2.1 烷烃（7大题型专项训练）化学人教版选择性必修3

第一节 烷烃 题型01 烷烃的结构 题型02 烷烃的分子式与物理性质 题型03 同系物与同分异构体 题型04 烷烃的化学性质 题型05 烷烃的命名 题型06 烷烃同分异构体的书写 题型07 烃燃烧的相关计算 题型01 烷烃的结构 1.烷烃的结构 烷烃的结构与甲烷相似，其分子中的碳原子都采取 杂化，伸向四面体的四个顶点方向的杂化轨道与其他原子结合，形成 键。烷烃分子中所有的化学键均为单键。 2.甲烷 最简单的烷烃是甲烷，分子式 ，纯净的甲烷是 无色 、无味的气体， 难 溶于水，密度比空气 小 。 甲烷的性质较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾氧化，也不与强酸、强碱等发生反应。 【典例1】下列表示的物质中，属于链状烷烃的是（　　） A．①②③④ B．②④⑤⑥⑦ C．②④⑤ D．④⑥⑧ 【变式1-1】下列说法不正确的是（　　） A．碳碳双键、碳碳三键的键能分别是碳碳单键键能的两倍和三倍 B．丙烯（CH3CH＝CH2）分子中有8个σ键，1个π键 C．丙烯分子中的π键不如σ键稳定 D．氮气分子中的σ键不如π键稳定 【变式1-2】下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（　　） A．在烷烃分子中，所有的化学键都为单键 B．随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高 C．CH4、CH3Cl都是正四面体结构的烷烃，都能和氯气发生取代反应 D．CH2Cl2只有一种结构能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体 【变式1-3】下列关于烷烃的说法不正确的是（　　） A．烷烃的分子式可用通式CnH2n+2表示 B．戊烷存在三种同分异构体 C．CH3—CH2—CH3中三个碳原子处于一条直线上 D．CH3CH3与互为同系物 题型02 烷烃的分子式与物理性质 1.烷烃的分子式 甲烷： 乙烷： 丙烷： 烷烃的分子式通式： , 2.烷烃的物理性质 随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐 ，密度逐渐 ，常温下的状态由气态逐渐过渡到液态、固态。当碳原子数≤ 时，烷烃为气态（新戊烷为气态）； 碳原子数相同时，支链越多，熔沸点越 低 ，如正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷； 【典例2】奥运会火炬的燃料先后经历了从油脂、镁粉混合物、六胺燃料片、液化气、橄榄油……丙烷及丁烷混合物、丁烷、天然气、氢气、绿色丙烷的变迁。下列关于烷烃的叙述正确的是（　　） A．烷烃的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水小递增到比水大 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．丙烷、正丁烷中的碳原子均在一条直线上 D．所有通式为CnH2n+2的烷烃分子中，碳碳键数目均比碳原子数目少1 【变式2-1】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℃ 【变式2-2】下列关于CH4和的叙述正确的是（　　） A．它们物理、化学性质相同 B．异丁烷的二氯取代物有4种结构 C．均能用组成通式CnH2n+2来表示 D．常温下前者是气体，后者是液体 【变式2-3】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＞新戊烷 D．甲烷分子中的4个共价键的长度相同，相互之间的夹角相等，所以甲烷的空间结构为正四面体 题型03 同系物与同分异构体 1.同系物 像甲烷、乙烷、丙烷这些，结构 ，分子式上相差若干个 原子团的化合物互称同系物。 2.同分异构体 像正戊烷、异戊烷、新戊烷这些，分子式 ，但结构 的现象称为同分异构现象，它们之间互为同分异构体。 【典例3】下列说法正确的是（　　） A．H2和D2互为同素异形体 B．CH3—CH＝CH2与是同分异构体 C．与是同系物 D．与是同一种物质 【变式3-1】下列说法中错误的是（　　） A．符合通式CnH2n+2（n≥1）且相对分子质量不相等的有机物为同系物 B．符合同一通式且相对分子质量不相等的有机物为同系物 C．乙醇和甲醚不是同系物但是同分异构体 D．CH3CH2CHO、CH2═CHCH2OH、三种物质互为同分异构体 【变式3-2】下列各组物质中，互为同系物的是（　　） A．乙烯与乙炔 B．乙二醇与丙三醇 C．正戊烷与新戊烷 D．苯与甲苯 【变式3-3】下列说法正确的是（　　） A．分子组成相差一个或几个CH2原子团的化合物必定互为同系物 B．与互为同分异构体 C．分子为C3H6与C4H8的两种有机物一定互为同系物 D．分子为C3H8与C4H10的两种有机物一定互为同系物 题型04 烷烃的化学性质 1.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.氧化反应：烷烃可以在空气中完全燃烧，生成 CO2 和 H2O ，并放出大量热； 以甲烷为例：（可燃性气体燃烧前必须检验气体的纯度） 燃烧时发出 火焰，化学方程式： 3.烷烃在较高温度下会发生分解 4.取代反应（以甲烷为例） 室温下，甲烷与氯气的混合气体无光照时不发生反应。光照时，试管内气体颜色逐渐 ，试管壁出现 ，试管内液面 。 发生的化学反应： 生成的一氯甲烷在常温下是 ，又继续与氯气反应生成 、 、 。这4种产物都不溶于水。该反应为连锁反应，产物有四种有机产物和HCl，反应不会停留在某一步，生成的产物不纯净。 取代反应定义：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叫做取代反应。 【典例4】下列性质不是烷烃所具有的是（　　） A．通常不与强酸、强碱及酸性高锰酸钾溶液反应 B．完全燃烧时产物只有CO2和H2O C．常温下都为气态，都不溶于水 D．与卤素单质（气态）可以发生取代反应 【变式4-1】下列说法正确的有几个（　　） ①烷烃分子中，所有的化学键都是极性键 ②烷烃除甲烷外，很多都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ③所有烷烃在光照下都能和氯气发生取代反应 ④光照下，乙烷通入溴水中，可使溴水因反应而褪色 ⑤相对分子质量相同的物质是同种物质 ⑥分子式相同的不同有机物一定互为同分异构体 ⑦分子组成相差若干个“CH2”原子团的两种有机物互为同系物 A．1 B．2 C．3 D．4 【变式4-2】下列有关烷烃的叙述中，正确的是（　　） A．甲烷与氯气以物质的量之比为1：4混合时只生成CCl4 B．烷烃可以使酸性高锰酸钾褪色 C．所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 D．甲烷与Cl2发生光照取代，取代1mol H需0.5mol Cl2 【变式4-3】下列关于烷烃的说法不正确的是（　　） A．甲烷的5个原子都在同一平面 B．烷烃都不能使酸性KMnO4溶液褪色 C．甲烷可燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此是矿井的安全威胁之一 D．烷烃的通式为CnH2n+2 题型05 烷烃的命名 一、烷烃的习惯命名法 碳原子数不多于10时，以 、 、 、 、 、 、 、 、 、 依次代表碳原子数； 碳原子数在10以上时，以汉字数字代表，如“十一烷”。 若烷烃无支链，习惯命名为正某烷，如正丁烷、正戊烷； 若有一个支链，命名为异某烷，如异丁烷、异戊烷； 若有两个支链，命名为新某烷，如新戊烷； 二、烷烃的系统命名法： ①选最 碳链为主链； ②遇等长碳链时，支链最多为主链； ③离支链最近一端编号，且支链编号之和满足 ； ④两取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号。如取代基不同，就把简单的写在前面，复杂的写在后面。 【典例5】某烷烃的结构简式为，其系统命名正确的是（　　） A．2，3，3﹣三甲基戊烷 B．3，3，4﹣三甲基戊烷 C．2，3﹣二甲基﹣2﹣乙基丁烷 D．2，3﹣三甲基戊烷 【变式5-1】下列烷烃的系统命名中，错误的是 （　　） A． B． C． D． 【变式5-2】该化合物的正确命名是（　　） A．3﹣异丙基﹣4﹣甲基庚烷 B．4﹣甲基﹣3﹣异丙基庚烷 C．2，4﹣二甲基﹣3﹣乙基庚烷 D．3﹣乙基﹣2，4﹣二甲基庚烷 【变式5-3】对下列化合物命名正确的是（　　） A．2，2，4﹣三甲基﹣3﹣正丙基戊烷 B．2，4，4﹣三甲基﹣3﹣正丙基戊烷 C．2﹣甲基﹣3﹣叔丁基己烷 D．2，2﹣二甲基﹣3﹣异丙基己烷 题型06 烷烃同分异构体的书写 同分异构体的书写有两种情况 1.碳架异构——减碳法 减碳法书写同分异构体的技巧如下： 注意：选最长的碳链为主链，找出对称轴，要保证每次减掉碳原子后的碳链仍为主链。 书写步骤： （1）主链由长到短：最长的碳链为主链，再逐步减少主链的碳原子数，余下的碳原子作为取代基。 （2）取代基由整到散：余下的碳原子先作为一个取代基，再逐步拆散为多个取代基。 （3）位置由心到边不到端：把取代基连在主链上，由主链的对称中心开始，逐步向一边移动，但注意不能移动到端点的碳原子。 （4）排布同邻间：当有多个取代基时，应按同碳原子、邻位碳原子、间位碳原子的顺序依次移动。 2.官能团位置异构 （1）等效氢法 等效氢法在判断有机化合物的 同分异构体数目时尤其适用。有机化合物中有几种不同化学环境的等效氢，其一元取代物就有几种同分异构体。 等效氢原子的判断：①同一碳原子上所连接的氢原子是等效的；②同一碳原子上所连接的相同基团上的氢原子是等效的；③分子中处于对称位置上的氢原子是等效的。 （2）定一移二法 适用于二元或三元取代物的同分异构体数目判断 判断方法：固定一个（或二个）取代基位置，先移动另一取代基，以确定同分异构体数目。 【典例6】下列物质的一氯代物有4种的是（　　） A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH（CH3）CH2CH3 C． D． 【变式6-1】下列物质的表述正确的是（　　） A．CH2＝CHCH2CH3与（环丁烷）互为同分异构体 B．C3H7Br只有一种结构 C．与互为同系物 D．与互为同系物 【变式6-2】下列说法正确的是（　　） A．的一氯代物为5种 B．相同质量的不同烷烃，碳原子数越大，耗氧量越少 C．和互为同分异构体 D．CH3CH2CH2CH3和（CH3）3CH互为同系物 【变式6-3】烷烃C7H16有多种同分异构体，其中主链含有5个碳原子的结构共有（　　） A．4种 B．5种 C．6种 D．3种 题型07 烃燃烧的相关计算 烃燃烧通式 CxHy+（x+）O2 → xCO2+H2O 1.烃完全燃烧的耗氧量： ①等物质的量的烃CxHy完全燃烧， 值越大，耗氧量越大。 等物质的量时，耗氧量相同的两种有机物，不论以何种比例混合，只要混合物总物质的量一定，耗氧量就一定。 ②等质量的烃CxHy完全燃烧， 值越大，耗氧量越大，生成的水越多。 最简式相同的烃，等质量完全燃烧，消耗的氧气相等，生成H2O的量相等，生成的CO2也相等。 2.烃完全燃烧前后气体体积的变化规律： ①燃烧后温度高于100 ℃时，水为气态 ΔV＝V后－V前＝ 当y＝4时，ΔV 0，体积 ，对应气态烃为 等； 当y>4时，ΔV 0，体积 ； 当y<4时，ΔV 0，体积 。 ②燃烧后温度低于100 ℃时，水为液态：气体的体积总是减小的。 无论水为气态，还是液态，燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子数有关，而与烃分子中的碳原子数无关。 【典例7】两种气态烃以任意比例混合，在105℃时1L该混合烃与9L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态。所得气体体积仍是10L。下列各组混合烃中不符合此条件的是（　　） A．CH4与C2H4 B．CH4与C3H4 C．C2H2与C3H6 D．C2H4与C3H4 【变式7-1】室温下，一气态烃与过量氧气混合完全燃烧，恢复到室温，使燃烧产物通过浓硫酸，体积比反应前减少50 mL，再通过NaOH溶液，体积又减少了40 mL，原烃的分子式是（　　） A．CH4 B．C4H10 C．C2H6 D．C3H8 【变式7-2】等质量的下列烃燃烧，消耗O2最多的是（　　） A．C2H6 B．C3H6 C．CH4 D．C3H8 【变式7-3】125C时，1L某气态烃在9L氧气中充分燃烧后的混合气体体积为10L（同条件下测得），则该烃可能是（　　） A．CH4 B．C2H6 C．C2H2 D．C6H6 / 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 题型02 烷烃的分子式与物理性质 题型03 同系物与同分异构体 题型04 烷烃的化学性质 题型05 烷烃的命名 题型06 烷烃同分异构体的书写 题型07 烃燃烧的相关计算 题型01 烷烃的结构 1.烷烃的结构 烷烃的结构与甲烷相似，其分子中的碳原子都采取 sp3 杂化，伸向四面体的四个顶点方向的杂化轨道与其他原子结合，形成 σ 键。烷烃分子中所有的化学键均为单键。 2.甲烷 最简单的烷烃是甲烷，分子式 CH4 ，纯净的甲烷是 无色 、无味的气体， 难 溶于水，密度比空气 小 。 甲烷的性质较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾氧化，也不与强酸、强碱等发生反应。 【典例1】下列表示的物质中，属于链状烷烃的是（　　） A．①②③④ B．②④⑤⑥⑦ C．②④⑤ D．④⑥⑧ 【解答】解：①CH3CH2OH物质中含有氧元素，不属于烃类，因为烃是只由碳和氢两种元素组成的有机化合物，所以①不符合要求； ②CH3（CH2）4CH3物质只含有碳、氢两种元素，属于烃，且分子中的碳原子之间全部以单键相连，碳链呈链状，符合链状烷烃的定义，所以②符合要求； ③乙烯分子中含有碳碳双键，不符合链状烷烃中碳原子之间全部以单键结合的特点，属于烯烃，所以③不符合要求； ④乙烷分子中只含碳、氢元素，属于烃，且结构中碳原子之间以单键结合成链状，满足链状烷烃的条件，所以④符合要求； ⑤C5H12物质中只含碳、氢元素，属于烃，其结构符合链状烷烃碳原子之间以单键结合成链状的特征，所以⑤符合要求； ⑥分子式为C4H8的物质是环状结构，不是链状结构，不符合链状烷烃的定义，所以⑥不符合要求； ⑦分子式为C8H16的物质，通式不符合链状烷烃的通式CnH2n+2，所以⑦不符合要求； ⑧CCl4含有氯元素，不属于烃类，所以⑧不符合要求； 综上，属于链状烷烃的是②④⑤； 故选：C。 【变式1-1】下列说法不正确的是（　　） A．碳碳双键、碳碳三键的键能分别是碳碳单键键能的两倍和三倍 B．丙烯（CH3CH＝CH2）分子中有8个σ键，1个π键 C．丙烯分子中的π键不如σ键稳定 D．氮气分子中的σ键不如π键稳定 【解答】解：A．碳原子之间σ键键能大于π键键能，故碳碳三键、碳碳双键的键能小于碳碳单键的3倍和2倍，故A错误； B．丙烯（CH3CH＝CH2）分子除碳碳双键中含有1个π键外，其余8个都是σ键，故B正确； C．丙烯分子中的π键易断裂，不如σ键稳定，故C正确； D．两原子在成键时，原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键为π键，每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，故D正确； 故选：A。 【变式1-2】下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（　　） A．在烷烃分子中，所有的化学键都为单键 B．随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高 C．CH4、CH3Cl都是正四面体结构的烷烃，都能和氯气发生取代反应 D．CH2Cl2只有一种结构能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体 【解答】解：A．在烷烃分子中，所有的化学键都为单键，故A正确； B．随着碳原子数的增加，烷烃分子的相对分子质量增大，烷烃的熔沸点逐渐升高，故B正确； C．CH3Cl不属于烃，不是正四面体结构，故C错误； D．若CH2Cl2为平面结构，则有两种结构，则CH2Cl2只有一种结构能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体，故D正确； 故选：C。 【变式1-3】下列关于烷烃的说法不正确的是（　　） A．烷烃的分子式可用通式CnH2n+2表示 B．戊烷存在三种同分异构体 C．CH3—CH2—CH3中三个碳原子处于一条直线上 D．CH3CH3与互为同系物 【解答】解：A．分子通式为CnH2n+2的烃，满足碳原子的价键是分子中形成的全是单键，是饱和烃，所以一定是烷烃，故A正确； B．戊烷存在三种同分异构体，分别是正戊烷、异戊烷和新戊烷，故B正确； C．CH3—CH2—CH3中三个碳原子均为sp3杂化，三个碳原子不可能处于一条直线上，故C错误； D．二者结构相似，在分子组成上相差3个CH2原子团，互称同系物，故D正确； 故选：C。 题型02 烷烃的分子式与物理性质 1.烷烃的分子式 甲烷： CH4 乙烷：C2H6 丙烷：C3H8 烷烃的分子式通式： CnH2n+2 , 2.烷烃的物理性质 随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐 升高 ，密度逐渐 增大 ，常温下的状态由气态逐渐过渡到液态、固态。当碳原子数≤ 4 时，烷烃为气态（新戊烷为气态）； 碳原子数相同时，支链越多，熔沸点越 低 ，如正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷； 【典例2】奥运会火炬的燃料先后经历了从油脂、镁粉混合物、六胺燃料片、液化气、橄榄油……丙烷及丁烷混合物、丁烷、天然气、氢气、绿色丙烷的变迁。下列关于烷烃的叙述正确的是（　　） A．烷烃的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水小递增到比水大 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．丙烷、正丁烷中的碳原子均在一条直线上 D．所有通式为CnH2n+2的烷烃分子中，碳碳键数目均比碳原子数目少1 【解答】解：A．烷烃的密度随相对分子质量增大而增大，但是所有的烷烃的密度都比水小，故A错误； B．烷烃不能使酸性KMnO4溶液褪色，但是烷烃能与O2在点燃条件下发生氧化反应，故B错误； C．丙烷和正丁烷分子中碳原子排列为锯齿状，不在一条直线上，故C错误； D．所有符合通式CnH2n+2的烷烃分子中，碳碳键数目为n﹣1，故碳碳键数目比碳原子数目少1，故D正确； 故选：D。 【变式2-1】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℃ 【解答】解：根据题目给出的物质的沸点数据，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，故A正确， 故选：A。 【变式2-2】下列关于CH4和的叙述正确的是（　　） A．它们物理、化学性质相同 B．异丁烷的二氯取代物有4种结构 C．均能用组成通式CnH2n+2来表示 D．常温下前者是气体，后者是液体 【解答】解：A．它们均是链状烷烃，烷烃物理性质不同，化学性质相似，故A错误； B．异丁烷分子中含有两类氢原子，其二氯取代物有3种结构，故B错误； C．它们均是链状烷烃，烷烃的通式为CnH2n+2，故C正确； D．碳原子数小于等于4的烷烃，常温下为气体，则常温下二者都是气体，故D错误； 故选：C。 【变式2-3】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＞新戊烷 D．甲烷分子中的4个共价键的长度相同，相互之间的夹角相等，所以甲烷的空间结构为正四面体 【解答】解：A．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； B．烷烃都可以燃烧，都能发生氧化反应，被氧气氧化，故B错误； C．相同C原子的烷烃，支链越多，沸点越低，则物质的沸点：正戊烷＞异戊烷＞新戊烷，故C正确； D．甲烷中碳原子为sp3杂化，为正四面体结构，4个共价键的长度相同，相互之间的夹角相等，故D正确； 故选：B。 题型03 同系物与同分异构体 1.同系物 像甲烷、乙烷、丙烷这些，结构 相似 ，分子式上相差若干个 CH2 原子团的化合物互称同系物。 2.同分异构体 像正戊烷、异戊烷、新戊烷这些，分子式 相同 ，但结构 不同 的现象称为同分异构现象，它们之间互为同分异构体。 【典例3】下列说法正确的是（　　） A．H2和D2互为同素异形体 B．CH3—CH＝CH2与是同分异构体 C．与是同系物 D．与是同一种物质 【解答】解：A．同素异形体是同种元素形成的不同单质，而H2和D2（D是氘，属于氢的同位素）是同种单质（氢气），不属于同素异形体关系，故A错误； B．CH3—CH＝CH2（丙烯）和的分子式不同（前者C3H6，后者C4H8，同分异构体要求分子式相同、结构不同，所以二者不是同分异构体关系，故B错误； C．苯酚（C6H5OH}）和苯甲醇（C6H5CH2OH}）的官能团不同（前者是酚羟基，后者是醇羟基），结构不相似，不是同系物，故C错误； D．甲烷是正四面体结构，分子中四个氢原子是等效的，因此分子中的三个氢原子分别被Cl、Cl、F原子所取代，所得到这两个结构是同一种物质，故D正确； 故选：D。 【变式3-1】下列说法中错误的是（　　） A．符合通式CnH2n+2（n≥1）且相对分子质量不相等的有机物为同系物 B．符合同一通式且相对分子质量不相等的有机物为同系物 C．乙醇和甲醚不是同系物但是同分异构体 D．CH3CH2CHO、CH2═CHCH2OH、三种物质互为同分异构体 【解答】解：A．相对分子质量不相等说明碳原子数不相等，为同系物，故A正确； B．符合通式CnH2n的物质可能是烯烃或环烷烃，不一定是同系物，故B错误； C．乙醇和甲醚分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故C正确； D．CH3CH2CHO、CH2═CHCH2OH、三种物质分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故D正确。 故选：B。 【变式3-2】下列各组物质中，互为同系物的是（　　） A．乙烯与乙炔 B．乙二醇与丙三醇 C．正戊烷与新戊烷 D．苯与甲苯 【解答】解：A．乙烯含双键，乙炔含三键，官能团不同，结构不相似，故A错误； B．乙二醇与丙三醇羟基数目不同，不满足同系物条件，故B错误； C．正戊烷与新戊烷分子式相同，为同分异构体，非同系物，故C错误； D．结构相似，在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，苯与甲苯结构相似（均为苯环结构），分子式相差CH2，属于同系物，故D正确； 故选：D。 【变式3-3】下列说法正确的是（　　） A．分子组成相差一个或几个CH2原子团的化合物必定互为同系物 B．与互为同分异构体 C．分子为C3H6与C4H8的两种有机物一定互为同系物 D．分子为C3H8与C4H10的两种有机物一定互为同系物 【解答】解：A．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A错误； B．与均为2﹣丙醇，为同一物质，故B错误； C．结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物互为同系物，C3H6与C4H8可能是烯烃，也可能是环烷烃，二者结构不一定相似，不一定属于同系物，故C错误； D．结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物互为同系物，C3H8与C4H10符合通式CnH2n+2，二者都是链状烷烃，分别为丙烷和丁烷，结构相似，分子组成相差1个CH2原子团，所以二者一定互为同系物，故D正确； 故选：D。 题型04 烷烃的化学性质 1.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.氧化反应：烷烃可以在空气中完全燃烧，生成 CO2 和 H2O ，并放出大量热； 以甲烷为例：（可燃性气体燃烧前必须检验气体的纯度） 燃烧时发出 淡蓝色 火焰，化学方程式： 3.烷烃在较高温度下会发生分解 4.取代反应（以甲烷为例） 室温下，甲烷与氯气的混合气体无光照时不发生反应。光照时，试管内气体颜色逐渐 变浅 ，试管壁出现 油状液滴 ，试管内液面 上升 。 发生的化学反应： ; ; ; 。 生成的一氯甲烷在常温下是 气体 ，又继续与氯气反应生成 二氯甲烷 、 三氯甲烷 、 四氯甲烷（四氯化碳） 。这4种产物都不溶于水。该反应为连锁反应，产物有四种有机产物和HCl，反应不会停留在某一步，生成的产物不纯净。 取代反应定义：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叫做取代反应。 【典例4】下列性质不是烷烃所具有的是（　　） A．通常不与强酸、强碱及酸性高锰酸钾溶液反应 B．完全燃烧时产物只有CO2和H2O C．常温下都为气态，都不溶于水 D．与卤素单质（气态）可以发生取代反应 【解答】解：A．烷烃性质稳定，通常不与强酸、强碱及酸性高锰酸钾溶液反应，属于烷烃的性质，故A错误； B．烷烃中含有C、H元素，故完全燃烧时产物只有CO2和H2O，属于烷烃的性质，故B错误； C．小于或者等于4个碳的烷烃在常温下都为气态（异戊烷也为气体），大于4个碳的烷烃是非气体，故C正确； D．烷烃与卤素单质（气态）可以发生取代反应生成卤代烃，故D错误； 故选：C。 【变式4-1】下列说法正确的有几个（　　） ①烷烃分子中，所有的化学键都是极性键 ②烷烃除甲烷外，很多都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 ③所有烷烃在光照下都能和氯气发生取代反应 ④光照下，乙烷通入溴水中，可使溴水因反应而褪色 ⑤相对分子质量相同的物质是同种物质 ⑥分子式相同的不同有机物一定互为同分异构体 ⑦分子组成相差若干个“CH2”原子团的两种有机物互为同系物 A．1 B．2 C．3 D．4 【解答】解：①烷烃分子中，存在C—C键是非极性键和C—H键是极性键，故①错误； ②所有的烷烃都不能使酸性KMnO4溶液褪色，故②错误； ③所有烷烃都含有C—H键，在光照下都能和氯气发生取代反应，故③正确； ④光照下，乙烷通入溴水中，不能使溴水褪色，故④错误； ⑤相对分子质量相同的物质不一是同种物质，可以是同分异构体，故⑤错误； ⑥分子式相同的不同有机物一定互为同分异构体，故⑥正确； ⑦分子组成相差若干个“CH2”原子团的两种有机物不一定互为同系物，如环丙烷和丁烯，故⑦错误； 故选：B。 【变式4-2】下列有关烷烃的叙述中，正确的是（　　） A．甲烷与氯气以物质的量之比为1：4混合时只生成CCl4 B．烷烃可以使酸性高锰酸钾褪色 C．所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 D．甲烷与Cl2发生光照取代，取代1mol H需0.5mol Cl2 【解答】解：A．甲烷与氯气以物质的量之比为1：4混合时生成的产物有CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl和HCl，故A错误； B．烷烃性质稳定，不能使酸性高锰酸钾褪色，故B错误； C．烷烃性质稳定，在光照下能与氯气发生取代反应，所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，故C正确； D．甲烷与Cl2发生光照取代，生成物有CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl和HCl，取代1mol H需1mol Cl2，故D错误； 故选：C。 【变式4-3】下列关于烷烃的说法不正确的是（　　） A．甲烷的5个原子都在同一平面 B．烷烃都不能使酸性KMnO4溶液褪色 C．甲烷可燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此是矿井的安全威胁之一 D．烷烃的通式为CnH2n+2 【解答】解：A．甲烷中C原子为sp3杂化，为正四面体结构，甲烷的5个原子不在同一平面，故A错误； B．烷烃性质稳定，烷烃都不能使酸性KMnO4溶液褪色，故B正确； C．甲烷可燃烧，瓦斯的成分是甲烷，是矿井的安全威胁之一，故C正确； D．烷烃是饱和烃，通式为CnH2n+2，故D正确； 故选：A。 题型05 烷烃的命名 一、烷烃的习惯命名法 碳原子数不多于10时，以 甲 、 乙 、丙 、丁 、戊 、己 、庚 、辛 、壬 、 癸 依次代表碳原子数； 碳原子数在10以上时，以汉字数字代表，如“十一烷”。 若烷烃无支链，习惯命名为正某烷，如正丁烷、正戊烷； 若有一个支链，命名为异某烷，如异丁烷、异戊烷； 若有两个支链，命名为新某烷，如新戊烷； 二、烷烃的系统命名法： ①选最 长 碳链为主链； ②遇等长碳链时，支链最多为主链； ③离支链最近一端编号，且支链编号之和满足 最小 ； ④两取代基距离主链两端等距离时，从简单取代基开始编号。如取代基不同，就把简单的写在前面，复杂的写在后面。 【典例5】某烷烃的结构简式为，其系统命名正确的是（　　） A．2，3，3﹣三甲基戊烷 B．3，3，4﹣三甲基戊烷 C．2，3﹣二甲基﹣2﹣乙基丁烷 D．2，3﹣三甲基戊烷 【解答】解：的最长碳链上含有5个碳原子，主链为戊烷，在2号碳原子上有1个甲基，在3号碳原子上有2个甲基，其名称为：2，3，3﹣三甲基戊烷，故A正确， 故选：A。 【变式5-1】下列烷烃的系统命名中，错误的是 （　　） A． B． C． D． 【解答】解：A．主链有5个碳原子的烷烃，名称为：戊烷，故A正确； B．最长的碳链有6个碳原子，2、4号碳上各有1个碳原子，名称为：2，4﹣二甲基己烷，故B正确； C．主链有3个碳原子的烷烃，2号碳上有2个甲基，名称为：2，2﹣二甲基丙烷，故C正确； D．编号从右端开始，2号碳上有1个甲基，名称为：2﹣甲基丁烷，故D错误； 故选：D。 【变式5-2】该化合物的正确命名是（　　） A．3﹣异丙基﹣4﹣甲基庚烷 B．4﹣甲基﹣3﹣异丙基庚烷 C．2，4﹣二甲基﹣3﹣乙基庚烷 D．3﹣乙基﹣2，4﹣二甲基庚烷 【解答】解：此有机物最长的碳链上有7个碳原子，称为“庚烷”，从右下向左编号，2号、4号碳原子上各有1个甲基，3号碳原子上有乙基，则其名称为2，4﹣二甲基﹣3﹣乙基庚烷，故C正确， 故选：C。 【变式5-3】对下列化合物命名正确的是（　　） A．2，2，4﹣三甲基﹣3﹣正丙基戊烷 B．2，4，4﹣三甲基﹣3﹣正丙基戊烷 C．2﹣甲基﹣3﹣叔丁基己烷 D．2，2﹣二甲基﹣3﹣异丙基己烷 【解答】解：此有机物最长的碳链上有6个碳原子，称为“己烷”，2号碳原子上有甲基，3号碳原子上有异丙基基，则其名称为2，2﹣二甲基﹣3﹣异丙基己烷， 故选：D。 题型06 烷烃同分异构体的书写 同分异构体的书写有两种情况 1.碳架异构——减碳法 减碳法书写同分异构体的技巧如下： 注意：选最长的碳链为主链，找出对称轴，要保证每次减掉碳原子后的碳链仍为主链。 书写步骤： （1）主链由长到短：最长的碳链为主链，再逐步减少主链的碳原子数，余下的碳原子作为取代基。 （2）取代基由整到散：余下的碳原子先作为一个取代基，再逐步拆散为多个取代基。 （3）位置由心到边不到端：把取代基连在主链上，由主链的对称中心开始，逐步向一边移动，但注意不能移动到端点的碳原子。 （4）排布同邻间：当有多个取代基时，应按同碳原子、邻位碳原子、间位碳原子的顺序依次移动。 2.官能团位置异构 （1）等效氢法 等效氢法在判断有机化合物的一元取代物同分异构体数目时尤其适用。有机化合物中有几种不同化学环境的等效氢，其一元取代物就有几种同分异构体。 等效氢原子的判断：①同一碳原子上所连接的氢原子是等效的；②同一碳原子上所连接的相同基团上的氢原子是等效的；③分子中处于对称位置上的氢原子是等效的。 （2）定一移二法 适用于二元或三元取代物的同分异构体数目判断 判断方法：固定一个（或二个）取代基位置，先移动另一取代基，以确定同分异构体数目。 【典例6】下列物质的一氯代物有4种的是（　　） A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH（CH3）CH2CH3 C． D． 【分析】烷烃的一氯代物相当于烷烃中的一个氢原子被氯原子取代，所以烷烃中含有几种氢原子，其一氯代物就有几种。 【解答】解：A．该分子中含有2种氢原子，其一氯代物有2种； B．该分子中含有4种氢原子，其一氯代物有4种； C．该分子中含有2种氢原子，其一氯代物有2种； D．该分子中含有3种氢原子，其一氯代物有3种； 所以其一氯代物有4种的是B， 故选：B。 【变式6-1】下列物质的表述正确的是（　　） A．CH2＝CHCH2CH3与（环丁烷）互为同分异构体 B．C3H7Br只有一种结构 C．与互为同系物 D．与互为同系物 【解答】解：A．CH2＝CHCH2CH3与环丁烷分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故A正确； B．C3H7Br存在两种结构：正丙基溴和异丙基溴，故B错误； C．苯酚与苯甲醇结构不同，不是同系物，故C错误； D．和中氯原子的数目不同，不是同系物，故D错误； 故选：A。 【变式6-2】下列说法正确的是（　　） A．的一氯代物为5种 B．相同质量的不同烷烃，碳原子数越大，耗氧量越少 C．和互为同分异构体 D．CH3CH2CH2CH3和（CH3）3CH互为同系物 【解答】解：A．由的结构式可知，分子中有4种不同环境的氢原子，因此其一氯代物为4种，故A错误； B．将烃的分子式简化为CHx，相同质量的不同烷烃，x值越大耗氧量越大，烷烃的碳原子数越大，x的值越小，则耗氧量越小，故B正确； C．和的结构式相同，因此是同一种物质，不是同分异构体，故C错误； D．结构相似，在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， CH3CH2CH2CH3和（CH3）3CH的分子式相同、结构式不同，互为同分异构体，不互为同系物，故D错误； 故选：B。 【变式6-3】烷烃C7H16有多种同分异构体，其中主链含有5个碳原子的结构共有（　　） A．4种 B．5种 C．6种 D．3种 【解答】解：烷烃C7H16分子的主链含有5个碳原子，说明侧链为1个乙基或2个甲基，若支链为甲基，同分异构体的结构简式可能为CH3CH2C（CH3）2CH2CH3、CH3CH2CH2C（CH3）3、CH3CH2CH（CH3）CH（CH3）2、CH3CH（CH3）CH2CH（CH3）2，共有4种，若支链为乙基，同分异构体的结构简式为CH3CH2CH（CH2CH3）2，只有1种；则符合条件的同分异构体共有5种，故B正确， 故选：B。 题型07 烃燃烧的相关计算 烃燃烧通式 CxHy+（x+）O2 → xCO2+H2O 1.烃完全燃烧的耗氧量： ①等物质的量的烃CxHy完全燃烧，(x+ ) 值越大，耗氧量越大。 等物质的量时，耗氧量相同的两种有机物，不论以何种比例混合，只要混合物总物质的量一定，耗氧量就一定。 ②等质量的烃CxHy完全燃烧， x/y 值越大，耗氧量越大，生成的水越多。 最简式相同的烃，等质量完全燃烧，消耗的氧气相等，生成H2O的量相等，生成的CO2也相等。 2.烃完全燃烧前后气体体积的变化规律： ①燃烧后温度高于100 ℃时，水为气态 ΔV＝V后－V前＝y/4 -1 当y＝4时，ΔV＝0，体积不变，对应气态烃为CH4等； 当y>4时，ΔV >0，体积增大； 当y<4时，ΔV <0，体积减小。 ②燃烧后温度低于100 ℃时，水为液态：气体的体积总是减小的。 无论水为气态，还是液态，燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子数有关，而与烃分子中的碳原子数无关。 【典例7】两种气态烃以任意比例混合，在105℃时1L该混合烃与9L氧气混合，充分燃烧后恢复到原状态。所得气体体积仍是10L。下列各组混合烃中不符合此条件的是（　　） A．CH4与C2H4 B．CH4与C3H4 C．C2H2与C3H6 D．C2H4与C3H4 【解答】解：设有机物的平均式为CxHy，则有CxHy+（x+）O2→xCO2+H2O，105℃时生成的水为气体，有机物燃烧前后体积不变，则1+x+＝x+，解答y＝4，即混合气中平均含有H原子数为4。 A．CH4、C2H4中H原子数都为4，平均值为4，符合题意，故A正确； B．CH4、C3H4中H原子数分别为4、4，平均值为4，故B正确； C．C2H2与C3H6，H原子数分别为2、6，平均值不一定为4，故C错误； D．C2H4、C3H4中H原子数都为4，平均值为4，符合题意，故D正确； 故选：C。 【变式7-1】室温下，一气态烃与过量氧气混合完全燃烧，恢复到室温，使燃烧产物通过浓硫酸，体积比反应前减少50 mL，再通过NaOH溶液，体积又减少了40 mL，原烃的分子式是（　　） A．CH4 B．C4H10 C．C2H6 D．C3H8 【解答】解：产物通过浓硫酸，再恢复至室温，气体体积减少了50mL，NaOH溶液吸收的40mL为燃烧生成CO2的体积， 设该烃为CxHy，则： CxHy+（x+）O2xCO2+H2O 体积减小 1 x+ x （1+） 40mL 50mL 则＝，整理可得5x﹣y＝4，即y＝5x﹣4，且选项中碳原子x≤4， 若x＝1，y＝1，不符合； 若x＝2，y＝6，该烃分子式为C2H6； 若x＝3，y＝11，不符合； 若x＝4，y＝16，不符合； 根据分析可知，该烃的分子式为C2H6， 故选：C。 【变式7-2】等质量的下列烃燃烧，消耗O2最多的是（　　） A．C2H6 B．C3H6 C．CH4 D．C3H8 【解答】解：等质量的烃完全燃烧时，烃分子中的含H量越大，耗氧量越大，A、B、C、D中最简式分别为CH3、CH2、CH4、CH2.7，则含H量：CH4＞C2H6＞C3H8＞C3H6，所以耗氧量最大的是CH4， 故选：C。 【变式7-3】125C时，1L某气态烃在9L氧气中充分燃烧后的混合气体体积为10L（同条件下测得），则该烃可能是（　　） A．CH4 B．C2H6 C．C2H2 D．C6H6 【解答】解：设烃的分子式为CxHy，燃烧的化学方程式为CxHy+（x+）O2xCO2+H2O，120℃时水为气体，恢复到原状态，测得反应后混合气体的体积与原体积相等，即反应前后气体的化学计量数不变，则1+x+＝x+，所以y＝4，满足分子中H原子数目为4即可， 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 $