第一节 烷烃（举一反三专项训练，北京专用）【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】(2026·北京师大附中高一期中)实验小组探究甲烷与氯气的反应，装置、现象如下： 现象 i．光照后，产生白雾，混合气体颜色变浅 ii．试管内液面上升 iii．试管壁出现油状液滴 下列说法不正确的是( ) A．Cl2与CH4发生了取代反应 B．白雾与生成的HCl有关 C．出现油状液滴，说明CH4全部转化为CCl4 D．若用铝箔套住试管，光照一段时间后试管中无明显变化 【变式1-1】在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是( ) A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CCl4 D．HCl 【变式1-2】在光照条件下，将0.5mol CH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗Cl2物质的量为( ) A．0.5 mol B．1.25 mol C．2.5 mol D．5 mol 【变式1-3】涂改液是一种使用率较高的文具，很多同学都喜欢使用涂改液。经实验证实涂改液中含有许多挥发性有害物质，吸入后易引起慢性中毒而头晕、头痛，严重者抽搐、呼吸困难，二氯甲烷就是其中的一种。下列有关说法中不正确的是( ) A．涂改液危害人体健康、污染环境，中小学生最好不要使用或慎用涂改液 B．二氯甲烷沸点较低 C．二氯甲烷易溶于水，涂改液沾到手上时，用水很容易洗去 D．二氯甲烷为四面体的结构，不存在同分异构体 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】下列有关烷烃的说法中，不正确的是( ) A．在烷烃的分子中，所有的化学键均为单键 B．烷烃的结构简式都可以写成CnH2n+2的形式 C．随分子中碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐升高 D．甲烷是含氢量最大的烷烃 【变式2-1】(2025·北京丰台高一期末)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．CH3CH2CH3中三个碳原子处于一条直线上 D．CH3CH3与互为同系物 【变式2-2】下列烷烃的沸点按由低到高的顺序排列正确的是( ) ①    ②③④ A．①②③④ B．④③①② C．③④①② D．②①③④ 【变式2-3】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 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】下列关于烷烃性质的叙述不正确的是( ) A．烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高，常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态 B．烷烃都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色 C．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 D．烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应 【变式3-1】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( ) A．甲烷与氯气以物质的量之比为1∶4混合时只生成CCl4 B．甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．1mol甲烷生成CH2Cl2最多消耗1mol氯气 【变式3-2】下列各组化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗O2的质量、生成水的质量或CO2的质量不变的是( ) A．CH4　C2H6 B．C2H6　C3H6 C．C2H4　C3H6 D．C2H4　C3H4 【变式3-3】正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．正己烷能与溴水发生取代反应而使溴水褪色 B．正己烷的一氯代物有3种 C．正己烷的分子式为C6H12，其沸点是同分异构体中最低的 D．正己烷所有原子可能在同一平面上 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】(2025·北京西城高二期中)下列各组物质中，互为同系物的是(　　) A．乙醇和乙二醇 B．和 C．与 D．和 【变式4-1】下列关于同系物的叙述中，正确的是(　　) A．某有机物同系物的组成可用通式CnH2n＋4表示 B．C5H12表示的一定是纯净物 C．两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍 D．同系物之间具有相同的化学性质 【变式4-2】下列物质一定互为同系物的是(　　) A．①和②　④和⑥ B．④和⑥　⑤和⑦ C．⑤和⑦　④和⑧ D．④和⑧　①和② 【变式4-3】下列说法正确的是(　　) A．有机物与甲烷是同系物 B．CH3COOCH2CH3和 CH3CH2COOCH3是同一种物质 C．与是同分异构体 D．CH3CH2OH 和具有相同的官能团，互为同系物 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】(2025·北京昌平高二期末)某烷烃的结构简式为 ，其系统命名是( ) A．3，4 -二甲基戊烷 B．2，3-二甲基戊烷 C．2-甲基-3-乙基丁烷 D．3-甲基- 2-乙基丁烷 【变式5-1】(2025·北京第五十五中学高二期中)某烷烃的结构简式为，其系统命名是( ) A．3.5-二甲基己烷 B．2-甲基-4-乙基戊烷 C．2，4-二甲基己烷 D．4甲基-2-乙基戊烷 【变式5-2】(2026·北京大学附中高二期末)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5-3】某烷烃的结构简式为  。有甲、乙、丙、丁四位同学对其命名依次为：二甲基乙基戊烷；二甲基乙基戊烷；三甲基己烷；三甲基己烷。下列对四位同学命名的评判，正确的是( ) A．甲的命名主链选择是正确的 B．乙的命名是正确的 C．丙的命名编号是错误的 D．丁的命名是错误的 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·北京第四中学高二期中)下列各苯的同系物中，一氯代物种类最多的( ) A． B． C． D． 【变式6-1】下列烷烃在光照条件下与氯气反应，生成一氯代物的种类最少的是(　　) A．CH3CH2CH2CH2CH3 B．CH3CH(CH3)2 C．C(CH3)3C(CH3)3 D．CH3CH(CH3)CH2CH3 【变式6-2】1mol某链状烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气246.4L(标准状况下)。它在光照的条件下与氯气反应能生成四种不同的一氯取代物，该烃的结构简式是(　　) A．   B．CH3CH2CH2CH2CH3 C．   D．   【变式6-3】某链状烷烃的相对分子质量为72，与氯气反应生成的一氯代物只有一种，则该烷烃的结构简式为(　　) A．CH3-C(CH3)2-CH3 B．CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 C．(CH3)3C-C(CH3)3 D．CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 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】(2026·北京师大附中高一期中)实验小组探究甲烷与氯气的反应，装置、现象如下： 现象 i．光照后，产生白雾，混合气体颜色变浅 ii．试管内液面上升 iii．试管壁出现油状液滴 下列说法不正确的是( ) A．Cl2与CH4发生了取代反应 B．白雾与生成的HCl有关 C．出现油状液滴，说明CH4全部转化为CCl4 D．若用铝箔套住试管，光照一段时间后试管中无明显变化 【答案】C 【解析】根据实验现象：光照后，产生白雾，混合气体颜色变浅，甲烷与氯气在光照条件下反应有HCl生成，发生了取代反应，产物为：CH3Cl(难溶于水的气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，CH2Cl2、CHCl3、CCl4均为难溶于水的油状液体。A项，根据分析，Cl2与CH4发生了取代反应，A正确；B项，HCl极易溶于水，易结合水蒸气产生白雾以及试管内液面上升与HCl的生成有关，B正确；C项，CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是油状液体，出现油状液滴，不能说明CH4全部转化为CCl4，C错误；D项，甲烷和氯气发生反应的条件是光照，若用铝箔套住试管，重复上述实验，一段时间后没有明显变化，D正确；故选C。 【变式1-1】在光照下，将等物质的量的CH4和Cl2充分反应，得到产物的物质的量最多的是( ) A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CCl4 D．HCl 【答案】D 【解析】由CH4和氯气发生取代反应的原理可知，每1mol氢原子被1mol氯原子取代，同时可生成1molHCl，由于CH4和Cl2发生的每一步取代反应中都有HCl生成，不要错误地认为n(CH4)：n(Cl2)=1：1，则按下式进行反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl不再发生其它反应，其实，该反应一旦发生，生成的CH3Cl与Cl2发生“连锁”反应，最终CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4均有，只是物质的量不一定相同，但HCl的物质的量肯定是最多的，故选D。 【变式1-2】在光照条件下，将0.5mol CH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗Cl2物质的量为( ) A．0.5 mol B．1.25 mol C．2.5 mol D．5 mol 【答案】B 【解析】依据碳原子守恒，反应所得四种有机产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量都为0.125mol；依据反应方程式，有机物分子中氯原子的物质的量等于参加反应的Cl2的物质的量，所以n(Cl2)= n(CH3Cl)×1+ n(CH2Cl2)×2+ n(CHCl3)×3+ n(CCl4)×4=0.125mol×(1+2+3+4)=1.25mol，故选B。　 【变式1-3】涂改液是一种使用率较高的文具，很多同学都喜欢使用涂改液。经实验证实涂改液中含有许多挥发性有害物质，吸入后易引起慢性中毒而头晕、头痛，严重者抽搐、呼吸困难，二氯甲烷就是其中的一种。下列有关说法中不正确的是( ) A．涂改液危害人体健康、污染环境，中小学生最好不要使用或慎用涂改液 B．二氯甲烷沸点较低 C．二氯甲烷易溶于水，涂改液沾到手上时，用水很容易洗去 D．二氯甲烷为四面体的结构，不存在同分异构体 【答案】C 【解析】A项，涂改液中的二氯甲烷等有害物质危害人体健康、污染环境，中小学生最好不要使用或慎用涂改液，A正确；B项，二氯甲烷沸点较低，易挥发，B正确；C项，二氯甲烷难溶于水，用水不容易洗去，C错误；D项，二氯甲烷为四面体的结构，只有一种结构，不存在同分异构体，D正确。故选C。 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】下列有关烷烃的说法中，不正确的是( ) A．在烷烃的分子中，所有的化学键均为单键 B．烷烃的结构简式都可以写成CnH2n+2的形式 C．随分子中碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐升高 D．甲烷是含氢量最大的烷烃 【答案】B 【解析】A项，烷烃分子为饱和烃，所有的化学键均为单键，故A正确；B项，环烷烃结构简式不能用CnH2n+2的形式表示，故B错误；C项，烷烃形成的晶体属于分子晶体，随碳原子数增多，相对分子质量增大，分子间作用力增大，溶沸点升高，故C正确；D项，对于直链饱和烃，碳分子数n，氢分子数2n+2，则氢含量，n越大氢含量越小，所以甲烷含氢量最高，故D正确；故选B。 【变式2-1】(2025·北京丰台高一期末)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．CH3CH2CH3中三个碳原子处于一条直线上 D．CH3CH3与互为同系物 【答案】C 【解析】A项，烷烃的通式为CnH2n+2，故A正确；B项，戊烷存在CH3CH2CH2CH2CH3、、三种同分异构体，故B正确；C项，根据甲烷的正四面体结构可判断CH3CH2CH3中三个碳原子不在同一条直线上，故C错误；D项，CH3CH3与结构相似、分子组成相差3个CH2，互为同系物，故D正确；故选C。 【变式2-2】下列烷烃的沸点按由低到高的顺序排列正确的是( ) ①    ②③④ A．①②③④ B．④③①② C．③④①② D．②①③④ 【答案】D 【解析】一般，随着碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐升高。碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。所以题给4种烷烃的沸点由低到高的顺序为②①③④，D项正确。 【变式2-3】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，故选A。 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】下列关于烷烃性质的叙述不正确的是( ) A．烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高，常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态 B．烷烃都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色 C．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 D．烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应 【答案】B 【解析】A项，烷烃的性质：烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高，常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态，A正确；B项，烷烃均不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不能和溴水反应，故不会使其褪色，B错误；C项，烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合而达到饱和，无论是碳碳键还是碳氢键都是单键，C正确；D项，烷烃跟纯净的卤素单质在光照条件下能发生取代反应，D正确；故选B。 【变式3-1】下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( ) A．甲烷与氯气以物质的量之比为1∶4混合时只生成CCl4 B．甲烷与氯气反应生成的产物中CH3Cl的量最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D．1mol甲烷生成CH2Cl2最多消耗1mol氯气 【答案】C 【解析】A项，甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，四种有机物都会产生，故得不到纯净的CH3Cl，A错误；B项，甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，B错误；C项，由A分析可知，甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物，C正确；D项，1 mol甲烷生成CH2Cl2最多消耗2mol氯气，D错误。故选C。 【变式3-2】下列各组化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗O2的质量、生成水的质量或CO2的质量不变的是( ) A．CH4　C2H6 B．C2H6　C3H6 C．C2H4　C3H6 D．C2H4　C3H4 【答案】C 【解析】最简式相同的烃不论以什么比例混合，只要总质量一定，碳的质量不变，氢的质量也不变，即消耗O2的量、生成水的量及生成CO2的量均不变。A项，CH4、C2H6的分子式不相同，最简式也不相同，不符合题意，A错误；B项，C2H6、C3H6的分子式不相同，最简式也不相同，不符合题意，B错误；C项，C2H4、C3H6的分子式不相同，但二者最简式相同，符合题意，C正确；D项，C2H4、C3H4的分子式不相同，最简式也不相同，不符合题意，D错误；故选C。 【变式3-3】正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型如图所示。下列有关说法正确的是( ) A．正己烷能与溴水发生取代反应而使溴水褪色 B．正己烷的一氯代物有3种 C．正己烷的分子式为C6H12，其沸点是同分异构体中最低的 D．正己烷所有原子可能在同一平面上 【答案】B 【解析】A项，正己烷是饱和烷烃，不能与溴水发生反应，A错误；B项，正己烷的一氯代物有3种，分别是：、、，B正确；C项，正己烷的分子式为C6H14，烷烃的同分异构体中，支链越多，沸点越低，所以正己烷其沸点是同分异构体中最高的，C错误；D项，正己烷是饱和结构，每个碳原子连接的四个原子构成四面体结构，所有原子不可能在同一平面上，D错误；故选B。 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】(2025·北京西城高二期中)下列各组物质中，互为同系物的是(　　) A．乙醇和乙二醇 B．和 C．与 D．和 【答案】D 【解析】结构相似，分子组成中相差1个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物。A项，乙醇含1个-OH，乙二醇含2个-OH，不互为同系物，A不符题意；B项，和均表示二氯甲烷，为同种物质，B不符题意；C项，中-OH直接连在苯环上，属于酚，属于醇，结构不相似，不互为同系物，C不符题意；D项，和均含1个苯环，相差2个CH2原子团，二者互为同系物，D符合题意；故选D。 【变式4-1】下列关于同系物的叙述中，正确的是(　　) A．某有机物同系物的组成可用通式CnH2n＋4表示 B．C5H12表示的一定是纯净物 C．两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍 D．同系物之间具有相同的化学性质 【答案】C 【解析】烷烃是饱和烃，也就是说碳原子结合的H原子最多，烷烃的分子通式为CnH2n＋2，所以烃的分子通式不可能为CnH2n＋4；C5H12有同分异构体，分子式符合C5H12的有机物不止一种，所以C5H12表示的可能是混合物；一个CH2的式量为14，同系物的分子组成上相差一个或多个CH2原子团，所以C正确；同系物之间化学性质相似。 【变式4-2】下列物质一定互为同系物的是(　　) A．①和②　④和⑥ B．④和⑥　⑤和⑦ C．⑤和⑦　④和⑧ D．④和⑧　①和② 【答案】C 【解析】同系物特点：结构和组成相似即官能团种类和数目相同，分子式相差n个CH2。A项，①中一个苯环，②中2个苯环，①和②结构不相似，①和②的组成上相差不是n个CH2，④和⑥相差1个CH2，④为CH2=CH2，⑥可能为CH2=CHCH3，也可能为环丙烷，当⑥为环丙烷时，④和⑥结构不相似，即④和⑥不一定互为同系物，A不正确；B项，④和⑥相差1个CH2，④为CH2=CH2，⑥可能为CH2=CHCH3，也可能为环丙烷，当⑥为环丙烷时，④和⑥结构不相似，即④和⑥不一定互为同系物，B不正确；C项，⑤和⑦、④和⑧结构相似，⑤和⑦相差1个CH2、④和⑧相差2个CH2，所以⑤和⑦一定互为同系物，④和⑧一定互为同系物，C正确；D项，①中一个苯环，②中2个苯环，①和②结构不相似，组成上相差不是n个CH2， ①和②不是互为同系物的关系，D不正确；故选C。 【变式4-3】下列说法正确的是(　　) A．有机物与甲烷是同系物 B．CH3COOCH2CH3和 CH3CH2COOCH3是同一种物质 C．与是同分异构体 D．CH3CH2OH 和具有相同的官能团，互为同系物 【答案】A 【解析】A项，有机物中碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，剩余的价键均与氢原子结合，属于烷烃，则有机物与甲烷属于烷烃同系物，A正确；B项，CH3COOCH2CH3为乙酸乙酯，CH3CH2COOCH3为丙酸甲酯，二者是不同的物质，它们分子式相同，结构不同，属于同分异构体，B错误；C项，由于甲烷是正四面体结构，因此与是同一种物质，C错误；D项，同系物指结构相似，分子组成上相差1个或若干个CH2原子团的物质，结构相似即同系物具有相同种类和数目的官能团，故CH3CH2OH和的官能团种类相同，但是官能团的数目不一样，故不互为同系物，D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】(2025·北京昌平高二期末)某烷烃的结构简式为 ，其系统命名是( ) A．3，4 -二甲基戊烷 B．2，3-二甲基戊烷 C．2-甲基-3-乙基丁烷 D．3-甲基- 2-乙基丁烷 【答案】B 【解析】根据烷烃的系统命名法，选取上述烷烃最长链并编号如图，结合甲基的位置，可命名为：2，3-二甲基戊烷，故选B。 【变式5-1】(2025·北京第五十五中学高二期中)某烷烃的结构简式为，其系统命名是( ) A．3.5-二甲基己烷 B．2-甲基-4-乙基戊烷 C．2，4-二甲基己烷 D．4甲基-2-乙基戊烷 【答案】C 【解析】根据结构简式可知，主链含有6个C原子，2号C和4号C上均连有1个甲基，故该烷烃的系统命名为2，4-二甲基己烷，故选C。 【变式5-2】(2026·北京大学附中高二期末)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 【解析】A项，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项，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项，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项，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5-3】某烷烃的结构简式为  。有甲、乙、丙、丁四位同学对其命名依次为：二甲基乙基戊烷；二甲基乙基戊烷；三甲基己烷；三甲基己烷。下列对四位同学命名的评判，正确的是( ) A．甲的命名主链选择是正确的 B．乙的命名是正确的 C．丙的命名编号是错误的 D．丁的命名是错误的 【答案】C 【解析】根据烷烃的命名原则，选取最长的碳链为主链，从离支链最近的一端开始编号，使支链的位次之和最低，该分子的名称为：2，2，4-三甲基己烷。A项，主链上的碳原子数为6，A错误；B项，乙的命名是错误的，B错误；C项，丙的编号是错误的，支链的位次应该为：2，2，4，C正确；D项，丁的编号是正确的，D错误； 故选C。 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·北京第四中学高二期中)下列各苯的同系物中，一氯代物种类最多的( ) A． B． C． D． 【答案】B 【解析】A项，甲苯中，甲基上的氢原子被取代，可以得到1种一氯代物，苯环上的氢被取代，可以得到3种一氯代物，一氯代物共有4种；B项，乙苯中，乙基上的氢原子被取代，可以得到2种一氯代物，苯环上的氢被取代，可以得到3种一氯代物，一氯代物共有5种；C项，间二甲苯中，核磁共振氢谱有4种氢，结构为：，一氯代物共有4种；D项，均三甲苯中，核磁共振氢谱有2种氢，结构为；，一氯代物有2种； 综合以上分析结果可知，一氯代物种类最多为乙苯；正确选项B。 【变式6-1】下列烷烃在光照条件下与氯气反应，生成一氯代物的种类最少的是(　　) A．CH3CH2CH2CH2CH3 B．CH3CH(CH3)2 C．C(CH3)3C(CH3)3 D．CH3CH(CH3)CH2CH3 【答案】C 【解析】A项，CH3CH2CH2CH2CH3有3种不同环境的H原子，生成3种一氯代物；B项，CH3CH(CH3)2有2种不同环境的H原子，生成2种一氯代物；C项，C(CH3)3C(CH3)3有1种不同环境的H原子，生成1种一氯代物；D项，CH3CH(CH3)CH2CH3有4种不同环境的H原子，生成4种一氯代物；综上可知，C(CH3)3C(CH3)3生成一氯代物的种类最少，故选C。 【变式6-2】1mol某链状烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气246.4L(标准状况下)。它在光照的条件下与氯气反应能生成四种不同的一氯取代物，该烃的结构简式是(　　) A．   B．CH3CH2CH2CH2CH3 C．   D．   【答案】C 【解析】1mol某链状烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气246.4L即消耗氧气11mol，根据烷烃燃烧反应通式可知：CnH2n+2+O2=nCO2+(n+1)H2O，=11解得n=7。A项，该烷烃只有5个碳原子，A不合题意；B项，CH3CH2CH2CH2CH3该烷烃只有5个碳原子，B不合题意；C项，   该烷烃含有7个碳原子，且4种不同环境的H原子，即在光照的条件下与氯气反应能生成四种不同的一氯取代物，C符合题意；D项，  该烷烃含有7个碳原子，且3种不同环境的H原子，即在光照的条件下与氯气反应能生成3种不同的一氯取代物，D不合题意；故选C。 【变式6-3】某链状烷烃的相对分子质量为72，与氯气反应生成的一氯代物只有一种，则该烷烃的结构简式为(　　) A．CH3-C(CH3)2-CH3 B．CH3-CH(CH3)-CH2-CH3 C．(CH3)3C-C(CH3)3 D．CH3-CH2-CH2-CH2-CH3 【答案】A 【解析】某烷烃的相对分子质量为72，则根据烷烃的通式可知，即为戊烷。因为与氯气反应生成的一氯代物只有一种，说明该烷烃中只有一种类型的氢原子，即为新戊烷，则该烷烃的结构简式为CH3-C(CH3)2-CH3，A项正确；故选A。 1 / 1 学科网(北京)股份有限公司 学科网(北京)股份有限公司 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