第2章 拓展专题2 烃的燃烧规律 有机物分子中原子共线、共面的判断（教用Word）-【优学精讲】2025-2026学年高中化学选择性必修3（人教版）

该高中化学讲义通过系统梳理烃的燃烧规律与有机物原子共线共面判断构建知识体系，以燃烧通式、规律表格（如氢原子数与体积变化关系）呈现燃烧规律，用“甲烷甲基像风扇”等模型解读及三步法思维模型梳理共线共面问题，清晰展现重难点内在联系。 讲义亮点是分层例题设计，如基础题（等物质的量/等质量烃燃烧耗氧量比较）与综合题（多基团共面判断），结合科学思维中的模型建构（三步法判断共面）和证据推理（燃烧规律推导），帮助不同学生掌握方法，解析详尽支持自主复习，助力教师精准教学。

拓展专题2　烃的燃烧规律　有机物分子中原子共线、共面的判断 一、烃燃烧耗氧量的判断 1.烃的完全燃烧通式及规律 CxHy＋（ x＋）O2xCO2＋H2O 依据燃烧通式，不难发现其中的规律： 规律1：等物质的量的烃完全燃烧时，消耗氧气的量由x＋来决定，该值越大，耗氧量越多。 规律2：等质量的烃完全燃烧时，消耗氧气的量由或氢原子的质量分数来决定，该值越大，耗氧量越多。 2.烃完全燃烧前后气体体积的变化 气态烃（CxHy）在100 ℃及其以上温度完全燃烧时气体体积变化规律与氢原子个数有关。 CxHy＋（ x＋）O2xCO2＋H2O（g）　ΔV＝－1，ΔV的值与烃分子中的氢原子数有关，可能增大，也可能减小或不变，具体关系如下： 氢原子数 体积变化（ΔV） 实例 y＝4 ΔV＝0，总体积不变 CH4、C2H4等 y＜4 ΔV＜0，总体积减小 只有C2H2符合 y＞4 ΔV＞0，总体积增大 C2H6等 1.在常温常压下有CH4、C2H6、C3H8和C4H10四种气态烃。 （1）取等物质的量的四种气态烃，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是　C4H10　（填分子式）。 （2）取等质量的四种气态烃，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是　CH4　（填分子式）。 解析：（1）1 mol CxHy完全燃烧时的耗氧量为mol，由各烃的分子式中C、H原子数目可知，相同物质的量的各烃中，C4H10的耗氧量最大。 （2）等质量的各烃中氢元素的质量分数越大，消耗氧气越多，CH4、C2H6、C3H8、C4H10的C、H原子数目之比分别为1∶4、1∶3、3∶8、2∶5，CH4中氢元素的质量分数最大，故等质量的各烃中CH4消耗氧气最多。 2.120 ℃时，1体积某烃和4体积O2混合，完全燃烧后，恢复到原来的温度和压强，测得反应前后气体的体积不变。该烃分子中所含的碳原子数不可能是（　　） A.1　　B.2 C.3　　D.8 解析：D　设烃的化学式为CxHy，则该烃燃烧的化学方程式为CxHy＋（ x＋）O2xCO2＋H2O（g），120 ℃时水为气态，完全燃烧后恢复到原来的温度和压强，体积不变，则：1＋x＋＝x＋，解得：y＝4，依据题意，4体积氧气为适量或过量，故x＋≤4，因为y＝4，故x≤3，D符合题意。 3.有下列有机物①CH4　②C2H4　③C2H2　④甲苯　⑤甲醛（HCHO）　⑥乙酸。 （1）等物质的量的上述有机物完全燃烧耗氧量最多的是　④　（填序号，下同）。 （2）等质量的上述有机物完全燃烧耗氧量最多的是　①　。 （3）等质量的上述有机物完全燃烧耗氧量相同的是　⑤⑥　。 解析：（1）根据有机物燃烧的通式，设有机物分子式为CxHyOz，耗氧量为（ x＋－）mol，假设各有机物均为1 mol，①CH4耗氧量为2 mol，②C2H4耗氧量为（2＋1）mol＝3 mol，③C2H2耗氧量为（ 2＋）mol＝2.5 mol，④甲苯分子式为C7H8，耗氧量为（ 7＋）mol＝9 mol，⑤甲醛分子式为CH2O，耗氧量为（ 1＋－）mol＝1 mol，⑥乙酸分子式为C2H4O2，耗氧量为（ 2＋－）mol＝2 mol，因此等物质的量上述有机物完全燃烧耗氧量最多的是④。 （2）等质量的题述有机物耗氧量的比较，变形分别得到：CH4、CH2、CH、C、C·H2O、C2·（H2O）2（写成C·H2O），碳原子的质量相等，看H的个数，个数越多耗氧量越多，因此等质量的题述有机物完全燃烧耗氧量最多的是①。 （3）等质量的题述有机物完全燃烧耗氧量相同的是⑤⑥。 二、有机物分子中原子共线、共面问题 （一）常见有机物的基本模型解读 1.直链烷烃非直链。即直链上的所有碳原子不可能处在同一条直线上，它们呈锯齿形排列。单键可以旋转，所以主链上的碳原子可以处于同一平面上。 2.甲烷甲基像风扇。即CH4中的碳、氢原子，最多有三个原子共平面。如果碳原子周围是四个单键，那么结构中的四个或五个原子就不可能共平面。 3.乙烯蟹形共平面。乙烯分子中6个原子共平面，键角为120°。分子中的碳碳双键不能旋转，则含碳碳双键的有机物分子可能存在顺反异构。 4.乙炔直直一条线。乙炔分子中4个原子在一条直线上，键角为180°。分子中的4个原子当然也在同一平面上。 5.苯环完美像雪片。苯分子中12个原子共平面，键角为120°。分子中处于对位的4个原子一定在同一条直线上：。 （二）结构不同的基团连接后原子共面的分析 1.直线与平面连接 直线结构中如果有2个原子（或1个共价键）与1个平面结构共用，则直线在这个平面上。如CH2CH—C≡CH，其分子结构为，中间两个C原子既在乙烯平面上，又在乙炔直线上，所以乙炔直线在乙烯平面上，所有原子共平面。 2.平面与平面连接 如果2个平面结构通过单键相连，则由于单键能旋转，2个平面不一定重合。如苯乙烯分子（）中一定共平面的原子有12个，最多有16个。 3.平面与立体连接 如果—CH3与平面结构通过单键相连，则由于单键能旋转，—CH3的1个H原子可能旋转到平面上。如丙烯分子（）中，一定共平面的原子有6个，最多有7个。 4.直线、平面与立体连接 如图所示的大分子中，一定共平面的原子至少有12个（苯环上的6个C原子、5个H原子，再加上与苯环直接相连的1个C原子），最多有19个（苯环上的6个C原子、5个H原子，CC、C≡C以及与其相连的2个H原子，—CH3上的1个C原子和1个H原子），6、8、9、10号原子共线；1、2、3、4号原子共线。 （三）判断有机化合物分子中共线、共面的思维模型——三步法 1.某烃的结构简式为，有关其结构说法正确的是（　　） A.所有原子可能在同一平面上 B.所有原子可能在同一条直线上 C.所有碳原子可能在同一平面上 D.所有氢原子可能在同一平面上 解析：C　该分子可表示为根据乙烯、苯为平面结构，乙炔为直线形结构，CH4为四面体结构及单键能绕键轴旋转，双键和三键不能绕键轴旋转，从a、b两个图示中可得：当a、b中用虚线所围的两个面完全重合时共面的原子最多，此时所有的碳原子都共面，但共直线的碳原子只有a图中编号的5个碳原子。由于分子中有—CH3，故分子中所有原子不共面。 2.下列说法正确的是（　　） A.CH3CHCHCH3分子中的4个碳原子在同一直线上 B.已知异丙苯的结构简式为，其中碳原子可能都处于同一平面上 C.工业上可由乙苯生产苯乙烯：，乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7 D.异戊二烯[CH2C（CH3）CHCH2]分子中最多有11个原子共平面 解析：D　乙烯分子是平面结构，所以2-丁烯中的4个碳原子在同一平面上，而不在同一直线上，A错误；异丙基[—C（CH3）2]的中心C原子形成4条单键，为四面体结构，C—C旋转而使1个—CH3中的C原子可能转到与苯环共平面，所以异丙苯中一定有7个C原子共平面，最多有8个C原子共平面，异丙苯中碳原子不可能都处于同一平面上，B错误；苯环和碳碳双键（CC）都为平面结构，与苯环直接相连的原子与其在同一平面上，则乙苯和苯乙烯均一定有7个C原子共平面，最多有8个C原子共平面，C错误；异戊二烯分子中，C—C旋转而使2个CC及与CC直接相连的原子在同一个平面上，—CH3最多有1个H原子能转到该平面上，则最多有11个原子共平面，如图：，D正确。 3.某烃的结构简式如图，下列说法中正确的是（　　） A.该烃的核磁共振氢谱有6组峰 B.1 mol该烃完全燃烧消耗16.5 mol O2 C.该烃分子中至少有10个碳原子处于同一平面上 D.该烃是苯的同系物 解析：C　该烃分子结构对称，含3种处于不同化学环境的H原子，则其核磁共振氢谱图中有3组吸收峰，A错误；该有机化合物分子式为C14H14，1 mol该烃完全燃烧消耗氧气的物质的量为（ 14＋）mol＝17.5 mol，B错误；苯环为平面结构，与苯环直接相连的原子一定在苯环所在的平面内，则苯环与其直接相连的甲基上的C原子及另一苯环上的2个C原子和另一甲基上的C原子共面，则该烃分子中至少有10个碳原子处于同一平面上，C正确；苯的同系物分子中只含有1个苯环，而该烃分子中含有2个苯环，不属于苯的同系物，D错误。 4.下列有机物分子中，所有的原子不可能都处于同一平面的是（　　） A.CH2CH2 B.CH2CH—CHCH2 C. D. 解析：D　分子中存在甲基，甲基中所有原子不可能在同一平面上，选D。 5.已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，现有结构简式如图所示的烃，下列说法中正确的是（　　） A.该分子中处于同一直线上的碳原子最多有6个 B.1 mol该烃发生加成反应，最多消耗7 mol H2 C.该烃的一氯代物共有8种 D.分子中至少有12个碳原子处于同一平面上 解析：D　两个相连的苯环中，处于对角线位置的5个碳原子一定共直线，再加上碳碳三键的2个碳原子，共7个碳原子一定共直线，这条线必在左侧苯环确定的平面内，且左侧苯环上其余的四个碳原子，还有与苯环相连甲基的碳原子也在左侧苯环确定的平面内，则至少有12个碳原子共平面，A错误，D正确；1 mol该分子中有1 mol碳碳三键和2 mol苯环，1 mol该分子最多消耗8 mol氢气，B错误；该分子的等效氢种类如图：，共10种，C错误。 5 / 5 学科网（北京）股份有限公司 $