专题02 烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的结构与性质比较 （重难点讲义）化学人教版选择性必修3

专题02 烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的结构与性质比较 1.认识烷烃的结构特征，理解烷烃的物理、化学性质。 2.了解同系物的概念，学会判断物质是否互为同系物。 3.认识烯、炔烃的结构特征，了解烯、炔烃物理性质的变化规律，熟悉烯、炔烃的化学性质。 4.从化学键的特殊性了解苯的结构特点，进而理解苯性质的特殊性，能判断含苯环有机物分子中原子之间的空间位置关系。 5.掌握苯的同系物的性质，了解有机反应类型与分子结构特点的关系。 一、烷烃的结构 1．烃 仅含碳、氢两种元素的有机化合物。 根据结构的不同，烃可分为烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等。 2．烷烃的结构 (1)烷烃的结构 名称 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 (2)烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取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。 ②空间结构：以碳原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈锯齿状排列。 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是单键(C—C、C—H)。 (3)链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1)。 3．同系物 (1)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。 (2)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。 二、烷烃的性质 1．物理性质 (1)甲烷 纯净的甲烷是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。 (2)烷烃 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，C1～C4气态，C5～C16液态 [新戊烷C(CH3)4在常温常压下是气体]，C17以上为固态 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)甲烷 甲烷的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生取代反应。 (2)烷烃 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。 注意　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——高温裂化或裂解 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。 三、烯烃的结构和性质 1．烯烃的结构 烯烃是含碳碳双键的烃类化合物。官能团的名称是碳碳双键，结构简式为。烯烃只含有一个碳碳双键时，其通式一般表示为CnH2n(n≥2)。 (1)乙烯的结构 分子结构示意图 共价键 分子中的碳原子均采取sp2杂化，碳原子与氢原子间形成σ键，两个碳原子之间形成双键(1个σ键和1个π键) 空间结构 乙烯分子中的所有原子都位于同一平面，相邻两个键之间的夹角约为120° (2)烯烃的结构 ①共价键：碳碳双键两端的碳原子采取sp2杂化；其余具有四条单键的碳原子采取sp3杂化。烯烃中的共价键既有σ键，又有π键。 ②空间结构：碳碳双键两端的碳原子以及与之相连的四个原子一定在一个平面内。 2．物理性质 (1)乙烯：纯净的乙烯为无色、稍有气味的气体，难溶于水，密度比空气的略小。 (2)烯烃：烯烃物理性质的递变规律与烷烃的相似。 ①烯烃的沸点随分子中碳原子数的递增而逐渐升高，状态由气态(常温下，碳原子数≤4时)到液态、固态。 ②烯烃均难溶于水，液态烯烃的密度均比水小。 3．化学性质——与乙烯相似 (1)氧化反应 ①烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 ②可燃性 燃烧通式为CnH2n＋O2nCO2＋nH2O。 因烯烃中碳元素的质量分数较大，燃烧时常伴有黑烟。 (2)加成反应 烯烃可以发生类似乙烯的加成反应。 写出乙烯、丙烯与下列物质反应的化学方程式(提示：丙烯与氯化氢、丙烯与水的反应都可能有两种产物) 试剂 乙烯 丙烯 溴 CH2==CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br CH2==CHCH3＋Br2―→CH2BrCHBrCH3 氯化氢 CH2==CH2＋HCl―→CH3CH2Cl CH2==CHCH3＋HCl―→CH2ClCH2CH3 CH2==CHCH3＋HCl―→CH3CHClCH3 水 CH2==CH2＋H2OC2H5OH CH2==CHCH3＋H2OCH3CHOHCH3 CH2==CHCH3＋H2OCH2OHCH2CH3 (3)加聚反应 含有碳碳双键的有机化合物在一定条件下能发生类似乙烯的加聚反应，试写出以下有机物发生加聚反应的化学方程式： ①―→； ②nCH2==CHCH3； ③。 四、炔烃的结构与性质(以乙炔为例) 1．炔烃的结构 炔烃是含有碳碳三键的烃类化合物。官能团的名称是碳碳三键，结构简式为—C≡C—。只含有一个碳碳三键的炔烃的通式为CnH2n－2(n≥2)。 (1)乙炔的结构 乙炔的结构特点：乙炔分子为直线形结构，相邻两个键之间的夹角为180°。碳原子均采取sp杂化，碳原子和氢原子之间均以单键(σ键)相连接，碳原子与碳原子之间以三键(1个σ键和2个π键)相连接。 (2)炔烃的结构 除乙炔外，碳原子的杂化方式为sp、sp3；碳碳三键两端的碳原子以及与之直接连接的两个原子共线。 2．炔烃的物理性质 (1)乙炔：(俗称电石气)是最简单的炔烃。乙炔是无色、无臭的气体，微溶于水，易溶于有机溶剂。 (2)炔烃：随着碳原子数的增多，熔、沸点依次升高，C2～C4为气态，其他为液态或固态；密度逐渐增大(密度小于水)，不溶于水，易溶于有机溶剂。 3．炔烃的化学性质 (1)乙炔 ①氧化反应 a．燃烧：乙炔在氧气中燃烧的化学方程式为2C2H2＋5O24CO2＋2H2O。燃烧时火焰明亮并伴有浓烈的黑烟，且能放出大量的热，可用于焊接或切割金属。 b．乙炔能被酸性KMnO4溶液氧化，从而使之褪色。 ②加成反应 乙炔能与溴的四氯化碳溶液、卤素单质、氢气、HCN、HX、水等在一定条件下发生加成反应。如： HC≡CH＋Br2―→CHBr==CHBr(1,2-二溴乙烯)； CHBr==CHBr＋Br2―→CHBr2—CHBr2(1,1,2,2-四溴乙烷)。 CH≡CH＋H2CH2==CH2； CH≡CH＋2H2CH3CH3。 CH≡CH＋HClCH2==CHCl(氯乙烯)。 CH≡CH＋H2OCH3CHO。 注意　“C==C—OH”结构不稳定，会转化为稳定的“C—CHO”。 ③加聚反应 nCH≡CH，聚乙炔可用于制备导电高分子材料。 (2)炔烃 炔烃的化学性质与乙炔相似，都能发生氧化反应以及加成、加聚反应。 五、链状烷烃、烯烃、炔烃的结构和化学性质的比较 链状烷烃 烯烃 炔烃 通式 CnH2n＋2(n≥1) CnH2n(单烯烃，n≥2) CnH2n－2(单炔烃，n≥2) 代表物 CH4 CH2==CH2 CH≡CH 结构特点 全部为单键；饱和链烃 含碳碳双键；不饱和链烃 含碳碳三键；不饱和链烃 化 学 性 质 取代反应 光照卤代 － － 加成反应 － 能与H2、X2、HX、H2O、HCN等发生加成反应 氧化反应 燃烧火焰较明亮 燃烧火焰明亮，伴有黑烟 燃烧火焰很明亮，伴有浓烈的黑烟 不与酸性KMnO4溶液反应 能使酸性KMnO4溶液褪色 加聚反应 － 能发生 鉴别 溴水和酸性KMnO4溶液均不褪色 溴水和酸性KMnO4溶液均褪色 六、苯的结构与性质 分子里含有一个或多个苯环的烃类化合物属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。 1．苯的物理性质 颜色状态 密度、溶解性 毒性 熔、沸点 挥发性 无色液体 不溶于水且密度比水小 有毒 较低 易挥发 2.苯的分子结构 3．苯的化学性质 (1)氧化反应——可燃性 化学方程式：2＋15O212CO2＋6H2O(火焰明亮，产生浓重的黑烟)。 (2)取代反应 ①苯与液溴： ＋Br2＋HBr↑； 纯净的溴苯是一种无色液体，有特殊的气味，不溶于水，密度比水的大。 ②苯的硝化反应：＋HO—NO2＋H2O； 纯净的硝基苯是一种无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。 ③苯的磺化反应：＋HO—SO3H＋H2O； 苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看作硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。 (3)加成反应 苯的大π键比较稳定，通常状态下不易发生加成反应，在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应：＋3H2。 七、苯的同系物的结构与性质 苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为苯的同系物，通式为CnH2n－6(n≥7)。 1．苯的同系物的物理性质 一般具有类似苯的气味，无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。 2．苯的同系物的化学性质(以甲苯为例) 苯的同系物都含有苯环和烷基，其化学性质与苯和烷烃类似，由于苯环与烷基之间存在相互作用，所以化学性质又有差异，如甲苯中甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被取代，而苯环也使甲基活化，易被氧化。 （1）氧化反应 a．苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。 苯的同系物侧链的烷基中，直接与苯环连接的碳原子上没有氢原子时，该物质一般不能被KMnO4(H＋)氧化为苯甲酸。 b．燃烧的通式：CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O。 （2）取代反应 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，硝基取代的位置以甲基的邻、对位为主。其中生成三硝基取代物的化学方程式为＋3HO—NO2＋3H2O。 （3）加成反应 在Pt作催化剂和加热的条件下，甲苯与氢气能发生类似苯与氢气的加成反应。化学方程式：＋3H2。 题型01同系物的概念 【典例01】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。 【变式探究】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。 题型02 烷烃的物理性质 【典例02】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。 【变式探究】根据以下数据推断丙烷的沸点可能是(　　) 物质 甲烷 乙烷 正丁烷 正戊烷 沸点 －164 ℃ －89 ℃ －0.5 ℃ 36 ℃ A.约－40 ℃ B．低于－160 ℃ C．低于－89 ℃ D．高于36 ℃ 【答案】A 【解析】烷烃的熔、沸点随分子中碳原子数的增加而升高，丙烷的沸点应介于乙烷和正丁烷之间。 题型03 烷烃的化学性质 【典例03】在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是(　　) A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C2H6 【答案】C 【解析】根据燃烧通式CxHy＋(x＋0.25y)O2xCO2＋0.5yH2O进行计算，气态烃各1 mol，甲烷燃烧需要2 mol氧气，丙烷燃烧需要5 mol氧气，丁烷燃烧需要6.5 mol氧气，乙烷燃烧需要3.5 mol氧气，故消耗氧气最多的是丁烷。 【变式探究】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。 题型04 烯烃的结构和性质 【典例04】下列现象中，是因为发生加成反应而产生的现象是(　　) A．乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．将CCl4溶液滴入溴水中，振荡后水层接近无色 C．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 D．甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失 【答案】C 【解析】乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色，是乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化而褪色，发生的是氧化反应；溴在CCl4溶液中的溶解度远远大于其在水中的溶解度，CCl4溶液能萃取溴水中的溴而使水层接近无色，此过程为物理过程；乙烯含有碳碳双键，与溴发生加成反应使溴的四氯化碳溶液褪色；甲烷和氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失，是因为发生了取代反应。 【变式探究】根据乙烯推测2-丁烯的结构或性质，下列说法正确的是(　　) A．分子中四个碳原子在同一直线上 B．分子中所有原子都在同一平面上 C．与HCl发生加成反应只生成一种产物 D．不能发生加聚反应 【答案】C 【解析】乙烯分子为平面结构，由乙烯分子的空间结构可知，2-丁烯分子中的四个碳原子不可能在同一直线上，A错误；2-丁烯分子中存在甲基，所有原子不可能在同一平面上，B错误；2-丁烯与HCl发生加成反应，产物只有一种，C正确；2-丁烯中含有碳碳双键，可以发生加聚反应，D错误。 题型05 炔烃的结构和性质 【典例05】下列关于CH3C≡CCH3的说法错误的是(　　) A．是乙炔的同系物 B．和1,3-丁二烯互为同分异构体 C．可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．1 mol该物质能和3 mol H2加成 【答案】D 【解析】2-丁炔与乙炔的结构相似、分子组成上相差2个CH2原子团，互为同系物，故A正确；2-丁炔与1,3-丁二烯的分子式相同、结构不同，互为同分异构体，故B正确；2-丁炔分子中含有的碳碳三键能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应使溶液褪色，故C正确；2-丁炔分子中含有的碳碳三键在一定条件下能与氢气发生加成反应，则1 mol 2-丁炔能和2 mol氢气加成，故D错误。 【变式探究】下列有机物分子中，所有原子一定不可能处在同一平面的是(　　) A．CH2==CH—Cl B．CH2==CH—CH==CH2 C．苯乙炔 D．2-甲基丙烯 【答案】D 【解析】2-甲基丙烯分子中含有饱和碳原子，饱和碳原子的空间结构为四面体形，所以2-甲基丙烯分子中所有原子一定不可能处在同一平面上，故D符合题意。 题型06 烷烃、烯烃、炔烃的比较 【典例06】下列有关乙炔性质的叙述中，既不同于乙烯又不同于乙烷的是(　　) A．能燃烧生成二氧化碳和水 B．能与溴水发生加成反应 C．能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应 D．能与HCl反应生成氯乙烯 【答案】D 【解析】乙烷、乙烯、乙炔都能燃烧生成CO2和H2O；乙炔、乙烯都能与溴水发生加成反应；乙烯、乙炔都能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应；只有乙炔可与HCl反应生成氯乙烯。 【变式探究】某有机物的键线式为，下列有关该物质的叙述正确的是(　　) A．该分子最多有7个碳原子共面，最多4个碳原子共线 B．1 mol该物质与H2充分发生加成反应，能消耗2 mol H2 C．该物质一氯取代产物种类有6种(不考虑立体异构) D．该物质与CH3CH(CH3)C≡CCH==CHCH(CH3)2互为同分异构体 【答案】C 【解析】该分子最多有7个碳原子共面，最多3个碳原子共线，A项错误；1 mol碳碳双键能与1 mol H2加成，1 mol碳碳三键能与2 mol H2加成，因此1 mol该物质与H2充分发生加成反应能消耗3 mol H2，B项错误；该物质有6种不同化学环境的氢原子，因此一氯取代产物种类有6种，C项正确；该物质与CH3CH(CH3)C≡CCH==CHCH(CH3)2的分子式不同，不互为同分异构体，而互为同系物，D项错误。 题型07 苯的结构和性质 【典例07】下列区分苯和己烯的实验方法正确的是(　　) A．分别点燃，无黑烟生成的是苯 B．分别加入溴水，振荡，静置后分层，下层橙红色消失的是己烯 C．分别加入溴水，振荡，静置后分层，上层橙红色消失的是苯 D．分别加入酸性KMnO4溶液、振荡，紫色消失的是己烯 【答案】D 【解析】苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，也不能使溴水因发生化学反应而褪色，但己烯可以；苯中加入溴水，会将溴从溴水中萃取出来，使水层(下层)褪色，而苯层(上层)则呈橙红色；苯与己烯在燃烧时都会产生黑烟。 【变式探究】苯可发生如图所示反应，下列叙述错误的是(　　) A．反应①为取代反应，所得有机产物密度比水小 B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应③为取代反应，有机产物是一种芳香族化合物 D．反应④中1 mol 苯最多与3 mol H2在加热、催化剂作用下发生加成反应 【答案】A 【解析】苯与液溴在FeBr3作用下发生取代反应生成溴苯和HBr，溴苯的密度大于水，A错误；苯的含碳量高，燃烧时发出明亮火焰并伴有浓重的黑烟，B正确；反应③为取代反应，苯与浓硝酸在50～60 ℃、浓硫酸作催化剂的条件下反应生成硝基苯和水，硝基苯属于芳香族化合物，C正确。 题型08 苯的同系物及芳香烃的结构与性质 【典例08】下列说法正确的是(　　) A．、、都是苯的同系物 B．苯和甲苯都能发生取代反应 C．的一氯代物有8种 D．甲苯和苯乙烯都能使溴水褪色，两者褪色原理相同 【答案】B 【解析】苯的同系物指的是仅含一个苯环且苯环上的侧链均为烷基的芳香烃，故、都不是苯的同系物，A项错误；该物质是具有对称结构的芳香烃，故其一氯代物只有4种()，C项错误；甲苯使溴水褪色是由于甲苯将溴从溴水中萃取出来，发生的是物理变化，苯乙烯使溴水褪色是由于苯乙烯与溴发生了加成反应，发生的是化学变化，两者褪色原理不同，D项错误。 【变式探究】甲苯的转化关系如图所示(部分产物未标出)。下列说法正确的是(　　) A．反应①的主要产物是 B．反应②说明甲基使苯环上的氢原子易被取代 C．反应③的两种物质刚混合时分层，上层呈紫红色 D．反应④的产物的一氯取代物有4种(不考虑立体异构) 【答案】B 【解析】由图可知，反应①为光照下进行取代，氯原子取代甲基上的氢原子，A错误；甲苯的密度小于高锰酸钾溶液，刚混合时分层，下层呈紫红色，C错误；由图可知，反应④的产物为甲基环己烷，含有5种等效氢，即一氯取代物有5种，D错误。 【巩固练】 1.（25-26高二上·江苏无锡·期中）假设烷烃的通式为，以下物理量随的增加而减小的是 A．烷烃中共价键的数目 B．烷烃完全燃烧时的耗氧量 C．熔点、沸点和密度 D．氢元素的含量 【答案】D 【解析】烷烃的通式为CnH2n+2，随着n值增大，碳氢原子数量增加，形成的共价键越来越多，故A错误；烷烃的通式为CnH2n+2，随着n值增大，碳氢原子数量增加，1mol烷烃完全燃烧时的耗氧量越来越大，故B错误；根据烷烃通式CnH2n+2，随C原子数逐渐增加，烷烃相对分子质量也增加，分子间作用力强度随分子相对分子质量增大而增强，则熔点、沸点、密度一般随着分子中碳原子数增加而升高，故C错误；烷烃的通式为CnH2n+2，H元素的质量分数为，由算式可知n值越大，氢元素的含量越小，故D正确；故选D。 2.（25-26高二上·辽宁·期中）有机物中碳原子连接方式多种多样，这是有机物种类繁多的主要原因。现有下列三种物质(黑球代表碳原子，氢原子省略)：①、②、③，下列说法正确的是 A．①②③互为同分异构体 B．②的名称为异丙烷 C．①能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．③中不可能所有碳原子共平面 【答案】D 【解析】①②③的碳原子数虽然分别为5、5、5，但分子式不同（①②为，③为），不满足同分异构体“分子式相同、结构不同”的条件，故A错误；②的碳骨架为中心，碳原子连接四个甲基，是新戊烷（系统命名2,2-二甲基丙烷），所以“异丙烷”名称错误，故B错误；①为直链烷烃（正戊烷），烷烃性质稳定，不能被酸性高锰酸钾氧化，无法使其褪色，故C错误；③支链的两个碳原子都是饱和碳原子，所以③中不可能所有碳原子共平面，故D正确；故选D。 3.（24-25高二下·宁夏吴忠·期中）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．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】烷烃密度均小于水，为有机物，依据相似相溶的原理可知，烷烃均难溶于水，故A正确；烷烃虽不能使酸性高锰酸钾褪色，但燃烧属于氧化反应，B错误；碳数越多沸点越高，同碳数支链越少沸点越高，顺序正确，C正确；烷烃均含C-H键，光照下均可与Cl2发生取代反应，D正确；故选B。 4.（24-25高二下·吉林长春·期中）有以下5种物质①，②，③，④，⑤。下列说法正确的是 A．沸点高低：②>③>①>⑤>④ B．④的一氯代物有只有一种 C．①③④⑤互为同系物 D．①的同分异构体(不包括本身)有两种 【答案】D 【解析】烷烃的碳原子数越多，沸点越高，碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。所以沸点高低：②>①>③>④>⑤，A错误；④结构对称，有2种不同化学环境的氢原子，其一氯代物有2种，B错误；①③是同分异构体，④⑤也是同分异构体，不是同系物，C错误；①(正戊烷)的同分异构体(不包括本身)有异戊烷、新戊烷，共2种，D正确；故选D。 5.（24-25高二下·江西赣州·期末）下列是四种烃的碳骨架，关于四种烃的说法不正确的是 ①    ②    ③    ④ A．四种烃都能发生氧化反应 B．①和②中碳原子杂化方式相同 C．③和④都能发生加聚反应 D．只有①和②能发生取代反应 【答案】D 【解析】四种烃都能燃烧，能发生氧化反应，A正确；①和②中碳原子杂化方式相同，均为sp3杂化，B正确；③和④中分别含不饱和的碳碳三键和碳碳双键，都能发生加聚反应，C正确；四种烃都能发生取代反应，D错误；故选D。 6.（24-25高二下·广东深圳·期中）丙烯()是石油裂解的主要产物之一，在一定条件下可制备塑料包扎绳的主要材料聚丙烯。下列说法不正确的是 A．丙烯的核磁共振氢谱中，峰面积之比为3：1：2 B．将丙烯通入溴的四氯化碳溶液中，发生加成反应 C．聚丙烯分子中含有极性键和非极性键 D．丙烯分子中含有σ键与π键的数目之比为2：1 【答案】D 【解析】中含有三种H，其核磁共振氢谱有三组峰，三种H的个数分别为3、1、2，峰面积之比为3：1：2，A正确；丙烯与溴单质发生加成反应生成，B正确；聚丙烯分子中含有C-H极性键和C-C非极性键，C正确；一个丙烯分子()中含有6个C-H键、1个C-C键，还有一个碳碳双键，则其中共有8个σ键和1个π键，数目之比为8：1，D错误；故选D。 7.（24-25高二下·浙江丽水·期末）有关脂肪烃的结构或性质说法正确的是 A．乙炔、丙炔和2-丁炔分子中的碳原子均在同一条直线上，均能发生加成反应 B．2-甲基-2-丁烯存在顺反异构体，它们的化学性质和物理性质基本相同 C．丙烯能使酸性溶液、溴水褪色，反应类型相同 D．直链烷烃分子中的碳原子在一条直线上，既含有极性键又含有非极性键 【答案】A 【解析】乙炔（HC≡CH）为直线结构，所有原子共线；丙炔（HC≡C-CH3）甲基上的碳原子与三键碳原子相连，三个碳原子共线；2-丁炔（CH3-C≡C-CH3）中两个甲基分别与三键碳原子相连，四个碳原子共线，乙炔、丙炔和2-丁炔分子均含碳碳三键，可发生加成反应，故A正确；顺反异构体要求碳碳双键两端的每个碳原子上连接两个不同的原子或原子团，而2-甲基-2-丁烯中碳碳双键一端的碳原子连接了两个甲基，不存在顺反异构体，故B错误；丙烯（CH2=CHCH3）与溴水发生加成反应生成1，2-二溴丙烷，从而使溴水褪色，与酸性KMnO4发生氧化还原反应使酸性KMnO4溶液褪色，故C错误；直链烷烃分子中的碳原子呈锯齿状排列，不在一条直线上，烷烃中C-H键是极性键，C-C键是非极性键，故D错误；故选A。 8.（24-25高二下·河南郑州·期中）某气态烃恰好与加成，生成物分子中的氢原子最多能被取代，则该烃可能为 A． B． C． D． 【答案】B 【解析】乙炔（CH≡CH）加成2mol HCl生成CH2Cl-CH2Cl或CH3-CHCl2，每个分子含4个H，0.5mol产物含2mol H，需2mol Cl2取代，A不符合题意；丙炔（CH≡C-CH3）加成2mol HCl生成CH2Cl-CHCl-CH3或CH3-CCl2-CH3或CHCl2-CH2-CH3，每个分子含6个H，0.5mol产物含3mol H，恰好被3mol Cl2取代，B符合题意；1,3-丁二烯（CH2=CH-CH=CH2）加成2mol HCl后，每个分子含8个H，0.5mol产物含4mol H，需4mol Cl2取代，C不符合题意；CH2=CH-CH=CHCH2CH3碳数超过4，常温下为液态，非气态烃，D不符合题意；故选B。 9.（24-25高二下·宁夏吴忠·期中）苯可发生如图所示反应，下列叙述错误的是 A．反应③为取代反应，有机产物是一种芳香化合物 B．反应②为氧化反应，现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应①为取代反应，试剂是浓溴水 D．反应④在加热、催化剂作用下与H2发生反应生成环己烷 【答案】C 【解析】反应③苯与浓硝酸发生取代反应生成硝基苯和水，为取代反应，有机产物硝基苯是一种芳香化合物，故A正确；苯具有还原性，能够在氧气中燃烧生成二氧化碳和水，反应②为氧化反应，苯含碳量高，反应现象是火焰明亮并伴有浓烟，故B正确；反应①为苯的溴代反应，试剂为液溴、溴化铁作催化剂，故C错误；反应④中1mol苯最多与3molH2在加热、催化剂作用下发生加成反应生成环己烷，故D正确；故选C。 10.（24-25高二下·吉林白山·期中）下列说法正确的是 A．是苯的同系物 B．的一氯代物有5种 C．丙炔中碳原子均采取杂化 D．乙烯与发生反应时，反应物中只存在π键的断裂 【答案】B 【解析】同系物是结构相似、分子组成相差若干个“”原子团的有机化合物，苯的同系物中只有1个苯环，侧链为烷基，故A错误；中有5种不同化学环境的氢原子，则一氯代物有5种，故B正确；丙炔的结构简式为，其中碳原子杂化方式为，故C错误；与发生加成反应时，断裂的是键，故D错误；故选B。 【强化练】 11.（24-25高二下·河南·期中）现有以下5种烃：①、②、③、④、⑤。它们的沸点从高到低的顺序是 A．⑤②④③① B．⑤④②③① C．④⑤③②① D．②④⑤③① 【答案】B 【解析】结构相似的烷烃分子中，碳原子数目越多，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高；碳原子数目相同的烷烃分子中支链越多，分子间作用力越弱，沸点越低，则沸点从高到低的顺序为⑤④②③①，故选B项。 12.（24-25高二下·四川南充·期中）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．标况下2.24LX完全燃烧，生成0.6molCO2 D．X能使溴的四氯化碳溶液褪色 【答案】B 【分析】根据题意X可能为(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3。 【解析】X可能为(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3，均含4个甲基，A错误；(CH3)2CHCH(CH3)2中有2种氢原子，一氯代物只有2种，(CH3)3CCH2CH3中有3种氢原子，一氯代物有3种，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，C错误；(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3都属于烷烃，与溴不反应，且发生互溶，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，D错误；故选B。 13.（24-25高二下·湖北孝感·期中）烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应，原理如图所示： 某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例，结果如图： 下列说法错误的是 A．异丁烷的二溴代物有3种 B．反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定 C．丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中1-溴丙烷含量更高 D．光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代烃反应的关键步骤 【答案】C 【解析】异丁烷结构为(CH3)3CH，分子中含2种氢，两个溴原子可以取代同一甲基上的氢，或取代不同甲基上的氢，或分别取代甲基和CH上的氢，则二溴代物有3种，A正确；异丁烷溴代主要产物为(CH3)3CBr，对应自由基为(CH3)3C·，少量(CH3)2CHCH2Br产物对应(CH3)2CHCH2·，产物比例由自由基稳定性决定，故比稳定，B正确；丙烷(CH3CH2CH3)含2种氢，溴代时形成2种自由基中间体：(CH3)2CH·和·CH2CH2CH3，前者更稳定，则2-溴丙烷含量高于1-溴丙烷，C错误；卤代反应引发步骤为卤素单质在光照下断裂化学键生成卤素自由基，此为反应启动的关键，D正确；故选C。 14.（24-25高二下·广东江门·期末）对甲基苯乙烯（）是有机合成的重要原料，下列对其结构与性质的推断正确的是 A．属于苯的同系物 B．在核磁共振氢谱图上只有4组峰 C．含有苯环的烯烃类同分异构体还有5种 D．使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色的原理相同 【答案】C 【解析】分子中含碳碳双键，不是苯的同系物，A错误；分子中含5种氢，核磁共振氢谱图上只有5组峰，B错误；具有相同官能团的芳香烃同分异构体为 5 种、、、、，C正确；使酸性高锰酸钾溶液是发生氧化反应，和溴水褪色是发生加成反应，原理不相同，D错误；故选C。 15.（24-25高二下·天津南开·期中）下列关于丙烯：的说法中，不正确的是 A．能使酸性溶液褪色 B．分子中所有碳原子都在同一平面上 C．与发生加成反应可得到两种产物 D．可以用溴的四氯化碳溶液鉴别丙烯和丙炔 【答案】D 【解析】丙烯是一种烯烃，含有碳碳双键，能与酸性KMnO₄溶液发生氧化反应使其褪色，A正确；丙烯分子中，形成双键的两个碳原子（sp²杂化）以及与它们直接相连的原子在同一平面上，甲基碳原子与双键碳原子直接相连，因此所有三个碳原子都在此平面上，B正确；丙烯与HBr加成时，遵循马氏规则生成2-溴丙烷，但在过氧化物存在下发生反马氏加成生成1-溴丙烷，因此可得到两种产物，C正确；丙烯和丙炔均含有不饱和键，均能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应使其褪色，无法通过此方法鉴别二者，D错误；故选Ｄ。 16.（24-25高二下·湖南永州·期中）1，1-联环戊烯()是重要的有机合成中间体。下列关于该有机物的说法错误的是 A．分子式为C10H14，属于不饱和烃 B．存在的同分异构体可能是苯的同系物 C．加聚产物不能发生加成反应 D．与Br2的加成产物有3种(不考虑立体异构) 【答案】C 【解析】根据分子结构可知，分子式为C10H14，含有碳碳双键，属于不饱和烃，A正确；存在的同分异构体可能是，属于苯的同系物，B正确；发生加聚反应后聚合物链节为，加聚产物可发生加成反应，C错误；含有共轭碳碳双键可发生1，2-加成、1，4-加成、1，2，3，4-加成，共存在3种加成产物，D正确；故选C。 17.（24-25高二下·北京海淀·期中）某烃的结构简式为，下列说法不正确的是 A．该分子的核磁共振氢谱有4组峰 B．该烃完全燃烧消耗 C．该烃完全加成消耗 D．分子中一定共平面的碳原子有个 【答案】A 【解析】该分子有六种不同的氢原子，核磁共振氢谱有组峰，A错误；该有机物分子式为该烃完全燃烧消耗为，B正确；每个分子中含有个碳碳双键和个碳碳三键，该烃完全加成消耗，C正确；含有碳碳双键和碳碳三键，结合乙烯和乙炔的结构判断，分子中一定共平面的碳原子有个，为标“”的碳原子，D正确；故选A。 18.（24-25高二下·甘肃临夏·期末）乙烷、丙烯和乙炔是重要的有机化工原料。下列有关说法错误的是 A．乙炔中键与键数目比为 B．分子中键的数目：丙烯乙烷乙炔 C．丙烯和乙炔可用的溶液鉴别 D．含碳质量分数大小：乙烷丙烯乙炔 【答案】C 【解析】乙炔中每个碳碳三键包含1个σ键和2个π键，两个C-H单键各含1个σ键，总共有3个σ键和2个π键，比例为3:2。A正确。丙烯分子中有8个σ键（6个C-H键和2个碳碳σ键），乙烷有7个σ键（6个C-H键和1个碳碳σ键），乙炔有3个σ键（2个C-H键和1个碳碳σ键）。σ键数目顺序为丙烯＞乙烷＞乙炔。B正确。丙烯和乙炔均能与Br₂的CCl4溶液发生加成反应，使溶液褪色，无法通过此方法鉴别。C错误。乙烷、丙烯、乙炔的最简式分别为CH3、CH2、CH，所以含碳质量分数顺序为乙烷＜丙烯＜乙炔。D正确。故选C。 19.（24-25高二下·福建福州·期末）a、b、c、d、e均为不饱和烃，下列说法不正确的是 A．a、b、c、d、e完全加氢后的产物不完全互为同分异构体 B．a、b、c、d、e均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．a、b、c、d、e中碳原子的杂化方式不相同 D．c、d、e分别与足量的HCl发生加成反应后所得的二氯代烃互为同分异构体 【答案】C 【解析】a为伞花烃（C10H14，含苯环），完全加氢后为环己烷衍生物（C10H20）；b为异丙烯基苯（含苯环和双键），加氢后含9个碳，产物为C9H18，与a、c、d、e（C10H20）分子式不同，故加氢产物不完全互为同分异构体，A正确；a为苯的同系物（含α-H），b、c、d、e含碳碳双键，均能被酸性高锰酸钾氧化，使溶液褪色，B正确；a中苯环碳为sp2杂化，甲基、异丙基碳为sp3杂化；b、c、d、e含双键（碳为sp2杂化）、饱和碳（碳为sp3杂化），五种物质均含sp2和sp3两种杂化方式，C错误；c、d、e为同分异构体（C10H16），与足量HCl加成后生成C10H18Cl2，因双键位置不同导致氯原子位置不同，产物互为同分异构体，D正确；故选C。 20.（25-26高二上·江苏盐城·期末）一种生产聚苯乙烯的流程如下，下列叙述正确的是 A．苯乙烯所有原子一定在同一平面内 B．苯乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，而乙苯不能使其褪色 C．鉴别乙苯与苯乙烯可用溴的四氯化碳溶液 D．反应①的反应类型是加成反应，反应②的反应类型是取代反应 【答案】C 【解析】苯乙烯中苯环为平面结构，乙烯也为平面结构，两者通过单键连接，单键可旋转，故其所有原子不一定在同一平面内，A错误；苯乙烯含碳碳双键，能还原酸性KMnO4使其褪色，乙苯中与苯环直接相连的碳上有氢，也能被酸性KMnO4氧化为苯甲酸而使其褪色，B错误；乙苯不含碳碳双键，与溴的四氯化碳溶液不反应，苯乙烯含碳碳双键，能与溴的四氯化碳溶液发生加成反应使溶液褪色，可以鉴别，C正确；反应①属于加成反应；反应②为乙苯脱氢生成苯乙烯，属于氧化反应，D错误；故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题02 烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的结构与性质比较 1.认识烷烃的结构特征，理解烷烃的物理、化学性质。 2.了解同系物的概念，学会判断物质是否互为同系物。 3.认识烯、炔烃的结构特征，了解烯、炔烃物理性质的变化规律，熟悉烯、炔烃的化学性质。 4.从化学键的特殊性了解苯的结构特点，进而理解苯性质的特殊性，能判断含苯环有机物分子中原子之间的空间位置关系。 5.掌握苯的同系物的性质，了解有机反应类型与分子结构特点的关系。 一、烷烃的结构 1．烃 仅含碳、氢两种元素的有机化合物。 根据结构的不同，烃可分为烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等。 2．烷烃的结构 (1)烷烃的结构 名称 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 (2)烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取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。 ②空间结构：以碳原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈锯齿状排列。 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是单键(C—C、C—H)。 (3)链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1)。 3．同系物 (1)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。 (2)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。 二、烷烃的性质 1．物理性质 (1)甲烷 纯净的甲烷是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。 (2)烷烃 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，C1～C4气态，C5～C16液态 [新戊烷C(CH3)4在常温常压下是气体]，C17以上为固态 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)甲烷 甲烷的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生取代反应。 (2)烷烃 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。 注意　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——高温裂化或裂解 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。 三、烯烃的结构和性质 1．烯烃的结构 烯烃是含碳碳双键的烃类化合物。官能团的名称是碳碳双键，结构简式为。烯烃只含有一个碳碳双键时，其通式一般表示为CnH2n(n≥2)。 (1)乙烯的结构 分子结构示意图 共价键 分子中的碳原子均采取sp2杂化，碳原子与氢原子间形成σ键，两个碳原子之间形成双键(1个σ键和1个π键) 空间结构 乙烯分子中的所有原子都位于同一平面，相邻两个键之间的夹角约为120° (2)烯烃的结构 ①共价键：碳碳双键两端的碳原子采取sp2杂化；其余具有四条单键的碳原子采取sp3杂化。烯烃中的共价键既有σ键，又有π键。 ②空间结构：碳碳双键两端的碳原子以及与之相连的四个原子一定在一个平面内。 2．物理性质 (1)乙烯：纯净的乙烯为无色、稍有气味的气体，难溶于水，密度比空气的略小。 (2)烯烃：烯烃物理性质的递变规律与烷烃的相似。 ①烯烃的沸点随分子中碳原子数的递增而逐渐升高，状态由气态(常温下，碳原子数≤4时)到液态、固态。 ②烯烃均难溶于水，液态烯烃的密度均比水小。 3．化学性质——与乙烯相似 (1)氧化反应 ①烯烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 ②可燃性 燃烧通式为CnH2n＋O2nCO2＋nH2O。 因烯烃中碳元素的质量分数较大，燃烧时常伴有黑烟。 (2)加成反应 烯烃可以发生类似乙烯的加成反应。 写出乙烯、丙烯与下列物质反应的化学方程式(提示：丙烯与氯化氢、丙烯与水的反应都可能有两种产物) 试剂 乙烯 丙烯 溴 CH2==CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br CH2==CHCH3＋Br2―→CH2BrCHBrCH3 氯化氢 CH2==CH2＋HCl―→CH3CH2Cl CH2==CHCH3＋HCl―→CH2ClCH2CH3 CH2==CHCH3＋HCl―→CH3CHClCH3 水 CH2==CH2＋H2OC2H5OH CH2==CHCH3＋H2OCH3CHOHCH3 CH2==CHCH3＋H2OCH2OHCH2CH3 (3)加聚反应 含有碳碳双键的有机化合物在一定条件下能发生类似乙烯的加聚反应，试写出以下有机物发生加聚反应的化学方程式： ①―→； ②nCH2==CHCH3； ③。 四、炔烃的结构与性质(以乙炔为例) 1．炔烃的结构 炔烃是含有碳碳三键的烃类化合物。官能团的名称是碳碳三键，结构简式为—C≡C—。只含有一个碳碳三键的炔烃的通式为CnH2n－2(n≥2)。 (1)乙炔的结构 乙炔的结构特点：乙炔分子为直线形结构，相邻两个键之间的夹角为180°。碳原子均采取sp杂化，碳原子和氢原子之间均以单键(σ键)相连接，碳原子与碳原子之间以三键(1个σ键和2个π键)相连接。 (2)炔烃的结构 除乙炔外，碳原子的杂化方式为sp、sp3；碳碳三键两端的碳原子以及与之直接连接的两个原子共线。 2．炔烃的物理性质 (1)乙炔：(俗称电石气)是最简单的炔烃。乙炔是无色、无臭的气体，微溶于水，易溶于有机溶剂。 (2)炔烃：随着碳原子数的增多，熔、沸点依次升高，C2～C4为气态，其他为液态或固态；密度逐渐增大(密度小于水)，不溶于水，易溶于有机溶剂。 3．炔烃的化学性质 (1)乙炔 ①氧化反应 a．燃烧：乙炔在氧气中燃烧的化学方程式为2C2H2＋5O24CO2＋2H2O。燃烧时火焰明亮并伴有浓烈的黑烟，且能放出大量的热，可用于焊接或切割金属。 b．乙炔能被酸性KMnO4溶液氧化，从而使之褪色。 ②加成反应 乙炔能与溴的四氯化碳溶液、卤素单质、氢气、HCN、HX、水等在一定条件下发生加成反应。如： HC≡CH＋Br2―→CHBr==CHBr(1,2-二溴乙烯)； CHBr==CHBr＋Br2―→CHBr2—CHBr2(1,1,2,2-四溴乙烷)。 CH≡CH＋H2CH2==CH2； CH≡CH＋2H2CH3CH3。 CH≡CH＋HClCH2==CHCl(氯乙烯)。 CH≡CH＋H2OCH3CHO。 注意　“C==C—OH”结构不稳定，会转化为稳定的“C—CHO”。 ③加聚反应 nCH≡CH，聚乙炔可用于制备导电高分子材料。 (2)炔烃 炔烃的化学性质与乙炔相似，都能发生氧化反应以及加成、加聚反应。 五、链状烷烃、烯烃、炔烃的结构和化学性质的比较 链状烷烃 烯烃 炔烃 通式 CnH2n＋2(n≥1) CnH2n(单烯烃，n≥2) CnH2n－2(单炔烃，n≥2) 代表物 CH4 CH2==CH2 CH≡CH 结构特点 全部为单键；饱和链烃 含碳碳双键；不饱和链烃 含碳碳三键；不饱和链烃 化 学 性 质 取代反应 光照卤代 － － 加成反应 － 能与H2、X2、HX、H2O、HCN等发生加成反应 氧化反应 燃烧火焰较明亮 燃烧火焰明亮，伴有黑烟 燃烧火焰很明亮，伴有浓烈的黑烟 不与酸性KMnO4溶液反应 能使酸性KMnO4溶液褪色 加聚反应 － 能发生 鉴别 溴水和酸性KMnO4溶液均不褪色 溴水和酸性KMnO4溶液均褪色 六、苯的结构与性质 分子里含有一个或多个苯环的烃类化合物属于芳香烃，苯是最简单的芳香烃。 1．苯的物理性质 颜色状态 密度、溶解性 毒性 熔、沸点 挥发性 无色液体 不溶于水且密度比水小 有毒 较低 易挥发 2.苯的分子结构 3．苯的化学性质 (1)氧化反应——可燃性 化学方程式：2＋15O212CO2＋6H2O(火焰明亮，产生浓重的黑烟)。 (2)取代反应 ①苯与液溴： ＋Br2＋HBr↑； 纯净的溴苯是一种无色液体，有特殊的气味，不溶于水，密度比水的大。 ②苯的硝化反应：＋HO—NO2＋H2O； 纯净的硝基苯是一种无色液体，有苦杏仁气味，不溶于水，密度比水的大。 ③苯的磺化反应：＋HO—SO3H＋H2O； 苯磺酸易溶于水，是一种强酸，可以看作硫酸分子里的一个羟基被苯环取代的产物。 (3)加成反应 苯的大π键比较稳定，通常状态下不易发生加成反应，在以Pt、Ni等为催化剂并加热的条件下，苯能与氢气发生加成反应：＋3H2。 七、苯的同系物的结构与性质 苯环上的氢原子被烷基取代所得到的一系列产物称为苯的同系物，通式为CnH2n－6(n≥7)。 1．苯的同系物的物理性质 一般具有类似苯的气味，无色液体，不溶于水，易溶于有机溶剂，密度比水的小。 2．苯的同系物的化学性质(以甲苯为例) 苯的同系物都含有苯环和烷基，其化学性质与苯和烷烃类似，由于苯环与烷基之间存在相互作用，所以化学性质又有差异，如甲苯中甲基使苯环上与甲基处于邻、对位的氢原子活化而易被取代，而苯环也使甲基活化，易被氧化。 （1）氧化反应 a．苯的同系物大多数能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色。 苯的同系物侧链的烷基中，直接与苯环连接的碳原子上没有氢原子时，该物质一般不能被KMnO4(H＋)氧化为苯甲酸。 b．燃烧的通式：CnH2n－6＋O2nCO2＋(n－3)H2O。 （2）取代反应 甲苯与浓硝酸和浓硫酸的混合物在加热条件下可以发生取代反应，硝基取代的位置以甲基的邻、对位为主。其中生成三硝基取代物的化学方程式为＋3HO—NO2＋3H2O。 （3）加成反应 在Pt作催化剂和加热的条件下，甲苯与氢气能发生类似苯与氢气的加成反应。化学方程式：＋3H2。 题型01同系物的概念 【典例01】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 【变式探究】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 题型02 烷烃的物理性质 【典例02】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 【变式探究】根据以下数据推断丙烷的沸点可能是(　　) 物质 甲烷 乙烷 正丁烷 正戊烷 沸点 －164 ℃ －89 ℃ －0.5 ℃ 36 ℃ A.约－40 ℃ B．低于－160 ℃ C．低于－89 ℃ D．高于36 ℃ 题型03 烷烃的化学性质 【典例03】在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是(　　) A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C2H6 【变式探究】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 题型04 烯烃的结构和性质 【典例04】下列现象中，是因为发生加成反应而产生的现象是(　　) A．乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．将CCl4溶液滴入溴水中，振荡后水层接近无色 C．乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色 D．甲烷与氯气混合，光照一段时间后黄绿色消失 【变式探究】根据乙烯推测2-丁烯的结构或性质，下列说法正确的是(　　) A．分子中四个碳原子在同一直线上 B．分子中所有原子都在同一平面上 C．与HCl发生加成反应只生成一种产物 D．不能发生加聚反应 题型05 炔烃的结构和性质 【典例05】下列关于CH3C≡CCH3的说法错误的是(　　) A．是乙炔的同系物 B．和1,3-丁二烯互为同分异构体 C．可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．1 mol该物质能和3 mol H2加成 【变式探究】下列有机物分子中，所有原子一定不可能处在同一平面的是(　　) A．CH2==CH—Cl B．CH2==CH—CH==CH2 C．苯乙炔 D．2-甲基丙烯 题型06 烷烃、烯烃、炔烃的比较 【典例06】下列有关乙炔性质的叙述中，既不同于乙烯又不同于乙烷的是(　　) A．能燃烧生成二氧化碳和水 B．能与溴水发生加成反应 C．能与酸性KMnO4溶液发生氧化反应 D．能与HCl反应生成氯乙烯 【变式探究】某有机物的键线式为，下列有关该物质的叙述正确的是(　　) A．该分子最多有7个碳原子共面，最多4个碳原子共线 B．1 mol该物质与H2充分发生加成反应，能消耗2 mol H2 C．该物质一氯取代产物种类有6种(不考虑立体异构) D．该物质与CH3CH(CH3)C≡CCH==CHCH(CH3)2互为同分异构体 题型07 苯的结构和性质 【典例07】下列区分苯和己烯的实验方法正确的是(　　) A．分别点燃，无黑烟生成的是苯 B．分别加入溴水，振荡，静置后分层，下层橙红色消失的是己烯 C．分别加入溴水，振荡，静置后分层，上层橙红色消失的是苯 D．分别加入酸性KMnO4溶液、振荡，紫色消失的是己烯 【变式探究】苯可发生如图所示反应，下列叙述错误的是(　　) A．反应①为取代反应，所得有机产物密度比水小 B．反应②为氧化反应，反应现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应③为取代反应，有机产物是一种芳香族化合物 D．反应④中1 mol 苯最多与3 mol H2在加热、催化剂作用下发生加成反应 题型08 苯的同系物及芳香烃的结构与性质 【典例08】下列说法正确的是(　　) A．、、都是苯的同系物 B．苯和甲苯都能发生取代反应 C．的一氯代物有8种 D．甲苯和苯乙烯都能使溴水褪色，两者褪色原理相同 【变式探究】甲苯的转化关系如图所示(部分产物未标出)。下列说法正确的是(　　) A．反应①的主要产物是 B．反应②说明甲基使苯环上的氢原子易被取代 C．反应③的两种物质刚混合时分层，上层呈紫红色 D．反应④的产物的一氯取代物有4种(不考虑立体异构) 【巩固练】 1.（25-26高二上·江苏无锡·期中）假设烷烃的通式为，以下物理量随的增加而减小的是 A．烷烃中共价键的数目 B．烷烃完全燃烧时的耗氧量 C．熔点、沸点和密度 D．氢元素的含量 2.（25-26高二上·辽宁·期中）有机物中碳原子连接方式多种多样，这是有机物种类繁多的主要原因。现有下列三种物质(黑球代表碳原子，氢原子省略)：①、②、③，下列说法正确的是 A．①②③互为同分异构体 B．②的名称为异丙烷 C．①能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．③中不可能所有碳原子共平面 3.（24-25高二下·宁夏吴忠·期中）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．所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 4.（24-25高二下·吉林长春·期中）有以下5种物质①，②，③，④，⑤。下列说法正确的是 A．沸点高低：②>③>①>⑤>④ B．④的一氯代物有只有一种 C．①③④⑤互为同系物 D．①的同分异构体(不包括本身)有两种 5.（24-25高二下·江西赣州·期末）下列是四种烃的碳骨架，关于四种烃的说法不正确的是 ①    ②    ③    ④ A．四种烃都能发生氧化反应 B．①和②中碳原子杂化方式相同 C．③和④都能发生加聚反应 D．只有①和②能发生取代反应 6.（24-25高二下·广东深圳·期中）丙烯()是石油裂解的主要产物之一，在一定条件下可制备塑料包扎绳的主要材料聚丙烯。下列说法不正确的是 A．丙烯的核磁共振氢谱中，峰面积之比为3：1：2 B．将丙烯通入溴的四氯化碳溶液中，发生加成反应 C．聚丙烯分子中含有极性键和非极性键 D．丙烯分子中含有σ键与π键的数目之比为2：1 7.（24-25高二下·浙江丽水·期末）有关脂肪烃的结构或性质说法正确的是 A．乙炔、丙炔和2-丁炔分子中的碳原子均在同一条直线上，均能发生加成反应 B．2-甲基-2-丁烯存在顺反异构体，它们的化学性质和物理性质基本相同 C．丙烯能使酸性溶液、溴水褪色，反应类型相同 D．直链烷烃分子中的碳原子在一条直线上，既含有极性键又含有非极性键 8.（24-25高二下·河南郑州·期中）某气态烃恰好与加成，生成物分子中的氢原子最多能被取代，则该烃可能为 A． B． C． D． 9.（24-25高二下·宁夏吴忠·期中）苯可发生如图所示反应，下列叙述错误的是 A．反应③为取代反应，有机产物是一种芳香化合物 B．反应②为氧化反应，现象是火焰明亮并伴有浓烟 C．反应①为取代反应，试剂是浓溴水 D．反应④在加热、催化剂作用下与H2发生反应生成环己烷 10.（24-25高二下·吉林白山·期中）下列说法正确的是 A．是苯的同系物 B．的一氯代物有5种 C．丙炔中碳原子均采取杂化 D．乙烯与发生反应时，反应物中只存在π键的断裂 【强化练】 11.（24-25高二下·河南·期中）现有以下5种烃：①、②、③、④、⑤。它们的沸点从高到低的顺序是 A．⑤②④③① B．⑤④②③① C．④⑤③②① D．②④⑤③① 12.（24-25高二下·四川南充·期中）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．标况下2.24LX完全燃烧，生成0.6molCO2 D．X能使溴的四氯化碳溶液褪色 13.（24-25高二下·湖北孝感·期中）烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应，原理如图所示： 某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例，结果如图： 下列说法错误的是 A．异丁烷的二溴代物有3种 B．反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定 C．丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中1-溴丙烷含量更高 D．光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代烃反应的关键步骤 14.（24-25高二下·广东江门·期末）对甲基苯乙烯（）是有机合成的重要原料，下列对其结构与性质的推断正确的是 A．属于苯的同系物 B．在核磁共振氢谱图上只有4组峰 C．含有苯环的烯烃类同分异构体还有5种 D．使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色的原理相同 15.（24-25高二下·天津南开·期中）下列关于丙烯：的说法中，不正确的是 A．能使酸性溶液褪色 B．分子中所有碳原子都在同一平面上 C．与发生加成反应可得到两种产物 D．可以用溴的四氯化碳溶液鉴别丙烯和丙炔 16.（24-25高二下·湖南永州·期中）1，1-联环戊烯()是重要的有机合成中间体。下列关于该有机物的说法错误的是 A．分子式为C10H14，属于不饱和烃 B．存在的同分异构体可能是苯的同系物 C．加聚产物不能发生加成反应 D．与Br2的加成产物有3种(不考虑立体异构) 17.（24-25高二下·北京海淀·期中）某烃的结构简式为，下列说法不正确的是 A．该分子的核磁共振氢谱有4组峰 B．该烃完全燃烧消耗 C．该烃完全加成消耗 D．分子中一定共平面的碳原子有个 18.（24-25高二下·甘肃临夏·期末）乙烷、丙烯和乙炔是重要的有机化工原料。下列有关说法错误的是 A．乙炔中键与键数目比为 B．分子中键的数目：丙烯乙烷乙炔 C．丙烯和乙炔可用的溶液鉴别 D．含碳质量分数大小：乙烷丙烯乙炔 19.（24-25高二下·福建福州·期末）a、b、c、d、e均为不饱和烃，下列说法不正确的是 A．a、b、c、d、e完全加氢后的产物不完全互为同分异构体 B．a、b、c、d、e均能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C．a、b、c、d、e中碳原子的杂化方式不相同 D．c、d、e分别与足量的HCl发生加成反应后所得的二氯代烃互为同分异构体 20.（25-26高二上·江苏盐城·期末）一种生产聚苯乙烯的流程如下，下列叙述正确的是 A．苯乙烯所有原子一定在同一平面内 B．苯乙烯能使酸性KMnO4溶液褪色，而乙苯不能使其褪色 C．鉴别乙苯与苯乙烯可用溴的四氯化碳溶液 D．反应①的反应类型是加成反应，反应②的反应类型是取代反应 / 学科网（北京）股份有限公司 $