第七章 第一节 第2课时 烷烃的性质-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂教师用书word（人教版）

本高中化学讲义聚焦烷烃的性质这一核心知识点，系统梳理烷烃物理性质随碳原子数增加的递变规律（熔沸点升高、状态由气到固、密度增大且难溶于水），化学性质（燃烧通式、取代反应）及有机物性质特点，结合结构表示方法（分子式、结构式等）构建知识支架，从甲烷扩展到烷烃通性。 该资料以实验探究为特色，通过甲烷与氯气取代反应的实验现象分析（气体颜色变浅、油状液体生成等）培养科学探究与实践能力，结合典例（如甲烷结构判断）和练习题强化科学思维，助力学生从微观结构理解性质，课中辅助教师实验教学，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

第2课时　烷烃的性质 课程标准 核心素养 1.认识甲烷的结构及其主要性质和应用 2．了解有机化合物的性质特点 ①宏观辨识与 微观探析 能从烷烃的微观结构解释化学性质的相似性和物质性质的递变性 ②科学探究与 创新意识 能用简单实验探究烷烃取代反应的条件和反应方式 一、烷烃的性质 1．物理性质(随分子中碳原子数增加) (1)熔、沸点：逐渐　升高　； (2)状态：由气态→液态→固态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态； (3)密度：逐渐　增大　且均比水的密度　小　、　难溶　于水。 2．化学性质 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反应。但一定条件下可燃烧，在较高温度下会发生分解，与氯气等发生取代反应。 (1)烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋　　O2　nCO2＋(n＋1)H2O　。 (2)以甲烷为例探究烷烃的取代反应 实验 装置 实验 现象 A装置：试管内气体颜色逐渐　变浅　；试管内壁有　油状液体　出现，试管中有少量白雾，且试管内液面　上升　，水槽内有固体析出；B装置：　无明显现象　 实验 结论 CH4与Cl2需要　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)。 产物 性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均　难　溶于水。 状态：常温下除　CH3Cl　是气体，其余三种均为液体。 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。 二、有机物的性质 1．物理性质：大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。 2．化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或催化剂的条件下进行。 　 有机物的组成和结构的表示方法 表示方法 实 例 含义 分子式 CH4 用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映一个分子中原子的种类和数目 最简式 (实验式) CH4 表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子 电子式 用小黑点等符号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子 结构式 ①具有分子式所能表示的意义，能反映物质的结构 ②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型 结构简式 CH4 结构式的简便写法，着重突出结构特点 球棍模型 小球表示原子，短棍表示化学键，展示了空间构型 空间充 填模型 表明了原子的相对大小和空间的相对位置 [典例示范] [典例1] 甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是正方形的平面结构，其理由是(　　) A．CHCl3只有一种结构 B．CH2Cl2只有一种结构 C．CH4分子受热分解 D．CH4的四个价键的长度和强度都相等 解析：B　[CH4无论是正四面体结构还是平面正方形结构时，都符合选项A、C、D的说法，故不能用选项A、C、D来确定CH4是何种结构；若CH4是平面正方形结构，则CH2Cl2有如下两种结构：，而 CH4为正四面体结构时，CH2Cl2就只有一种结构。因此可由CH2Cl2只有一种结构推知CH4为正四面体结构。] [规律总结]　根据甲烷是正四面体结构推理，有机物分子中碳原子以4个单键与其他原子或原子团相结合，如，若a、b、c、d相同，则a、b、c、d构成正四面体结构，如CCl4；若a、b、c、d不相同，则a、b、c、d构成四面体，但不是正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。 [学以致用] 1．以下关于甲烷的说法中错误的是(　　) A．甲烷分子是由极性键构成的分子 B．甲烷分子具有正四面体结构 C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键 D．甲烷分子中具有非极性键 解析：D　[甲烷分子中的碳原子与氢原子之间形成的共用电子对偏向碳原子，属于极性共价键；甲烷分子中的四个碳氢键均是等同的极性共价键，D错误。] 　 　甲烷和氯气的取代反应 　反应模式： 1．反应物：甲烷与气态卤素单质。 2．反应条件：光照。 3．生成物：多种卤代甲烷的混合物＋HX。 4．反应特点 (1)甲烷逐步取代，各步反应同时进行，四种氯代有机物都存在。 (2)生成物中HX最多。 (3)每取代1 mol H原子，消耗1 mol X2，生成1 mol HX。 [温馨提示]　(1)甲烷与氯气无光照时，不发生反应；强光照射时会发生爆炸。 (2)有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此，书写有机反应方程式时，通常用“―→”，而不用“===”。 (3)甲烷与氯气的取代反应逐步进行，相关化学方程式要分步书写。 [典例示范] [典例2] 下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　) A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3Cl B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气 解析：C　[甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，B错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气，D错误。] [方法归纳] 　(1)甲烷的卤代反应的产物是混合物。 (2)甲烷等有机物与氯气发生取代反应时，取代的位置和个数是难以控制的，因此制备卤代烃一般不采用取代反应。 [学以致用] 2．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为(　　) A．0.5 mol　　　　　　 B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol 解析：C　[方法一　守恒法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，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为n(Cl2)＝2.5 mol。 方法二　根据化学方程式进行计算 设四种有机取代物的物质的量均为1mol，写出取代反应总的化学方程式：4CH4＋10Cl2CH3Cl＋CH2Cl2＋CHCl3＋CCl4＋10HCl，由此可知，4 mol CH4正好与10 mol Cl2反应，当1 mol CH4反应时，消耗Cl2 2.5 mol。] 1．下列有关甲烷的说法不正确的是(　　) A．1 mol甲烷中含有4 mol C－H共价键 B．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构 C．光照条件下甲烷能与氯气发生取代反应 D．通常情况下，甲烷与稀H2SO4、NaOH溶液均不反应 解析：B　[CH4和CCl4都是正四面体结构，而CH3Cl是四面体结构，其中C－H键与C－Cl键的键长不等，B项不正确。] 2．下列有关简单烷烃的叙述中正确的是(　　) ①都是可燃物　②特征反应是取代反应 ③所有烷烃都存在同分异构体 A．①③　　 B．②③ C．③　　 D．①② 解析：D　[烷烃含有碳和氢两种元素，都能完全燃烧生成二氧化碳和水，①正确；烷烃都能发生取代反应，②正确；甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，③不正确，故选D。] 3．下列关于烷烃的叙述中不正确的是(　　) 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、沸点比异戊烷的高 D．烷烃不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化 解析：B　[分子式符合CnH2n＋2的烃中碳原子均已饱和，A正确；烷烃的化学性质与甲烷相似，其取代反应必须与纯净卤素单质反应，B错误；结合烷烃的物理性质的递变性，可知C正确；烷烃均不能使高锰酸钾酸性溶液褪色，D正确。] 4．下列化学反应中不属于取代反应的是(　　) A．CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBr B．CH3OH＋HClCH3Cl＋H2O C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ D．CH3CH2Br＋H2OCH3CH2OH＋HBr 解析：C　[取代反应是指有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。C项中的反应为置换反应，不是有机反应，不属于取代反应。] 5．某烃在标准状况下的密度为3.215 g·L－1，现取3.6 g该烃完全燃烧，将全部产物依次通过足量的浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重5.4 g，碱石灰增重11 g，则： (1)该烃分子的摩尔质量约为 ________________________________________________________________________。 (2)该烃的分子式为　________　。 (3)已知该烃的一氯代物只有一种，写出该烃的结构简式：　____________________　。 解析：(1)M＝ρ·Vm＝3.125 g·L－1×22.4 mol·L－1＝72.016 g·mol－1，所以该烃分子的摩尔质量约为72 g·mol－1。 (2)设该烃的分子式为CxHy，则 CxHy＋O2xCO2＋H2O 1 　 x ＝0.05 mol　0.05x mol　0.025y mol 故①0.025y mol×18 g·mol－1＝5.4 g，解得y＝12， ②0.05x mol×44 g·mol－1＝11 g，解得x＝5。则该烃的分子式为C5H12。 (3)C5H12有三种同分异构体，一氯代物只有一种的是。 答案：(1)72 g·mol－1　(2)C5H12 (3) 一、单项选择题 1．天然气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述中错误的是(　　) A．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应 B．甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯 C．甲烷与氯气反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都属于取代反应 D．甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水 解析：B　[A项，通常情况下，CH4性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，正确；B项，可燃性气体在加热或点燃前都要验纯，以防发生爆炸，错误；C项，CH4与Cl2的反应是逐步进行的，每步都属于取代反应，正确；D项，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4都属于卤代烃，难溶于水，正确。] 2．甲烷是天然气的主要成分，是一种高效、低耗、污染小的清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是(　　) A．甲烷燃烧，火焰明亮，冒黑烟 B．物质的量是1∶1的甲烷与氯气发生取代反应时，生成物只有CH3Cl和HCl C．甲烷分子是平面正方形分子 D．通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液均不反应 解析：D　[A项甲烷的含碳量不高，燃烧时没有黑烟；B项甲烷与氯气的取代反应是连锁反应，就不会停止在哪一步，与它们的比例没有关系，即四种有机物都会生成；C项甲烷是正四面体的空间构型；D项甲烷具有稳定性，与强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液均不反应。] 3．下列关于烷烃的结构与性质等知识的理解正确的是(　　) A．从碳原子的成键特征来分析，应该有CH、CH2、CH3等简单的有机化合物 B．甲烷与溴发生取代后的产物CH2Br2有两种同分异构体 C．所有的碳原子数多于等于5的烷烃都不是气体 D．所有的烷烃都能发生取代反应 解析：D　[一个碳原子形成四个共价键，而一个氢原子只能形成一个共价键，所以不可能有CH、CH2、CH3等有机物，最简单的有机物是甲烷，A错误；甲烷是正四面体结构，四个氢原子完全对称地分布在碳原子的周围，所以CH2Br2只有一种结构，B错误；新戊烷常温下为气体，C错误；烷烃中的氢原子在光照下能和卤素单质发生取代反应，D正确。] 4．同分异构现象是造成有机物种类繁多的重要原因之一。下列各组物质中互为同分异构体的是(　　) A．13C与14C B．CH3CH2OH与CH3COOH C．甲烷与丙烷 解析：D　[同分异构体是指具有相同的分子式，但结构不同的化合物。显然D项符合题意。] 5．某气态烃在恒容密闭容器内与氧气混合完全燃烧，如果燃烧前后容器内(温度相同，且高于100 ℃)压强保持不变，该烃可能是(　　) A．C2H6　　　　　 B．C2H4 C．C3H8 D．C3H6 解析：B　[烃燃烧的化学方程式为CxHy＋O2xCO2＋H2O(g)，因为燃烧前后容器内压强不变，说明燃烧前后气体总体积不变，即1＋x＋＝x＋，得y＝4，B项正确。] 6．如图所示，集气瓶内充满某混合气体，置于光亮处，将滴管内的水挤入集气瓶后，烧杯中的水会进入集气瓶，则集气瓶中的气体可能是(　　) ①CO、O2　②Cl2、CH4　③NO2、O2 ④N2、H2 A．①②　 B．②④ C．③④　 D．②③ 解析：D　[从题目的叙述情况看，所选气体组必须是与水作用后混合气体总体积减小的，此时应注意CH4与Cl2的取代反应生成HCl，HCl易溶于水，因此应选D。] 7．一定质量的甲烷燃烧后的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6 g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2 g。原混合气体中CO2的质量为(　　) A．12.5 g B．13.2 g C．19.7 g D．24.4 g 解析：B　[n(H2O)＝＝1.4 mol，据H原子守恒，n(CH4)＝＝0.7 mol。 设CO、CO2的物质的量分别为x、y，则有 解得 则m(CO2)＝44 g·mol－1×0.3 mol＝13.2 g。] 二、不定项选择题 8．已知正四面体形分子E与线形分子G反应，生成四面体形分子L和直线形分子M。组成E分子中的元素的原子序数都小于10，组成G分子的元素为第三周期的元素。反应过程示意图如下，则下列判断中正确的是(　　) A．常温常压下，E是一种液态有机物 B．M是一种含有极性键的分子 C．干燥的G能漂白湿润的有色物质 D．上述反应的类型是加成反应 解析：BC　[E为CH4，G为Cl2，L为CH3Cl，M为HCl。常温常压下，CH4是一种气态有机物；HCl是含有极性键的分子；该反应的类型是取代反应。] 9．在1.01×105 Pa、常温下，测得某些烷烃的沸点如下表所示。 物质名称及结构简式 沸点/℃ 正丁烷CH3(CH2)2CH3 －0.5 正戊烷CH3(CH2)3CH3 36.0 异戊烷 27.8 新戊烷 9.5 正己烷CH3(CH2)4CH3 69.0 下列选项正确的是(　　) A．石油液化气罐中的正丁烷为气体 B．在1.01×105 Pa、常温下，C5H12都是液体 C．异戊烷的一溴代物有4种 D．C5H12随支链的增加，沸点逐渐降低 解析：CD　[石油液化气罐中气压较大，正丁烷应该呈液态，A项错误；在1.01×105 Pa、常温下，新戊烷是气体，B项错误；的一溴代物只有4种，C项正确；C5H12的三种同分异构体中，随支链的增加，沸点逐渐降低，D项正确。] 10．将甲烷与氯气按1∶3的体积比混合于一支试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处(如图所示)。下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是(　　) A．试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升 B．生成物中只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体 C．试管内壁有油状液滴形成 D．试管内有少量白雾 解析：B　[A项，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应，生成物均没有颜色，所以气体颜色变浅，生成物二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均为液体，且氯化氢易溶于水，导致试管内液面上升，正确；B项，甲烷和氯气反应的生成物中只有一氯甲烷和HCl在标准状况下是气体，错误；C项，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是液态有机物，所以试管内壁有油状液滴生成，正确；D项，该反应中有氯化氢生成，氯化氢遇空气中的水蒸气形成白雾，正确。] 三、非选择题 11．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下： 根据设计要求回答下列问题。 (1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③　________　。 (2)设＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应　________　。 (3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是　________________　。 (4)E装置的作用是　________　(填字母)。 A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢 (5)在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (6)E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出有机物的最佳方法为　________　。该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为　________　(填编号)， a．CH4 b．CH3Cl c．CH2Cl2 d．CHCl3　e．CCl4 解析：(1)B装置的三个作用为①控制气流速度，从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。 (2)CH4中每有1个H原子被取代，消耗1个Cl2，生成1个HCl，CH4中H原子全部被取代时生成HCl气体最多，所以应保证＝x≥4。 (3)KI能吸收多余的Cl2，反应的化学方程式为Cl2＋2KI===2KCl＋I2。 (4)E装置既吸收反应生成的HCl气体，同时还能防止倒吸。 (5)据信息知黑色小颗粒应为碳，根据原子守恒可知反应的化学方程式为CH4＋2Cl2C＋4HCl。 (6)分离难溶于水的油状液体可用分液法。CH4与Cl2反应的生成物中CH3Cl和HCl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为液体，故最终的尾气为CH3Cl和剩余的CH4。 答案：(1)干燥混合气体 (2)大于或等于4 (3)吸收过量的氯气　(4)CD (5)CH4＋2Cl2C＋4HCl (6)分液　ab 12．有①甲烷，②乙烷，③丙烷，④丁烷4种烷烃，试回答下列问题： (1)请写出烷烃在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式： ________________________________________________________________________。 (2)相同状况下，等体积的上述气态烃，消耗O2的量最多的是　________　(填序号，下同)。 (3)在120℃、1.01×105 Pa条件下，某气态烃与足量的O2完全反应后，测得反应前后气体的体积没有发生改变，则该烃为　________　。 解析：(1)烷烃的燃烧通式为 CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 (2)1 mol上述气态烃消耗氧气的物质的量为 mol，故丁烷消耗O2的量最多。 (3)由反应前后气体体积不变可知： 1＋＝n＋n＋1，n＝1，即为甲烷。 答案：(1)CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O (2)④　(3)① 学科网（北京）股份有限公司 $