7.1 认识有机化合物 第1课时（同步讲义）化学人教版必修第二册

本讲义聚焦有机化合物中碳原子的成键特点这一核心知识点，从碳原子4个共价键的成键方式切入，以甲烷正四面体结构为典型案例，延伸至烷烃的组成（通式CnH2n+2）、结构特点及同系物概念，构建有机化合物结构认知的基础支架。 资料通过分子结构示意图、球棍模型等可视化呈现，结合归纳总结（如甲烷氯代物结构规律）和即学即练，培养学生科学思维中的模型建构与证据推理能力。课中辅助教师清晰讲解，课后分层练习（基础达标至拓展培优）助力学生查漏补缺，强化知识应用。

第七章 有机化合物 第一节 认识有机化合物 第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 教学目标 1．根据碳原子的成键特点认识有机物的结构特点。 2．以CH4的空间结构为例，认识烷烃的组成和结构特点。 重点和难点 重点：碳原子的成键特点 甲烷的结构与性质、取代反应 难点：甲烷的结构与性质 ◆知识点一 有机化合物中碳原子的成键特点 1．甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式为 ，电子式为 ，结构式为 。 2．有机化合物中碳原子的结构及成键特点 (1)有机物中，碳原子可以形成 个共价键。 (2)碳原子间成键方式多样 ①碳碳之间的结合方式有单键( )、双键( )、三键( )。 ②多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环(且可带支链)，如图所示。 (3)有机物结构特点 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，可能因为碳原子间 或 的不同而具有多种结构。 归纳总结 甲烷氯代物的结构特点 CH4分子的立体构型为正四面体，4个C—H的长度、强度和夹角完全相同，因此CH4分子中的4个氢原子性质完全相同。 (1)若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4。 (2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。 (3)CH4的一取代、二取代、三取代、四取代产物均只有一种。 即学即练 1．有机化合物中的每个碳原子与碳原子或其他原子能形成4个共价键。下图关于碳原子的成键特点错误的是 A． B． C． D． 2．下列有关有机物中碳原子成键特点的说法错误的是 A．每个碳原子可以形成4个共价键 B．碳原子与氧原子之间只能形成双键 C．碳原子与碳原子之间能形成非极性共价键 D．多个碳原子之间可形成碳环，也可形成碳链 3．下列说法正确的是 A．CH4有还原性，可使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．甲烷的结构简式： C．甲烷的电子式为，分子中各原子没有都达到“8电子”稳定结构 D．空间填充模型可以表示甲烷分子或四氯化碳分子 ◆知识点二 烷烃的结构 1．甲烷的结构 甲烷的空间结构是 结构，碳原子位于正四面体的中心，4个 原子位于4个顶点上。分子中的4个C—H的长度和强度 ，相互之间的夹角 ，为109°28′。 　　 分子结构示意图　　球棍模型　 　空间填充模型 2．烷烃——只含有碳和氢两种元素 (1)示例：乙烷的结构式为 ，分子式为 ，丙烷的结构式为 ，分子式为 。 (2)结构特点 分子中碳原子之间都以 结合，碳原子的剩余价键均与 结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，称为饱和烃，又称烷烃。 (3)分子组成通式：如果链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是 ，分子通式可表示为 。 3．同系物 (1)概念： 相似，在分子组成上相差一个或若干个 的化合物，互称同系物。 (2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 归纳总结 同系物特点 ①同系物的化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。(按碳原子数由小到大的顺序) ②具有相同的元素组成且属于同一类物质。 ③通式相同，分子间相差n个“CH2”原子团(n≥1)。 即学即练 1．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．所有通式为的烷烃分子中，碳碳键数目均比碳原子数目少1 2．下列各对物质中，互为同系物的是 A．C2H6、C3H8 B．C3H8 、CH3COOH C．O2、 O3 D．12C、14C 1．碳原子的成键特点 2．烷烃的组成与结构特点 3．有机物结构式简化的原则 (1)同碳原子上的相同原子可以合并，如 可简化为CH3—CCl2—CH3。 (2)依次相连的相同基团可以合并，如 CH3CH2CH2CH2CH3可进一步简化为CH3(CH2)3CH3。 (3)键线式简式，如CH3CH2CH2CH3可进一步简化为。 4．正确理解同系物 (1)同系物的研究对象一定是同类有机物。 (2)同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如CH2===CH2和均满足通式CnH2n(n≥2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物。 (3)同系物的相对分子质量之差一定是CH2的倍数。 实践应用 1．下列关于说法中正确的是 A．相对分子质量相等的物质互为同系物 B．通式相同，分子间相差个原子团的物质互为同系物 C．与一定互为同系物 D．互为同分异构体的物质的化学性质不一定相似 2．碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式中错误的是(　　) A　 　　　B　　　　　C　　 　　D 3．以下物质中不是烷烃的是(　　) 考点一 甲烷的结构与性质 【例1】除二氧化碳外，甲烷也是一种温室气体，其特征反应是取代反应。下列说法正确的是 A．分子比分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强 B．甲烷与混合在黑暗处即可爆炸 C．为正四面体结构 D．为平面正方形结构 归纳总结 甲烷与氯气的取代反应 【变式1-1】实验室用如图所示装置进行甲烷与氯气在光照下的实验，光照下反应一段时间后，下列说法正确的是 A．一段时间后，试管中气体颜色变浅，液面上升，试管内壁有油珠出现，发生加成反应 B．若试管中有0.5 mol氯气与0.01 mol甲烷，则充分反应后，可得到0.01 mol的CCl4 C．反应产物共有四种 D．可以用排饱和食盐水法分别收集甲烷和氯气 【变式1-2】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，混合发生取代反应只生成 B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．甲烷生成最多消耗氯气 考点二 烷烃的结构 【例2】烷烃是一类由碳和氢组成的有机物的统称，以下是常见烷烃的结构式，下列说法错误的是 A．甲烷分子结构模型为 B．乙烷具有极性键和非极性键 C．三种烷烃中丙烷的沸点最高 D．可推测丁烷的分子式为 归纳总结 (1)烷烃包括链状烷烃(CnH2n＋2)和环状烷烃。 (2)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的链状烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比链状烷烃少。 (3)碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链。 【变式2-1】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、、等简单的有机化合物 B．甲烷与溴发生取代后的产物有两种 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 【变式2-2】下列关于烷烃的说法中不正确的是 A．和一定是同系物 B．四氯甲烷为正四面体结构 C．丙烷分子中的三个碳原子在一条直线上 D．一般情况下随着分子中碳原子数的增加，烷烃的熔沸点升高 考点三 同系物的含义与判断 【例3】下列化合物中，与属于同系物的是 A． B． C． D． 易错提醒 同系物的判断 【变式3-1】有关化学基本概念的辨析不正确的是 A．灰砷、黑砷、黄砷是同素异形体 B．和为同一种物质 C．铀的同位素很多，其中、、是三种天然放射性同位素 D．和互称为同系物 【变式3-2】下列说法错误的是 A．和互为同位素 B．和一定互为同系物 C．石墨和碳纳米管互为同素异形体 D．乙烷和新戊烷的一氯代物均只有1种 基础达标 1．有机物中均含有的元素是 A．硫 B．碳 C．氧 D．氮 2．下列关于有机化合物的说法正确的是（    ） A．大多数有机化合物熔、沸点低 B．所有的有机化合物都容易燃烧 C．易溶于汽油、乙醇等有机溶剂的物质一定是有机化合物 D．有机化合物完全燃烧只生成和 3．如图是某有机物的球棍模型，该有机物的分子式是    A． B． C． D． 4．只含C、H元素的有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 A．通过两个共价键 B．通过非极性键 C．形成四对共用电子对 D．通过离子键和共价键 5．下列不属于碳原子成键特点的是（    ） A．易失去最外层的电子形成离子 B．最外层电子能与其他原子的外层电子形成共用电子对 C．能够形成单键、双键和三键 D．每个碳原子最多与其他原子形成4个共价键 6．（2025高一下·宁夏吴忠·学业考试）如图所示为4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合，下图属于烷烃的为 A．①②③ B．①③ C．①③④ D．②③④ 7．下列关于CH4和的叙述正确的是 A．均能用CnH2n+2组成通式来表示 B．与所有烷烃互为同素异形体 C．因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同 D．通常状况下，它们都是气态烷烃 8．下列说法不正确的是 A．与互为同系物 B．和互为同素异形体 C．乙烷与丁烷互为同系物 D．、互为同位素 9．有下列4种烷烃，它们的沸点由高到低的顺序是 ①3，3-二甲基戊烷　②正庚烷　③2-甲基己烷　④正丁烷 A．②＞③＞①＞④ B．③＞①＞②＞④ C．②＞③＞④＞① D．②＞①＞③＞④ 10．（23-24高一下·安徽宣城·期末）利用4个碳原子，以碳碳单键相连，拼插合理的链状碳骨架有 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 综合应用 11．（24-25高一下·四川南充·期中）有关有机化合物的描述中，下列说法错误的是 A．烷烃不能使溴水、酸性KMnO4溶液反应褪色 B．烷烃的熔、沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下状态由气态递变到液态，再递变到固态 C．碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键 D．在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链在一条直线上 12．（24-25高一下·广东深圳·期中）有关有机化合物中碳原子的成键特点，下列说法错误的是 A．碳原子只能与碳原子、氢原子形成共价键 B．碳原子可以形成直链、支链和环状结构 C．有机化合物中，1个碳原子通常形成4个共价键 D．正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链不在一条直线上 13．（23-24高一下·广东清远·期末）图中表示碳原子相互结合的几种方式。小圆球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合，则下列说法错误的是 A．图中属于同分异构体的是B、C、E B．图中A和C是同系物 C．属于饱和烃的物质有：A、C、D D．分子通式符合CnH2n的物质有：B、D、E 14．（23-24高一下·广东汕头·期中）下列分子结构中含有支链的是 A． B． C． D． 15．（23-24高一下·广东汕头·期中）以下说法正确的是 A．碳原子只能形成直链结构 B．碳原子只能形成支链结构 C．碳原子只能形成环状结构 D．碳原子可以形成直链、支链和环状结构 16．（23-24高一下·广东汕头·期中）碳原子能够形成不同类型的化学键，以下说法错误的是 A．碳原子可以形成碳碳单键 B．碳原子可以形成碳碳双键 C．碳原子可以形成碳碳三键 D．碳原子只能形成碳碳单键 拓展培优 17．（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 18．（2025高一下·全国·专题练习）下列关于有机物的说法错误的是 A．链状烷烃中的碳原子均处在同一直线上，环状烷烃的碳原子处于同一平面上 B．绝大多数烷烃与氯气、溴蒸气均可发生取代反应 C．有机物中的碳原子之间能以共价键结合，可以形成链状也可以形成环状 D．烷烃性质稳定，不能与强酸、强碱反应，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 19．（24-25高一下·山东淄博·期中）Ⅰ．用下列各组物质的序号填空。 ①O2和O3；②12C、13C、14C；③C2H6和C5H12；④CH4和C2H4；⑤14N、14C；⑥和；⑦CH3(CH2)3CH3和。 (1)互为同位素的是 ；互为同素异形体的是 ；互为同系物的是 ；属于同一有机物的是 。 Ⅱ．CH4与Cl2混合在光照条件下发生反应生成多种氯代烃。 (2)写出CH4的电子式： 。 (3)写出CH4与Cl2反应直接生成氯仿(CHCl3)的化学方程式： ，其反应类型是 。 (4)用电子式表示Cl2的形成过程： 。 20．（25-26高一下·全国·课前预习）烷烃化学性质 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 。 (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 ；试管内壁有 出现，试管中有少量白雾，且试管内液面 ，水槽内有固体析出；B装置： 实验结论 与需要 时才能发生化学反应，有关化学方程式： （一氯代物）， （二氯代物）， （三氯代物）， （四氯代物）。 产物性质 水溶性：、、、均 溶于水。 状态：常温下除 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 所替代的反应。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第七章 有机化合物 第一节 认识有机化合物 第1课时 有机化合物中碳原子的成键特点 教学目标 1．根据碳原子的成键特点认识有机物的结构特点。 2．以CH4的空间结构为例，认识烷烃的组成和结构特点。 重点和难点 重点：碳原子的成键特点 甲烷的结构与性质、取代反应 难点：甲烷的结构与性质 ◆知识点一 有机化合物中碳原子的成键特点 1．甲烷是最简单的有机化合物，甲烷的分子式为CH4，电子式为，结构式为。 2．有机化合物中碳原子的结构及成键特点 (1)有机物中，碳原子可以形成4个共价键。 (2)碳原子间成键方式多样 ①碳碳之间的结合方式有单键()、双键()、三键(—C≡C—)。 ②多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环(且可带支链)，如图所示。 (3)有机物结构特点 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，可能因为碳原子间成键方式或碳骨架的不同而具有多种结构。 归纳总结 甲烷氯代物的结构特点 CH4分子的立体构型为正四面体，4个C—H的长度、强度和夹角完全相同，因此CH4分子中的4个氢原子性质完全相同。 (1)若将CH4分子中的4个氢原子全部用其他相同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为正四面体，如CCl4。 (2)若CH4分子中的4个氢原子被其他不同的原子或原子团替代，则该原子形成的分子结构仍为四面体，但不属于正四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。 (3)CH4的一取代、二取代、三取代、四取代产物均只有一种。 即学即练 1．有机化合物中的每个碳原子与碳原子或其他原子能形成4个共价键。下图关于碳原子的成键特点错误的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】根据碳原子成键特征，碳原子需要形成四条共价键，碳与碳之间可以形成单键，双键，可以形成链状，环状等，C中第一个碳原子形成5条共价键，故C错误； 故选C。 2．下列有关有机物中碳原子成键特点的说法错误的是 A．每个碳原子可以形成4个共价键 B．碳原子与氧原子之间只能形成双键 C．碳原子与碳原子之间能形成非极性共价键 D．多个碳原子之间可形成碳环，也可形成碳链 【答案】B 【解析】A．碳原子最外层有4个电子，每个碳原子通常形成4个共价键以满足8电子稳定结构，A正确； B．碳原子与氧原子之间可形成碳氧单键或碳氧双键，B错误； C．碳碳键为同种原子间的共价键，属于非极性共价键，C正确； D．有机物中碳原子之间既可形成链状结构，也可形成环状结构，D正确； 答案选B。 3．下列说法正确的是 A．CH4有还原性，可使酸性高锰酸钾溶液褪色 B．甲烷的结构简式： C．甲烷的电子式为，分子中各原子没有都达到“8电子”稳定结构 D．空间填充模型可以表示甲烷分子或四氯化碳分子 【答案】C 【解析】A．CH4是一种饱和烃，化学性质相对稳定，不能与酸性高锰酸钾溶液发生反应，因此CH4不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，A错误； B．甲烷的结构简式CH4，B错误； C．CH4是共价化合物，其电子式为，其中H原子达到“2电子”稳定结构，C原子达到“8电子”稳定结构，则分子中各原子没有都达到“8电子”稳定结构，C正确； D．C原子半径大于H原子半径，但C原子半径小于Cl原子半径，则空间填充模型能表示甲烷分子，但不能表示四氯化碳分子，D错误； 故选C。 ◆知识点二 烷烃的结构 1．甲烷的结构 甲烷的空间结构是正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子位于4个顶点上。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，为109°28′。 　　 分子结构示意图　　球棍模型　 　空间填充模型 2．烷烃——只含有碳和氢两种元素 (1)示例：乙烷的结构式为，分子式为C2H6，丙烷的结构式为，分子式为C3H8。 (2)结构特点 分子中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”，称为饱和烃，又称烷烃。 (3)分子组成通式：如果链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2n＋2，分子通式可表示为CnH2n＋2。 3．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，互称同系物。 (2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。 归纳总结 同系物特点 ①同系物的化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。(按碳原子数由小到大的顺序) ②具有相同的元素组成且属于同一类物质。 ③通式相同，分子间相差n个“CH2”原子团(n≥1)。 即学即练 1．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．所有通式为的烷烃分子中，碳碳键数目均比碳原子数目少1 【答案】D 【解析】A．烷烃的密度随碳原子数增多而增大，但始终比水小，因此不会递增到比水大。A错误； B．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，结论错误。B错误； C．丙烷、正丁烷的碳原子呈四面体结构，呈锯齿状排列，不在一条直线上。C错误； D．烷烃通式中，碳碳键数目为n-1，比碳原子数n少1，无论结构如何均成立。D正确； 故答案选D。 2．下列各对物质中，互为同系物的是 A．C2H6、C3H8 B．C3H8 、CH3COOH C．O2、 O3 D．12C、14C 【答案】A 【分析】同系物指的是结构相似，化学式相差一个或多个CH2的物质。 【解析】A．C2H6、C3H8均是烷烃，结构相似，互为同系物，A正确； B．C3H8 是丙烷，CH3COOH是乙酸含有羧基官能团，两者结构不相似，不是同系物，B错误； C．O2、O3是同素异形体，不是同系物，C错误； D．12C、14C为同位素，不是同系物，D错误； 故选A。 1．碳原子的成键特点 2．烷烃的组成与结构特点 3．有机物结构式简化的原则 (1)同碳原子上的相同原子可以合并，如 可简化为CH3—CCl2—CH3。 (2)依次相连的相同基团可以合并，如 CH3CH2CH2CH2CH3可进一步简化为CH3(CH2)3CH3。 (3)键线式简式，如CH3CH2CH2CH3可进一步简化为。 4．正确理解同系物 (1)同系物的研究对象一定是同类有机物。 (2)同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如CH2===CH2和均满足通式CnH2n(n≥2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物。 (3)同系物的相对分子质量之差一定是CH2的倍数。 实践应用 1．下列关于说法中正确的是 A．相对分子质量相等的物质互为同系物 B．通式相同，分子间相差个原子团的物质互为同系物 C．与一定互为同系物 D．互为同分异构体的物质的化学性质不一定相似 【答案】D 【解析】A．组成和结构相似，相差若干个CH2原子团的化合物互为同系物，故A错误； B．通式相同，分子间相差个原子团的物质，也可能不互为同系物，如：饱和一元羧酸与饱和一元酯通式相同，但不互为同系物，故B错误； C．为CH2=CH2，的结构可能为，此时与不互为同系物，故C错误； D．互为同分异构体的物质的化学性质不一定相似，如：甲酸甲酯和乙酸化学性质不相似，故D正确； 故选D。 2．碳原子的不同结合方式使得有机物种类繁多，下列碳原子的结合方式中错误的是(　　) A　 　　　B　　　　　C　　 　　D 【答案】C　 【解析】在有机物的分子结构中，1个C要形成4个共价键。C图中有1个C周围形成5个共价键(2个单键和1个三键)，不合理，C错误。 3．以下物质中不是烷烃的是(　　) 【答案】C 考点一 甲烷的结构与性质 【例1】除二氧化碳外，甲烷也是一种温室气体，其特征反应是取代反应。下列说法正确的是 A．分子比分子稳定，说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强 B．甲烷与混合在黑暗处即可爆炸 C．为正四面体结构 D．为平面正方形结构 【答案】A 【解析】A．元素的非金属性越强，其简单气态氢化物越稳定，A正确； B．与在光照时才能反应，B错误； C．为四面体结构，但不是正四面体结构，C错误； D．是正四面体结构而不是平面正方形，D错误； 故选A。 归纳总结 甲烷与氯气的取代反应 【变式1-1】实验室用如图所示装置进行甲烷与氯气在光照下的实验，光照下反应一段时间后，下列说法正确的是 A．一段时间后，试管中气体颜色变浅，液面上升，试管内壁有油珠出现，发生加成反应 B．若试管中有0.5 mol氯气与0.01 mol甲烷，则充分反应后，可得到0.01 mol的CCl4 C．反应产物共有四种 D．可以用排饱和食盐水法分别收集甲烷和氯气 【答案】D 【解析】A．甲烷与氯气在光照下发生的是取代反应，而非加成反应，A错误； B．甲烷与氯气的取代反应为多步反应，会生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等多种氯代物，无法得到纯净的0.01 mol CCl4，B错误； C．反应产物共有五种，一氯甲烷，二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳和氯化氢，共五种，C错误； D．甲烷难溶于水，可用排饱和食盐水法收集；氯气在饱和食盐水中因Cl-浓度大，溶解度降低，也可用排饱和食盐水法收集，D正确； 答案选D。 【变式1-2】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，混合发生取代反应只生成 B．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．甲烷生成最多消耗氯气 【答案】C 【解析】A．甲烷与氯气的取代反应为连续反应，即使二者物质的量之比为1:1，反应也会同时生成、、、和，并非只生成，A 错误； B．甲烷与氯气的取代反应中，每取代1 mol 氢原子就生成1 mol ，反应生成的物质的量最多，并非最多，B 错误； C．甲烷与氯气的取代反应为连续反应，各步取代反应可同时进行，生成、、、和的混合物，C 正确； D．1 mol 甲烷生成，需4 mol 氢原子全部被取代，每取代1 mol 氢原子消耗1 mol 氯气，故最多消耗4 mol 氯气，D 错误； 故选 C。 考点二 烷烃的结构 【例2】烷烃是一类由碳和氢组成的有机物的统称，以下是常见烷烃的结构式，下列说法错误的是 A．甲烷分子结构模型为 B．乙烷具有极性键和非极性键 C．三种烷烃中丙烷的沸点最高 D．可推测丁烷的分子式为 【答案】D 【解析】 A．甲烷的空间构型为正四面体形，其分子结构模型为，A正确； B．乙烷分子中键为极性键，键为非极性键，因此乙烷具有极性键和非极性键，B正确； C．对于烷烃，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高。甲烷、乙烷、丙烷的相对分子质量依次增大，所以三种烷烃中丙烷的相对分子质量最大，沸点最高，C正确； D．烷烃的通式为，丁烷的分子式应为，而非，D错误； 故选D。 归纳总结 (1)烷烃包括链状烷烃(CnH2n＋2)和环状烷烃。 (2)烷烃是饱和烃，碳原子数一定的链状烷烃分子中氢原子数已达到最多，其他含有相同碳原子数的烃分子中的氢原子数都比链状烷烃少。 (3)碳碳结合成链状，链状不是“直线状”，而是呈锯齿状，链上还可分出支链。 【变式2-1】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、、等简单的有机化合物 B．甲烷与溴发生取代后的产物有两种 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 【答案】D 【解析】A．碳原子有四个价电子，需形成四个共价键，CH、CH2、CH3等基团为不稳定中间体或自由基，不能作为稳定的简单有机化合物存在，A错误； B．甲烷与溴发生取代反应，产物有五种，一溴甲烷，二溴甲烷，三溴甲烷，；四溴甲烷，溴化氢，B错误； C．碳原子数多于等于5的烷烃中，新戊烷沸点为9.5°C，在室温下为气体，因此并非所有碳原子数多于等于5的烷烃都不是气体，C错误； D．烷烃的通式为CnH2n+2，均含氢原子，可发生卤代等取代反应，这是烷烃的典型性质，D正确； 故选D。 【变式2-2】下列关于烷烃的说法中不正确的是 A．和一定是同系物 B．四氯甲烷为正四面体结构 C．丙烷分子中的三个碳原子在一条直线上 D．一般情况下随着分子中碳原子数的增加，烷烃的熔沸点升高 【答案】C 【解析】A．和均为烷烃，结构相似且分子组成相差一个基团，一定互为同系物，A正确； B．四氯甲烷为正四面体结构，B正确； C．丙烷中碳原子为杂化，三个碳原子呈锯齿状排列，不可能在同一直线上，C错误； D．烷烃的熔沸点随碳原子数增加而升高，因分子间作用力增强，D正确； 故答案选C。 考点三 同系物的含义与判断 【例3】下列化合物中，与属于同系物的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．CH4与CH3CH2CH2CH3结构相似，分子组成相差3个CH2，两个互为同系物，A正确； B．CH2=CH2中含有碳碳双键，与CH3CH2CH2CH3结构不相似，分子组成不是相差若干个CH2，两者不是同系物，B错误； C．CH3CH(CH3)2与CH3CH2CH2CH3分子式相同结构不同，两者互为同分异构体，C错误； D．CH≡CH与CH3CH2CH2CH3结构不相似，分子组成不是相差若干个CH2，两者不是同系物，D错误； 故答案选A。 易错提醒 同系物的判断 【变式3-1】有关化学基本概念的辨析不正确的是 A．灰砷、黑砷、黄砷是同素异形体 B．和为同一种物质 C．铀的同位素很多，其中、、是三种天然放射性同位素 D．和互称为同系物 【答案】D 【解析】A．灰砷、黑砷、黄砷都是砷元素组成的不同单质，A正确； B．和为都是2，2-二氯丙烷，属于同种物质，B正确； C．、、的质子数都为92，中子数不同，互为同位素，它们都是天然存在的放射性同位素，C正确； D．属于烷烃，属于烯烃，二者官能团不同，结构不相似，不互为同系物，D错误； 故选D。 【变式3-2】下列说法错误的是 A．和互为同位素 B．和一定互为同系物 C．石墨和碳纳米管互为同素异形体 D．乙烷和新戊烷的一氯代物均只有1种 【答案】B 【解析】A．同位素是指质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子彼此互称同位素，16O和18O质子数相同、中子数不同，二者互为同位素，A正确； B．C2H4（乙烯）为烯烃，C3H6可能是丙烯（同系物）或环丙烷（非同系物），因此二者可能互为同系物，不是一定为同系物，B错误； C．石墨和碳纳米管是碳元素的不同结构的单质，二者互为同素异形体，C正确； D．乙烷和新戊烷的等效氢均只有一种，故二者的一氯代物均为1种，D正确； 答案选B。 基础达标 1．有机物中均含有的元素是 A．硫 B．碳 C．氧 D．氮 【答案】B 【解析】有机物是指一般含碳元素的化合物，所以有机物中一定含有的元素是碳元素，而氧、氮、硫就不一定有；但是有机物中不包括碳的氧化物和硫化物、碳酸、碳酸盐、氰化物、硫氰化物、氰酸盐等主要在无机化学中研究的含碳物质，故答案选B。 2．下列关于有机化合物的说法正确的是（    ） A．大多数有机化合物熔、沸点低 B．所有的有机化合物都容易燃烧 C．易溶于汽油、乙醇等有机溶剂的物质一定是有机化合物 D．有机化合物完全燃烧只生成和 【答案】A 【解析】A．大多数有机化合物均为分子晶体，故通常其熔、沸点低，A正确； B．大多数有机化合物易燃，但不是所有，例如四氯化碳（）不能燃烧，B错误； C．单质、易溶于汽油、乙醇等有机溶剂，C错误； D．若有机化合物含N、S等元素，燃烧会生成氮氧化物、等，D错误； 故答案为：A。 3．如图是某有机物的球棍模型，该有机物的分子式是    A． B． C． D． 【答案】B 【解析】球棍模型中的球表示原子，短棍表示价键，由图可知，该有机物有两种球，代表两种原子，且两种原子的个数比为1：4，则该模型代表的有机物是甲烷，故选B。 4．只含C、H元素的有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 A．通过两个共价键 B．通过非极性键 C．形成四对共用电子对 D．通过离子键和共价键 【答案】C 【解析】碳原子核外最外层有四个电子，在形成有机化合物时与其他原子可形成四对共用电子对，C正确，故选C。 5．下列不属于碳原子成键特点的是（    ） A．易失去最外层的电子形成离子 B．最外层电子能与其他原子的外层电子形成共用电子对 C．能够形成单键、双键和三键 D．每个碳原子最多与其他原子形成4个共价键 【答案】A 【解析】A. 碳原子既难得电子，又难失电子，故A符合题意； B. 碳原子既难得电子，又难失电子，能与其他原子的最外层电子形成共用电子对，故B不符合题意； C. 碳碳之间能形成单键、双键和三键，故C不符合题意； D. 由于其最外层有4个电子，所以最多可形成4个共价键，故D不符合题意。 综上所述，答案为A。 6．（2025高一下·宁夏吴忠·学业考试）如图所示为4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合，下图属于烷烃的为 A．①②③ B．①③ C．①③④ D．②③④ 【答案】B 【分析】碳原子之间全部为单键，属于烷烃，据此分析； 【解析】图中①为正丁烷，②为2-丁烯，③为2-甲基丁烷，④2-丁炔； 故选B。 7．下列关于CH4和的叙述正确的是 A．均能用CnH2n+2组成通式来表示 B．与所有烷烃互为同素异形体 C．因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同 D．通常状况下，它们都是气态烷烃 【答案】A 【解析】 A．CH4和均为烷烃，分子组成均符合CnH2n＋2通式，故A正确； B．同素异形体是同种元素的不同种单质，CH4和与所有不等碳原子的烷烃互为同系物，故B错误； C．CH4和均为烷烃，所以它们的化学性质相似，但物理性质不一定相同，故C错误； D．通常状况下，甲烷为气态烷烃，而为液态烷烃，故D错误； 答案为A。 8．下列说法不正确的是 A．与互为同系物 B．和互为同素异形体 C．乙烷与丁烷互为同系物 D．、互为同位素 【答案】A 【解析】A．结构相似、组成上相差若干的有机化合物为同系物，与结构不相似，含有碳碳双键，故不是同系物，A错误； B．由同种元素组成的不同的单质互为同素异形体，和是由硫元素组成的不同的单质，两者互为同素异形体，B正确； C．乙烷与丁烷互为同系物，C正确； D．质子数相同、中子数不同的核素互为同位素，的质子数为7，中子数为7，的质子数为7，中子数为8，两者质子数相同、中子数不同，互为同位素，D正确； 答案选A。 9．有下列4种烷烃，它们的沸点由高到低的顺序是 ①3，3-二甲基戊烷　②正庚烷　③2-甲基己烷　④正丁烷 A．②＞③＞①＞④ B．③＞①＞②＞④ C．②＞③＞④＞① D．②＞①＞③＞④ 【答案】A 【解析】一般来说烷烃分子中碳原子数越多，沸点越高；对于含碳原子数相同的烷烃而言，支链越多，沸点越低。①3，3-二甲基戊烷、②正庚烷、③2-甲基己烷中碳原子数目相同，支链越多，沸点越低，所以沸点由高到低的顺序：②＞③＞①，④正丁烷中碳原子数目少，所以沸点①＞④所以沸点由高到低的顺序②＞③＞①＞④，答案选A。 10．（23-24高一下·安徽宣城·期末）利用4个碳原子，以碳碳单键相连，拼插合理的链状碳骨架有 A．2种 B．3种 C．4种 D．5种 【答案】A 【解析】 利用4个碳原子，以碳碳单键相连，拼插合理的链状碳骨架有：C－C－C－C，共2种。 故选A 综合应用 11．（24-25高一下·四川南充·期中）有关有机化合物的描述中，下列说法错误的是 A．烷烃不能使溴水、酸性KMnO4溶液反应褪色 B．烷烃的熔、沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下状态由气态递变到液态，再递变到固态 C．碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键 D．在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链在一条直线上 【答案】D 【解析】A．烷烃为饱和烃，不含碳碳不饱和键，不能与溴水发生加成或与酸性KMnO4发生氧化反应，故A正确； B．烷烃为分子晶体，随碳数增加相对分子质量增大，范德华力增强，熔沸点升高，常温下状态随碳数增加从气态过渡到液态再到固态，故B正确； C．碳原子最外层有4个电子，能形成四个共价键，既可以形成碳碳键，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键，故C正确； D．正丁烷（CH3CH2CH2CH3）中碳原子为四面体结构，碳链呈锯齿状而非直线，故D错误； 选D。 12．（24-25高一下·广东深圳·期中）有关有机化合物中碳原子的成键特点，下列说法错误的是 A．碳原子只能与碳原子、氢原子形成共价键 B．碳原子可以形成直链、支链和环状结构 C．有机化合物中，1个碳原子通常形成4个共价键 D．正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链不在一条直线上 【答案】A 【解析】A．碳原子也可以与Cl、O等原子形成共价键，A错误； B．根据碳原子成键特点可知，碳与碳原子之间可以形成直链、支链和环状结构，B正确； C．碳原子最外层有4个电子，要形成8电子稳定结构，1个碳原子通常形成4个共价键，C正确； D．烷烃中碳原子形成碳链的形状为锯齿形，正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链不在一条直线上，D正确； 答案选A。 13．（23-24高一下·广东清远·期末）图中表示碳原子相互结合的几种方式。小圆球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合，则下列说法错误的是 A．图中属于同分异构体的是B、C、E B．图中A和C是同系物 C．属于饱和烃的物质有：A、C、D D．分子通式符合CnH2n的物质有：B、D、E 【答案】A 【分析】由图可知，A为丙烷；B为2-丁烯，分子式为C4H8；C为异丁烷，分子式为C4H10；D为环丁烷，分子式为C4H8；E为2-甲基-1-丙烯，分子式为C4H8，据此作答。 【解析】A．分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体，B与E分子式相同(均为C4H8)，结构不同，互为同分异构体，B与C分子式不同，不互为同分异构体，故A错误； B．结构相似，在分子组成上相差一个或n个CH2的化合物互为同系物，A和C均是烷烃，在分子组成上相差1个CH2，两者互为同系物，故B正确； C．饱和烃是一类有机化合物，其分子中的碳原子之间主要通过单键连接，形成饱和的碳链或碳环结构，A和C属于烷烃，D为环丁烷，均为饱和烃，故C正确； D．B、D、E分子式均为C4H8，分子通式符合CnH2n，故D正确； 故答案选A。 14．（23-24高一下·广东汕头·期中）下列分子结构中含有支链的是 A． B． C． D． 【答案】C 【解析】A．无支链，故不选A；     B．无支链，故不选B； C．有1个支链为甲基，故选C； D．无支链，故不选D； 选C。 15．（23-24高一下·广东汕头·期中）以下说法正确的是 A．碳原子只能形成直链结构 B．碳原子只能形成支链结构 C．碳原子只能形成环状结构 D．碳原子可以形成直链、支链和环状结构 【答案】D 【解析】A．碳原子能形成直链结构、支链结构、环状结构，故A错误；     B．碳原子能形成直链、支链和环状结构，故B错误； C．碳原子能形成直链、支链和环状结构，故C错误；     D．碳原子可以形成直链、支链和环状结构，故D正确； 选D。 16．（23-24高一下·广东汕头·期中）碳原子能够形成不同类型的化学键，以下说法错误的是 A．碳原子可以形成碳碳单键 B．碳原子可以形成碳碳双键 C．碳原子可以形成碳碳三键 D．碳原子只能形成碳碳单键 【答案】D 【解析】A．碳原子可以形成碳碳单键、双键、三键，故A正确；     B．碳原子可以形成碳碳单键、双键、三键，故B正确； C．碳原子可以形成碳碳单键、双键、三键，故C正确；     D．碳原子可以形成碳碳单键、双键、三键，故D错误； 选D。 拓展培优 17．（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 【解析】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。 18．（2025高一下·全国·专题练习）下列关于有机物的说法错误的是 A．链状烷烃中的碳原子均处在同一直线上，环状烷烃的碳原子处于同一平面上 B．绝大多数烷烃与氯气、溴蒸气均可发生取代反应 C．有机物中的碳原子之间能以共价键结合，可以形成链状也可以形成环状 D．烷烃性质稳定，不能与强酸、强碱反应，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 【答案】A 【解析】A．饱和碳原子是四面体结构，则链状烷烃中的碳原子呈锯齿状排列，环状烷烃的碳原子也不能处于同一平面上，故A错误； B．绝大多数烷烃与氯气、溴蒸气在光照下均可发生取代反应，故B正确； C．碳原子最外层有4个电子，有机物中的碳原子之间能以共价键结合，可以形成链状也可以形成环状，所以有机物种类繁多，故C正确； D．烷烃是饱和链烃，烷烃性质稳定，不能与强酸、强碱反应，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故D正确； 选A。 19．（24-25高一下·山东淄博·期中）Ⅰ．用下列各组物质的序号填空。 ①O2和O3；②12C、13C、14C；③C2H6和C5H12；④CH4和C2H4；⑤14N、14C；⑥和；⑦CH3(CH2)3CH3和。 (1)互为同位素的是 ；互为同素异形体的是 ；互为同系物的是 ；属于同一有机物的是 。 Ⅱ．CH4与Cl2混合在光照条件下发生反应生成多种氯代烃。 (2)写出CH4的电子式： 。 (3)写出CH4与Cl2反应直接生成氯仿(CHCl3)的化学方程式： ，其反应类型是 。 (4)用电子式表示Cl2的形成过程： 。 【答案】(1) ② ① ③ ⑥ (2) (3) 取代反应 (4) 【解析】（1）①O2和O3都是由氧元素形成的不同单质，互为同素异形体； ②12C和14C同是碳元素的不同种原子，故互为同位素； ③C2H6和C5H12 的结构相似，分子组成相差3个“CH2”原子团，故互为同系物； ④CH4和C2H4是两种不同类别的物质； ⑤14N、14C是两种不同元素的核素； ⑥甲烷是正四面体结构，和是同一种物质； 互为同位素的是②；互为同素异形体的是①；互为同系物的是③；属于同一有机物的是⑥； （2）甲烷是共价化合物，电子式为：； （3）CH4与Cl2反应直接生成氯仿(CHCl3)，发生的是取代反应，化学方程式为； （4）氯元素为ⅦA族元素，最外层电子数为7，Cl原子与Cl原子共用1对电子形成Cl2，电子式表示Cl2的形成过程为：。 20．（25-26高一下·全国·课前预习）烷烃化学性质 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 。 (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 ；试管内壁有 出现，试管中有少量白雾，且试管内液面 ，水槽内有固体析出；B装置： 实验结论 与需要 时才能发生化学反应，有关化学方程式： （一氯代物）， （二氯代物）， （三氯代物）， （四氯代物）。 产物性质 水溶性：、、、均 溶于水。 状态：常温下除 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 所替代的反应。 【答案】(1) (2) 变浅 油状液体 上升 无明显现象 光照 难 原子或原子团 【解析】（1）烷烃的燃烧是和氧气反应生成二氧化碳和水，通式为，故答案为：；； （2）氯气为黄绿色气体，甲烷和氯气的取代反应为在光照条件下进行的，生成氯代烃和氯化氢，氯化氢和水容易形成酸雾； 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：没有光照，反应不能进行，无明显现象； 对比实验AB可知，与需在光照时才能发生化学反应； 反应中生成物、、、均为有机物，均难溶于水；生成物中常温下除是气体，其余三种均为液体； 取代反应为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； 故答案为：变浅；油状液体；上升；无明显现象；光照；难；；原子或原子团。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $