第一节 烷烃（举一反三专项训练，广东专用）【上好课】化学人教版选择性必修3

第一节 烷烃 题型01 烷烃的结构和物理性质 题型02 同系物 题型03 烷烃的化学性质 题型04 烃的命名 题型01 烷烃的结构和物理性质 1．结构特点 烷烃的结构与甲烷的相似，其分子中的碳原子都采取_____杂化，以伸向四面体4个顶点方向的_____与其他碳原子或氢原子结合，形成_____键。 2．链状烷烃的通式：_____(n≥1)。 3．烷烃的物理性质 （1）常温常压下的状态：碳原子数≤4的烷烃为_____，其他为_____(注意：新戊烷常温下为气态)。 （2）熔、沸点：随着分子中碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐_____；相同碳原子数时，支链越多，熔、沸点_____。 （3）密度：相对密度随碳原子数的增加而逐渐_____，但均小于1。 （4）溶解性：难溶于水，_____有机溶剂。 【典例1】（24-25高二下·广东深圳·阶段练习）下列说法正确的是 A．的烷烃中，含有3个甲基的同分异构体有2种 B．主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有三种 C．新戊烷、正丁烷、异丁烷和丙烷的熔沸点依次降低 D．和主链碳原子数均为7个 【变式1-1】（24-25高二上·广东东莞·期末）2023年诺贝尔化学奖授予研究“量子点”的科学家。如图所示化合物是绿色合成某量子点材料使用的溶剂。关于该化合物，下列说法正确的是 A．属于饱和烃 B．是环十八烷的同系物 C．可由醇反应制得 D．密度比水大 【变式1-2】正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型如图，下列有关说法正确的是 A．正己烷的所有原子可能共平面 B．正己烷的一氯代物有4种 C．主链上含有4个碳原子的正己烷的同分异构体有2种 D．正己烷能与溴水发生取代反应而使溴水褪色 【变式1-3】①丁烷，②2—甲基丙烷，③戊烷，④2—甲基丁烷，⑤2，2—二甲基丙烷等物质按沸点由高到低的顺序排列正确的是 A．①>②>③>④>⑤ B．⑤>④>③>②>① C．③>④>⑤>①>② D．②>①>⑤>④>③ 题型02 同系物 1．定义 _____相似、分子组成上相差一个或若干个_____的化合物互称为同系物。 2．烷烃的同系物符合通式：_____(n≥1)。 【典例2】（24-25高二下·广东清远·期末）下列各组有机物中，一定互为同系物的是 A．乙烷和异丁烷 B．CH3CH2Cl和CH3CHClCH2Cl C．  和C3H6 D．二甲醚和乙醇 【变式2-1】下列各组有机物中，一定互为同系物的是 A．CH3CH2Cl和CH3CHClCH2Cl B．乙醇和苯甲醇 C．和C3H6 D．乙烷和 【变式2-2】下列物质一定互为同系物的是 ①②③④⑤⑥⑦⑧ A．④和⑧ B．①、②和③ C．⑤、⑦和⑧ D．⑥和⑧ 【变式2-3】下列物质一定属于同系物的是    A．④和⑧ B．①、②和③ C．⑤、⑦和⑧ D．⑥和⑧ 【答案】A 【解析】 9．（22-23高二下·广东广州·期中）某有机化合物的结构简式如图，下列说法中不正确的是    A．该有机化合物命名为：3-甲基戊烷 B．该烃最多能与氯气发生取代反应 C．该烃的密度大于，但小于水的密度 D．该烃的最简单同系物的二氯取代物有两种 题型03 烷烃的化学性质 1．燃烧反应 （1）写出汽油的成分之一辛烷(C8H18)完全燃烧的化学方程式：_________________________ （2）烷烃完全燃烧的通式：______________________________ 2．取代反应 烷烃可与纯卤素单质在光照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和氯化氢，化学方程式为_________________________ （1）反应条件——光照。 （2）反应物状态——卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)而不是其水溶液。 （3）反应的特点——氢原子被卤素原子逐步取代，多步反应同时进行(连锁反应)。 （4）反应产物——混合物(多种卤代烃和HX)，不适宜制备卤代烃。 （5）定量关系——n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋…＝n(HX)。 3．分解反应 烷烃受热时会分解生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：______________________________ 【典例3】（24-25高二下·广东湛江·阶段练习）下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有 A．2-甲基丁烷 B．环己烷 C．2，2-二甲基戊烷 D．2，3-二甲基己烷 【变式3-1】关于CH4和的叙述错误的是(　　) A．均能用组成通式CnH2n＋2来表示 B．互为同系物 C．它们都不能跟酸性高锰酸钾、强酸、强碱溶液发生反应 D．通常情况下它们都是气态烷烃 【变式3-2】下列叙述错误的是 A．甲烷与氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应 B．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去 C．分子通式为CnH2n＋2的烃一定是链状烷烃 D．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸 【变式3-3】1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气 A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol 题型04 烷烃的命名 1．烃基 烃分子中去掉_____后剩余的基团称为烃基。如甲基(_____)、乙基(_____)、正丙基(_____)、异丙基(_____)。 2．习惯命名法 （1）以烃分子中_____命名。按分子中的碳原子数称为“某烷”，碳原子数在10以内的分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。碳原子数在10以上的用汉字数字来表示，如“十一烷”。 （2）将直链的烷烃，称为“正某烷”；把带有一个支链甲基()的烷烃，称为“异某烷”；把具有结构的烷烃，称为“新某烷”。 3．烷烃系统命名的五原则 （1）最长碳链原则：应选_____的碳链作为主链。 （2）最多支链原则：若存在多条等长碳链时，应选择含支链_____的碳链作为主链。 （3）最近编号原则：应从离支链_____的一端对主链碳原子进行编号。 （4）最简原则：若不同的支链距主链两端距离相等时，应从靠近简单支链的一端对主链碳原子进行编号。 （5）最小编号原则：若相同的支链距主链两端距离相等时，应以支链编号之和最小为原则，对主链碳原子编号。 【典例4】（24-25高二下·广东·期中）某六碳烷烃与氯气在一定条件下发生取代反应只生成二种一氯代物，则该六碳烷烃的系统命名为 A．2，3-二甲基丁烷 B．3，3-二甲基丁烷 C．3-甲基戊烷 D．2-甲基戊烷 【变式4-1】下列说法正确的是 A．的一溴代物和的一溴代物都有4种（不考虑立体异构） B．等物质的量的苯和苯甲酸完全燃烧消耗氧气的量不相等 C．按系统命名法，化合物的名称是2，3，4一三甲基-2-乙基戊烷 D．和互为同系物 【变式4-2】下列化学用语错误的是 A．键电子云轮廓图 B．乙醇的分子式： C． 的名称：3-甲基-4-乙基己烷 D．用电子云轮廓图表示中键的形成： 【变式4-3】下列说法正确的是 A．的名称为2，5-二甲基-3-乙基己烷 B．CH3CH2CHO和CH3COCH3互为同分异构体且属于位置异构 C．与属于同系物 D．同种烷烃的不同异构体中，支链越多其沸点越高 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第一节 烷烃 题型01 烷烃的结构和物理性质 题型02 同系物 题型03 烷烃的化学性质 题型04 烃的命名 题型01 烷烃的结构和物理性质 1．结构特点 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．链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1)。 3．烷烃的物理性质 （1）常温常压下的状态：碳原子数≤4的烷烃为气态，其他为液态或固态(注意：新戊烷常温下为气态)。 （2）熔、沸点：随着分子中碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高；相同碳原子数时，支链越多，熔、沸点越低。 （3）密度：相对密度随碳原子数的增加而逐渐增大，但均小于1。 （4）溶解性：难溶于水，易溶于有机溶剂。 【典例1】（24-25高二下·广东深圳·阶段练习）下列说法正确的是 A．的烷烃中，含有3个甲基的同分异构体有2种 B．主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有三种 C．新戊烷、正丁烷、异丁烷和丙烷的熔沸点依次降低 D．和主链碳原子数均为7个 【答案】C 【解析】A．该烃结构式中含有3个甲基，则该烷烃只有1个支链，若支链为-CH3，主链含有6个碳原子，符合条件有：CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH3，CH3CH2CH(CH3)CH2CH2CH3；若支链为-CH2CH3，主链含有5个碳原子，符合条件有：CH3CH2CH(CH2CH3)CH2CH3；支链不可能大于3个碳原子，故符合条件的烷烃有3种，故A错误； B．主链5个C，则乙基只能在中间C上，甲基可以在中间C上，也可以在2号C上，所以有如下2种：、，故B错误； C．由于烷烃的沸点随碳原子数的增多而升高，碳原子数相同时，支链越多，沸点越低，丙烷有3个碳原子，正丁烷和异丁烷有4个碳原子，异丁烷有支链，新戊烷有5个碳原子，所以沸点丙烷<异丁烷＜正丁烷<新戊烷，故C正确； D．和的主链上碳原子数分别为8个、7个，故D错误； 答案选C。 【变式1-1】（24-25高二上·广东东莞·期末）2023年诺贝尔化学奖授予研究“量子点”的科学家。如图所示化合物是绿色合成某量子点材料使用的溶剂。关于该化合物，下列说法正确的是 A．属于饱和烃 B．是环十八烷的同系物 C．可由醇反应制得 D．密度比水大 【答案】C 【解析】A．含有碳碳双键，不属于饱和烃，A错误； B．含有碳碳双键，不能是烷烃的同系物，B错误； C．可由醇发生消去反应制得，C正确； D．烃密度比水小，D错误； 故选C。 【变式1-2】正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型如图，下列有关说法正确的是 A．正己烷的所有原子可能共平面 B．正己烷的一氯代物有4种 C．主链上含有4个碳原子的正己烷的同分异构体有2种 D．正己烷能与溴水发生取代反应而使溴水褪色 【答案】C 【解析】A．由于正己烷中碳原子均为sp3杂化，单键可通过旋转使得碳原子共面，但总有氢原子不共面，A错误； B．正己烷存在对称结构，因此一氯代物有3种，B错误； C．主链上含有4个碳原子的正己烷的同分异构体有2，2—二甲基丁烷和2，3—二甲基丁烷两种，C正确； D．正己烷可萃取溴水中的溴单质，使其褪色，D错误； 故选C。 【变式1-3】①丁烷，②2—甲基丙烷，③戊烷，④2—甲基丁烷，⑤2，2—二甲基丙烷等物质按沸点由高到低的顺序排列正确的是 A．①>②>③>④>⑤ B．⑤>④>③>②>① C．③>④>⑤>①>② D．②>①>⑤>④>③ 【答案】C 【解析】由烷烃中碳原子个数越多，沸点越大，则沸点戊烷＞丁烷；同分异构体中支链越多，沸点越低，则2，2-二甲基丙烷＜2-甲基丁烷＜戊烷，2-甲基丙烷＜正丁烷，故沸点大小顺序为：戊烷＞2-甲基丁烷＞2，2-二甲基丙烷＞丁烷＞2-甲基丙烷，即：③＞④＞⑤＞①＞②； 故选C。 题型02 同系物 1．定义 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。 2．烷烃的同系物符合通式：CnH2n＋2(n≥1)。 【典例2】（24-25高二下·广东清远·期末）下列各组有机物中，一定互为同系物的是 A．乙烷和异丁烷 B．CH3CH2Cl和CH3CHClCH2Cl C．  和C3H6 D．二甲醚和乙醇 【答案】A 【分析】同系物指的是结构相似，分子组成相差若干个CH2的化合物，据此分析。 【解析】A．乙烷和异丁烷同为烷烃，分子组成相差2个CH2，一定互为同系物，A符合题意； B．CH3CH2Cl和CH3CHClCH2Cl官能团-Cl的数目不同，B不符合题意； C．C3H6有多种同分异构体与  不一定是同系物，C不符合题意； D．二甲醚和乙醇　官能团不同，结构不相似，D不符合题意； 故选A。 【变式2-1】下列各组有机物中，一定互为同系物的是 A．CH3CH2Cl和CH3CHClCH2Cl B．乙醇和苯甲醇 C．和C3H6 D．乙烷和 【答案】D 【解析】A．CH3CH2Cl是一氯代物，CH3CHClCH2Cl是二氯代物，官能团个数不一样，不为同系物，故A错误； B．乙醇由烷基和羟基组成，苯甲醇含苯环，二者结构不相似，不是同系物，故B错误； C．是1-丁烯，C3H6可能为丙烯或环丙烷，故不一定为同系物，故C错误； D．乙烷和异丁烷均为烷烃，分子组成相差2个“CH2”，为同系物，故D正确； 故选：D。 【变式2-2】下列物质一定互为同系物的是 ①②③④⑤⑥⑦⑧ A．④和⑧ B．①、②和③ C．⑤、⑦和⑧ D．⑥和⑧ 【答案】A 【解析】A．④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，组成上相差2个CH2原子团，属于同系物关系，故A可选； B．①为甲苯，属于单环芳烃；②为萘、为多环芳烃；③为苯乙烯，为单环不饱和芳烃，三者的结构不同，不属于同系物关系，故B不选； C．⑤为1,3-丁二烯、为共轭二烯，⑦为2-甲基1,3-丁二烯、为共轭二烯；⑧为2-甲基丙烯、为单烯烃；⑤与⑦结构相似，组成上相差1个CH2原子团，属于同系物关系，但是⑤、⑦与⑧的结构不相似，三者不属于同系物关系，故C不选； D．⑥CH2=CHCH2OH为不饱和醇；⑧为2-甲基丙烯、为单烯烃，二者物质类别不同，结构不同，不属于同系物关系，故D不选； 故选A。 【变式2-3】下列物质一定属于同系物的是    A．④和⑧ B．①、②和③ C．⑤、⑦和⑧ D．⑥和⑧ 【答案】A 【解析】 9．（22-23高二下·广东广州·期中）某有机化合物的结构简式如图，下列说法中不正确的是    A．该有机化合物命名为：3-甲基戊烷 B．该烃最多能与氯气发生取代反应 C．该烃的密度大于，但小于水的密度 D．该烃的最简单同系物的二氯取代物有两种 【答案】D 【解析】A．系统命名法可知该烃的名称为：3-甲基戊烷，故A正确； B．由结构简式可知，该烃的分子式为C6H14，分子中含有14个氢原子，则1mol该烃最多能与14mol氯气发生取代反应，故B正确； C．烷烃的密度小于水，烷烃分子中碳原子个数越大，密度越大，则该烃的密度大于乙烷，小于水，故C正确； D．该烃的最简单同系物为甲烷，甲烷为正四面体结构，二氯取代物只有1种，故D错误； 故选D。 题型03 烷烃的化学性质 1．燃烧反应 （1）写出汽油的成分之一辛烷(C8H18)完全燃烧的化学方程式：2C8H18＋25O216CO2＋18H2O （2）烷烃完全燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O 2．取代反应 烷烃可与纯卤素单质在光照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和氯化氢，化学方程式为CH3—CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl （1）反应条件——光照。 （2）反应物状态——卤素单质(F2、Cl2、Br2、I2)而不是其水溶液。 （3）反应的特点——氢原子被卤素原子逐步取代，多步反应同时进行(连锁反应)。 （4）反应产物——混合物(多种卤代烃和HX)，不适宜制备卤代烃。 （5）定量关系——n(X2)＝n(一卤代物)＋2n(二卤代物)＋3n(三卤代物)＋…＝n(HX)。 3．分解反应 烷烃受热时会分解生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34C8H18＋C8H16 【典例3】（24-25高二下·广东湛江·阶段练习）下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有 A．2-甲基丁烷 B．环己烷 C．2，2-二甲基戊烷 D．2，3-二甲基己烷 【答案】B 【解析】A．2-甲基丁烷的结构简式为CH3CH(CH3)CH2CH3，其分子中含有4种等效氢原子，所以其一氯代物有4种，故A不符合题意； B．环己烷的键线式为    ，其分子中只有1种等效氢原子，所以其一氯代物只有1种，故B符合题意； C．2，2-二甲基戊烷的结构简式为CH3C(CH3)2CH2 CH2CH3，其分子中含有4种等效氢原子，所以其一氯代物有4种，故C不符合题意； D．2，3-二甲基己烷的结构简式为CH3CH (CH3) CH(CH3) CH2CH2CH3，其分子中含有7种等效氢，所以其一氯代物有7种，故D不符合题意； 故答案为B。 【变式3-1】关于CH4和的叙述错误的是(　　) A．均能用组成通式CnH2n＋2来表示 B．互为同系物 C．它们都不能跟酸性高锰酸钾、强酸、强碱溶液发生反应 D．通常情况下它们都是气态烷烃 【答案】D 【解析】A．两种物质分子中C原子的价电子全部形成化学键，二者都是烷烃，分子式符合烷烃分子式通式CnH2n+2，A正确； B．它们都是属于烷烃，因此二者属于同系物，B正确； C．它们都是属于烷烃，分子具有稳定性，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能跟强酸、强碱溶液发生反应，C正确； D．CH4在常温下为气态，分子中含有5个C原子，在常温下为液态，不是呈气态，D错误； 故合理选项是D。 【变式3-2】下列叙述错误的是 A．甲烷与氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应 B．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去 C．分子通式为CnH2n＋2的烃一定是链状烷烃 D．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸 【答案】B 【解析】A．甲烷与氯气发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，故A正确； B．烷烃结构稳定，都不能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去，故B错误； C．分子通式为CnH2n＋2的烃一定是链状烷烃，故C正确； D．甲烷是可燃性气体，甲烷和氧气混合后点燃可能发生爆炸，故D正确； 选B。 【变式3-3】1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气 A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol 【答案】B 【解析】丙烷化学式为C3H8，1分子中含有8个氢原子，则1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气8mol； 故选B。 题型04 烷烃的命名 1．烃基 烃分子中去掉1个氢原子后剩余的基团称为烃基。如甲基(—CH3)、乙基(—CH2CH3)、正丙基(—CH2CH2CH3)、异丙基()。 2．习惯命名法 （1）以烃分子中碳原子数目命名。按分子中的碳原子数称为“某烷”，碳原子数在10以内的分别用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。碳原子数在10以上的用汉字数字来表示，如“十一烷”。 （2）将直链的烷烃，称为“正某烷”；把带有一个支链甲基()的烷烃，称为“异某烷”；把具有结构的烷烃，称为“新某烷”。 3．烷烃系统命名的五原则 （1）最长碳链原则：应选最长的碳链作为主链。 （2）最多支链原则：若存在多条等长碳链时，应选择含支链最多的碳链作为主链。 （3）最近编号原则：应从离支链最近的一端对主链碳原子进行编号。 （4）最简原则：若不同的支链距主链两端距离相等时，应从靠近简单支链的一端对主链碳原子进行编号。 （5）最小编号原则：若相同的支链距主链两端距离相等时，应以支链编号之和最小为原则，对主链碳原子编号。 【典例4】（24-25高二下·广东·期中）某六碳烷烃与氯气在一定条件下发生取代反应只生成二种一氯代物，则该六碳烷烃的系统命名为 A．2，3-二甲基丁烷 B．3，3-二甲基丁烷 C．3-甲基戊烷 D．2-甲基戊烷 【答案】A 【解析】 由六碳烷烃与氯气在一定条件下发生取代反应只生成二种一氯代物，可知，该六碳烷烃中只存在两种不同化学环境的氢原子，则该六碳烷烃的结构简式为：，根据系统命名法，最长碳链为含4个碳原子的碳链，故称为丁烷，在2，3位上各有一个甲基取代基，则该六碳烷烃为2，3-二甲基丁烷； 答案选A。 【变式4-1】下列说法正确的是 A．的一溴代物和的一溴代物都有4种（不考虑立体异构） B．等物质的量的苯和苯甲酸完全燃烧消耗氧气的量不相等 C．按系统命名法，化合物的名称是2，3，4一三甲基-2-乙基戊烷 D．和互为同系物 【答案】A 【解析】A．甲苯中溴原子可取代的位置分别为甲基上的氢原子，以及苯环上甲基的邻位、间位和对位上的氢原子，有4种一溴代物；2-甲基丁烷中溴原子可分别取代1号碳、2号碳、3号碳、4号碳上的氢原子，2号碳上的甲基与1号碳上的甲基等效，所以一溴代物也有4种，A正确； B．苯的化学式为，苯甲酸的化学式为，n摩尔苯和n摩尔苯甲酸消耗的氧气的量均为摩尔，B错误； C．该化合物在命名时主链选错，主链应选择包含碳原子数最多的碳链作为主链，正确的命名为2，3，4，4-四甲基己烷，C错误； D．前者羟基与苯环直接相连，属于酚类化合物，后者羟基未与苯环直接相连，属于醇类化合物，酚与醇不是同系物，D错误； 故选A。 【变式4-2】下列化学用语错误的是 A．键电子云轮廓图 B．乙醇的分子式： C． 的名称：3-甲基-4-乙基己烷 D．用电子云轮廓图表示中键的形成： 【答案】B 【解析】 A．p轨道通过“肩并肩”的方式重叠形成键，即：，故A正确； B．乙醇的分子式：C2H6O，故B错误； C． 的主链为6个碳，名称：3-甲基-4-乙基己烷，故C正确； D． s电子云为球形，p电子云为哑铃形，用电子云轮廓图表示HCl中σ键的形成：，故D正确； 故答案选B。 【变式4-3】下列说法正确的是 A．的名称为2，5-二甲基-3-乙基己烷 B．CH3CH2CHO和CH3COCH3互为同分异构体且属于位置异构 C．与属于同系物 D．同种烷烃的不同异构体中，支链越多其沸点越高 【答案】A 【解析】 A．主链上有6个碳原子，2号、5号碳上各有1个甲基，3号碳上有1个乙基，名称为2，5-二甲基-3-乙基己烷，故A正确； B．CH3CH2CHO和CH3COCH3分子式相同结构不同互为同分异构体且属于官能团种类异构，故B错误； C．属于酚，属于醇，二者不是同系物，故C错误； D．同种烷烃的不同异构体中，支链越多其沸点越低，故D错误； 故选A。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $