烷烃能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去。(　　) 解析　烷烃一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、氧化剂反应，不能使酸性KMnO4溶液褪色。 答案　× (6)烷烃在光照条件下能与卤素单质发生取代反应。(　　) 答案　√ (7)光照条件下，将1 mol甲烷和1 mol氯气混合充分反应后，得到的产物为CH3Cl和HCl。(　　) 解析　虽然甲烷和氯气按等物质的量混合，但实际上反应不会只停留在生成CH3Cl的第一步取代，而是四步取代反应几乎同时发生，所以生成物就是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。 答案　× (8)燃气灶具将天然气更换为液化石油气时，需增加进气量。(　　) 解析　天然气的主要成分为甲烷，液化石油气的主要成分为丙烷、丁烷，等物质的量的甲烷比丙烷、丁烷完全燃烧需要的氧气少，故燃气灶具将天然气更换为液化石油气时，应增加进气量。 答案　× 2．在一定条件下，能与烷烃发生反应的物质是(　　) ①氧气　②氯气　③溴水　④盐酸　⑤烧碱　⑥酸性KMNO4溶液 A．①②③ B．①③⑥ C．①② D．③④⑤⑥ 答案　C 一、烷烃的取代反应 [思考探究] 1．既然烷烃可以与卤素发生取代反应，为什么还可以用汽油(主要成分是烷烃)萃取溴水中的溴单质？ 提示　烷烃与卤素的取代反应需要一定的条件，即在光照条件下与气态卤素单质发生反应。 2．甲烷与足量氯气在光照条件下充分发生反应，生成物中物质的量最多的是哪一种？ 提示　氯化氢。甲烷发生取代反应时，有机生成物中有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，根据氢原子守恒，可知氯化氢生成量最多。 [归纳提升] 反应条件 光照 反应物 烷烃和气态卤素单质(烷烃与卤素单质的水溶液不反应) 化学键 变化 断键：C—H键和X—X键 成键：C—X键和H—X键 取代特点 分子中的氢原子被卤素原子逐步取代，往往是各步反应同时发生 产物特点 种类 多种卤代烷烃的混合物，HX的物质的量最多 产物 的量 ①根据碳元素守恒，烷烃的物质的量等于所有卤代烷烃的物质的量之和 ②根据取代反应的特点，有机物中卤素的物质的量等于HX的物质的量等于反应了的X2的物质的量，即反应了的n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋……＝n(HX) 【方法规律】　关于取代反应和置换反应的判断的简单方法 (1)看参与反应的物质类别：若物质类别是无机物，一定是置换反应，若物质类别均是有机物，则一定不是置换反应。 (2)看产物中是否有单质生成：若产物中有单质生成，一定不是取代反应。 [题组集训] 1．在光照条件下，将1 mol CH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代产物，则消耗Cl2的物质的量为(　　) A．1 mol B．2 mol C．2.5 mol D．10 mol 解析　由于CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH4＋2Cl2CH2Cl2＋2HCl，CH4＋3Cl2CHCl3＋3HCl，CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。1 mol CH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 mol，则消耗Cl2的物质的量为0.25 mol＋0.25 mol×2＋0.25 mol×3＋0.25 mol×4＝2.5 mol。 答案　C 2．把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有Na2SiO3溶液的水槽里，放在光亮处。 (1)试管中观察到的现象： ①________________________________________________________________________； ②________________________________________________________________________； ③________________________________________________________________________。 (2)水槽中观察到的现象________________________________________________________________________。 (3)写出有关反应的化学方程式。 ①CH4和Cl2反应(第一步) ________________________________________________________________________。 ②Na2SiO3溶液中发生的反应 ________________________________________________________________________。 解析　CH4和Cl2在光照条件下生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，随着反应的进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色油状液体，使试管壁上有油滴出现。因生成的HCl易溶于水，反应后试管内气体压强减小，液面在试管内上升。HCl溶于水后与Na2SiO3反应生成白色絮状沉淀。 答案　(1)①气体颜色逐渐变浅 ②试管中液面上升 ③试管壁上有油状液滴 (2)有白色絮状沉淀生成 (3)①CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl ②Na2SiO3＋2HCl===H2SiO3↓＋2NaCl 二、烃的燃烧规律 [思考探究] 1．为什么甲烷燃烧时是淡蓝色火焰，而乙烯燃烧时会有少量黑烟呢？ 提示　乙烯的含碳量更高，等物质的量的甲烷和乙烯充分燃烧时，乙烯的耗氧量更高，因此往往因不完全燃烧产生碳颗粒，形成少量黑烟。 2．1 mol的烷烃同系物分别充分燃烧时，其耗氧量有何特点？ 提示　1 mol有机物每增加一个“CH2”耗O2量增加1.5 mol。烷烃同系物在分子组成上若相差x个CH2原子团，因此耗氧量则相差1.5x mol。 [归纳提升] 1．烃燃烧的通式 CxHy＋O2xCO2＋H2O (1)当温度高于100 ℃时，生成物全部是气体，气体体积变化为ΔV＝V前－V后＝1－，分三种情况： ①当y＝4时，ΔV＝0，反应前后气体体积不变； ②当y＜4时，ΔV＞0，气体体积减小； ③当y＞4时，ΔV＜0，气体体积增大。 通常把ΔV＝0的情况称为氢4规律，即分子中含4个氢原子的气态烃分子在温度高于100 ℃时完全燃烧，反应前后气体体积不变，如CH4、C2H4、C3H4等，与碳原子数无关。反过来也可以根据燃烧前后体积不变来判断烃的分子组成。 (2)当温度低于100 ℃时，气态烃完全燃烧，由于生成的水为液态，则ΔV＝V前－V后＝1＋，此时，ΔV总大于0，即气体体积减小。 2．烃的燃烧规律 (1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，的值越大，则氢元素的分数越大，耗氧量越多，生成的水越多，生成的CO2越少。 (2)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，的值越大，耗氧量越多。其中x值越大，生成的CO2越多；y值越大，生成的水越多。 (3)最简式(实验式)相同的有机物不论以何种比例混合，只要混合物的总质量一定，完全燃烧生成的CO2的量一定，生成的H2O的量一定，耗氧量也一定。 (4)对于一定质量的不同的有机物或它们组成的混合物完全燃烧时生成的CO2、H2O的量值为一常量时物质的组成情况如表： 燃烧 情况 生成CO2 的量相等 生成H2O 的量相等 生成CO2、 H2O的量 均相等 需满足 的条件 不同的物 质含w(C) 需相等 不同的物 质含w(H) 需相等 不同的物 质含w(C)、 w(H)均需 相等 【易错提醒】　利用烃类燃烧的通式进行计算时的注意点 (1)水的状态是液态还是气态，从条件上看温度是在100 ℃以下还是以上。 (2)气态烃完全燃烧前后，体积变化值也只与烃中的氢原子个数有关，根据体积差值可以求出氢原子的个数或氢原子的平均个数。 (3)要注意检验氧气是否足量。 [题组集训] 1．n L三种气态烃混合物与足量氧气混合点燃后，恢复到原来状态(常温常压)，体积共缩小2n L，这三种烃不可能的组合是(　　) A．CH4、C2H4、C3H4以任意比混合 B．C2H6、C4H6、C2H2以2∶1∶2的物质的量之比混合 C．C3H8、C4H8、C2H2以11∶14∶26的质量之比混合 D．CH4、C3H6、C2H2以a∶b∶b的体积比混合 解析　设混合烃的平均分子组成为CxHy，根据完全燃烧通式 CxHy＋O2xCO2＋H2O(l)　ΔV 　1　 1＋ 　n L 2n L 则1＋＝2，解得y＝4，即1 mol混合气体分子中平均含有4 mol H原子。CH4、C2H4、C3H4以任意比混合时分子中都平均含有4个H原子，故A不符合题意；C2H6、C4H6、C2H2以2∶1∶2的物质的量之比混合，分子中平均含有个H原子，故B符合题意；C3H8、C4H8、C2H2以11∶14∶26的质量之比混合时，物质的量之比为1∶1∶4，分子中平均含有4个H原子，故C不符合题意；CH4、C3H6、C2H2以a∶b∶b的体积比混合，分子中平均含有4个H原子，故D不符合题意。 答案　B 2．写出下列各烷烃的分子式。 (1)烷烃B的分子中含有200个氢原子________。 (2)1 L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15 L水蒸气________。 (3)0.01 mol烷烃E完全燃烧时，消耗标准状况下的氧气2.464 L________。 解析　(1)据题意2n＋2＝200，n＝99，即分子式为C99H200。 (2)据氢原子守恒，1 mol CnH2n＋2～15 mol H2O，故n＝14，分子式为C14H30。 (3)由烷烃燃烧通式 1 mol CnH2n＋2～ mol O2 本题中0.01 mol E完全燃烧消耗O2的物质的量为＝0.11 mol，可得E为C7H16。 答案　(1)C99H200　(2)C14H30　(3)C7H16 [即时达标] 1．下列不属于烷烃的化学性质的是(　　) A．使溴蒸气褪色 B．可以在空气中燃烧 C．与Cl2发生取代反应 D．能使酸性KMnO4溶液褪色 解析　烷烃分子中不含不饱和碳碳双键或三键，故不能使酸性KMnO4溶液褪色。 答案　D 2．城市居民用的石油液化气的主要成分是丁烷，在使用过程中，常有一些杂质以液态形式沉积于钢瓶内，这些杂质是(　　) A．丙烷和丁烷 B．乙烷和丙烷 C．乙烷和戊烷 D．戊烷和己烷 解析　以液态形式沉积于钢瓶内必为沸点高、难汽化的烃。 答案　D 3．在光照条件下，将1 mol甲烷和1 mol氯气混合充分反应后，得到的产物为(　　) A．CH3Cl、HCl B．HCl、CCl4 C.CH3Cl、CH2Cl2 D．CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl 解析　甲烷与Cl2在光照下发生取代反应，生成的物质是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl气体。 答案　D 4．有两种气态烷烃组成的混合气体，1体积这种混合气体完全燃烧时需要3.5体积的氧气，下列关于这种混合气体的组成说法，正确的是(　　) A．甲烷和乙烷 B．乙烷和丙烷 C．甲烷和丙烷 D．丙烷和丁烷 解析　烷烃燃烧的通式为CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O，由＝3.5，求得n＝2，平均组成：C2H6。则混合气体中，一定含有甲烷，另一种成分的碳原子个数一定大于2，故只有C选项的组合符合题意。 答案　C 5．现有①CH4、②C2H4、③C2H2、④C2H6、⑤C3H8五种有机物。 (1)等质量的上述烃中，完全燃烧消耗氧气最多的是________。 (2)等物质的量的上述烃中，完全燃烧消耗氧气最多的是________。 (3)等质量的上述烃中，完全燃烧时生成CO2最多的是________，生成H2O最多的是________。 (4)在1大气压120 ℃时，1体积以上气态烃与4体积氧气混合，完全燃烧后，恢复到原来温度和压强，若气体的体积不变，该烃是________。 解析　(1)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，x越大，氢的质量分数就越大，耗氧量就越多。①为CH4；②为CH2；③为CH；④为CH3，⑤为CH8/3，答案为①。 (2)气态烃完全燃烧的通式为CxHy＋O2xCO2＋H2O，等物质的量的CxHy，x＋越大，则完全燃烧耗氧量越多。符合条件的为C3H8。 (3)质量相同的烃，碳(或氢)的质量分数越大，完全燃烧生成的CO2(或H2O)越多。符合条件的分别是C2H2、CH4。 答案　(1)①　(2)⑤　(3)③　① (4)①② 学科网（北京）股份有限公司 $