第一节 烷烃（举一反三专项训练，浙江专用）【上好课】化学人教版选择性必修3

第一节 烷烃 题型01 甲烷 题型02 烷烃的结构和物理性质 题型03 烷烃的化学性质 题型04 同系物 题型05 烷烃的命名 题型06 烃一氯代物的同分异构体 题型01 甲烷 1．甲烷的结构 类别 表示方法 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 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具有化学式所能表示的意义，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 球棍模型 小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)(甲烷键角109028′) 空间填充模型 用不同体积的小球表示不同大小的原子 2．物理性质：没有颜色，没有气味的气体，密度比空气_______，难溶于水，是天然气，沼气，坑道气的主要成分。 3．化学性质： (1)通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂、强酸、强碱也不反应。 (2)可燃性：在空气中点燃纯净的甲烷气体，能够安静的燃烧，产生_______色火焰，放出大量的热。 CH4+2O2CO2+2H2O (注意：点燃甲烷前，一定要验纯) (3)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代替的反应。 实验操作 取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法，收集半试管CH4和半试管Cl2。将其中一支试管用铝箔套套上，另一支试管放在光亮处 实验装置 实验现象 a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管壁出现油状液滴，同时出现少量白雾；c.试管内，水面上升 在室温下，无光照时，无明显现象 实验原理 CH4＋Cl2 ____________、CH3Cl＋Cl2_____________ CH2Cl2＋Cl2 _____________、CHCl3＋Cl2 _____________ 实验结论 CH4与Cl2需在光照时才能发生取代反应，可以生成四种有机产物CH3Cl(一氯甲烷)、CH2Cl2(二氯甲烷)、CHCl3(三氯甲烷或氯仿)、CCl4(四氯甲烷或四氯化碳)均不溶于水；常温下除CH3Cl是气态，其余三种均为液态；CHCl3和CCl4是工业上重要的有机溶剂。 (4)在隔绝空气加强热的条件下裂解：CH4 C + 2H2 【易错警示】 CH4和Cl2反应的四种取代产物都难溶于水，常温下除一氯甲烷和氯化氢是气体外，其他三种都是油状液体。甲烷能与氯气、溴蒸气、碘蒸气等卤素单质反应，但不能与氯水、溴水、碘水等反应。 【典例1】(2025·浙江金华曙光中学高三模拟)CH4与Cl2可发生反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( ) A．常温下，7.4g37Cl2中含有4NA个中子 B．标况下，11.2LCH3Cl含共用电子对的数目为2NA C．常温下，0.01mol·L-1的HCl溶液中含的数目为0.02NA D．0.25molCH4 和0.25molCl2充分反应后的分子总数为0.5NA 【变式1-1】在光照的条件下，将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物质的量是(　　) A．(1－a－b－c) mol B．(1＋a＋2b＋3c) mol C．(2a＋3b＋4c) mol D．(a＋b＋c) mol 【变式1-2】CH4和Cl2的混合气体在光照下发生反应，实验装置如图。下列说法不正确的是( ) A．Cl2分子中的共价键是非极性共价键 B．产物CH3Cl分子无同分异构体，可以说明甲烷为四面体结构 C．有HCl生成说明该反应是取代反应 D．试管壁出现油状液滴，该油状液滴可能是：CCl4、CHCl3、CH2Cl2 【变式1-3】CH4的氯代反应是自由基(如、)反应，机理如下： I.链引发 II.链传递 III.链终止 …… …… 下列说法正确的是 A．链引发吸收能量，链终止放出能量 B．CH4氯代可以得到纯净的CH3Cl C．CH4光照后，在黑暗中与Cl2混合，也可以得到氯代甲烷 D．CH4生成CH2Cl2的链传递方程式为 题型02 烷烃的结构和物理性质 1．结构 名称 结构简式 分子式 碳原子杂化方式 分子中共价键类型 甲烷 _____________ ________ ________ ________ 乙烷 _____________ ________ ________ ________ 丙烷 _____________ ________ ________ ________ 正丁烷 _____________ ________ ________ ________ 正戊烷 _____________ ________ ________ ________ 2.物理性质及变化规律 物理性质 变化规律 状态 当碳原子数_____________时，烷烃和烯烃在常温下呈气态，其他的烷烃和烯烃常温下呈固态或液态(新戊烷常温下为气态) 溶解性 都________于水，易溶于有机溶剂 沸点 随碳原子数的增加，熔沸点逐渐________。碳原子数相同的烃，支链越多，沸点越________ 密度 随碳原子数的增加，相对密度逐渐________。烷烃、烯烃的相对密度________水的密度 【易错警示】 由分子结构模型可得出烷烃的结构特点：碳原子间以单键相连，每个碳原子都与其他原子形成四面体结构，碳原子呈锯齿状排列。 【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】假设烷烃的通式为CnH2n+2，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 【变式2-2】下列有机物的沸点最高的是( ) A．丁烷 B．2—甲基丙烷 C．2—甲基丁烷 D．2，2—二甲基丙烷 【变式2-3】有机物结构简式可进一步简化，如CH3CH2CH2CH3可表示。已知有一种烃的结构类似自行车，简称“自行车烃”，如图所示，下列关于它的性质叙述正确的是( ) A．易溶于水 B．可以发生取代反应 C．其密度大于水的密度 D．与环己烷互为同系物 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＋25O2________________ (2)烷烃完全燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2 ________________ 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＋Cl2 ________________ (1)反应条件——________。 (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＋________ 【易错警示】 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。 【典例3】(2025·浙江省艾青中学高一检测)常温下，1 mol某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完全取代需要消耗6 mol Cl2，则下列判断正确的是( ) A．该烷烃的分子式为C5H12 B．反应所生成的有机产物能直接使AgNO3溶液褪色 C．该烷烃的四氯代物有2种 D．反应容器中，一氯代物所占的物质的量分数最大 【变式3-1】(2025·浙江强基联盟期中)关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法正确的是( ) A．分子式满足CnH2n+2的烃一定是烷烃 B．戊烷有4种同分异构体 C．CH4与氯气反应可得5种有机化合物 D．烷烃不能发生氧化反应 【变式3-2】下列有关叙述中正确的是( ) ①的同分异构体数目为8种 ②链状烷烃中除甲烷外，都能使酸性KMnO4溶液褪色 ③异戊烷与2，2-二甲基丙烷互为同分异构体 ④所有的链状烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤丙烷分子中的所有碳原子在一条直线上 A．①③④ B．①③⑤ C．②③⑤ D．①②④ 【变式3-3】CH3CH2CH3的溴化、氯化反应过程及产物选择性如下图所示。下列说法正确的是( ) A．CH3CH2CH2·比(CH3)2CH·稳定 B．氯化反应属于取代反应，溴化反应属于加成反应 C．升高温度，氯化、溴化反应的CH3CH2CH3平衡转化率都增大 D．以CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时，应该选用溴化反应，然后再水解 题型04 同系物 1．概念：_______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为同系物。 2．判断同系物的三个关键点 (1)“同”：两种物质属于同_______物质； (2)“似”：两种物质_______相似； (4)“差”：两种物质在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。 3．实例：CH4与C2H6互为同系物。而CH4与H2在分子组成上相差一个CH2原子团，但不是同系物，因为CH4与H2结构不相似。 4．同系物的性质 同系物之间由于结构相似，只是碳原子数不同，故它们的物理性质随碳原子数的增加呈规律性变化，而化学性质相似。 【易错警示】 (1)“一差”：分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团。 (2)“二同”：官能团种类和数目相同，通式相同。 (3)“三注意”：①同系物必须为同一类物质；②同系物的结构相似，但不一定完全相同；③各同系物间物理性质不同，但化学性质相似，有时化学性质也相同。 (4)分子组成上相差若干个“CH2”并不一定属于同系物。如CH2===CH2和不属于同系物。 (5)具有相同官能团的有机物不一定属于同系物。如CH2===CH2和CH2===CH—CH===CH2不属于同系物。 【典例4】下列各组物质中，一定互为同系物的是( ) A．CH3CH2CH3和 B．C2H4和C3H6 C．C3H6和C4H6 D．CH2=CH2和CH2=CH-CH=CH2 【变式4-1】下列各组物质中，属于同系物的是( ) A．CH4、CH2=CH2 B．CH3CH3、CH3CH2CH3 C．CH3CH2OH、CH3CH2CH3 D．CH3Cl、CHCl3 【变式4-2】下列各组物质中互为同系物的是( ) A．CH3-CH2-CH3和 B．CH3-CH3和 C．CH3-CH2-CH3和CH3-CH2-CH2-CH3 D．和CH3-CH2-CH2-CH3 【变式4-3】下列有关同系物的说法，错误的是(　　) ①化学性质相似的有机物是同系物　②分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物是同系物　③若有机物中碳、氢元素的质量分数相同，则它们必定是同系物　④若两种有机物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，则必为同系物 A．①②③④ B．只有②③ C．只有③④ D．只有①②③ 题型05 烷烃的命名 1．烃基 (1)概念：烃分子失去一个_________后剩余的基团。 (2)烷基：烷烃分子失去一个_________所剩余的基团。如甲基：_________，乙基：_________。CH3CH2CH3分子失去一个氢原子后所形成的原子团的结构简式为_________或_________，其名称分别是_________和_________。 (3)烃基的特点 ①烃基中短线表示__________________。 ②烷基组成通式为_________，烃基是电中性的，不能独立存在。 2．烷烃的习惯命名法 (1)碳原子数在十以内的，从一到十依次用____________________________________来表示。 (2)碳原子数在十以上的用数字表示，如C15H32叫_________。 (3)当碳原子数相同时，在某烷(碳原子数)前面加“_________”来区别，如C5H12的同分异构体有3种，用习惯命名法命名分别为：CH3CH2CH2CH2CH3 _________、 _________、 _________。 3．烷烃的系统命名法 (1)选主链：选定分子中_________的碳链为主链，按主链中_________数目对应的烷烃称为“某烷”。 (2)编序号：选主链中离取代基_________的一端为起点，用__________________依次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。 (3)写名称： ①将_________的名称写在_________名称的前面，在取代基的前面用阿拉伯数字注明它在主链上所处的_________，并在数字与名称之间用短线隔开。 ②如果主链上有相同的取代基，可以将取代基合并，用_________表示取代基的个数(只有一个取代基时将取代基的个数省略)。两个表示取代基位置的阿拉伯数字之间需用_________隔开。 如：命名为__________________；命名为__________________。 【易错警示】 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5】下列有关烷烃的命名错误的是( ) A．2-甲基丁烷 B．2，2，4-三甲基戊烷 C．4-甲基戊烷 D．2，4-二甲基己烷 【变式5-1】下列有机物的系统命名中正确的是( ) A．3，4-二甲基-4-乙基己烷 B．2，2-二甲基-4-乙基戊烷 C．3，4，4-三甲基己烷 D．2，3，3-三甲基-4-乙基己烷 【变式5-2】已知某有机物结构如图，该有机物的系统命名为( ) A．3，3，4，5-四甲基己烷 B．2，3，4，4-四甲基己烷 C．2，3，4-三甲基-2-乙基戊烷 D．3，3-二甲基-2-异丙基戊烷 【变式5-3】某烷烃的结构简式如图。下列关于该有机化合物的说法不正确的是( ) A．其取代基中含有甲基、乙基和正丙基 B．其结构中含有甲基、亚甲基和次甲基 C．其主链含有7个碳原子 D．该有机化合物的系统名称是2-甲基-4-乙基-3-异丙基庚烷 题型06 烃一氯代物的同分异构体  烷烃分子中的一个氢原子被其他原子或原子团所代替的产物，称为烷烃的一元取代物，其同分异构体数目的判断是常见的重要题型，其确定方法常用等效氢法和基元法(即烃基数目法)。 1．等效氢法 用等效氢法判断某烷烃的一元取代物的同分异构体的数目，首先要观察烷烃的结构是否具有对称性。 (1)同一碳原子上的氢原子是等效的，如CH4中的4个氢原子等效。 (2)同一碳原子上所连的甲基上的氢原子是等效的，如 C(CH3)4中的4个甲基上的12个氢原子等效。 (3)处于对称位置上的氢原子是等效的，如CH3CH3中的6个氢原子等效，乙烯分子中的4个氢原子等效，苯分子中的6个氢原子等效，CH3C(CH3)2C(CH3)2CH3上的18个氢原子等效。 烷烃分子中等效氢原子有几种，则该分子一元取代物就有几种同分异构体。 2．基元法(即烃基数目法) (1)记住常见烃基的结构：丙基(—C3H7)有2种结构，丁基(—C4H9)有4种结构，戊基(—C5H11)有8种结构。 (2)将有机物分子拆分为烃基和官能团两部分，根据烃基同分异构体的数目，确定目标分子的数目。 例如，判断分子式为C4H9Cl的有机化合物的种类，C4H9Cl可以看作—C4H9(丁基)与—Cl相连，丁基有4种结构，则该有机物有4种同分异构体。 【典例6】(2025•浙江省高二下学期期末)下列物质中一氯取代物种类最多的是( ) A． B． C． D． 【变式6-1】下列烷烃在光照下与氯气反应，生成一氯代烃种类最多的是(　　) A．   B．  C．CH3CH2CH2CH3 D．   【变式6-2】下列烷烃在光照条件下与氯气反应，能生成两种一氯代烃的是(　　) A．CH3CH2CH2CH3 B．CH3CH2CH(CH3)CH3 C．C(CH3)4 D．CH3CH(CH3)CH2CH3 【变式6-3】C5H12有3种不同结构：甲CH3(CH2)3CH3，乙CH3CH(CH3)CH2CH3，丙C(CH3)4.下列相关叙述正确的是(　　) A．甲、乙、丙都符合烷烃通式CnH2n+2，三者互为同系物 B．甲中的五个碳原子处于同一直线上 C．甲、乙、丙中，甲的沸点最高，丙的沸点最低 D．光照时均可与氯气发生取代反应，丙的二氯取代物有3种 1 / 1 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 甲烷 题型02 烷烃的结构和物理性质 题型03 烷烃的化学性质 题型04 同系物 题型05 烷烃的命名 题型06 烃一氯代物的同分异构体 题型01 甲烷 1．甲烷的结构 类别 表示方法 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 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具有化学式所能表示的意义，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 球棍模型 小球表示原子，短棍表示价键(单键、双键或三键)(甲烷键角109028′) 空间填充模型 用不同体积的小球表示不同大小的原子 2．物理性质：没有颜色，没有气味的气体，密度比空气小，难溶于水，是天然气，沼气，坑道气的主要成分。 3．化学性质： (1)通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂、强酸、强碱也不反应。 (2)可燃性：在空气中点燃纯净的甲烷气体，能够安静的燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热。 CH4+2O2CO2+2H2O (注意：点燃甲烷前，一定要验纯) (3)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代替的反应。 实验操作 取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法，收集半试管CH4和半试管Cl2。将其中一支试管用铝箔套套上，另一支试管放在光亮处 实验装置 实验现象 a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管壁出现油状液滴，同时出现少量白雾；c.试管内，水面上升 在室温下，无光照时，无明显现象 实验原理 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl、CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl 实验结论 CH4与Cl2需在光照时才能发生取代反应，可以生成四种有机产物CH3Cl(一氯甲烷)、CH2Cl2(二氯甲烷)、CHCl3(三氯甲烷或氯仿)、CCl4(四氯甲烷或四氯化碳)均不溶于水；常温下除CH3Cl是气态，其余三种均为液态；CHCl3和CCl4是工业上重要的有机溶剂。 (4)在隔绝空气加强热的条件下裂解：CH4 C + 2H2 【易错警示】 CH4和Cl2反应的四种取代产物都难溶于水，常温下除一氯甲烷和氯化氢是气体外，其他三种都是油状液体。甲烷能与氯气、溴蒸气、碘蒸气等卤素单质反应，但不能与氯水、溴水、碘水等反应。 【典例1】(2025·浙江金华曙光中学高三模拟)CH4与Cl2可发生反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，NA是阿伏加德罗常数的值。下列说法错误的是( ) A．常温下，7.4g37Cl2中含有4NA个中子 B．标况下，11.2LCH3Cl含共用电子对的数目为2NA C．常温下，0.01mol·L-1的HCl溶液中含的数目为0.02NA D．0.25molCH4 和0.25molCl2充分反应后的分子总数为0.5NA 【答案】C 【解析】A项，1个37Cl2中含2×(37-17)=40个中子，7.4g37Cl2 的物质的量为=0.1mol，则7.4g37Cl2 中含有4mol中子，故A正确；B项，1个CH3Cl中含共用电子对数目为4，标况下， 11.2LCH3Cl 的物质的量为0.5mol，含共用电子对的数目为 2NA，故B正确；C项，没给出溶液的体积，无法计算溶液中氢离子数目，故C错误；D项，甲烷和氯气发生取代反应，反应前后分子数不变，则0.25molCH4 和0.25molCl2充分反应后的分子总数为0.5NA，故D正确；故选C。 【变式1-1】在光照的条件下，将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物质的量是(　　) A．(1－a－b－c) mol B．(1＋a＋2b＋3c) mol C．(2a＋3b＋4c) mol D．(a＋b＋c) mol 【答案】B 【解析】根据取代反应的特点可知，光照条件下，1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，生成几氯甲烷就消耗几摩尔的氯气，因此消耗氯气的物质的量为(1－a－b－c) mol＋2a mol＋3b mol＋4c mol＝(1＋a＋2b＋3c) mol，B项正确。 【变式1-2】CH4和Cl2的混合气体在光照下发生反应，实验装置如图。下列说法不正确的是( ) A．Cl2分子中的共价键是非极性共价键 B．产物CH3Cl分子无同分异构体，可以说明甲烷为四面体结构 C．有HCl生成说明该反应是取代反应 D．试管壁出现油状液滴，该油状液滴可能是：CCl4、CHCl3、CH2Cl2 【答案】B 【解析】A项，‌非极性共价键‌是指由同种元素的原子通过共用电子对形成的共价键，CH3Cl分子中的共价键是非极性共价键，A正确；B项，甲烷为四面体结构，其一氯代物只有一种，若甲烷为平面正方形结构，其一氯代物也只有一种，则产物CH3Cl分子无同分异构体，不能说明甲烷为四面体结构，B错误；C项，甲烷和氯气在光照下发生反应，除了生成有机物外，还有HCl生成，说明氯气中的一个氯原子取代了甲烷分子中的一个氢原子，被取代下来的氢原子和另一个氯原子结合成HCl，该反应是取代反应，C正确；D项，甲烷和氯气发生取代反应生成CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl多种取代产物，其中只有CH3Cl在常温下是气态的，CCl4、CHCl3、CH2Cl2均为不溶于水的液体，所以能看到试管壁出现油状液滴，D正确；故选B。 【变式1-3】CH4的氯代反应是自由基(如、)反应，机理如下： I.链引发 II.链传递 III.链终止 …… …… 下列说法正确的是 A．链引发吸收能量，链终止放出能量 B．CH4氯代可以得到纯净的CH3Cl C．CH4光照后，在黑暗中与Cl2混合，也可以得到氯代甲烷 D．CH4生成CH2Cl2的链传递方程式为 【答案】A 【解析】A项，链引发是化学键断裂，吸收能量，链终止是形成化学键，放出能量，A正确；B项，甲烷的氯代反应得到多种卤代烃，是混合物，B错误；C项，甲烷和氯气在光照条件下反应，在黑暗处不反应，C错误；D项，根据链传递分析，CH3Cl生成CH2Cl2的链传递方程式为　，D错误；故选A。 题型02 烷烃的结构和物理性质 1．结构 名称 结构简式 分子式 碳原子杂化方式 分子中共价键类型 甲烷 CH4 CH4 sp3 单键 乙烷 CH3—CH3 C2H6 sp3 单键 丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 单键 正丁烷 CH3—CH2—CH2—CH3 C4H10 sp3 单键 正戊烷 CH3—(CH2)3—CH3 C5H12 sp3 单键 2.物理性质及变化规律 物理性质 变化规律 状态 当碳原子数小于或等于4时，烷烃和烯烃在常温下呈气态，其他的烷烃和烯烃常温下呈固态或液态(新戊烷常温下为气态) 溶解性 都难溶于水，易溶于有机溶剂 沸点 随碳原子数的增加，熔沸点逐渐升高。碳原子数相同的烃，支链越多，沸点越低 密度 随碳原子数的增加，相对密度逐渐增大。烷烃、烯烃的相对密度小于水的密度 【易错警示】 由分子结构模型可得出烷烃的结构特点：碳原子间以单键相连，每个碳原子都与其他原子形成四面体结构，碳原子呈锯齿状排列。 【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 【答案】D 【解析】A项，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项，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项，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项，烷烃通式CnH2n+2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；故选D。 【变式2-1】假设烷烃的通式为CnH2n+2，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 【解析】A项，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项，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项，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项，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。 【变式2-2】下列有机物的沸点最高的是( ) A．丁烷 B．2—甲基丙烷 C．2—甲基丁烷 D．2，2—二甲基丙烷 【答案】C 【解析】丁烷、2—甲基丙烷、2—甲基丁烷、2，2—二甲基丙烷的分子式依次为C4H10、C4H10、C5H12、C5H12，对于烷烃，随着分子中碳原子数的增多沸点逐渐升高，互为同分异构体的烷烃，支链越多，沸点越低，则沸点由高到低的顺序为2—甲基丁烷＞2，2—二甲基丙烷＞丁烷＞2—甲基丙烷，即2—甲基丁烷的沸点最高，故选C。 【变式2-3】有机物结构简式可进一步简化，如CH3CH2CH2CH3可表示。已知有一种烃的结构类似自行车，简称“自行车烃”，如图所示，下列关于它的性质叙述正确的是( ) A．易溶于水 B．可以发生取代反应 C．其密度大于水的密度 D．与环己烷互为同系物 【答案】B 【解析】烷烃都难溶于水，密度比水小，可以发生取代反应，A、C错误，B正确。“自行车烃”与环己烷二者结构不同，不满足分子式相差n个CH2原子团的要求，所以和环己烷不互为同系物。 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 【易错警示】 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。 【典例3】(2025·浙江省艾青中学高一检测)常温下，1 mol某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下，完全取代需要消耗6 mol Cl2，则下列判断正确的是( ) A．该烷烃的分子式为C5H12 B．反应所生成的有机产物能直接使AgNO3溶液褪色 C．该烷烃的四氯代物有2种 D．反应容器中，一氯代物所占的物质的量分数最大 【答案】C 【解析】设此烷烃的分子式为CnH2n＋2，由于烷烃在光照条件下和氯气取代时，取代1 mol H消耗1 mol Cl2，根据消耗6 mol Cl2可知，此烷烃中含6个H，即为2n＋2＝6，故n＝2，即此烷烃为乙烷C2H6，A错误；氯气和乙烷发生完全取代后生成C2Cl6，是非电解质，不能电离出Cl－，故不能直接和硝酸银溶液反应，B错误；该烃共有6个H原子，故其四氯代物种数和二氯代物种数相同，而乙烷的二氯代物有2种，故其四氯代物也有2种，C正确；反应产物中HCl的物质的量分数最大，D错误。 【变式3-1】(2025·浙江强基联盟期中)关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法正确的是( ) A．分子式满足CnH2n+2的烃一定是烷烃 B．戊烷有4种同分异构体 C．CH4与氯气反应可得5种有机化合物 D．烷烃不能发生氧化反应 【答案】A 【解析】A项，烷烃的通式为CnH2n+2，该通式仅对应所有单键的链状烷烃，环状或其他不饱和结构无法满足此通式，因此分子式符合的烃一定是烷烃，A正确；B项，戊烷的同分异构体有正戊烷、异戊烷和新戊烷3种，B错误；C项，甲烷与氯气取代反应生成4种有机产物(CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4)，HCl为无机物，C错误；D项，烷烃可通过燃烧发生氧化反应生成CO2和H2O，D错误；故选A。 【变式3-2】下列有关叙述中正确的是( ) ①的同分异构体数目为8种 ②链状烷烃中除甲烷外，都能使酸性KMnO4溶液褪色 ③异戊烷与2，2-二甲基丙烷互为同分异构体 ④所有的链状烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤丙烷分子中的所有碳原子在一条直线上 A．①③④ B．①③⑤ C．②③⑤ D．①②④ 【答案】A 【解析】①正戊烷的一氯代物有3种，异戊烷的一氯代物有4种，新戊烷的一氯代物有1种，C5H11Cl的同分异构体数目共有8种，故①正确；②链状烷烃均不能使酸性KMnO4溶液褪色，故②错误；③异戊烷与2，2-二甲基丙烷分子式相同、都为C5H12，结构不同，二者互为同分异构体，故③正确；④烷烃的特征反应为取代反应，所有链状烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，故④正确；⑤丙烷分子中的碳原子都是饱和碳原子，与碳原子相连的4个原子形成像甲烷一样的四面体结构，所以丙烷分子中的所有碳原子不可能在一条直线上，故⑤错误；综上①③④正确，故选A。 【变式3-3】CH3CH2CH3的溴化、氯化反应过程及产物选择性如下图所示。下列说法正确的是( ) A．CH3CH2CH2·比(CH3)2CH·稳定 B．氯化反应属于取代反应，溴化反应属于加成反应 C．升高温度，氯化、溴化反应的CH3CH2CH3平衡转化率都增大 D．以CH3CH2CH3为原料合成2-丙醇时，应该选用溴化反应，然后再水解 【答案】D 【解析】A项，能量低，物质稳定，根据图像可知，CH3CH2CH2·比(CH3)2CH·高，即(CH3)2CH·比CH3CH2CH2·稳定，故A错误；B项，氯化反应、溴化反应均属于取代反应，故B错误；C项，根据溴化反应过程图像可知，该反应为吸热反应，升高温度，促进平衡向正反应方向移动，CH3CH2CH3的平衡转化率增大；根据氯化反应图像可知，该反应为放热反应，升高温度，平衡向逆反应方向进行，CH3CH2CH3的平衡转化率降低，故C错误；D项，根据图像可知，(CH3)2CH·选择性95%，相对较大，即产生2－丙醇产量较多，以CH3CH2CH3为原料合成2－丙醇时，应该选用溴化反应，然后再水解，故D正确；故选D。 题型04 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为同系物。 2．判断同系物的三个关键点 (1)“同”：两种物质属于同一类物质； (2)“似”：两种物质结构相似； (4)“差”：两种物质在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。 3．实例：CH4与C2H6互为同系物。而CH4与H2在分子组成上相差一个CH2原子团，但不是同系物，因为CH4与H2结构不相似。 4．同系物的性质 同系物之间由于结构相似，只是碳原子数不同，故它们的物理性质随碳原子数的增加呈规律性变化，而化学性质相似。 【易错警示】 (1)“一差”：分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团。 (2)“二同”：官能团种类和数目相同，通式相同。 (3)“三注意”：①同系物必须为同一类物质；②同系物的结构相似，但不一定完全相同；③各同系物间物理性质不同，但化学性质相似，有时化学性质也相同。 (4)分子组成上相差若干个“CH2”并不一定属于同系物。如CH2===CH2和不属于同系物。 (5)具有相同官能团的有机物不一定属于同系物。如CH2===CH2和CH2===CH—CH===CH2不属于同系物。 【典例4】下列各组物质中，一定互为同系物的是( ) A．CH3CH2CH3和 B．C2H4和C3H6 C．C3H6和C4H6 D．CH2=CH2和CH2=CH-CH=CH2 【答案】A 【解析】CH3CH2CH3和都属于烷烃，分子组成上相差1个CH2原子团，是同系物，A正确；C2H4为乙烯，C3H6不一定为丙烯，可能为环丙烷，二者不一定为同系物，B错误；C2H2为乙炔，C4H6可能为二烯烃，结构不一定相同，可能不为同系物，C错误；CH2=CH2和CH2=CH-CH=CH2结构不相似，不互为同系物，D错误。 【变式4-1】下列各组物质中，属于同系物的是( ) A．CH4、CH2=CH2 B．CH3CH3、CH3CH2CH3 C．CH3CH2OH、CH3CH2CH3 D．CH3Cl、CHCl3 【答案】B 【解析】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；互为同系物的物质满足以下特点：结构相似、化学性质相似、分子式通式相同、分子式不同。A项，CH4和CH2=CH2，前者是烷烃，后者是烯烃，结构不相似，故A不选；B项，CH3CH3、CH3CH2CH3均属于烷烃，结构相似，在分子组成上相差2个CH2原子团，故B选；C项，CH3CH2OH、CH3CH2CH3结构不相似，前者属于醇类，后者属于烷烃，故C不选；D项，CH3Cl、CHCl3结构不相似，故D不选。 【变式4-2】下列各组物质中互为同系物的是( ) A．CH3-CH2-CH3和 B．CH3-CH3和 C．CH3-CH2-CH3和CH3-CH2-CH2-CH3 D．和CH3-CH2-CH2-CH3 【答案】C 【解析】A项，CH3-CH2-CH3是丙烷，含碳碳单键和碳氢单键，为链状烃；是环丙烷，含碳碳单键和碳氢单键，为环状烃，可见二者结构不相似，因此它们不属于同系物，A错误；B项，CH3-CH3是乙烷，属于饱和链状烷烃，而为环丙烷，属于饱和环状烷烃，二者结构不相似，分子式也不是相差一个CH2，因此它们不是同系物，B错误；C项，CH3-CH2-CH3是丙烷，分子式是C3H8；CH3-CH2-CH2-CH3是丁烷，分子式是C4H10，二者均为链状烷烃，结构相似，在分子组成相差1个CH2原子团，因此它们属于同系物，C正确；D项，名称为异丁烷，也叫2-甲基丙烷，分子式是C4H10；CH3-CH2-CH2-CH3名称为正丁烷，分子式是C4H10，二者分子式相同、结构不同，因此互为同分异构体，D错误；故选C。 【变式4-3】下列有关同系物的说法，错误的是(　　) ①化学性质相似的有机物是同系物　②分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物是同系物　③若有机物中碳、氢元素的质量分数相同，则它们必定是同系物　④若两种有机物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，则必为同系物 A．①②③④ B．只有②③ C．只有③④ D．只有①②③ 【答案】A 【解析】同系物的结构相似，化学性质相似，但化学性质相似的有机物不一定是同系物，如正丁烷(CH3CH2CH2CH3)和异丁烷()的化学性质相似，但它们互为同分异构体，①错误；结构相似，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机物才互为同系物，②错误；有机物中碳、氢元素的质量分数相同，它们可能是同分异构体，也可能是最简式相同的有机物，③错误；两种有机物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，不一定满足结构相似、通式相同的条件，如乙烯(CH2==CH2)和环丁烷()，④错误。故选A。 题型05 烷烃的命名 1．烃基 (1)概念：烃分子失去一个氢原子后剩余的基团。 (2)烷基：烷烃分子失去一个氢原子所剩余的基团。如甲基： —CH3，乙基： —CH2CH3。CH3CH2CH3分子失去一个氢原子后所形成的原子团的结构简式为—CH2CH2CH3或—CH(CH3)2，其名称分别是丙基和异丙基。 (3)烃基的特点 ①烃基中短线表示未成键的单电子。 ②烷基组成通式为—CnH2n＋1，烃基是电中性的，不能独立存在。 2．烷烃的习惯命名法 (1)碳原子数在十以内的，从一到十依次用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸来表示。 (2)碳原子数在十以上的用数字表示，如C15H32叫十五烷。 (3)当碳原子数相同时，在某烷(碳原子数)前面加“正、异、新”来区别，如C5H12的同分异构体有3种，用习惯命名法命名分别为：CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷、 异戊烷、新戊烷。 3．烷烃的系统命名法 (1)选主链：选定分子中最长的碳链为主链，按主链中碳原子数目对应的烷烃称为“某烷”。 (2)编序号：选主链中离取代基最近的一端为起点，用阿拉伯数字依次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。 (3)写名称： ①将取代基的名称写在主链名称的前面，在取代基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短线隔开。 ②如果主链上有相同的取代基，可以将取代基合并，用汉字数字表示取代基的个数(只有一个取代基时将取代基的个数省略)。两个表示取代基位置的阿拉伯数字之间需用逗号隔开。 如：命名为2，4二甲基戊烷；命名为2，4二甲基己烷。 【易错警示】 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5】下列有关烷烃的命名错误的是( ) A．2-甲基丁烷 B．2，2，4-三甲基戊烷 C．4-甲基戊烷 D．2，4-二甲基己烷 【答案】C 【解析】A项，的主链有4个碳原子，2号碳原子上连一个甲基，名称为2-甲基丁烷，A项正确；B项，的主链有5个碳原子，2号碳原子上连2个甲基、4号碳原子上连1个甲基，名称为2，2，4-三甲基戊烷，B项正确；C项，的结构简式为，主链有5个碳原子，2号碳原子上连有1个甲基，名称为2-甲基戊烷，C项错误；D项，的主链有6个碳原子，2、4号碳原子上各连一个甲基，名称为2，4-二甲基己烷，D项正确；故选C。 【变式5-1】下列有机物的系统命名中正确的是( ) A．3，4-二甲基-4-乙基己烷 B．2，2-二甲基-4-乙基戊烷 C．3，4，4-三甲基己烷 D．2，3，3-三甲基-4-乙基己烷 【答案】D 【解析】A项，支链编号之和必须最小，正确命名是：3，4-二甲基-3-乙基己烷，A错误；B项，不符合烷烃命名原则，主链最长，主链编号之和最小，正确命名是：2，2，4-三甲基己烷，B错误；C项，支链编号之和必须最小，正确命名是：3，3，4-三甲基己烷，C错误；D项，符合烷烃命名原则，主链最长，主链编号之和最小，命名正确， D正确；故选D。 【变式5-2】已知某有机物结构如图，该有机物的系统命名为( ) A．3，3，4，5-四甲基己烷 B．2，3，4，4-四甲基己烷 C．2，3，4-三甲基-2-乙基戊烷 D．3，3-二甲基-2-异丙基戊烷 【答案】B 【解析】将该有机物的键线式写成结构简式：，其主链上有6个碳原子，从左向右编号，在第2、3、4三个主链碳原子上分别连有-CH3，其名称为：2，3，4，4-四甲基己烷，故选B。 【变式5-3】某烷烃的结构简式如图。下列关于该有机化合物的说法不正确的是( ) A．其取代基中含有甲基、乙基和正丙基 B．其结构中含有甲基、亚甲基和次甲基 C．其主链含有7个碳原子 D．该有机化合物的系统名称是2-甲基-4-乙基-3-异丙基庚烷 【答案】A 【解析】A项，该有机物的系统名称是2-甲基-4-乙基-3-异丙基庚烷，因此其系统命名中没有正丙基，故A错误；B项，其结构中含有-CH3、-CH2-、，故B正确；C项，从其系统命名可知，该有机物主链为7个碳原子，故C正确；D项，该烷烃分子中的最长碳链有7个碳原子，在2、4、3号碳原子上分别有一个甲基、一个乙基、一个异丙基，故其系统名称是2-甲基-4-乙基-3-异丙基庚烷，故D正确；故选A。 题型06 烃一氯代物的同分异构体  烷烃分子中的一个氢原子被其他原子或原子团所代替的产物，称为烷烃的一元取代物，其同分异构体数目的判断是常见的重要题型，其确定方法常用等效氢法和基元法(即烃基数目法)。 1．等效氢法 用等效氢法判断某烷烃的一元取代物的同分异构体的数目，首先要观察烷烃的结构是否具有对称性。 (1)同一碳原子上的氢原子是等效的，如CH4中的4个氢原子等效。 (2)同一碳原子上所连的甲基上的氢原子是等效的，如 C(CH3)4中的4个甲基上的12个氢原子等效。 (3)处于对称位置上的氢原子是等效的，如CH3CH3中的6个氢原子等效，乙烯分子中的4个氢原子等效，苯分子中的6个氢原子等效，CH3C(CH3)2C(CH3)2CH3上的18个氢原子等效。 烷烃分子中等效氢原子有几种，则该分子一元取代物就有几种同分异构体。 2．基元法(即烃基数目法) (1)记住常见烃基的结构：丙基(—C3H7)有2种结构，丁基(—C4H9)有4种结构，戊基(—C5H11)有8种结构。 (2)将有机物分子拆分为烃基和官能团两部分，根据烃基同分异构体的数目，确定目标分子的数目。 例如，判断分子式为C4H9Cl的有机化合物的种类，C4H9Cl可以看作—C4H9(丁基)与—Cl相连，丁基有4种结构，则该有机物有4种同分异构体。 【典例6】(2025•浙江省高二下学期期末)下列物质中一氯取代物种类最多的是( ) A． B． C． D． 【答案】A 【解析】正戊烷的一氯取代物有3种、萘的一氯取代物有2种、苯和棱晶烷的一氯取代物都只有1种，则正戊烷的一氯取代物种类最多，故选A。 【变式6-1】下列烷烃在光照下与氯气反应，生成一氯代烃种类最多的是(　　) A．   B．  C．CH3CH2CH2CH3 D．   【答案】B 【解析】  只有一种等效氢，生成一种一氯代烃；      有三种等效氢，生成三种一氯代烃；CH3CH2CH2CH3有两种等效氢，生成两种一氯代烃；   有两种等效氢，生成两种一氯代烃；故选B。 【变式6-2】下列烷烃在光照条件下与氯气反应，能生成两种一氯代烃的是(　　) A．CH3CH2CH2CH3 B．CH3CH2CH(CH3)CH3 C．C(CH3)4 D．CH3CH(CH3)CH2CH3 【答案】A 【解析】A项，CH3CH2CH2CH3有2种类型的H原子，一氯代烃有2种，故A正确；B项，CH3 CH2CH(CH3)CH3有4种类型的H原子，一氯代烃有4种，故B错误；C项，C(CH3)4有1种类型的H原子，一氯代烃有1种，故C错误；D项，CH3CH(CH3)CH2CH3有4种类型的H原子，一氯代烃有4种，故D错误；故选A。 【变式6-3】C5H12有3种不同结构：甲CH3(CH2)3CH3，乙CH3CH(CH3)CH2CH3，丙C(CH3)4.下列相关叙述正确的是(　　) A．甲、乙、丙都符合烷烃通式CnH2n+2，三者互为同系物 B．甲中的五个碳原子处于同一直线上 C．甲、乙、丙中，甲的沸点最高，丙的沸点最低 D．光照时均可与氯气发生取代反应，丙的二氯取代物有3种 【答案】C 【解析】A项，甲、乙、丙均为饱和链烃，均符合通式CnH2n+2，但三者分子式相同，不满足同系物的概念，故A错误；B项，饱和碳原子为空间四面构型，因此单键的碳链为锯齿形链，甲中五个碳原子不可能处于同一平面上，故B错误；C项，三者互为同分异构体，同分异构体中支链越多沸点越低，因此甲的沸点最高，丙的沸点最低，故C正确；D项，由丙的结构简式可知，丙中只有一种氢原子，二氯代物有两种，故D错误；故选C。 1 / 1 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 $