2.1 烷烃【上好课】高二化学深度学习辅导讲义（人教版选择性必修3）

本讲义聚焦烷烃核心知识，从甲烷的正四面体结构、sp³杂化及取代反应入手，延伸至烷烃的结构特点、物理性质递变规律、化学性质（燃烧、取代、分解），再到同系物、同分异构体及系统命名，构建从具体到一般的烃类学习支架。 资料通过实验探究（如甲烷与氯气取代反应现象分析）培养科学探究能力，利用表格对比、分步命名规则强化科学思维，结合高考真题与练习题提升知识应用。课中辅助教师引导学生形成“结构决定性质”的化学观念，课后助力学生查漏补缺，巩固核心素养。

第二章 烃 第一节 烷烃 要点 1 甲烷的结构及性质 1．甲烷分子的组成与结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 CH4 CH4 结构特点 CH4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，键角为109°28′ 2．甲烷的物理性质：无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体 3．甲烷的化学性质——通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂等不反应 （1）甲烷的氧化反应——燃烧反应 甲烷与氧气燃烧的化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O （2）甲烷的取代反应 ①实验探究 实验过程 取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管CH4和半试管Cl2，分别用铁架台固定好。将其中一支试管用铝箔套上，另一试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置，比较两支试管内的现象 实验装置 实验现象 A装置 ①试管内气体颜色逐渐变浅 ②试管内壁有油状液滴出现 ③试管中有少量白雾生成 ④试管内液面上升 ⑤水槽中有固体析出 B装置 无明显现象 实验结论 CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应 ②反应的机理 ③化学反应方程式 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl ④取代反应：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叫做取代反应 （3）甲烷的受热分解：CH4C＋2H2 (分解温度通常在1000°C以上，说明甲烷的热稳定性很强) 要点 2 烷烃的性质 1．烷烃的结构特点 （1）烷烃的概念：有机化合物中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”，称为饱和烃，又称烷烃 （2）典型烷烃分子结构的分析 名称 球棍模型 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型 甲烷 CH4 CH4 sp3 C－H σ键 乙烷 CH3CH3 C2H6 sp3 C－H σ键、 C－C σ键 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 C－H σ键、 C－C σ键 正丁烷 CH3CH2CH2CH3 C4H10 sp3 C－H σ键、 C－C σ键 正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3 C5H12 sp3 C－H σ键、 C－C σ键 （3）烷烃的结构特点 ①杂化方式：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空间结构：以碳原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈锯齿状排列 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是单键(C－C、C－H) ④呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成链状，而不是封闭式环状结构 （4）链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1) 2．烷烃的物理性质 几种常见烷烃的熔点、沸点和密度 名称 分子式 结构简式 常温下状态 熔点/0C 沸点/0C 密度/( g·cm－3) 甲烷 CH4 CH4 气 －182 －164 0.423 乙烷 C2H6 CH3CH3 气 －172 －89 0.545 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 气 －187 －42 0.501 正丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 气 －138 －0.5 0.579 正戊烷 C5H12 CH3(CH2)3CH3 液 －129 36 0.626 正壬烷 C9H20 CH3(CH2)7CH3 液 －54 151 0.718 十一烷 C11H24 CH3(CH2)9CH3 液 －26 196 0.740 十六烷 C16H34 CH3(CH2)14CH3 液 18 280 0.775 十八烷 C18H38 CH3(CH2)16CH3 固 28 308 0.777 （1）状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态 （2）溶解性：都难溶于水，易溶于有机溶剂 （3）熔、沸点：随着碳原子数增加，烷烃的相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，烷烃分子的熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：正丁烷＞异丁烷 （4）密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小 3．烷烃的化学性质 烷烃的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应 （1）烷烃的氧化反应——可燃性 ①烷烃燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O ②在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，相但在同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越不充分，使燃烧火焰明亮，甚至伴有黑烟 （2）烷烃的特征反应——取代反应 ①烷烃的取代反应：CnH2n＋2＋X2CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应 ②光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl (只要求写一氯取代) a．原因：之所以可以发生取代反应，是因为C－H有极性，可断裂，CH3CH2Cl会继续和Cl2发生取代反应，生成更多的有机物 b．化学键变化情况：断裂C－H键和Cl－Cl键，形成C－Cl键和H－Cl键 （3）烷烃的分解反应(高温裂化或裂解)——应用于石油化工和天然气化工生产中 烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34C8H16＋C8H18 4．烷烃的存在：天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是烷烃 要点 3 同系物 名称 甲烷 乙烷 丙烷 分子式 CH4 C2H6 C3H8 相邻分子间关系 相邻烷烃分子在组成上均相差一个CH2原子团 1．定义：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 如：CH4、C2H6、C3H8互为同系物 2．判断方法 ①一差：两种物质分子组成上相差一个或多个“CH2”原子团 ②二同：具有相同的通式，两种物质属于同一类物质 ③二相似：两种物质结构相似，化学性质相似 要点 4 烃基和烷基 1．烃基：烃分子中去掉1个氢原子后剩余的基团称为烃基，烃基一般用“－R”来表示 2．烷基：像这样由烷烃去掉一个氢原子后剩余的基团叫烷基，烷基的组成通式为－CnH2n＋1。常见的烷基有： 名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基 结构简式 －CH3 －CH2CH3或－C2H5 －CH2CH2CH3 3．特点：中性基团，不能独立存在，烃基中短线表示一个电子 4．基团的质子数和电子数的算法：直接等于各原子的质子数和电子数之和 质子数 电子数 甲基(－CH3) 6＋3＝9 6＋3＝9 羟基(－OH) 8＋1＝9 8＋1＝9 5．根和基的区别：“根”带电荷，“基”不带电荷；根能独立存在，而基不能单独存在 要点 5 烷烃的命名 1. 习惯性命名法 (1)原则：碳原子数后加“烷”字 (2)碳原子数的表示方法 ①碳原子数在十以内的，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数在十以上的用汉字数字表示 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叫十一烷，C17H36叫十七烷 ②同分异构体数目较少时：“正”“异”“新”区别，如分子式为C5H12的同分异构体有3种 名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷 结构简式 CH3CH2CH2CH2CH3 2．系统性命名法 (1)选主链，称“某烷”：最长、最多定主链 (选主链的原则：优先考虑长等长时考虑支链最多) ①最长：选定分子中最长的碳链作为主链，并按照主链上碳原子的数目称为“某烷”，连接在主链上的支链作为取代基。如： 应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“己烷” ②最多：当出现两条或多条等长的碳链时，要选择连有取代基数目多的碳链为主链。如： 主链最长(7个碳)时，选主链有a、b、c三种方式，其中：a有3个支链、b有2个支链、c有2个支链，所以方式a正确 (2)编号位，定支链 (编号位的原则：首先要考虑“近”；同“近”，考虑“简” ；同“近”，考虑“小”) ①最近：选定主链中离取代基最近的一端为起点，用1、2、3等阿拉伯数字给主链上的各个碳原子编号定位，以确定取代基在主链中的位置。即：首先要考虑“近”，如： ②最简：若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号。即：同“近”，考虑“简”。如： ③最小：若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其它支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，两系列中各支链位次之和最小者即为正确的编号。即：同“近”、同“简”时考虑“小”。(或从离第三个支链最近的一端开始编号)。如： 方式一的位号和为2＋4＋5＝11 方式二的位号和为2＋3＋5＝10，10＜11 所以方式二正确 (3)写名称：按“取代基位次－取代基名称－母体名称”的顺序书写 格式：位号－支链名－位号－支链名某烷 ①取代基，写在前，标位置，短线连：将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开 名称 2－甲基丁烷 ②不同基，简到繁：如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在前面，把复杂的写在后面 名称 4－甲基－3－乙基庚烷 ③相同基，合并算：如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二”、“三”等数字表示支链的个数。两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用“，”隔开 名称 2，3－二甲基己烷 要点 6 同分异构体 1．同分异构体、同分异构现象 （1）同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象 （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 （3）同分异构体特点 ①分子式相同，即：化学组成和相对分子质量相同 ②可以是同类物质，也可以是不同类物质 ③结构不同，性质可能相似也可能不同 ④同分异构体之间的转化是化学变化 2. 烷烃同分异构体的书写：烷烃只存在碳链异构，书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳对称法” (1)书写步骤：以C6H14为例 第一步 将分子中所有碳原子连成直链作为主链 第二步 从主链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一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种，甲基不能连在①位和⑤位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复 第三步 从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种，②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复 故C6H14共有5种同分异构体 (2)常见烷烃同分异构体书写——CnH2n+2，只可能存在碳链异构 ①甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的找法 烷烃 甲烷 乙烷 (C2H6) 丙烷 (C3H8) 丁烷 (C4H10) 结构简式 CH4 CH3－CH3 CH3－CH2－CH3 个数 1 1 1 2 ②戊烷、己烷、庚烷的找法 烷烃 结构简式 个数 戊烷 C5H12 3 己烷 C6H14 5 庚烷 C7H16 9 命题点 1 烷烃的结构和物理性质 典例1(24-25高二下·河南开封·期末)下列关于烷烃的说法错误的是 A．烷烃的通式可用表示 B．在烷烃的分子中，所有的化学键均为单键 C．随分子中碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐降低 D．随着碳原子数的增加，烷烃中碳的质量分数逐渐增大，无限趋近于 变式1(25-26高二下·全国·课前预习)下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是 A．烷烃随相对分子质量的增大，熔点、沸点逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态 B．烷烃的密度随相对分子质量的增大逐渐增大 C．烷烃与卤素单质在光照条件下能发生取代反应 D．烷烃能使溴水、酸性溶液因发生反应而都褪色 变式2(25-26高二上·江苏无锡·月考)假设烷烃的通式为，以下物理量随的增加而减小的是 A．烷烃中共价键的数目 B．烷烃完全燃烧时的耗氧量 C．熔点、沸点和密度 D．氢元素的含量 【答案】D 命题点 2 同系物与同分异构体 典例1(25-26高二上·北京·期末)下列说法不正确的是 A．丙烷和丁烷互称为同系物 B．CH3CH2CH(CH3)2的名称为3-甲基丁烷 C．沸点：正戊烷>甲烷 变式1(24-25高二下·山东临沂·期中)关于的说法，错误的是 A．该有机物常温下呈液态 B．该有机物与属于同系物 C．该有机物的一氯代物有3种 D．该有机物是2，3-二甲基丁烷的同分异构体 变式2(24-25高一下·黑龙江牡丹江·期末)有关化学用语正确的是 A．甲烷分子的球棍模型： B．在分子组成上相差若干个的有机物一定互为同系物 C．的名称：正己烷 D．碳原子数小于10的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构体的烷烃有4种 命题点 3 烷烃的化学性质 典例1(25-26高二下·宁夏石嘴山·开学考试)某烷烃与氯气反应只能生成一种一氯取代物，该烃的结构简式是 A． B．CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 C． D． 变式1(25-26高一上·浙江杭州·期末)取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是 A．反应应在强烈日光直接照射下完成 B．甲烷和反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了氯化氢 C．和的反应属于取代反应 D．该反应结束后，液面上升，液体充满试管 变式2(25-26高一下·山东·课后作业)0.1 mol某烷烃在充足的氧气中燃烧，实验测得消耗氧气的体积为24.64 L（标准状况下）。若已知该烃在光照条件下与氯气反应能生成3种不同的一氯取代物，可推测其结构简式是 A． B． C． D． 命题点 4 烷烃的名命 典例1(25-26高二下·全国·课前预习)下列有机物的系统命名正确的是 A．3-甲基-2-乙基戊烷 B．2，3-甲基丁烷 C．3，4-二甲基-4-乙基庚烷 D．3-乙基丁烷 变式1(25-26高三上·四川成都·阶段练习)下列化学用语表示正确的是 A．基态氧原子的轨道表示式： B．的名称：2-甲基-2-乙基丁烷 C．分子的空间填充模型： D．的质谱图为： 变式2(24-25高二下·宁夏吴忠·期中)下列烷烃的系统命名正确的是 A．2，2，3-三甲基丁烷 B．2，4，4-三甲基-3-乙基戊烷 C．5-甲基-4-乙基己烷 D．3，3-二甲基-4-乙基戊烷 命题点 5 同分异构体的书写 典例1(2026·广东·一模)分子式为的同分异构体中能使氯化铁溶液显紫色的有 A．6种 B．9种 C．12种 D．15种 变式1(25-26高二下·山东·课后作业)某单烯烃与氢气发生加成反应后得到的饱和烃的结构简式是，该烯烃可能的结构有 A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 变式2(25-26高二下·全国·课前预习)疫情居家隔离期间，有一种“本宝宝福禄双全”的有机物被大量转发，其结构为，该物质的同分异构体中具有“本宝宝福禄双全”谐音且“福禄”处于对位的有机物有 A．3种 B．4种 C．5种 D．9种 点拨 1 甲烷燃烧反应 1. 甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ热量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源 2. 甲烷具有可燃性，点燃甲烷之前一定要检验甲烷的纯度 3. 煤矿中的爆炸事故多与CH4气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施 点拨 2 甲烷取代反应注意事项 1．反应条件：光照，其光照为漫射光，在室温暗处不发生反应，但不能用日光或其他强光直射，以防爆炸 2．对反应物状态的要求：卤素单质的气态，如甲烷和溴蒸气、碘蒸气在光照条件下也能发生取代反应，但CH4与氯水、溴水则不反应 3．反应产物：虽然反应物的比例、反应时间的长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多 4．反应特点——连锁反应：甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，并不只发生反应CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl，其他反应也在进行 点拨 3 同系物的判断 1. 同系物的研究对象一定是同类有机物，根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时，一定要注意这一分子式表示的是不是一类物质，如：CH2==CH2(乙烯)与(环丙烷)不互为同系物 2. 同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物 3. 根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，如：CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于同分异构体 4. 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 5. 同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1，2，3……) 6. 同系物一定具有不同的分子式 7. 同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化 点拨 4 烷烃的名命 1. 表示取代基位号的阿拉伯数字“2，3，4......”等数字相邻时，必须用“，”相隔，不能用“、” 2. 名称中阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“－”隔开 3. 取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4......”表示，位号没有“1” 4. 相同取代基合并算，必须用中文数字“二、三、四......”表示其个数，“一”省略不写 5. 若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面 6. 在烷烃命名中不可能出现“1－甲基、2－乙基，3－丙基”这样的取代基 点拨 5 同分异构现象 1. 同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如：CO和C2H4 2. 结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如：CH3CH2CH==CH2和 3. 同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构体的结构相似，属于同类物质，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，则它们的化学性质不同 4. 烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如：丁烷有2种同分异构体、己烷有5种同分异构体、癸烷有75种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一 点拨 6 同分异构体的书写注意事项 1. 两注意：①选择碳原子数最多的碳链为主链；②找出对称轴 2. 四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间 3. 取代基不能连在末端，否则与原直链时相同 4. 从母链上取上的碳原子数，不得多于母链所剩余的碳原子数 点拨 7 一元取代物找法 1. 根据烷基的种类确定一元取代物种类 如：丁基(－C4H9)的结构有4种，戊基(－C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种 2. 等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物 ①CH3Cl、C2H5Cl、C3H7Cl的找法 烷烃 CH3Cl C2H5Cl C3H7Cl 结构简式 CH3Cl C2H5Cl 个数 1 1 2 ②C4H9Cl、C5H11Cl的找法 烷烃 结构简式 个数 C4H9Cl 4 C5H11Cl 8 ◆能力强化练 1．丙烷()是一种环保型燃料。下列有关丙烷的说法正确的是 A．丙烷既能发生取代反应，又能发生加成反应 B．丙烷完全燃烧，其产物对空气没有污染 C．丙烷燃料电池中，丙烷在正极发生反应 D．丙烷的一氯代物有三种同分异构体 2．根据成功登陆土卫六的“惠更斯”号探测器发回的照片和数据分析，土卫六“酷似地球经常下雨”，不过“雨”的成分是以液态甲烷为主的一些碳氢化合物。下列说法中，错误的是 A．甲烷的球棍模型为 B．甲烷是一种比较洁净的能源 C．甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．甲烷的二氯代物无同分异构体 3．液化石油气中含有丙烷，下列有关丙烷的叙述中不正确的是 A．分子中碳原子不共线，但共面 B．光照下能够发生取代反应 C．比丁烷不易液化 D．1 mol丙烷完全燃烧需消耗氧气112 L 4．对于分子式为的有机化合物结构的说法中不正确的是 A．可能是分子中只有一个双键的链烃 B．分子中可能有两个双键 C．分子中可能只含有一个三键 D．分子中含有一个双键的环烃 5．在光照条件下，将等物质的量的和充分反应，关于产物的说法错误的是 A．有一氯甲烷 B．没有二氯甲烷 C．肯定有氯仿（三氯甲烷） D．HCl物质的量最多 6．有机物中碳原子连接方式多种多样，现有下列三种物质(黑球代表碳原子，氢原子省略)：①、②、③，下列说法正确的是 A．①②③互为同分异构体 B．②的名称为异丙烷 C．①能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．②中不可能所有碳原子共平面 7． “天宫课堂”中，航天员展示了“球形火焰”实验，在失重环境下，蜡烛燃烧的火焰几乎为蓝色球体。蜡烛的主要成分是高级烷烃[通式为]。下列说法正确的是 A．蜡烛在失重环境下发生了不完全燃烧 B．该蓝色火焰的发光原理与焰色试验相同 C．高级烷烃，随n的增大，碳元素的质量分数逐渐增大 D．在地球上点燃蜡烛，火焰上方产生的黑烟主要成分是碳的氧化物 8．天然气已经成为居民的主要生活用气，下列说法错误的是 A．CH4的球棍模型为 B．C2H6与CH4一定互为同系物 C．CH4中只存在极性共价键 D．0.1molCH4的体积约为22.4L 9．回答下列问题： Ⅰ.烷烃可以发生取代反应。如图所示，用强光照射硬质玻璃管。 (1)B装置有三种功能：①混匀混合气体；②控制气流速度；③___________。 (2)写出装置C中CH2Cl2与Cl2反应生成氯仿的化学方程式___________。 (3)一段时间后，C中玻璃管内的实验现象：___________、___________。 (4)若1.6molCH4与Cl2在光照条件下发生取代反应，CH4全部消耗完，测得生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的物质的量之比为1：3：5：7，则消耗的氯气的物质的量是___________mol。 Ⅱ.从下列各组物质中，找出合适的序号填在对应的空格内： ①16O和18O  ②O2和O3  ③NO2和N2O4  ④H2O和D2O  ⑤和 ⑥CH3CH2CH3和CH3C(CH3)3  ⑦CH2=CHCH3和CH2=CHCH2CH3   ⑧和  ⑨和CH3(CH2)3CH3  ⑩ 和 (5)互为同素异形体的是___________(填序号，下同)。 (6)互为同分异构体的是___________。 (7)互为同系物的是___________。 ◆综合拔高练 10． 0.3g有机化合物R在足量氧气中充分燃烧，只生成和。下列说法错误的是 A．R属于烃类 B．光照下，R能与氯气发生取代反应 C．R中含有不饱和键 D．R中碳、氢原子个数比为1：3 11．下列关于组成表示为CxHy的烷、烯、炔烃的说法不正确的是 A．当x≤4时，常温常压下均为气体 B．y一定是偶数 C．分别完全燃烧1mol，耗O2为mol D．在密闭容器中完全燃烧，在一个大气压、120℃时测得压强一定比燃烧前大 12．下列烷烃的系统命名正确的是 A．2，2，3-三甲基丁烷 B．2，4，4-三甲基-3-乙基戊烷 C．5-甲基-4-乙基己烷 D．3，3-二甲基-4-乙基戊烷 13．氯气与甲烷发生取代反应(部分过程)的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．②→③过程的方程式为 B．由图像可知，Cl—Cl的键能为330kJ·mol-1 C．该反应中有极性键和非极性键的断裂与形成 D．甲烷与氯气在光照下反应的产物有4种 14．石油中含有的多种烷烃是重要的有机化工原料，下列有关说法错误的是 A．正戊烷的一氯代物有3种 B．沸点：正庚烷>正己烷>正丁烷 C．1mol烷烃中含共价键 D．含有4个甲基的己烷的同分异构体有3种 15．某有机物的系统命名是2，2，4，4-四甲基戊烷，其结构简式书写正确的是 A． B． C． D． 16．工业上合成氨的原料之一——有一种来源是石油气，如丙烷。有人设计了以下反应途径(假设反应都能进行、反应未配平)，你认为最合理的是 A． B． C． D．， 17．甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程（“•”表示具有单电子的自由基）： ①（慢反应） ②（快反应） ③（快反应） ④（快反应） 已知在一个分步反应中，较慢的一步反应控制总反应的速率。下列说法不正确的是 A．上述过程的总反应方程式为 B．光照的主要作用是促进反应②③④的进行从而使总反应速率加快 C．反应②③④都是由微粒通过有效碰撞而发生的反应 D．反应①是吸收能量的过程 18．小组同学对烷烃的卤代反应进行文献研究。 (1)化学反应中某一键断裂产生带有单电子的原子或原子团，称之为自由基。例如： 甲烷碳氢键断裂会生成氢自由基和甲基自由基： 甲基自由基是平面结构，此碳原子的杂化方式为_______。 (2)甲烷的卤代反应 ①甲烷的一氯取代反应过程如图。 链引发： 链增长： 链终止： 甲烷与氯气的取代反应会有副产物乙烷生成，原因是_______。 ②在连续的多步反应中，反应速率最慢的一步为决速步骤。甲烷与卤素单质一取代反应的决速步骤是链增长，其反应焓变与活化能如下表。 -128.9 +7.5 +73.2 +141 +4.2 +16.7 +75.3 >+141 由表中数据可得： i．氟与甲烷反应决速步骤是_______(填“吸热”或“放热”)反应，是反应生成碳单质的原因之一。 ii．依据表中数据比较并分析甲烷氯代反应与溴代反应的难易_______。 iii．碘不能与甲烷发生取代反应。 (3)丙烷一卤代反应两种产物的比例 决速步骤能量随反应进程的变化如下图。 由图示机理可知： ①稳定性：_______(填“>”、“<”或“=”)。 ②从化学反应速率的角度加以解释2-氯丙烷占比55%、2-溴丙烷占比97%的原因_______。 ◆高考真题练 19．（双选）下列说法正确的是 A．（2024·海南·高考真题）D．与足量发生取代反应生成HCl分子的数目为 B．（2026·浙江·高考真题）的系统命名法：2，2-二甲基丙烷 C．（2024·湖南·高考真题）分子是正四面体结构，则没有同分异构体 D．（2024·浙江·高考真题）的名称：2-甲基-4-乙基戊烷 20．下列说法错误的是 A．（2022·浙江·高考真题）甲基丁烷： B．（2019·浙江·高考真题）正己烷和2,2−二甲基丙烷互为同系物 C．（2025·浙江·高考真题）的结构式： D．（2025·浙江·高考真题）的系统命名：乙基丁烷 E．（2023·湖北·高考真题）符合性质差异与结构因素匹配是 选项 性质差异 结构因素 A 沸点：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃) 分子间作用力 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 烃 第一节 烷烃 要点 1 甲烷的结构及性质 1．甲烷分子的组成与结构 分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型 CH4 CH4 结构特点 CH4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，键角为109°28′ 2．甲烷的物理性质：无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体 3．甲烷的化学性质——通常情况下，甲烷比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂等不反应 （1）甲烷的氧化反应——燃烧反应 甲烷与氧气燃烧的化学方程式：CH4＋2O2CO2＋2H2O （2）甲烷的取代反应 ①实验探究 实验过程 取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管CH4和半试管Cl2，分别用铁架台固定好。将其中一支试管用铝箔套上，另一试管放在光亮处(不要放在日光直射的地方)。静置，比较两支试管内的现象 实验装置 实验现象 A装置 ①试管内气体颜色逐渐变浅 ②试管内壁有油状液滴出现 ③试管中有少量白雾生成 ④试管内液面上升 ⑤水槽中有固体析出 B装置 无明显现象 实验结论 CH4与Cl2在光照时才能发生化学反应 ②反应的机理 ③化学反应方程式 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl ④取代反应：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叫做取代反应 （3）甲烷的受热分解：CH4C＋2H2 (分解温度通常在1000°C以上，说明甲烷的热稳定性很强) 要点 2 烷烃的性质 1．烷烃的结构特点 （1）烷烃的概念：有机化合物中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”，称为饱和烃，又称烷烃 （2）典型烷烃分子结构的分析 名称 球棍模型 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型 甲烷 CH4 CH4 sp3 C－H σ键 乙烷 CH3CH3 C2H6 sp3 C－H σ键、 C－C σ键 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 C－H σ键、 C－C σ键 正丁烷 CH3CH2CH2CH3 C4H10 sp3 C－H σ键、 C－C σ键 正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3 C5H12 sp3 C－H σ键、 C－C σ键 （3）烷烃的结构特点 ①杂化方式：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空间结构：以碳原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈锯齿状排列 ③键的类型：烷烃分子中的共价键全部是单键(C－C、C－H) ④呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成链状，而不是封闭式环状结构 （4）链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1) 2．烷烃的物理性质 几种常见烷烃的熔点、沸点和密度 名称 分子式 结构简式 常温下状态 熔点/0C 沸点/0C 密度/( g·cm－3) 甲烷 CH4 CH4 气 －182 －164 0.423 乙烷 C2H6 CH3CH3 气 －172 －89 0.545 丙烷 C3H8 CH3CH2CH3 气 －187 －42 0.501 正丁烷 C4H10 CH3CH2CH2CH3 气 －138 －0.5 0.579 正戊烷 C5H12 CH3(CH2)3CH3 液 －129 36 0.626 正壬烷 C9H20 CH3(CH2)7CH3 液 －54 151 0.718 十一烷 C11H24 CH3(CH2)9CH3 液 －26 196 0.740 十六烷 C16H34 CH3(CH2)14CH3 液 18 280 0.775 十八烷 C18H38 CH3(CH2)16CH3 固 28 308 0.777 （1）状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，16个碳原子以上为固态 （2）溶解性：都难溶于水，易溶于有机溶剂 （3）熔、沸点：随着碳原子数增加，烷烃的相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，烷烃分子的熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：正丁烷＞异丁烷 （4）密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小 3．烷烃的化学性质 烷烃的化学性质比较稳定，常温下不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不与强酸、强碱及溴的四氯化碳溶液反应 （1）烷烃的氧化反应——可燃性 ①烷烃燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O ②在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，相但在同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越不充分，使燃烧火焰明亮，甚至伴有黑烟 （2）烷烃的特征反应——取代反应 ①烷烃的取代反应：CnH2n＋2＋X2CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应 ②光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl (只要求写一氯取代) a．原因：之所以可以发生取代反应，是因为C－H有极性，可断裂，CH3CH2Cl会继续和Cl2发生取代反应，生成更多的有机物 b．化学键变化情况：断裂C－H键和Cl－Cl键，形成C－Cl键和H－Cl键 （3）烷烃的分解反应(高温裂化或裂解)——应用于石油化工和天然气化工生产中 烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34C8H16＋C8H18 4．烷烃的存在：天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是烷烃 要点 3 同系物 名称 甲烷 乙烷 丙烷 分子式 CH4 C2H6 C3H8 相邻分子间关系 相邻烷烃分子在组成上均相差一个CH2原子团 1．定义：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 如：CH4、C2H6、C3H8互为同系物 2．判断方法 ①一差：两种物质分子组成上相差一个或多个“CH2”原子团 ②二同：具有相同的通式，两种物质属于同一类物质 ③二相似：两种物质结构相似，化学性质相似 要点 4 烃基和烷基 1．烃基：烃分子中去掉1个氢原子后剩余的基团称为烃基，烃基一般用“－R”来表示 2．烷基：像这样由烷烃去掉一个氢原子后剩余的基团叫烷基，烷基的组成通式为－CnH2n＋1。常见的烷基有： 名称 甲基 乙基 正丙基 异丙基 结构简式 －CH3 －CH2CH3或－C2H5 －CH2CH2CH3 3．特点：中性基团，不能独立存在，烃基中短线表示一个电子 4．基团的质子数和电子数的算法：直接等于各原子的质子数和电子数之和 质子数 电子数 甲基(－CH3) 6＋3＝9 6＋3＝9 羟基(－OH) 8＋1＝9 8＋1＝9 5．根和基的区别：“根”带电荷，“基”不带电荷；根能独立存在，而基不能单独存在 要点 5 烷烃的命名 1. 习惯性命名法 (1)原则：碳原子数后加“烷”字 (2)碳原子数的表示方法 ①碳原子数在十以内的，依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示；碳原子数在十以上的用汉字数字表示 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叫十一烷，C17H36叫十七烷 ②同分异构体数目较少时：“正”“异”“新”区别，如分子式为C5H12的同分异构体有3种 名称 正戊烷 异戊烷 新戊烷 结构简式 CH3CH2CH2CH2CH3 2．系统性命名法 (1)选主链，称“某烷”：最长、最多定主链 (选主链的原则：优先考虑长等长时考虑支链最多) ①最长：选定分子中最长的碳链作为主链，并按照主链上碳原子的数目称为“某烷”，连接在主链上的支链作为取代基。如： 应选含6个碳原子的碳链为主链，如虚线所示，称为“己烷” ②最多：当出现两条或多条等长的碳链时，要选择连有取代基数目多的碳链为主链。如： 主链最长(7个碳)时，选主链有a、b、c三种方式，其中：a有3个支链、b有2个支链、c有2个支链，所以方式a正确 (2)编号位，定支链 (编号位的原则：首先要考虑“近”；同“近”，考虑“简” ；同“近”，考虑“小”) ①最近：选定主链中离取代基最近的一端为起点，用1、2、3等阿拉伯数字给主链上的各个碳原子编号定位，以确定取代基在主链中的位置。即：首先要考虑“近”，如： ②最简：若有两个不同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，则从较简单的支链一端开始编号。即：同“近”，考虑“简”。如： ③最小：若有两个相同的支链，且分别处于距主链两端同近的位置，而中间还有其它支链，从主链的两个方向编号，可得两种不同的编号系列，两系列中各支链位次之和最小者即为正确的编号。即：同“近”、同“简”时考虑“小”。(或从离第三个支链最近的一端开始编号)。如： 方式一的位号和为2＋4＋5＝11 方式二的位号和为2＋3＋5＝10，10＜11 所以方式二正确 (3)写名称：按“取代基位次－取代基名称－母体名称”的顺序书写 格式：位号－支链名－位号－支链名某烷 ①取代基，写在前，标位置，短线连：将支链的名称写在主链名称的前面，在支链的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的位置，并在数字与名称之间用一短线隔开 名称 2－甲基丁烷 ②不同基，简到繁：如果主链上有几个不同的支链，把简单的写在前面，把复杂的写在后面 名称 4－甲基－3－乙基庚烷 ③相同基，合并算：如果主链上有相同的支链，可以将支链合并起来，用“二”、“三”等数字表示支链的个数。两个表示支链位置的阿拉伯数字之间需用“，”隔开 名称 2，3－二甲基己烷 要点 6 同分异构体 1．同分异构体、同分异构现象 （1）同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构的现象 （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 （3）同分异构体特点 ①分子式相同，即：化学组成和相对分子质量相同 ②可以是同类物质，也可以是不同类物质 ③结构不同，性质可能相似也可能不同 ④同分异构体之间的转化是化学变化 2. 烷烃同分异构体的书写：烷烃只存在碳链异构，书写烷烃同分异构体时一般采用“减碳对称法” (1)书写步骤：以C6H14为例 第一步 将分子中所有碳原子连成直链作为主链 第二步 从主链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一侧的各个碳原子上，此时碳骨架有两种，甲基不能连在①位和⑤位碳原子上，否则与原直链时相同；对于(b)中②位和④位碳原子等效，只能用一个，否则重复 第三步 从主链上取下两个碳原子作为一个支链(即乙基)或两个支链(即两个甲基)依次连在主链对称轴一侧的各个碳原子上，此时碳骨架结构有两种，②位或③位碳原子上不能连乙基，否则主链上会有5个碳原子，则与(b)中结构重复 故C6H14共有5种同分异构体 (2)常见烷烃同分异构体书写——CnH2n+2，只可能存在碳链异构 ①甲烷、乙烷、丙烷、丁烷的找法 烷烃 甲烷 乙烷 (C2H6) 丙烷 (C3H8) 丁烷 (C4H10) 结构简式 CH4 CH3－CH3 CH3－CH2－CH3 个数 1 1 1 2 ②戊烷、己烷、庚烷的找法 烷烃 结构简式 个数 戊烷 C5H12 3 己烷 C6H14 5 庚烷 C7H16 9 命题点 1 烷烃的结构和物理性质 典例1(24-25高二下·河南开封·期末)下列关于烷烃的说法错误的是 A．烷烃的通式可用表示 B．在烷烃的分子中，所有的化学键均为单键 C．随分子中碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐降低 D．随着碳原子数的增加，烷烃中碳的质量分数逐渐增大，无限趋近于 【答案】C 【详解】A．在烷烃中碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢结合，达到饱和，烷烃的分子通式可用表示，如甲烷（）、乙烷（）、丙烷（）等，A正确； B．烷烃为饱和烃，烷烃中碳原子都以碳碳单键相连，其余的价键均用于与氢结合，形成碳氢单键，B正确； C．随着分子中碳原子数增加，烷烃相对分子质量增大，分子间范德华力增强，沸点逐渐升高，C错误； D．烷烃中碳的质量分数，当n趋近无穷大时，，D正确； 故选C。 变式1(25-26高二下·全国·课前预习)下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是 A．烷烃随相对分子质量的增大，熔点、沸点逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态 B．烷烃的密度随相对分子质量的增大逐渐增大 C．烷烃与卤素单质在光照条件下能发生取代反应 D．烷烃能使溴水、酸性溶液因发生反应而都褪色 【答案】D 【详解】A．烷烃随相对分子质量增大，分子间作用力增强，熔沸点升高，状态从气态到液态再到固态，符合规律，A正确； B．烷烃密度随相对分子质量增大而增大，因分子间作用力增强导致分子排列更紧密，符合事实，B正确； C．烷烃与卤素单质在光照下发生取代反应，是烷烃的特征反应，C正确； D．烷烃为饱和烃，不含不饱和键，不能与溴水发生加成反应，也不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，因此不能使二者褪色，D错误； 故选D。 变式2(25-26高二上·江苏无锡·月考)假设烷烃的通式为，以下物理量随的增加而减小的是 A．烷烃中共价键的数目 B．烷烃完全燃烧时的耗氧量 C．熔点、沸点和密度 D．氢元素的含量 【答案】D 【详解】A．烷烃的通式为CnH2n+2，随着n值增大，碳氢原子数量增加，形成的共价键越来越多，故A错误； B．烷烃的通式为CnH2n+2，随着n值增大，碳氢原子数量增加，1mol烷烃完全燃烧时的耗氧量越来越大，故B错误； C．根据烷烃通式CnH2n+2，随C原子数逐渐增加，烷烃相对分子质量也增加，分子间作用力强度随分子相对分子质量增大而增强，则熔点、沸点、密度一般随着分子中碳原子数增加而升高，故C错误； D．烷烃的通式为CnH2n+2，H元素的质量分数为，由算式可知n值越大，氢元素的含量越小，故D正确； 故选D。 命题点 2 同系物与同分异构体 典例1(25-26高二上·北京·期末)下列说法不正确的是 A．丙烷和丁烷互称为同系物 B．CH3CH2CH(CH3)2的名称为3-甲基丁烷 C．沸点：正戊烷>甲烷 D．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2互为同分异构体 【答案】B 【详解】A．丙烷和丁烷均为烷烃，同时均满足CnH2n+2，即结构相似，组成上相差一个CH2，则互称为同系物，A正确； B．CH3CH2CH(CH3)2的名称为2-甲基丁烷，原命名时编号错误，B错误； C．已知烷烃随着碳原子数增多，熔沸点依次升高，则沸点：正戊烷>甲烷，C正确； D．CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2的分子式均为C4H10，结构不同，二者互为同分异构体，D正确； 故选：B。 变式1(24-25高二下·山东临沂·期中)关于的说法，错误的是 A．该有机物常温下呈液态 B．该有机物与属于同系物 C．该有机物的一氯代物有3种 D．该有机物是2，3-二甲基丁烷的同分异构体 【答案】D 【详解】A．一般常温下碳原子数5~18的烷烃呈液态，故常温下呈液态，A正确； B．的分子式为C7H16，的分子式为C5H12，都是饱和烃，分子式相差2个CH2，属于同系物，B正确； C．两个甲基上的氢原子是一样的，两个乙基连接在同一个碳上，所以乙基上的氢原子有两种等效氢，故该有机物的一氯代物有3种，C正确； D．2，3-二甲基丁烷的化学式为C6H14，，与的分子式不同，不互为同分异构体，D错误； 故选D。 变式2(24-25高一下·黑龙江牡丹江·期末)有关化学用语正确的是 A．甲烷分子的球棍模型： B．在分子组成上相差若干个的有机物一定互为同系物 C．的名称：正己烷 D．碳原子数小于10的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构体的烷烃有4种 【答案】D 【详解】A．甲烷分子中碳原子半径大于氢原子，球棍模型：，A错误； B．结构相似，分子组成相差1个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物，B错误； C．的名称：3-甲基戊烷，C错误； D．碳原子数小于10的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构体的烷烃有4种，分别是甲烷、乙烷、2,2-二甲基丙烷、2,2,3,3-四甲基丁烷，D正确； 故选D。 命题点 3 烷烃的化学性质 典例1(25-26高二下·宁夏石嘴山·开学考试)某烷烃与氯气反应只能生成一种一氯取代物，该烃的结构简式是 A． B．CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 C． D． 【答案】D 【详解】 A．中含有3种等效氢，故与氯气反应能生成3种一氯取代物，A不符合题意； B．CH3-CH2-CH2-CH2-CH3中含有3种等效氢，故与氯气反应能生成3种一氯取代物，B不符合题意； C．中含有4种等效氢，故与氯气反应能生成4种一氯取代物，C不符合题意； D．中含有1种等效氢，故与氯气反应能生成1种一氯取代物，D符合题意； 故选D。 变式1(25-26高一上·浙江杭州·期末)取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是 A．反应应在强烈日光直接照射下完成 B．甲烷和反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了氯化氢 C．和的反应属于取代反应 D．该反应结束后，液面上升，液体充满试管 【答案】C 【分析】与在光照条件下发生反应：、、，、HCl呈气态，、呈液态，则试管内的现象为：气体颜色变浅，液面上升、试管内壁有油状液体附着，水槽内有白色晶体析出。 【详解】A．与发生取代反应，应在漫射光的照射下发生，若用强烈日光直接照射，易发生爆炸，A错误； B．由分析可知，甲烷与反应后试管内壁出现了油状液滴，是因为该反应生成的、难溶于水，且呈液态的缘故，B错误； C．与的反应中，中的Cl原子替代了分子中的H原子，从而生成甲烷的氯代物和氯化氢，则反应属于取代反应，C正确； D．该反应结束后，气体的体积减少，液面上升，但由于难溶于水，所以液体不能充满试管，D错误； 故选C。 变式2(25-26高一下·山东·课后作业)0.1 mol某烷烃在充足的氧气中燃烧，实验测得消耗氧气的体积为24.64 L（标准状况下）。若已知该烃在光照条件下与氯气反应能生成3种不同的一氯取代物，可推测其结构简式是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】 题目所给信息是“烷烃在充足的氧气中燃烧”，所以产物是二氧化碳和水，设该烷烃的分子式为，根据碳元素、氢元素结合氧的多少，得1 mol该烃完全燃烧的耗氧量为。所以，解得，故排除B、C两项，A项中的的一氯取代物有6种，而D项中的一氯取代物有3种，故选D。 命题点 4 烷烃的名命 典例1(25-26高二下·全国·课前预习)下列有机物的系统命名正确的是 A．3-甲基-2-乙基戊烷 B．2，3-甲基丁烷 C．3，4-二甲基-4-乙基庚烷 D．3-乙基丁烷 【答案】C 【详解】A．3-甲基-2-乙基戊烷的主链选择错误，最长碳链应为6个碳原子的己烷，正确名称为3，4-二甲基己烷，A错误； B．2，3-甲基丁烷的命名缺少“二”字，应写为2,3-二甲基丁烷，命名不规范，B错误； C．3，4-二甲基-4-乙基庚烷的主链选择正确，编号使取代基位号最小，且取代基表述明确，C正确； D．3-乙基丁烷的主链选择错误，最长碳链应为5个碳原子的戊烷，正确名称为3-甲基戊烷，而非丁烷，D错误； 故选C。 变式1(25-26高三上·四川成都·阶段练习)下列化学用语表示正确的是 A．基态氧原子的轨道表示式： B．的名称：2-甲基-2-乙基丁烷 C．分子的空间填充模型： D．的质谱图为： 【答案】A 【详解】 A．氧元素的原子序数为8，基态原子的电子排布式为1s22s22p4，轨道表示式为，A正确； B．由键线式可知，烷烃分子中最长碳链含有5个碳原子，侧链为2个甲基，名称为3，3-二甲基戊烷，B错误； C．二氧化碳分子的空间构型为直线形，碳原子半径大于氧原子半径，空间填充模型为，C错误； D．C4H10的相对分子质量为58，质谱图中最大峰质荷比应为58，题给图示最大峰质荷比为74，不是C4H10的质谱图，D错误； 故选A。 变式2(24-25高二下·宁夏吴忠·期中)下列烷烃的系统命名正确的是 A．2，2，3-三甲基丁烷 B．2，4，4-三甲基-3-乙基戊烷 C．5-甲基-4-乙基己烷 D．3，3-二甲基-4-乙基戊烷 【答案】A 【详解】A．主链应为丁烷，位号之和最小，正确命名为2，2，3-三甲基丁烷，A正确； B．主链应为己烷而非戊烷，正确命名为2，2，4-三甲基-3-乙基己烷，B错误； C．编号方向错误，正确命名应为2-甲基-3-乙基己烷（取代基位置之和更小），C错误； D．主链应为己烷而非戊烷，编号方向正确（取代基位置3，3，4），正确的命名为3，3，4-三甲基己烷，D错误； 故选A。 命题点 5 同分异构体的书写 典例1(2026·广东·一模)分子式为的同分异构体中能使氯化铁溶液显紫色的有 A．6种 B．9种 C．12种 D．15种 【答案】B 【详解】能使氯化铁溶液显紫色的同分异构体含有酚羟基，苯环上的取代基组合有两种情况：①与，有邻、间、对3种；②与两个，有6种，共种；B符合题意。 变式1(25-26高二下·山东·课后作业)某单烯烃与氢气发生加成反应后得到的饱和烃的结构简式是，该烯烃可能的结构有 A．1种 B．2种 C．3种 D．4种 【答案】B 【详解】 可采用逆推法，以该饱和烃的碳骨架为基础，在不同的相邻碳原子之间去掉2个氢原子得烯烃。该烷烃中可能形成双键的位置有：1、2，2、3，3、4，4、5，2、6，4、7号C原子之间；又由对称性可知1、2与2、6，4、5，4、7间的双键相同，2、3与3、4间的双键相同，符合条件的烯烃共有2种：、； 故选B。 变式2(25-26高二下·全国·课前预习)疫情居家隔离期间，有一种“本宝宝福禄双全”的有机物被大量转发，其结构为，该物质的同分异构体中具有“本宝宝福禄双全”谐音且“福禄”处于对位的有机物有 A．3种 B．4种 C．5种 D．9种 【答案】B 【详解】 “福禄”对应的原子是F和Cl，根据题意，二者处于对位，可标识如图：两个醛基可分别位于1和2、1和3、2和4、1和4，共4种。 点拨 1 甲烷燃烧反应 1. 甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ热量。因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源 2. 甲烷具有可燃性，点燃甲烷之前一定要检验甲烷的纯度 3. 煤矿中的爆炸事故多与CH4气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施 点拨 2 甲烷取代反应注意事项 1．反应条件：光照，其光照为漫射光，在室温暗处不发生反应，但不能用日光或其他强光直射，以防爆炸 2．对反应物状态的要求：卤素单质的气态，如甲烷和溴蒸气、碘蒸气在光照条件下也能发生取代反应，但CH4与氯水、溴水则不反应 3．反应产物：虽然反应物的比例、反应时间的长短等因素会造成各种产物的比例不同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多 4．反应特点——连锁反应：甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，并不只发生反应CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl，其他反应也在进行 点拨 3 同系物的判断 1. 同系物的研究对象一定是同类有机物，根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时，一定要注意这一分子式表示的是不是一类物质，如：CH2==CH2(乙烯)与(环丙烷)不互为同系物 2. 同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。如：和CH3CH2CH3，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相似，故为同系物 3. 根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，如：CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2属于同分异构体 4. 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 5. 同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1，2，3……) 6. 同系物一定具有不同的分子式 7. 同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化 点拨 4 烷烃的名命 1. 表示取代基位号的阿拉伯数字“2，3，4......”等数字相邻时，必须用“，”相隔，不能用“、” 2. 名称中阿拉伯数字与汉字相邻时，必须用短线“－”隔开 3. 取代基的位号必须用阿拉伯数字“2、3、4......”表示，位号没有“1” 4. 相同取代基合并算，必须用中文数字“二、三、四......”表示其个数，“一”省略不写 5. 若有多种取代基，不管其位号大小如何，都必须把简单的写在前面，复杂的写在后面 6. 在烷烃命名中不可能出现“1－甲基、2－乙基，3－丙基”这样的取代基 点拨 5 同分异构现象 1. 同分异构体要求分子式相同，但结构不同，二者缺一不可；分子式相同，则相对分子质量相等，但相对分子质量相等的物质，分子式不一定相同，如：CO和C2H4 2. 结构不同意味着同分异构体不一定是同类物质，如：CH3CH2CH==CH2和 3. 同分异构体的结构一定不同，因此它们的物理性质存在差异；如果同分异构体的结构相似，属于同类物质，则它们的化学性质相似；如果同分异构体是不同类别的物质，则它们的化学性质不同 4. 烷烃中，甲烷、乙烷、丙烷不存在同分异构体，其他烷烃均存在同分异构体，且同分异构体的数目随碳原子数的增加而增多，如：丁烷有2种同分异构体、己烷有5种同分异构体、癸烷有75种同分异构体。同分异构现象是有机物种类繁多的原因之一 点拨 6 同分异构体的书写注意事项 1. 两注意：①选择碳原子数最多的碳链为主链；②找出对称轴 2. 四句话：主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排列对、邻到间 3. 取代基不能连在末端，否则与原直链时相同 4. 从母链上取上的碳原子数，不得多于母链所剩余的碳原子数 点拨 7 一元取代物找法 1. 根据烷基的种类确定一元取代物种类 如：丁基(－C4H9)的结构有4种，戊基(－C5H11)的结构有8种，则C4H9Cl有4种，C5H11Cl有8种 2. 等效氢法：有几种等效氢原子就有几种一元取代物 ①CH3Cl、C2H5Cl、C3H7Cl的找法 烷烃 CH3Cl C2H5Cl C3H7Cl 结构简式 CH3Cl C2H5Cl 个数 1 1 2 ②C4H9Cl、C5H11Cl的找法 烷烃 结构简式 个数 C4H9Cl 4 C5H11Cl 8 ◆能力强化练 1．丙烷()是一种环保型燃料。下列有关丙烷的说法正确的是 A．丙烷既能发生取代反应，又能发生加成反应 B．丙烷完全燃烧，其产物对空气没有污染 C．丙烷燃料电池中，丙烷在正极发生反应 D．丙烷的一氯代物有三种同分异构体 【答案】B 【详解】A． 丙烷是饱和烷烃，能发生取代反应（如卤代反应），分子结构中因为无不饱和键，不能发生加成反应，A错误； B．丙烷完全燃烧的产物是二氧化碳和水，在理想条件下无有毒或有害物质（如一氧化碳、烟尘等），可视为对空气无直接污染，B正确； C．在燃料电池中，丙烷作为燃料在负极失去电子发生氧化反应，氧气在正极得到电子发生还原反应，C错误； D．丙烷分子的结构简式为：，只有两类等效氢原子：甲基氢和亚甲基氢，故其一氯代物只有两种同分异构体：1-氯丙烷和2-氯丙烷，D错误； 故答案为：B。 2．根据成功登陆土卫六的“惠更斯”号探测器发回的照片和数据分析，土卫六“酷似地球经常下雨”，不过“雨”的成分是以液态甲烷为主的一些碳氢化合物。下列说法中，错误的是 A．甲烷的球棍模型为 B．甲烷是一种比较洁净的能源 C．甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．甲烷的二氯代物无同分异构体 【答案】A 【详解】 A．甲烷是正四面体结构，球棍模型中的中心C原子的半径应大于4个H原子的半径，甲烷的球棍模型为，故A错误； B．甲烷燃烧生成二氧化碳和水蒸气，产物无污染，是一种比较洁净的能源，故B正确； C．甲烷是饱和烷烃，与酸性高锰酸钾溶液不反应，也不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，故C正确； D．甲烷是正四面体结构，分子中四个氢原子完全相同，二氯代物只有1种结构，故D正确； 选A。 3．液化石油气中含有丙烷，下列有关丙烷的叙述中不正确的是 A．分子中碳原子不共线，但共面 B．光照下能够发生取代反应 C．比丁烷不易液化 D．1 mol丙烷完全燃烧需消耗氧气112 L 【答案】D 【详解】A．碳原子采取sp3杂化，因此碳原子不共线，三点确定一个平面，因此3个碳原子共面，A正确； B．丙烷在光照条件下可以与气态卤素单质发生取代反应，B正确； C．烷烃中碳个数越多沸点越高，丙烷分子中碳原子数小于丁烷，故丁烷沸点高，更易液化，C正确； D．1mol丙烷完全燃烧消耗5mol氧气，其体积大小取决于所处的温度和压强，气体的摩尔体积不知，无法计算其体积，D错误； 故选D． 4．对于分子式为的有机化合物结构的说法中不正确的是 A．可能是分子中只有一个双键的链烃 B．分子中可能有两个双键 C．分子中可能只含有一个三键 D．分子中含有一个双键的环烃 【答案】A 【详解】分子式为C5H8，则不饱和度为。由于一个碳碳双键可贡献一个不饱和度，一个碳碳三键可贡献2个不饱和度，一个环可贡献一个不饱和度，则可能是分子中含有两个碳碳双键的链烃、含有一个碳碳三键的链烃、含有一个双键的环烃，而分子中只有一个双键的链烃的不饱和度为1，故选A。 5．在光照条件下，将等物质的量的和充分反应，关于产物的说法错误的是 A．有一氯甲烷 B．没有二氯甲烷 C．肯定有氯仿（三氯甲烷） D．HCl物质的量最多 【答案】B 【详解】A．甲烷氯代反应是逐步取代，反应产物中包含一氯甲烷，A正确； B．该取代反应进行到二取代阶段，产物中存在二氯甲烷，B错误； C．甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，该反应是逐步进行的，会依次生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳这四种有机氯代物，C正确； D．根据原子守恒，反应中每消耗1 mol的，会生成1 mol的。和的物质的量相等，充分反应后会完全消耗，故生成的的物质的量等于的起始物质的量。而体系中剩余的及生成的各种氯代甲烷的物质的量均小于的起始物质的量，因此的物质的量最多，D正确； 故选B。 6．有机物中碳原子连接方式多种多样，现有下列三种物质(黑球代表碳原子，氢原子省略)：①、②、③，下列说法正确的是 A．①②③互为同分异构体 B．②的名称为异丙烷 C．①能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．②中不可能所有碳原子共平面 【答案】D 【详解】A．同分异构体需分子式相同结构不同，①、②分子式相同，均为，结构式不同，①、②互为同分异构体，③分子式与①、②不同（），与①、②不是同分异构体，A错误； B．②的名称为新戊烷（5个碳原子），B错误； C．①为直链烷烃，不含不饱和键，不能被酸性高锰酸钾氧化，无法使其褪色，C错误； D．②中心碳为杂化，呈四面体结构，所有碳原子不可能共平面，D正确； 故答案选D。 7． “天宫课堂”中，航天员展示了“球形火焰”实验，在失重环境下，蜡烛燃烧的火焰几乎为蓝色球体。蜡烛的主要成分是高级烷烃[通式为]。下列说法正确的是 A．蜡烛在失重环境下发生了不完全燃烧 B．该蓝色火焰的发光原理与焰色试验相同 C．高级烷烃，随n的增大，碳元素的质量分数逐渐增大 D．在地球上点燃蜡烛，火焰上方产生的黑烟主要成分是碳的氧化物 【答案】C 【详解】A．蓝色火焰是完全燃烧的特征，说明失重环境下氧气供应充足，发生了完全燃烧，A错误； B．蓝色火焰由燃烧过程中分子或自由基的激发态发光引起，而焰色试验是金属元素的电子跃迁发光，前者是化学变化，后者是物理变化，原理不同，B错误； C．高级烷烃（）的碳质量分数为，随n增大趋近于，碳的质量分数逐渐增大，C正确； D．黑烟是未完全燃烧的碳颗粒（单质碳），D错误； 故答案选C。 8．天然气已经成为居民的主要生活用气，下列说法错误的是 A．CH4的球棍模型为 B．C2H6与CH4一定互为同系物 C．CH4中只存在极性共价键 D．0.1molCH4的体积约为22.4L 【答案】D 【详解】A．甲烷的空间结构为正四面体形，C原子的半径大于H原子半径，所给球棍模型无误，A正确； B．结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物互为同系物，C2H6与CH4均符合烷烃的通式()，二者均属于烷烃，且分子组成上相差一个CH2原子团，一定互为同系物，B正确； C．一分子CH4中含4个C-H键，故甲烷中只存在极性共价键，C正确； D．没有指明气体所处的温度、压强条件，气体摩尔体积未知，无法计算0.1molCH4的体积，D错误； 故选D。 9．回答下列问题： Ⅰ.烷烃可以发生取代反应。如图所示，用强光照射硬质玻璃管。 (1)B装置有三种功能：①混匀混合气体；②控制气流速度；③___________。 (2)写出装置C中CH2Cl2与Cl2反应生成氯仿的化学方程式___________。 (3)一段时间后，C中玻璃管内的实验现象：___________、___________。 (4)若1.6molCH4与Cl2在光照条件下发生取代反应，CH4全部消耗完，测得生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的物质的量之比为1：3：5：7，则消耗的氯气的物质的量是___________mol。 Ⅱ.从下列各组物质中，找出合适的序号填在对应的空格内： ①16O和18O  ②O2和O3  ③NO2和N2O4  ④H2O和D2O  ⑤和 ⑥CH3CH2CH3和CH3C(CH3)3  ⑦CH2=CHCH3和CH2=CHCH2CH3   ⑧和  ⑨和CH3(CH2)3CH3  ⑩ 和 (5)互为同素异形体的是___________(填序号，下同)。 (6)互为同分异构体的是___________。 (7)互为同系物的是___________。 【答案】(1)干燥甲烷和氯气 (2)CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl (3) 玻璃管内壁上出现黄绿色油状液滴 玻璃管内黄绿色变浅 (4)5 (5)② (6)⑨⑩ (7)⑥⑦ 【分析】A中浓盐酸与MnO2加热条件下反应生成氯气，生成的氯气和通入的甲烷都经过浓硫酸进行干燥，干燥后的混合气体进入C中，在强光照射下发生取代反应，D中棉花中通常含有还原性物质，用于吸收多余的氯气，最后用水吸收HCl等尾气。 【详解】（1）B装置有三种功能，分别为均匀混合气体，控制气体流速和干燥甲烷和氯气。 （2）装置C中CH2Cl2和Cl2在强光照射条件下发生取代反应生成CHCl3和HCl，化学方程式为CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl。 （3）甲烷与氯气发生取代反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等物质为油状液体，故一段时间后，C中玻璃管内壁上出现黄绿色油状液滴，同时氯气因反应被消耗，玻璃管内黄绿色变浅。 （4）生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的物质的量之比为1：3：5：7，根据碳原子守恒，可得CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种物质的物质的量分别为0.1mol、0.3mol、0.5mol和0.7mol，这些物质中共有Cl5mol，另外生成了5molHCl，共消耗Cl25mol。 （5）O2和O3都是氧元素形成的不同种单质，两者互为同素异形体，答案选②。 （6）⑨中异戊烷和正戊烷分子式相同，结构不同为同分异构体，⑩中新戊烷和异戊烷分子式相同，结构不同，为同分异构体，答案选⑨⑩。 （7）⑥中两种物质结构相似，分子组成相差2个CH2，为同系物，⑦中两种物质结构相似，分子组成相差1个CH2，为同系物，答案选⑥⑦。 ◆综合拔高练 10． 0.3g有机化合物R在足量氧气中充分燃烧，只生成和。下列说法错误的是 A．R属于烃类 B．光照下，R能与氯气发生取代反应 C．R中含有不饱和键 D．R中碳、氢原子个数比为1：3 【答案】C 【分析】由有机化合物R为0.3g，在氧气中完全燃烧，只生成0.88g CO2和0.54g H2O可知，有机化合物中碳原子的物质的量为、氢原子的物质的量为、氧原子的物质的量为，说明R不含氧，属于烃，N(C)：N(H)= 0.02mol：0.06mol = 1：3，最简式为(CH3)n，可知n=2，为C2H6，据此作答。 【详解】A．由分析可知，有机化合物中只含有碳元素、氢元素，属于烃，故A正确； B．R为乙烷，因此可以与氯气在光照的条件下发生取代反应，故B正确； C．乙烷为饱和烃，无不饱和键，故C错误； D．根据分析可知，R中N(C)：N(H)= 0.02mol：0.06mol = 1：3，故D正确； 故选C。 11．下列关于组成表示为CxHy的烷、烯、炔烃的说法不正确的是 A．当x≤4时，常温常压下均为气体 B．y一定是偶数 C．分别完全燃烧1mol，耗O2为mol D．在密闭容器中完全燃烧，在一个大气压、120℃时测得压强一定比燃烧前大 【答案】D 【详解】A．当x≤4时，常温常压下烷、烯、炔烃均为气体，因碳数≤4的烃类常温下通常为气态，A正确； B．烷烃通式为，烯烃为，炔烃为，y均为偶数，B正确； C．烃燃烧通式为，1mol烃耗氧mol，C正确； D．燃烧后气体物质的量变化为，当y＞4时压强增大，y=4时不变，y＜4时减小，因此压强不一定增大，D错误； 故答案选D。 12．下列烷烃的系统命名正确的是 A．2，2，3-三甲基丁烷 B．2，4，4-三甲基-3-乙基戊烷 C．5-甲基-4-乙基己烷 D．3，3-二甲基-4-乙基戊烷 【答案】A 【详解】A．主链应为丁烷，位号之和最小，正确命名为2，2，3-三甲基丁烷，A正确； B．主链应为己烷而非戊烷，正确命名为2，2，4-三甲基-3-乙基己烷，B错误； C．编号方向错误，正确命名应为2-甲基-3-乙基己烷（取代基位置之和更小），C错误； D．主链应为己烷而非戊烷，编号方向正确（取代基位置3，3，4），正确的命名为3，3，4-三甲基己烷，D错误； 故选A。 13．氯气与甲烷发生取代反应(部分过程)的能量变化如图所示，下列说法正确的是 A．②→③过程的方程式为 B．由图像可知，Cl—Cl的键能为330kJ·mol-1 C．该反应中有极性键和非极性键的断裂与形成 D．甲烷与氯气在光照下反应的产物有4种 【答案】A 【详解】A．结合图示②→③过程为吸热过程，方程式为，故A正确； B．由图像可知，Cl—Cl的键能为239kJ·mol-1，故B错误； C．由图像可知，甲烷与氯气的反应中没有非极性键的形成，故C错误； D．甲烷与氯气在光照下反应的产物有5种，4种有机产物，1种无机产物，故D错误； 答案选A。 14．石油中含有的多种烷烃是重要的有机化工原料，下列有关说法错误的是 A．正戊烷的一氯代物有3种 B．沸点：正庚烷>正己烷>正丁烷 C．1mol烷烃中含共价键 D．含有4个甲基的己烷的同分异构体有3种 【答案】D 【详解】A．正戊烷结构为CH3CH2CH2CH2CH3，等效氢有3种，一氯代物共3种，A正确； B．烷烃沸点随碳数增加而升高，正庚烷（7C）>正己烷（6C）>正丁烷（4C），B正确； C．烷烃CnH2n+2含(n-1)个C-C键和(2n+2)个C-H键，总键数(n-1)+(2n+2)=3n+1，1mol烷烃含(3n+1)mol共价键，C正确； D．含4个甲基的己烷同分异构体主链需为4C，可能结构为(CH3)2CHCH(CH3)2和(CH3)3CCH2CH3，共2种，D错误； 故选D。 15．某有机物的系统命名是2，2，4，4-四甲基戊烷，其结构简式书写正确的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】由名称写结构简式，应首先写出主链的结构，然后再在相应位置添加取代基。 【详解】A．图A对应物质主链为丁烷，即为2，2，3，3-四甲基丁烷，A错误； B．图B对应物质主链为戊烷，但取代基位置不对，为2，2，3，3-四甲基戊烷，B错误； C．图C对应物质主链为戊烷，且取代基位置正确，C正确； D．图D对应主链为戊烷，但取代基数目不对，为2，2，4-三甲基戊烷，D错误； 故答案为C。 16．工业上合成氨的原料之一——有一种来源是石油气，如丙烷。有人设计了以下反应途径(假设反应都能进行、反应未配平)，你认为最合理的是 A． B． C． D．， 【答案】C 【详解】A．丙烷在极高温下分解为碳和氢气，该过程能耗极高，且产生固体碳副产物，难以处理，工业上不经济实用，A不符合题意； B．高温脱氢反应生成丙烯和氢气，但氢气产量低（每个丙烷分子仅产生一个H2），效率不高，且主要用于生产烯烃而非专门制氢，B不符合题意； C．丙烷与水蒸气在催化剂和加热条件下发生蒸汽重整反应（实际反应为C3H8 + 3H2O → 3CO + 7H2），工业上常用此方法制氢，氢气产量高、效率好、成本较低，C符合题意； D．先燃烧丙烷生成二氧化碳和水，再电解水制氢，过程复杂，能耗高（电解效率低），且产生温室气体，工业上不经济环保，D不符合题意； 故选C。 17．甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程（“•”表示具有单电子的自由基）： ①（慢反应） ②（快反应） ③（快反应） ④（快反应） 已知在一个分步反应中，较慢的一步反应控制总反应的速率。下列说法不正确的是 A．上述过程的总反应方程式为 B．光照的主要作用是促进反应②③④的进行从而使总反应速率加快 C．反应②③④都是由微粒通过有效碰撞而发生的反应 D．反应①是吸收能量的过程 【答案】B 【详解】A．由反应历程可知，甲烷与氯气在光照条件下发生的反应为甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，则总反应方程式为CH4+Cl2→CH3Cl+HCl，A正确； B．总反应速率由最慢的①决定，光照的主要作用是破坏氯气分子中的共价键，形成氯原子，促进反应①的进行，从而使总反应速率加快，B错误； C．反应②③④为基元反应，需有效碰撞才能发生，C正确； D．反应①中Cl2分解需断裂Cl-Cl键，吸收能量，D正确； 故选B。 18．小组同学对烷烃的卤代反应进行文献研究。 (1)化学反应中某一键断裂产生带有单电子的原子或原子团，称之为自由基。例如： 甲烷碳氢键断裂会生成氢自由基和甲基自由基： 甲基自由基是平面结构，此碳原子的杂化方式为_______。 (2)甲烷的卤代反应 ①甲烷的一氯取代反应过程如图。 链引发： 链增长： 链终止： 甲烷与氯气的取代反应会有副产物乙烷生成，原因是_______。 ②在连续的多步反应中，反应速率最慢的一步为决速步骤。甲烷与卤素单质一取代反应的决速步骤是链增长，其反应焓变与活化能如下表。 -128.9 +7.5 +73.2 +141 +4.2 +16.7 +75.3 >+141 由表中数据可得： i．氟与甲烷反应决速步骤是_______(填“吸热”或“放热”)反应，是反应生成碳单质的原因之一。 ii．依据表中数据比较并分析甲烷氯代反应与溴代反应的难易_______。 iii．碘不能与甲烷发生取代反应。 (3)丙烷一卤代反应两种产物的比例 决速步骤能量随反应进程的变化如下图。 由图示机理可知： ①稳定性：_______(填“>”、“<”或“=”)。 ②从化学反应速率的角度加以解释2-氯丙烷占比55%、2-溴丙烷占比97%的原因_______。 【答案】(1)sp2 (2) 甲基自由基不稳定，2个甲基自由基结合为乙烷 放热 氯代反应更容易，其决速步骤的活化能低 (3) < 生成2-溴丙烷与2-氯丙的活化能低，反应速率快，因此占比多；溴代反应两者的活化能差异较大，因此反应速率差异较大，反应主要生成速率更快的2-溴丙烷 【详解】（1） 甲基自由基是平面结构，三个δ键呈平面三角形分布，此碳原子的杂化方式为sp2。故答案为：sp2； （2）①甲烷与氯气的取代反应会有副产物乙烷生成，原因是甲基自由基不稳定，2个甲基自由基结合为乙烷。 ②i．氟与甲烷反应决速步骤，是放热反应，是反应生成碳单质的原因之一。故答案为：放热； ii．依据表中数据比较并分析甲烷氯代反应与溴代反应的难易氯代反应更容易，其决速步骤的活化能低，+16.7<+75.3。故答案为：氯代反应更容易，其决速步骤的活化能低； （3） ①由图可知，CH3CH2CH3＋生成＋HCl放出的热量大于生成＋HCl放出的热量，稳定性：<。故答案为：<； ②从化学反应速率的角度解释2-氯丙烷占比55%、2-溴丙烷占比97%的原因生成2-溴丙烷与2-氯丙的活化能低，反应速率快，因此占比多；溴代反应两者的活化能差异较大，因此反应速率差异较大，反应主要生成速率更快的2-溴丙烷。 ◆高考真题练 19．（双选）下列说法正确的是 A．（2024·海南·高考真题）D．与足量发生取代反应生成HCl分子的数目为 B．（2026·浙江·高考真题）的系统命名法：2，2-二甲基丙烷 C．（2024·湖南·高考真题）分子是正四面体结构，则没有同分异构体 D．（2024·浙江·高考真题）的名称：2-甲基-4-乙基戊烷 【答案】BC 【解析】A．甲烷与氯气发生取代反应为连锁反应，同时得到四种氯代产物和HCl，结合氯守恒，与足量发生取代反应生成HCl分子的数目为，A错误； B．（新戊烷）分子中，主链为丙烷（3个碳），2号碳上有两个甲基，系统命名法为2,2-二甲基丙烷，B正确； C．为四面体结构，其中任何两个顶点都是相邻关系，因此没有同分异构体，C正确； D．有机物主链上有6个碳原子，第2、4号碳原子上连有甲基，命名为：2，4-二甲基己烷，D错误。 20．下列说法错误的是 A．（2022·浙江·高考真题）甲基丁烷： B．（2019·浙江·高考真题）正己烷和2,2−二甲基丙烷互为同系物 C．（2025·浙江·高考真题）的结构式： D．（2025·浙江·高考真题）的系统命名：乙基丁烷 E．（2023·湖北·高考真题）符合性质差异与结构因素匹配是 选项 性质差异 结构因素 A 沸点：正戊烷(36.1℃)高于新戊烷(9.5℃) 分子间作用力 【答案】D 【解析】A．甲基丁烷的结构简式为：，A正确； B. 正己烷的分子式C6H14，2,2−二甲基丙烷即新戊烷分子式是C5H12，两者同属于烷烃，且分子式差一个CH2，属于同系物，B正确； C．是共价化合物，一个碳原子与四个氢原子形成四个共价键，结构式为：，C正确； D．的最长碳链上有5个碳原子，从离支链较近的一端给主链碳原子编号，甲基在3号碳原子上，则系统命名为3-甲基戊烷，D错误； E．正戊烷和新戊烷形成的晶体都是分子晶体，由于新戊烷支链多，对称性好，分子间作用力小，所以沸点较低，E正确。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $