7.1 认识有机化合物（举一反三专项训练，天津专用） 【上好课】 化学人教版必修第二册

7.1 认识有机化合物 题型01 有机化合物中碳的成键特征 题型02 同分异构体的性质 题型03 同分异构体的书写和确定 题型04 甲烷的结构 题型05 甲烷的用途 题型06 甲烷的取代反应 题型07 烷烃的性质和结构 题型08 同系物 题型09 有机物的简单计算 题型01 有机化合物中碳的成键特征 有机物中碳原子的成键特点 (1)有机化合物中碳原子间的成键方式多样 有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键。可以形成 ()、 ()或 (－C≡C－)。 (2)有机化合物的碳骨架类型多样 多个碳原子之间可以结合成 ，也可以结合成 ，构成有机物 或 的碳骨架。如下图： 直链 支链 环状结构 (3)有机化合物的多样性 ①有机物分子可能只含有 碳原子，也可能含有 碳原子。 ②含有相同碳原子数的有机物分子，因为碳原子间 或 的不同而具有多种结构。 【典例1】（23-24高一下·天津·期中）下列化学用语的描述或表示错误的是 A．有机物分子中，碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键或三键：、、 B．甲烷分子式和实验式均表示为“CH4” C．丙烷分子球棍模型： D．，说明硅元素的非金属性比碳元素非金属性强 【变式1-1】碳原子成键的多样性是有机化合物种类繁多的原因之一、乙醇和二甲醚的结构式如图所示。下列关于上述两种物质的说法正确的是 A．分子式不同 B．性质有差异因分子结构不同 C．各1mol分子中碳氧键(C-O)数目相同 D．各1mol分子中共用电子对数目不同 【变式1-2】（23-24高二·天津南开·课后作业）下列关于有机化合物中碳原子的成键特点的说法中，错误的是 (　　　　) A．碳原子最外层有4个电子，不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子，所以碳原子总是与H、O、S、P等以四个共价键结合，形成共价化合物 B．碳原子与碳原子之间也能以共价键结合，不仅可以形成单键，还可以形成特定的双键或叁键 C．多个碳原子可以相互结合成链状，也可以结合成环状，还可以带有支链 D．有机物分子都存在同分异构现象 【变式1-3】（22-23高一下·天津河东·期中）下列化学用语表达正确的是 A．HClO的结构式：H－Cl－O B．的电子式： C．乙烯的球棍模型： D．丙酸的分子式： 题型02 同分异构体的性质 同分异构体 (1)概念 ①同分异构现象：化合物具有相同的 ，但具有 的现象。 ②同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 (2)实例：和的分子式均为C4H10，互为同分异构体，用结构简式分别表示为CH3CH2CH2CH3、。 (3)同分异构体种数 ①随着碳原子数的增加，烷烃的同分异构体的数目也就越多。 ②甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体。丁烷有 种，戊烷有 种，己烷有 种，而癸烷有75种。 (4)同分异构体的性质 同分异构体的分子结构不同，导致化学性质和物理性质均有一定差异，如正丁烷和异丁烷的熔、沸点 。 【方法技巧】同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较 概念 研究对象 比较 实例 相同 不同 同系物 有机化合物 结构相似 分子组成上相差一个或若干个CH2原子团 CH3CH3与 同分异构体 化合物 分子式相同 结构不同 CH3CH2CH2CH3与 同素异形体 单质 元素种类相同 性质不同 O2与O3、白磷与红磷 同位素 原子 质子数相同 中子数不同 C、C与C 【典例2】（23-24高一下·天津·期中）下列说法错误的是 A．甲烷分子具有正四面体结构 B．同系物都符合同一通式 C．同分异构体的物理性质不同，化学性质一定相似 D．等物质的量的正丁烷和异丁烷分子中共价键数目相同 【变式2-1】（23-24高一下·天津静海·阶段练习）下列说法中正确的是 A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B．35Cl2和37Cl2互为同素异形体 C．和是同一种物质 D．分子组成上相差一个“CH2”原子团的两种有机物必定互为同系物 【变式2-2】（23-24高一下·天津滨海新·期末）与为两种烃分子的球棍模型，下列关于这两种烃的说法正确的是 A．互为同分异构体 B．互为同系物 C．一氯取代物都是4种 D．熔、沸点相同 【变式2-3】（23-24高一下·天津·期末）下列说法正确的是 A．和互为同位素 B．和互为同分异构体 C．金刚石、石墨、碳纳米管互为同素异形体 D．与互为同系物 题型03 同分异构体的书写和确定 1．烷烃同分异构体的书写 (1)烃基：烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分叫做烃基，如—CH3叫甲基，—CH2—CH3叫乙基。 (2)书写示例 以己烷(C6H14)的同分异构体为例 第一步，将分子中全部碳原子连成直链作为主链：C—C—C—C—C—C。 第二步，从主链的一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴(虚线)一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种： 第三步，从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上；或将这两个碳原子作为两个支链(即两个甲基)，先固定一个支链的位置，然后确定另一个支链的位置，此时碳骨架结构有两种： 第四步，根据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下5种同分异构体： CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、、、。 (3)书写方法总结 ①找出主链(最长的碳链)的对称轴，避免重复书写。主链由长到短；支链由整到散；位置由心到边；排布同、邻、间。 ②主链上的链端碳原子不能连接取代基，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避免写出重复的结构。 ③书写时不能只写碳骨架，应满足碳原子4个价键的要求，添上相应数目的其他原子。 2．判断不同化学环境中氢原子的种类数(等效氢原子) (1)连接同一碳原子的氢原子是等效的。 (2)连接同一碳原子的相同基团上的氢原子是等效的。 (3)处于对称位置上相同基团上的氢原子是等效的。 例：共有 种不同化学环境的氢原子； 共有 种不同化学环境的氢原子。 【典例3】（24-25高一下·天津·期中）丁烷（分子式）广泛应用于家用液化石油气，也用于打火机中作燃料。下列关于丁烷的叙述不正确的是 A．在常温常压下，是气体 B．中所有碳原子不在同一直线上 C．进行一氯取代后生成3种沸点不同的产物 D．与互称为同系物 【变式3-1】已知二氯苯有三种同分异构体，若用丁基代替二氯苯中的一个氯原子，所得同分异构体种类为    A．3 B．6 C．9 D．12 【变式3-2】）有机物的一氯取代物有 A．17种 B．16种 C．15种 D．14种 【变式3-3】（24-25高二下·天津河西·期末）下列叙述正确的是 A．苯的邻位二氯取代物有两种结构 B．立方烷的六氯取代物有6种 C．异丁烷的一氯一溴代物有4种可能结构(不考虑立体异构) D．分子式为C6H14的有机物有6种可能结构 题型04 甲烷的结构 甲烷的结构 (1)甲烷的结构 甲烷的空间结构为 形，碳原子位于正四面体的 ，4个氢原子分别位于 。分子中的4个C—H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等。 (2)甲烷的分子结构示意图和分子结构模型 【特别提醒】①球棍模型反映各原子的相对大小和空间位置，小棍代表化学键；②空间填充模型可以反映分子的实际状态。 【典例4】（23-24高一下·天津·期末）氟利昂-12是甲烷的氯、氟代物，结构式如图，下列叙述正确的是 A．它只有一种结构 B．它是平面结构的分子 C．它有两种同分异构体 D．它有四种同分异构体 【变式4-1】（23-24高一下·天津·阶段练习）能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体形的事实是 A．甲烷分子中只含有极性键 B．甲烷分子中4个C—H键的强度、长度均相同 C．甲烷的二氯代物只有1种 D．甲烷的一氯代物只有1种 【变式4-2】下列事实中，能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是 A．只代表一种物质 B．只代表一种物质 C．只代表一种物质 D．只代表一种物质 【变式4-3】（23-24高一下·天津·期中）下列叙述不正确的是 A．甲烷分子的空间结构为正四面体形 B．甲烷是天然气、沼气的主要成分 C．甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物 题型05 甲烷的用途 1.燃料：天然气、沼气主要成分，用于民用炊事/供暖、工业燃料、汽车CNG/LNG燃料，清洁且热值高。 2.化工原料：基础有机化工原料，可制合成气（CO+H₂），进一步生产甲醇、甲醛、醋酸、合成氨等；也可直接制氯乙烯、二氯甲烷等卤代烃。 3.能源利用：用于发电（天然气电站）、制氢（甲烷重整制氢，供燃料电池/化工用）。 4.其他：沼气（秸秆/粪便发酵制甲烷）用于农村新能源，实现资源循环；低温下液化（LNG）便于储运，作为远洋能源。 【典例5】（2023高一下·天津和平·学业考试）关于物质的用途说法错误的是 A．甲烷是家用天然气的主要成分 B．氯气可用于制取漂白粉 C．晶体硅是制造光导纤维的主要原料 D．碳酸氢钠可作发酵剂 【变式5-1】下列说法不正确的是（    ） A．液氧和液氯都可以储存在钢瓶中 B．固态甲烷就是可燃冰 C．玛瑙和水晶的主要成分都是二氧化硅 D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等 【变式5-2】（22-23高二上·天津河西·期末）下列气体的主要成分不是甲烷的是 A．天然气 B．水煤气 C．沼气 D．煤层气 【变式5-3】下列说法不正确的是 A．液氯可以储存在钢瓶中 B．天然气的主要成分是甲烷的水合物 C．天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅 D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等 题型06 甲烷的取代反应 实验操作 实验现象 A装置：试管内气体颜色逐渐 ；试管内壁有 出现，试管中有 ，且试管内液面 ，水槽中有固体析出 B装置： 实验结论 CH4与Cl2需在 条件下发生化学反应，有关化学方程式为 CH4＋Cl2CH3Cl(一氯甲烷)＋HCl； CH3Cl＋Cl2CH2Cl2(二氯甲烷)＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3(三氯甲烷或氯仿)＋HCl； CHCl3＋Cl2CCl4(四氯甲烷或四氯化碳)＋HCl 产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水。 状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体 数量关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl 【典例6】（23-24高一下·天津·阶段练习）下列物质在光照条件下，可以和发生取代反应的是 A．液溴 B．氯水 C．氧气 D．酸性溶液 【变式6-1】（24-25高一下·天津·期中）下列关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法错误的是 A．烷烃熔沸点和密度随碳原子数增加而升高 B．4mol甲烷和足量氯气完全反应生成等物质的量四种有机物时，产生的HCl的物质的量为10mol C．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 D．甲烷的空间结构为正四面体形，甲烷分子中4个共价键的长度相同，相互之间的夹角相等 【变式6-2】已知最简单的有机物E和直线型分子G在光照条件下反应，生成分子L和直线型分子M(组成G分子的元素为第三周期的元素)，如下图。则下列判断错误的是 A．常温常压下，E是一种无色无味的气体 B．生成的L是正四面体型的分子 C．在光照条件L能与G继续发生与上述类似的反应 D．上述反应类型是取代反应 【变式6-3】（24-25高一下·天津·月考）实验室用如图所示装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验，光照下反应一段时间后，下列说法正确的是 A．将该装置放在黑暗处，与也能反应 B．和完全反应后液面上升，液体充满试管 C．该实验仅得到四种产物 D．反应过程中试管内黄绿色气体逐渐变浅，试管内壁有油珠产生 题型07 烷烃的性质和结构 1．烷烃的物理性质 相似性 递变性(随分子中碳原子数的增加) 熔、沸点 较低 逐渐 密度 比水小 逐渐 状态 气态→液态→固态，常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态(常温常压下，新戊烷为气态) 溶解性 难溶于 ，易溶于汽油等 2.烷烃的稳定性及可燃性 (1)稳定性：通常情况下，烷烃比较稳定，与 、 或高锰酸钾等 不发生反应。 (2)可燃性：烷烃可以在空气中完全燃烧，发生 ，生成CO2和H2O。 CH4燃烧的化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。 C3H8燃烧的化学方程式：C3H8＋5O23CO2＋4H2O。 链状烷烃燃烧通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 (3)分解反应：烷烃在 下会发生分解。 3．烷烃的结构 (1)烷烃的定义 只含有 两种元素，分子中的碳原子之间都以 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”。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为 。 (2)烷烃的习惯命名(n：碳原子个数) n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n＞10 用汉字数字代表，如C11H24：十一烷 (3)烷烃的结构特点 烷烃 乙烷 丙烷 正丁烷 分子式 C2H6 C3H8 C4H10 结构式 结构简式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 分子结构模型 分析烷烃的结构式和分子式可得出链状烷烃的通式： 。由分子结构模型可得出烷烃的结构特点：碳原子间以 相连，每个碳原子都与其他原子形成 结构，碳原子呈 排列。 【典例7】（23-24高一下·天津静海·阶段练习）下列说法中正确的是 A．甲烷的分子式是CH4，其二氯取代的产物有两种 B．所有的烷烃都是同系物 C．符合分子通式CnH2n+2的烃都是烷烃，分子中均只含单键 D．烷烃分子中，相邻的三个碳原子可能在同一条直线上 【变式7-1】（23-24高一下·天津·期中）下列叙述正确的是 A．的名称为异丁烷 B．和为同一物质 C．正戊烷的五个碳原子可以在同一条直线上 D．和互为同素异形体 【变式7-2】下列说法正确的是 A．烷烃分子中均只含单键，均符合分子通式CnH2n+2 B．烷烃是一类饱和链烃，其分子都是直线型的 C．正戊烷、异戊烷和新戊烷互为同分异构体，沸点依次升高 D．相同质量的烃完全燃烧，耗氧量最大的是CH4 【变式7-3】任取两种烃混合，完全燃烧生成的CO2的物质的量小于H2O的物质的量，则这两种烃的组合不可能是 (　　　) A．烷烃和烷烃 B．烷烃和烯烃 C．烷烃和炔烃 D．烯烃和炔烃 题型08 同系物和同分异构体 同系物 (1)概念： 相似，在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。 (2)判断同系物的三个关键点 ①“同”：两种物质属于同 物质； ②“似”：两种物质 相似； ③“差”：两种物质在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。 (3)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 【典例8】（24-25高一下·天津红桥·期末）下列说法正确的是 A．10B与11B互为同素异形体 B．冰和干冰互为同位素 C．CH2Cl2与互为同系物 D．与互为同分异构体 【变式8-1】下列物质中互为同系物的是 A．甲烷与丙烷 B．乙烯与乙烷 C．氧气与臭氧 D．正丁烷与异丁烷 【变式8-2】（23-24高一下·天津·期中）下列各组物质中，互称为同系物的是 A．氧气和臭氧 B．和 C．正丁烷和异丁烷 D．甲烷和丙烷 【变式8-3】（23-24高一下·天津·期末）下列说法不正确的是 A．乙醇和乙二醇()互为同系物 B．和纳米碳管互为同素异形体 C．氟利昂的结构式为，它只有1种结构 D．丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体 题型09 有机物的简单计算 一、相对分子质量计算 1. 分子式直接计算：等于各元素相对原子质量乘以其原子个数的总和。 2. 标况气体密度法：相对分子质量=22.4L/mol × 标况下气体密度（g/L）。 3. 相对密度法：相对分子质量=相对密度 × 参照物的相对分子质量（常用H₂、空气作参照物）。 二、元素质量分数与最简式（实验式）计算 1. 元素质量分数：（该元素总相对质量 ÷ 有机物相对分子质量）×100%。 2. 最简式推导：先将各元素质量分数分别除以其相对原子质量，得到原子个数比，化为最简整数比即得最简式；最简式式量乘以正整数n等于有机物相对分子质量，据此确定分子式。 三、烃及烃的含氧衍生物完全燃烧计算 1. 燃烧通式 烃（CₓHᵧ）：1mol烃完全燃烧，消耗(x + y/4)mol O₂，生成xmol CO₂、y/2mol H₂O。 2. 核心燃烧规律 等物质的量：耗O₂量由(x + y/4 - z/2)决定，数值越大，耗氧量越多。 等质量烃类：耗O₂量与氢元素质量分数成正比，即烃分子中y/x比值越大，耗氧量越多。 燃烧产物量：CO₂的物质的量由分子中C原子数x决定，H₂O的物质的量由分子中H原子数y决定。 四、混合物平均分子式法计算 1. 设混合物的平均分子式为Cₓ̄Hᵧ̄O_z̄，根据混合物总质量、总物质的量，或燃烧生成的CO₂、H₂O的总物质的量，计算出平均分子式中的x̄、ȳ、z̄。 2. 利用平均分子式，结合混合物中各成分的分子式，判断混合物的可能组成（成分分子式中C、H、O原子数分别在平均值两侧）。 五、最简规律 1. 最简式相同的有机物，无论以何种比例混合，各元素的质量分数不变。 2. 最简式相同的有机物，等质量完全燃烧时，耗氧量、生成的CO₂和H₂O的量均相等。 【典例9】（24-25高二上·天津南开·期中）取一支硬质大试管，通过排饱和溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气（如图所示）。下列关于试管内发生的反应及现象的说法不正确的是 A．和完全反应后试管内的液面会上升 B．为加快化学反应速率，应在强光照射下完成 C．甲烷和反应后试管内壁的油状液滴含有、、 D．若与足量在光照下反应，如果生成相同物质的量的四种有机物，则消耗的物质的量为 【变式9-1】（24-25高一下·天津·期中）设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．中含有的电子数为 B．丁烷中含有碳碳单键的数目一定是 C．标准状况下，丙烷完全燃烧所需氧气的分子数为 D．甲烷与氯气充分反应得到的的分子数为 【变式9-2】为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．含有的中子数为 B．溶液中含有的数为 C．乙烯与丙烯的混合物中含有的共用电子对数目为 D．和(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为 【变式9-3】在标准状况下，11.2 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．0.25 mol B．1 mol C．1.25 mol D．2 mol / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 7.1 认识有机化合物 题型01 有机化合物中碳的成键特征 题型02 同分异构体的性质 题型03 同分异构体的书写和确定 题型04 甲烷的结构 题型05 甲烷的用途 题型06 甲烷的取代反应 题型07 烷烃的性质和结构 题型08 同系物 题型09 有机物的简单计算 题型01 有机化合物中碳的成键特征 有机物中碳原子的成键特点 (1)有机化合物中碳原子间的成键方式多样 有机化合物中的每个碳原子不仅能与其他原子形成4个共价键，而且碳原子与碳原子之间也能形成共价键。可以形成碳碳单键()、碳碳双键()或碳碳三键(－C≡C－)。 (2)有机化合物的碳骨架类型多样 多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环，构成有机物链状或环状的碳骨架。如下图： 直链 支链 环状结构 (3)有机化合物的多样性 ①有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子。 ②含有相同碳原子数的有机物分子，因为碳原子间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。 【典例1】（23-24高一下·天津·期中）下列化学用语的描述或表示错误的是 A．有机物分子中，碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键或三键：、、 B．甲烷分子式和实验式均表示为“CH4” C．丙烷分子球棍模型： D．，说明硅元素的非金属性比碳元素非金属性强 【答案】D 【详解】 A．碳原子最外层有4个电子，能够与本身或其他原子形成4个共价键，故有机物分子中，碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键或三键：、、，A正确； B．已知甲烷分子式为CH4，实验式是指分子中各原子的最简整数比，则甲烷的最简式表示为“CH4”，B正确； C．已知丙烷的分子式为：C3H8，其中C原子都采取sp3杂化，与每个碳原子直接相连的4个原子构成四面体，C原子半径比H大，则丙烷分子球棍模型为：，C正确； D．反应，只能说明此条件下碳的还原性比硅强，还原性是指失电子的能力，而非金属性是指非金属元素的单质在化学反应中得到电子的能力，不能说明硅元素的非金属性比碳元素非金属性强，D错误； 故答案为：D。 【变式1-1】碳原子成键的多样性是有机化合物种类繁多的原因之一、乙醇和二甲醚的结构式如图所示。下列关于上述两种物质的说法正确的是 A．分子式不同 B．性质有差异因分子结构不同 C．各1mol分子中碳氧键(C-O)数目相同 D．各1mol分子中共用电子对数目不同 【答案】B 【详解】A．由结构可知，二者分子式为C2H6O，分子式相同，A错误； B．二者的结构不同，则导致存在性质差异，B正确； C．乙醇有一个碳氧键，二甲醚有2个碳氧键，则各1mol分子中碳氧键(C-O)数目分别为NA、2NA，C错误； D．各1mol分子中共用电子对均为8mol，数目相同，D错误； 故选B。 【变式1-2】（23-24高二·天津南开·课后作业）下列关于有机化合物中碳原子的成键特点的说法中，错误的是 (　　　　) A．碳原子最外层有4个电子，不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子，所以碳原子总是与H、O、S、P等以四个共价键结合，形成共价化合物 B．碳原子与碳原子之间也能以共价键结合，不仅可以形成单键，还可以形成特定的双键或叁键 C．多个碳原子可以相互结合成链状，也可以结合成环状，还可以带有支链 D．有机物分子都存在同分异构现象 【答案】D 【详解】A．碳的非金属性较弱，碳原子不活泼， 碳原子最外层有4个电子，不易失去或获得电子而形成阳离子或阴离子，所以碳原子总是与H、O、S、P等以四个共价键结合，形成共价化合物，故A不选； B. 碳原子与碳原子之间也能以共价键结合，不仅可以形成单键，还可以形成特定的双键或叁键，是有机物种类繁多的原因，故B不选； C. 多个碳原子可以相互结合成链状，也可以结合成环状，还可以带有支链，是有机物种类繁多的原因，故C不选； D. 不是所有有机物分子都存在同分异构现象，如甲烷没有同分异构体，故D选； 故选D。 【变式1-3】（22-23高一下·天津河东·期中）下列化学用语表达正确的是 A．HClO的结构式：H－Cl－O B．的电子式： C．乙烯的球棍模型： D．丙酸的分子式： 【答案】C 【详解】A．HClO的结构式为H－O－Cl，A错误； B．的电子式应该为，B错误； C．乙烯的结构简式为CH2=CH2，属于平面形结构，该球棍模型可表示乙烯，C正确； D．丙酸的结构简式为，其分子式为C3H6O2，D错误； 答案选C。 题型02 同分异构体的性质 同分异构体 (1)概念 ①同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。 ②同分异构体：具有同分异构现象的化合物互称为同分异构体。 (2)实例：和的分子式均为C4H10，互为同分异构体，用结构简式分别表示为CH3CH2CH2CH3、。 (3)同分异构体种数 ①随着碳原子数的增加，烷烃的同分异构体的数目也就越多。 ②甲烷、乙烷、丙烷无同分异构体。丁烷有2种，戊烷有3种，己烷有5种，而癸烷有75种。 (4)同分异构体的性质 同分异构体的分子结构不同，导致化学性质和物理性质均有一定差异，如正丁烷和异丁烷的熔、沸点不同。 【方法技巧】同系物、同分异构体、同素异形体、同位素概念的比较 概念 研究对象 比较 实例 相同 不同 同系物 有机化合物 结构相似 分子组成上相差一个或若干个CH2原子团 CH3CH3与 同分异构体 化合物 分子式相同 结构不同 CH3CH2CH2CH3与 同素异形体 单质 元素种类相同 性质不同 O2与O3、白磷与红磷 同位素 原子 质子数相同 中子数不同 C、C与C 【典例2】（23-24高一下·天津·期中）下列说法错误的是 A．甲烷分子具有正四面体结构 B．同系物都符合同一通式 C．同分异构体的物理性质不同，化学性质一定相似 D．等物质的量的正丁烷和异丁烷分子中共价键数目相同 【答案】C 【详解】A．甲烷分子中的C原子sp3杂化，具有正四面体结构，其中4个C-H键长度和强度相同，键角是109°28′，A正确； B．同系物分子式通式相同，B正确； C．同分异构体的物理性质不同，化学性质也一定相似，如烯烃和环烷烃等化学不同，C错误； D．一分子正丁烷和异丁烷中均含有13个共价键，故等物质的量的正丁烷和异丁烷分子中共价键数目相同，D正确； 故答案为：C。 【变式2-1】（23-24高一下·天津静海·阶段练习）下列说法中正确的是 A．在化学反应过程中，发生物质变化的同时不一定发生能量变化 B．35Cl2和37Cl2互为同素异形体 C．和是同一种物质 D．分子组成上相差一个“CH2”原子团的两种有机物必定互为同系物 【答案】C 【详解】A．化学反应的本质是旧键断裂、新键生成，断裂旧键吸收的能量和形成新键释放的能量不相等，故在化学反应过程中，发生物质变化的同时一定发生能量变化，故A错误； B．35Cl2和37Cl2是同种元素形成的同一种物质，故B错误； C．和的名称都是2—甲基丁烷，是同一种物质，故C正确； D．分子组成相差一个或若干个CH2原子团的化合物不一定互为同系物，如乙烯与环丙烷等，故D错误； 故选C。 【变式2-2】（23-24高一下·天津滨海新·期末）与为两种烃分子的球棍模型，下列关于这两种烃的说法正确的是 A．互为同分异构体 B．互为同系物 C．一氯取代物都是4种 D．熔、沸点相同 【答案】A 【详解】由球棍模型可知，两种烷烃的分子式均为C4H10，不是同系物的关系，分别为异丁烷和正丁烷，结构不同，互为同分异构体；正丁烷没有支链、异丁烷有一个支链，正丁烷熔沸点高于异丁烷，其中正丁烷和异丁烷的一氯代物都为2种，故选A。 【变式2-3】（23-24高一下·天津·期末）下列说法正确的是 A．和互为同位素 B．和互为同分异构体 C．金刚石、石墨、碳纳米管互为同素异形体 D．与互为同系物 【答案】C 【详解】A．同位素是指同一元素的不同原子，而H2和D2均是分子，A错误； B．C以四个键与其他原子连接时形成四面体结构，故和为同一种物质，B错误； C．金刚石、石墨、碳纳米管都是碳元素形成的单质，属于同素异形体，C正确； D．CH3(CH2)2CH3与(CH3)2CHCH3的分子式相同而结构不同，互为同分异构体，D错误； 答案选C。 题型03 同分异构体的书写和确定 1．烷烃同分异构体的书写 (1)烃基：烃分子失去1个氢原子后所剩余的部分叫做烃基，如—CH3叫甲基，—CH2—CH3叫乙基。 (2)书写示例 以己烷(C6H14)的同分异构体为例 第一步，将分子中全部碳原子连成直链作为主链：C—C—C—C—C—C。 第二步，从主链的一端取下一个碳原子作为支链(即甲基)，依次连在主链对称轴(虚线)一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种： 第三步，从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)，依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上；或将这两个碳原子作为两个支链(即两个甲基)，先固定一个支链的位置，然后确定另一个支链的位置，此时碳骨架结构有两种： 第四步，根据“碳四价”原则，补上氢原子，得到如下5种同分异构体： CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、、、。 (3)书写方法总结 ①找出主链(最长的碳链)的对称轴，避免重复书写。主链由长到短；支链由整到散；位置由心到边；排布同、邻、间。 ②主链上的链端碳原子不能连接取代基，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避免写出重复的结构。 ③书写时不能只写碳骨架，应满足碳原子4个价键的要求，添上相应数目的其他原子。 2．判断不同化学环境中氢原子的种类数(等效氢原子) (1)连接同一碳原子的氢原子是等效的。 (2)连接同一碳原子的相同基团上的氢原子是等效的。 (3)处于对称位置上相同基团上的氢原子是等效的。 例：共有2种不同化学环境的氢原子； 共有2种不同化学环境的氢原子。 【典例3】（24-25高一下·天津·期中）丁烷（分子式）广泛应用于家用液化石油气，也用于打火机中作燃料。下列关于丁烷的叙述不正确的是 A．在常温常压下，是气体 B．中所有碳原子不在同一直线上 C．进行一氯取代后生成3种沸点不同的产物 D．与互称为同系物 【答案】C 【详解】A．正丁烷沸点-0.5℃，异丁烷沸点-11.7℃均低于常温，在常温常压下为气体，A正确； B．为烷烃，碳原子通过单键连接，键角约109.5°，呈锯齿状排列，所有碳原子不可能在同一直线上，B正确； C．有两种同分异构体（正丁烷和异丁烷）。正丁烷一氯代物有2种，异丁烷一氯代物有2种。一氯取代有4种沸点不同的产物，C错误； D．与均为烷烃，结构相似且分子式差3个CH2基团，互为同系物，D正确； 故答案为：C。 【变式3-1】已知二氯苯有三种同分异构体，若用丁基代替二氯苯中的一个氯原子，所得同分异构体种类为    A．3 B．6 C．9 D．12 【答案】D 【详解】二氯苯有三种同分异构体，丁基有-CH2CH2CH2CH3、-CH(CH3)CH2CH3、-CH2CH(CH3)2、-C(CH3)3四种结构，若用丁基代替二氯苯中的一个氯原子，所得同分异构体种类为3×4=12种，故选D。 【变式3-2】）有机物的一氯取代物有 A．17种 B．16种 C．15种 D．14种 【答案】A 【分析】C6H14存在的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3、、、、，据此分析； 【详解】 C6H14存在的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3(一氯代物有3种)、(一氯代物有5种)、(一氯代物有4种)、(一氯代物有3种)、(一氯代物有2种)，共有17种； 答案为A。 【变式3-3】（24-25高二下·天津河西·期末）下列叙述正确的是 A．苯的邻位二氯取代物有两种结构 B．立方烷的六氯取代物有6种 C．异丁烷的一氯一溴代物有4种可能结构(不考虑立体异构) D．分子式为C6H14的有机物有6种可能结构 【答案】C 【详解】A．苯环结构是正六边形六个氢等效，苯的邻位二氯取代物有1种结构，A错误； B．立方烷的二氯代物同分异构体分别是：一条棱、面对角线、体对角线上的两个氢原子被氯原子代替，则二氯代物的同分异构体有3种，立方烷分子中含有8个H，则其二氯代物与六氯代物的种类相同，立方烷的六氯代物有3种，B错误； C．异丁烷的一氯一溴代物有4种结构，如图：、、、，C正确； D．分子式为C6H14的烃为己烷，是饱和烃，主链为6个碳原子CH3CH2CH2CH2CH2CH3； 主链为5个碳原子时：(CH3)2CHCH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH2CH3；主链为4个碳原子时：(CH3)2CHCH(CH3)2、(CH3)3CCH2CH3 ；则己烷的同分异构体数有5种，D错误； 故选C。 题型04 甲烷的结构 甲烷的结构 (1)甲烷的结构 甲烷的空间结构为正四面体形，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点。分子中的4个C—H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等。 (2)甲烷的分子结构示意图和分子结构模型 【特别提醒】①球棍模型反映各原子的相对大小和空间位置，小棍代表化学键；②空间填充模型可以反映分子的实际状态。 【典例4】（23-24高一下·天津·期末）氟利昂-12是甲烷的氯、氟代物，结构式如图，下列叙述正确的是 A．它只有一种结构 B．它是平面结构的分子 C．它有两种同分异构体 D．它有四种同分异构体 【答案】A 【详解】A．甲烷中的碳是饱和碳原子，空间正四面体，四个氢全部等效，选两个氢被氯所取代，剩下的两个氢被氟取代，只有一种选择方式，故氟利昂-12只有一种结构，A正确； B．氟利昂-12中的中心碳原子是sp3杂化，空间四面体结构，B错误； C．氟利昂-12只有一种结构，不存在两种同分异构体，C错误； D．氟利昂-12只有一种结构，不存在四种同分异构体，D错误； 故选A。 【变式4-1】（23-24高一下·天津·阶段练习）能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体形的事实是 A．甲烷分子中只含有极性键 B．甲烷分子中4个C—H键的强度、长度均相同 C．甲烷的二氯代物只有1种 D．甲烷的一氯代物只有1种 【答案】C 【详解】A．如果甲烷空间结构为正方形，4个C－H键也均为极性键，故A错误； B．如果甲烷的空间结构为正方形，4个C－H键的强度、长度也是相同，故B错误； C．如果甲烷的空间构型为正四面体，其二氯代物只有1种，如果甲烷的空间构型为正方形，二氯代物为2种，故C正确； D．如果甲烷的空间构型为正方形，其一氯代物也只有一种，故D错误； 故选：C。 【变式4-2】下列事实中，能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是 A．只代表一种物质 B．只代表一种物质 C．只代表一种物质 D．只代表一种物质 【答案】B 【详解】无论甲烷是四面体还是正四边形，、、都只有一种结构，都只代表一种物质，只代表一种物质，说明不是平面结构，从而说明甲烷是正四面体结构。 答案为B。 【变式4-3】（23-24高一下·天津·期中）下列叙述不正确的是 A．甲烷分子的空间结构为正四面体形 B．甲烷是天然气、沼气的主要成分 C．甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物一定是同系物 【答案】D 【详解】A．甲烷分子的空间结构为正四面体形，故A正确； B．天然气和沼气的主要成分是甲烷，故B正确； C．甲烷的化学性质较稳定，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C正确； D．必须满足结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物，如果结构不相似，如乙烯与环丙烷，就不属于同系物，故D错误。 故选D。 题型05 甲烷的用途 1.燃料：天然气、沼气主要成分，用于民用炊事/供暖、工业燃料、汽车CNG/LNG燃料，清洁且热值高。 2.化工原料：基础有机化工原料，可制合成气（CO+H₂），进一步生产甲醇、甲醛、醋酸、合成氨等；也可直接制氯乙烯、二氯甲烷等卤代烃。 3.能源利用：用于发电（天然气电站）、制氢（甲烷重整制氢，供燃料电池/化工用）。 4.其他：沼气（秸秆/粪便发酵制甲烷）用于农村新能源，实现资源循环；低温下液化（LNG）便于储运，作为远洋能源。 【典例5】（2023高一下·天津和平·学业考试）关于物质的用途说法错误的是 A．甲烷是家用天然气的主要成分 B．氯气可用于制取漂白粉 C．晶体硅是制造光导纤维的主要原料 D．碳酸氢钠可作发酵剂 【答案】C 【详解】A．家用天然气的主要成分是甲烷，甲烷在空气中完全燃烧生成CO2和H2O、并放出大量的热，A项正确； B．氯气与石灰乳反应制备漂白粉，反应的化学方程式为2Cl2+2Ca(OH)2=CaCl2+Ca(ClO)2+2H2O，B项正确； C．制造光导纤维的主要原料是SiO2，不是晶体硅，C项错误； D．碳酸氢钠受热分解产生大量气体，使食品疏松多孔，同时碳酸氢钠还可以中和食品生产中产生的酸，故碳酸氢钠可作发酵剂，D项正确； 答案选C。 【变式5-1】下列说法不正确的是（    ） A．液氧和液氯都可以储存在钢瓶中 B．固态甲烷就是可燃冰 C．玛瑙和水晶的主要成分都是二氧化硅 D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等 【答案】B 【详解】A．氧气、氯气与铁常温下不反应，且易液化，所以液氧、液氯都可以保存在钢瓶中，故A正确； B．可燃冰是固态甲烷水合物，不是固态甲烷，故B错误； C．石英、水晶、玛瑙的主要成分都是二氧化硅，故C正确； D．硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，火山口处有硫单质，故D正确； 故答案选B。 【变式5-2】（22-23高二上·天津河西·期末）下列气体的主要成分不是甲烷的是 A．天然气 B．水煤气 C．沼气 D．煤层气 【答案】B 【详解】A．天然气的主要成分是甲烷，故A不选； B．水煤气是由煤炭和水蒸气在高温条件下反应生成的，是CO和氢气的混合物，不含甲烷，故B选； C．沼气的主要成分是甲烷，故C不选； D．煤层气的主要成分是甲烷，故D不选； 故选B。 【变式5-3】下列说法不正确的是 A．液氯可以储存在钢瓶中 B．天然气的主要成分是甲烷的水合物 C．天然石英和水晶的主要成分都是二氧化硅 D．硫元素在自然界的存在形式有硫单质、硫化物和硫酸盐等 【答案】B 【详解】A.液氯就是液态的氯气，与钢瓶不反应，可以储存在钢瓶中，A项正确； B.天然气的主要成分是甲烷，可燃冰的主要成分是甲烷的水合物，B项错误； C.石英、水晶、硅石、沙子的主要成分均为二氧化硅，C项正确； D.硫在地壳中主要以硫化物、硫酸盐等形式存在，火山口处有硫单质，D项正确。 故答案选B。 题型06 甲烷的取代反应 实验操作 实验现象 A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，水槽中有固体析出 B装置：无现象 实验结论 CH4与Cl2需在光照条件下发生化学反应，有关化学方程式为 CH4＋Cl2CH3Cl(一氯甲烷)＋HCl； CH3Cl＋Cl2CH2Cl2(二氯甲烷)＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3(三氯甲烷或氯仿)＋HCl； CHCl3＋Cl2CCl4(四氯甲烷或四氯化碳)＋HCl 产物性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水。 状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体 数量关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl 【典例6】（23-24高一下·天津·阶段练习）下列物质在光照条件下，可以和发生取代反应的是 A．液溴 B．氯水 C．氧气 D．酸性溶液 【答案】A 【详解】A．与溴单质在光照条件下发生取代反应，故A正确； B．与氯水不反应，故B错误； C．与氧气发生氧化反应，故C错误； D．与酸性高锰酸钾溶液不反应，故D错误； 故答案为：A。 【变式6-1】（24-25高一下·天津·期中）下列关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法错误的是 A．烷烃熔沸点和密度随碳原子数增加而升高 B．4mol甲烷和足量氯气完全反应生成等物质的量四种有机物时，产生的HCl的物质的量为10mol C．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 D．甲烷的空间结构为正四面体形，甲烷分子中4个共价键的长度相同，相互之间的夹角相等 【答案】C 【详解】A．烷烃的熔沸点和密度随碳原子数增加而升高，这是由于分子间作用力增强所致，A正确； B．甲烷与Cl2的取代反应中，每取代一个H生成1mol HCl，若四种产物各1mol，则HCl总量为1+2+3+4=10mol，B正确； C．烷烃虽不能使酸性高锰酸钾褪色，但可通过燃烧等反应发生氧化，C错误； D．甲烷为正四面体结构，四个C-H键键长和键角均相同，D正确； 故选C。 【变式6-2】已知最简单的有机物E和直线型分子G在光照条件下反应，生成分子L和直线型分子M(组成G分子的元素为第三周期的元素)，如下图。则下列判断错误的是 A．常温常压下，E是一种无色无味的气体 B．生成的L是正四面体型的分子 C．在光照条件L能与G继续发生与上述类似的反应 D．上述反应类型是取代反应 【答案】B 【分析】组成G分子的元素为第三周期的元素，根据其空间结构知，为氯气，E为甲烷，甲烷和氯气发生取代反应生成L为一氯甲烷和HCl，M为HCl，据此分析解答。 【详解】通过以上分析知，E为甲烷、G为氯气、L为一氯甲烷、M为HCl； A．E是甲烷，常温常压下为无色无味的气体，故A正确； B．L为一氯甲烷，是四面体分子，但不是正四面体，故B错误； C．光照条件下，一氯甲烷能继续和氯气发生取代反应生成二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，故C正确； D．甲烷分子中的H原子被Cl原子取代生成一氯甲烷，所以该反应为取代反应，故D正确。 答案选B。 【变式6-3】（24-25高一下·天津·月考）实验室用如图所示装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验，光照下反应一段时间后，下列说法正确的是 A．将该装置放在黑暗处，与也能反应 B．和完全反应后液面上升，液体充满试管 C．该实验仅得到四种产物 D．反应过程中试管内黄绿色气体逐渐变浅，试管内壁有油珠产生 【答案】D 【详解】A．CH4和Cl2反应需要光照条件，将该装置放在黑暗处不反应，A错误； B．反应生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水，CH3Cl呈气态，CH2Cl2、CHCl3、CCl4均都为液体，HCl极易溶于水，因此完全反应后液面上升，但液体不会充满试管，B错误； C．一个CH4分子中含有4个氢原子，该实验可得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，共5种产物，C错误； D．在光照条件下CH4和Cl2发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl， CH2Cl2、CHCl3、CCl4都为难溶于水的油状液体，反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅，试管壁上有油珠产生，D正确； 故选D。 题型07 烷烃的性质和结构 1．烷烃的物理性质 相似性 递变性(随分子中碳原子数的增加) 熔、沸点 较低 逐渐升高 密度 比水小 逐渐增大 状态 气态→液态→固态，常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态(常温常压下，新戊烷为气态) 溶解性 难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂 2.烷烃的稳定性及可燃性 (1)稳定性：通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应。 (2)可燃性：烷烃可以在空气中完全燃烧，发生氧化反应，生成CO2和H2O。 CH4燃烧的化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O。 C3H8燃烧的化学方程式：C3H8＋5O23CO2＋4H2O。 链状烷烃燃烧通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 (3)分解反应：烷烃在较高温度下会发生分解。 3.烷烃的结构 (1)烷烃的定义 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”。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。 (2)烷烃的习惯命名(n：碳原子个数) n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 己烷 庚烷 辛烷 壬烷 癸烷 n＞10 用汉字数字代表，如C11H24：十一烷 (3)烷烃的结构特点 烷烃 乙烷 丙烷 正丁烷 分子式 C2H6 C3H8 C4H10 结构式 结构简式 CH3CH3 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 分子结构模型 分析烷烃的结构式和分子式可得出链状烷烃的通式：CnH2n＋2。由分子结构模型可得出烷烃的结构特点：碳原子间以单键相连，每个碳原子都与其他原子形成四面体结构，碳原子呈锯齿状排列。 【典例7】（23-24高一下·天津静海·阶段练习）下列说法中正确的是 A．甲烷的分子式是CH4，其二氯取代的产物有两种 B．所有的烷烃都是同系物 C．符合分子通式CnH2n+2的烃都是烷烃，分子中均只含单键 D．烷烃分子中，相邻的三个碳原子可能在同一条直线上 【答案】C 【详解】A．甲烷的分子式是CH4，其二氯取代的产物只有一种，A错误； B．所有的烷烃不一定都是同系物，如正戊烷和异戊烷都是烷烃，二者互为同分异构体，不是同系物，B错误； C．只有烷烃的通式为CnH2n+2，则符合通式CnH2n+2的烃一定都是烷烃，且分子中均只含单键，C正确； D．烷烃分子结构中碳原子形成四个单键，每个碳原子形成的都是四面体结构，相邻的三个碳原子形成V形，不可能在同一条直线上，D错误； 故选C。 【变式7-1】（23-24高一下·天津·期中）下列叙述正确的是 A．的名称为异丁烷 B．和为同一物质 C．正戊烷的五个碳原子可以在同一条直线上 D．和互为同素异形体 【答案】B 【详解】 A．的名称为正丁烷，A错误； B．甲烷分子正四面体形，则和为同一物质，B正确； C．烷烃分子中有多个碳原子应呈锯齿形，所以戊烷分子中的碳原子不在同一条直线上，C错误； D．为一种碳核素，为一种碳单质，不互为同素异形体，D错误； 故选B。 【变式7-2】下列说法正确的是 A．烷烃分子中均只含单键，均符合分子通式CnH2n+2 B．烷烃是一类饱和链烃，其分子都是直线型的 C．正戊烷、异戊烷和新戊烷互为同分异构体，沸点依次升高 D．相同质量的烃完全燃烧，耗氧量最大的是CH4 【答案】D 【详解】A．烷烃分子中碳碳以单键连成链，碳的其它键都与H相连，环烷烃的通式不符合CnH2n+2，故A错误； B．烷烃是一类饱和链烃，其分子为锯齿形，故B错误； C．碳原子数相同，支链越多沸点越低，正戊烷、异戊烷和新戊烷互为同分异构体，沸点依次降低，故C错误； D．相同质量的烃完全燃烧，氢元素质量分数越大，耗氧量越多，耗氧量最大的是CH4，故D正确； 选D。 【变式7-3】任取两种烃混合，完全燃烧生成的CO2的物质的量小于H2O的物质的量，则这两种烃的组合不可能是 (　　　) A．烷烃和烷烃 B．烷烃和烯烃 C．烷烃和炔烃 D．烯烃和炔烃 【答案】D 【详解】生成的CO2的物质的量小于生成的H2O的物质的量，则有机物组成中C、H原子数之比小于1:2； A．烷烃的通式为：CnH2n+2，C、H原子数之比为：，比值一定小于1:2，故A可能； B．烯烃中C、H原子数之比为1:2，烷烃C、H原子数之比小于1:2，则烷烃和烯烃的混合物中，C、H原子数之比一定小于1:2，生成二氧化碳的物质的量一定小于生成水的物质的量，故B可能； C．烷烃的通式为：CnH2n+2，C、H原子数之比小于1:2，炔烃的通式为：CnH2n-2，C、H原子数之比大于1:2，则烷烃和炔烃的混合物中，C、H原子数之比可能大于1:2，可能小于1:2，可能等于1:2，则生成二氧化碳的物质的量可能小于水的物质的量，故C可能； D．烯烃的通式为：CnH2n，C、H原子数之比等于1:2，炔烃的通式为：CnH2n-2，则C、H原子数之比一定大于1:2，两种烃混合，完全燃烧后生成的CO2的物质的量一定大于生成的H2O的物质的量，故D不可能； 答案选D。 题型08 同系物 同系物 (1)概念：结构相似，在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。 (2)判断同系物的三个关键点 ①“同”：两种物质属于同一类物质； ②“似”：两种物质结构相似； ③“差”：两种物质在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。 (3)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 【典例8】（24-25高一下·天津红桥·期末）下列说法正确的是 A．10B与11B互为同素异形体 B．冰和干冰互为同位素 C．CH2Cl2与互为同系物 D．与互为同分异构体 【答案】C 【详解】A．10B与11B为质子数相同而中子数不同的原子，互为同位素，A错误； B．同种元素形成的不同种单质互为同素异形体，冰的主要成分为H2O，干冰的主要成为CO2，两者均为化合物，不互为同位素，B错误； C．CH2Cl2和的结构相似，分子组成上相差1个CH2原子团，互为同系物，C正确； D．同分异构体是分子式相同结构不同的有机物的互称，的分子式为C7H8，的分子式为C6H6，两者不是同分异构体，D错误； 故选C。 【变式8-1】下列物质中互为同系物的是 A．甲烷与丙烷 B．乙烯与乙烷 C．氧气与臭氧 D．正丁烷与异丁烷 【答案】A 【详解】A．甲烷与丙烷结构相似，分子组成上相差2个-CH2-，互为同系物，A正确； B．乙烯中含双键，与乙烷结构不相似，不是同系物，B错误； C．氧气和臭氧是由氧元素形成的不同单质，属于同素异形体，C错误； D．正丁烷和异丁烷分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D错误； 故选A。 【变式8-2】（23-24高一下·天津·期中）下列各组物质中，互称为同系物的是 A．氧气和臭氧 B．和 C．正丁烷和异丁烷 D．甲烷和丙烷 【答案】D 【分析】结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物。 【详解】A．氧气和臭氧均是氧元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A不符合题意； B．和的质子数相同，中子数不同，互为同位素，故B不符合题意； C．正丁烷和异丁烷的分子式相同结构不同，互为同分异构体，故C不符合题意； D．甲烷和丙烷都为链状烷烃，二者结构相似，分子间相差2个CH2原子团，互为同系物，故D符合题意； 故答案为：D。 【变式8-3】（23-24高一下·天津·期末）下列说法不正确的是 A．乙醇和乙二醇()互为同系物 B．和纳米碳管互为同素异形体 C．氟利昂的结构式为，它只有1种结构 D．丙酮()和环氧丙烷()互为同分异构体 【答案】A 【详解】A．乙醇和乙二醇()官能团个数不同，不是同系物，故A错误； B．和纳米碳管是C元素组成的不同单质，互为同素异形体，故B正确； C．根据甲烷的正四面体结构，氟利昂的结构式为，它只有1种结构，故C正确； D．丙酮()和环氧丙烷()的分子式都是C3H6O，结构不同，互为同分异构体，故D正确； 选A。 题型09 有机物的简单计算 一、相对分子质量计算 1. 分子式直接计算：等于各元素相对原子质量乘以其原子个数的总和。 2. 标况气体密度法：相对分子质量=22.4L/mol × 标况下气体密度（g/L）。 3. 相对密度法：相对分子质量=相对密度 × 参照物的相对分子质量（常用H₂、空气作参照物）。 二、元素质量分数与最简式（实验式）计算 1. 元素质量分数：（该元素总相对质量 ÷ 有机物相对分子质量）×100%。 2. 最简式推导：先将各元素质量分数分别除以其相对原子质量，得到原子个数比，化为最简整数比即得最简式；最简式式量乘以正整数n等于有机物相对分子质量，据此确定分子式。 三、烃及烃的含氧衍生物完全燃烧计算 1. 燃烧通式 烃（CₓHᵧ）：1mol烃完全燃烧，消耗(x + y/4)mol O₂，生成xmol CO₂、y/2mol H₂O。 2. 核心燃烧规律 等物质的量：耗O₂量由(x + y/4 - z/2)决定，数值越大，耗氧量越多。 等质量烃类：耗O₂量与氢元素质量分数成正比，即烃分子中y/x比值越大，耗氧量越多。 燃烧产物量：CO₂的物质的量由分子中C原子数x决定，H₂O的物质的量由分子中H原子数y决定。 四、混合物平均分子式法计算 1. 设混合物的平均分子式为Cₓ̄Hᵧ̄O_z̄，根据混合物总质量、总物质的量，或燃烧生成的CO₂、H₂O的总物质的量，计算出平均分子式中的x̄、ȳ、z̄。 2. 利用平均分子式，结合混合物中各成分的分子式，判断混合物的可能组成（成分分子式中C、H、O原子数分别在平均值两侧）。 五、最简规律 1. 最简式相同的有机物，无论以何种比例混合，各元素的质量分数不变。 2. 最简式相同的有机物，等质量完全燃烧时，耗氧量、生成的CO₂和H₂O的量均相等。 【典例9】（24-25高二上·天津南开·期中）取一支硬质大试管，通过排饱和溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气（如图所示）。下列关于试管内发生的反应及现象的说法不正确的是 A．和完全反应后试管内的液面会上升 B．为加快化学反应速率，应在强光照射下完成 C．甲烷和反应后试管内壁的油状液滴含有、、 D．若与足量在光照下反应，如果生成相同物质的量的四种有机物，则消耗的物质的量为 【答案】B 【详解】A．CH4和Cl2反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl，其中HCl易溶于水，导致试管内压强减小，反应后液面上升，A正确； B．甲烷和氯气发生取代反应，须在光照条件下进行，但不需要采用强光照射，如采用强光照射，可能发生爆炸，B错误； C．CH4和Cl2反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，其中二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳为油状液滴，C正确； D．甲烷和Cl2反应发生取代反应生成，相同物质的量的四种有机物，根据守恒可知生成，0.25mol、0.25mol 、0.25mol 、0.25mol ，发生反应时1mol氯气取代1molH，则有机物产物中氯原子的物质的量等于消耗氯气的物质的量，即为0.25×(1+2+3+4) mol=2.5mol，D正确； 故选：B。 【变式9-1】（24-25高一下·天津·期中）设为阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是 A．中含有的电子数为 B．丁烷中含有碳碳单键的数目一定是 C．标准状况下，丙烷完全燃烧所需氧气的分子数为 D．甲烷与氯气充分反应得到的的分子数为 【答案】D 【详解】A．的摩尔质量为20g/mol，20g即1mol，每个分子含10个电子，总电子数为，A正确； B．丁烷无论正丁烷还是异丁烷，每个分子均含3个碳碳单键，1mol丁烷对应个单键，B正确； C．标准状况下丙烷为气体，11.2L即0.5mol，燃烧反应中1mol丙烷需5mol O2，0.5mol丙烷需2.5mol O2，对应个O2分子，C正确； D．1.6g甲烷（0.1mol）与0.2mol Cl2反应，Cl2为限量试剂，最多生成0.2mol HCl，分子数为，D错误； 故选D。 【变式9-2】为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．含有的中子数为 B．溶液中含有的数为 C．乙烯与丙烯的混合物中含有的共用电子对数目为 D．和(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为 【答案】D 【详解】A．18g 的物质的量为=0.9mol，1个含0+(18-8)=10个中子，则18g 含有的中子数为，A错误； B．未给溶液体积，无法计算，B错误； C．乙烯与丙烯最简式相同为CH2，28克混合物含有2molCH2，1个乙烯含有6个共用电子对，一个丙烯含有9个共用电子对，根据共用电子对是C原子三倍可知混合物含有6NA共用电子对，C错误； D．甲烷和氯气在光照下发生取代，1mol氯气可取代1molH，同时产生1molHCl分子，分子数不变，标准状况下的物质的量为0.5mol，的物质的量为1mol，在光照下充分反应后的分子数为，D正确； 故本题选D。 【变式9-3】在标准状况下，11.2 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．0.25 mol B．1 mol C．1.25 mol D．2 mol 【答案】C 【详解】标况下，11.2L CH4的物质的量是0.5mol；根据C原子守恒可知，反应产生的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的物质的量总和为0.5mol；四种有机取代物的物质的量相等，故这四种有机取代物的物质的量均为0.125mol；由于取代反应中，Cl2分子中的一个Cl原子取代了有机物中的H原子，另一个Cl原子生成HCl分子，故有机取代物中Cl原子的物质的量之和就是消耗的Cl2的物质的量，为0.125mol+20.125mol +30.125mol +40.125mol=1.25mol；故选C。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $