第3章 第1节 第1课时 有机化合物的一般性质 碳原子的成键特点(教用Word)-【优学精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（鲁科版）

本讲义聚焦有机化合物的一般性质、碳原子成键特点、常见烃类及甲烷取代反应，从实验探究有机物性质入手，通过模型搭建理解碳骨架与成键方式，进而学习烷烃、不饱和烃分类及同系物概念，构建从宏观性质到微观结构再到反应规律的学习支架。 资料以科学探究与实践为特色，设计实验（如酒精挥发、汽油溶解性）和球棍模型搭建活动，帮助学生建立化学观念。设置探究问题（如“含碳化合物是否为有机物”）培养科学思维，结合实例练习题巩固知识，课中辅助实验教学与概念讲解，课后助力学生回顾结构性质关系，查漏补缺。

第1课时　有机化合物的一般性质　碳原子的成键特点 1.通过模型拼插等活动认识有机化合物分子的空间结构，能辨识常见有机化合物分子中的碳骨架。 2.以甲烷、乙烯、乙炔为例认识碳原子的成键特点，并能概括常见有机化合物中碳原子的成键类型。 知识点一　认识有机化合物的一般性质 1.实验探究有机化合物的性质 实验序号 实验操作 实验现象 实验结论 （1） 用棉签蘸取酒精，涂抹在手上 涂抹处发凉 酒精易 挥发 （2） 向两支试管中加入适量水，然后分别加入体积相近的汽油和酒精，振荡试管 汽油与水分层，且汽油在上层，酒精与水互溶 汽油难溶于水，酒精易溶于水 （3） 用坩埚钳夹取一片聚乙烯塑料，置于酒精灯火焰上加热至燃烧 聚乙烯塑料先熔化，后燃烧 聚乙烯塑料受热易熔化，易燃烧 （4） 向试管中加入适量碘水，再滴入适量植物油，振荡后静置 分层，两层均无色 碘可与植物油发生化学反应 2.有机化合物的性质归纳 （1）共性 ①熔点一般较低，常温下多为固态或液态。 ②一般难溶于水，易溶于有机溶剂。 ③绝大多数受热易分解，容易燃烧（CCl4等除外）。 ④一般反应比较复杂，副反应多，反应速率慢，方程式一般用“”连接。 （2）差异性 ①从挥发性来看，有的易挥发，如乙醇、苯等，有的难挥发，如甘油等。 ②从溶解性来看，大多难溶于水，如四氯化碳（CCl4）等，但有的易溶于水，如乙醇、乙酸等。 ③从热稳定性来看，大多受热易分解，如聚乙烯等，但有的具有较强的热稳定性，如酚醛树脂等。 （3）特性 许多有机化合物能与特定的物质反应表现出一定的特性，如乙醇可以被KMnO4氧化而使紫色酸性KMnO4溶液褪色。 【探究活动】 1.含碳的化合物一定是有机化合物吗？ 提示：不一定，有机化合物中一定含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有机化合物。 2.是否所有的有机化合物都难溶于水且都易燃烧？ 提示：否。有的有机化合物易溶于水，如乙醇、乙酸等。有机化合物的性质是指“绝大多数”有机化合物的性质，并不是绝对的，有的有机化合物不仅不能燃烧反而可作灭火剂，如四氯化碳（CCl4）。 3.有机化合物受热都易分解吗？ 提示：大多数有机化合物受热易分解，但有些有机化合物如酚醛树脂等则具有较强的热稳定性。 4.易溶于汽油、苯等有机溶剂的物质一定是有机化合物吗？ 提示：有机化合物一般易溶于有机溶剂，但易溶于有机溶剂的物质不一定是有机化合物，如Br2、I2等。 1.日常生活中离不开化学。下列物资的主要成分不属于有机物的是（　　） A.医用酒精 B.塑料护目镜 C.84消毒液 D.医用橡胶手套 解析：C　乙醇、塑料、橡胶属于常见的有机化合物，A、B、D项均不符合题意；84消毒液的主要成分为NaClO，NaClO 属于无机物，C项符合题意。 2.大多数有机化合物具有的性质是（　　） A.熔、沸点高 B.易燃烧 C.易溶于水 D.反应快 解析：B　大多数有机化合物熔、沸点低，易燃烧，难溶于水，易溶于有机溶剂，反应慢，副反应多。 知识点二　碳原子的成键特点 1.搭建有机化合物分子的球棍模型 试用不同颜色的小球分别代表碳原子、氢原子、氧原子和氯原子等，搭建不同的有机化合物分子的球棍模型，并写出相应有机化合物的结构简式和结构式。 活动项目 球棍模型 结构简式 结构式 搭建甲烷分子的球棍模型 CH4 搭建乙烷分子的球棍模型 CH3CH3 活动项目 球棍模型 结构简式 结构式 搭建丙烷分子的球棍模型 CH3CH2CH3 2.甲烷的组成与结构 分子式 结构式 球棍模型 空间填充模型 CH4 结构 特点 原子之间以单键结合，空间结构为　正四面体　形，碳原子位于正四面体的中心 3.碳原子的成键特点 （1）每个碳原子能与其他原子形成　4　个共价键。 （2）碳原子与碳原子之间可以形成单键（）、双键（）或三键（—C≡C—）。 （3）碳原子之间彼此可以通过共价键形成　碳链　或　碳环　，既可形成直链，也可带支链。 （4）碳原子与其他原子成键 碳原子也可以与卤素、氧、氮等其他元素的原子形成共价键。 4.有机化合物组成和结构的表示方法 表示方法（以甲烷为例） 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 最简式（实验式）： CH4 表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子 表示方法（以甲烷为例） 含义 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： 用元素符号和短线“—”表示分子中原子的连接顺序和成键方式的式子，但不表示真实空间结构 表示方法（以甲烷为例） 含义 结构简式：CH4 结构式的简便写法，着重突出结构特点 球棍模型： 小球表示原子，短棍表示化学键，展示了空间结构 空间填充模型： 表示原子的相对大小和空间的相对位置 5.有机化合物的命名 （1）当碳原子数n≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示。 （2）若n＞10，用中文数字表示。如C8H18命名为辛烷；C18H38命名为十八烷。 （3）当碳原子数相同，结构不同时，用正、异、新来表示。 【探究活动】 1.含有多个碳原子的有机化合物（碳原子个数大于或等于3）的所有碳原子都在同一条直线上吗？ 提示：碳原子个数大于或等于3的有机化合物分子中的碳原子不在同一条直线上。这是因为每两个C—C键之间的夹角不是180°。 2.试分析有机物中氧原子和卤素原子的成键特点。 提示：氧原子可形成双键或2个单键，卤素原子形成1个单键。 1.下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中能反映其真实存在状况的是（　　） 解析：D　分子的空间填充模型不仅可表示分子的空间结构，还可以表示原子的相对大小，因此空间填充模型能真实反映分子结构状况。 2.下列碳原子的连接方式不正确的是（　　） 解析：D　碳原子最多形成四个共价键，D选项中有一个碳原子形成了五个共价键，错误。 3.（2025·天津期中）下列化学用语的描述或表示错误的是（　　） A.有机物分子中，碳原子与碳原子之间可以形成单键、双键或三键：、、—C≡C— B.甲烷分子式和实验式均表示为“CH4” C.丙烷分子球棍模型： D.CCl4空间填充模型： 解析：D　CCl4中Cl原子比C原子半径大，该图是甲烷分子的空间填充模型，D错误。 知识点三　几种常见的烃　同系物 一、几种常见的烃 1.烃的概念 仅由碳和氢两种元素组成的有机化合物称为烃，也叫作碳氢化合物。 2.烷烃 （1）含义 碳原子之间都以单键结合成　碳链　，碳原子的剩余价键均与氢原子结合的烃称为烷烃。烷烃分子中每个碳原子的最外层电子都被充分利用，达到“饱和”状态，也叫作　饱和链烃　。 （2）结构特点 ①“单”：每个碳原子形成4个共价键，碳原子之间以单键相连。 ②“链”：碳原子之间形成链状。 ③“饱”：碳原子的剩余价键全部跟氢原子相结合达到“饱和”状态。 ④实例： 丙烷（C3H8） 丁烷（C4H10） 戊烷（C5H12） 结构式 结构简式 CH3CH2CH3 CH3CH2CH2CH3 CH3CH2CH2CH2CH3 球棍模型 3.环烃 分子式为C4H8的烃，碳原子之间形成碳环时，这种烃称为环丁烷，其结构简式为。像环丁烷这样，分子中有碳环（碳原子之间以共价键相连形成的环）的烃称为环烃。环烷烃（如环丁烷）属于饱和烃。 4.不饱和链烃 （1）乙烯 乙烯分子中，碳原子之间以　双键　结合形成碳链；乙烯分子中所有原子在同一个平面内，同一碳原子上的碳碳双键和两个碳氢键中，任意两个键之间的夹角都约为　120°　。 （2）乙炔 乙炔分子中，碳原子之间以　三键　结合形成碳链；乙炔分子是直线形分子，碳碳三键和碳氢键之间的夹角为　180°　。 （3）不饱和链烃 乙烯、乙炔分子中，碳原子还有能与氢原子结合的价键，每个碳原子的最外层电子没有被充分利用，即没有达到“饱和”状态，这样的烃叫作不饱和链烃。 （4）乙烷、乙烯、乙炔的结构比较 乙烷 乙烯 乙炔 分子式 C2H6 C2H4 C2H2 结构式 续表 乙烷 乙烯 乙炔 球棍 模型 空间 填充 模型 提醒：有机物分子中，若碳原子连接有4个原子（或原子团）则为饱和碳原子，若连接的原子或原子团小于4，则为不饱和碳原子。 二、同系物 1.含义 烷烃的通式为CnH2n＋2（n为大于或者等于1的整数）。相邻烷烃分子在组成上均相差一个　CH2　原子团。像这种结构相似、分子组成相差一个或若干个　CH2　原子团的有机化合物互称为同系物。 2.同系物的判断 （1）判断同系物的三个关键 ①“同”——互为同系物的物质必须属于同一类物质。 ②“似”——结构相似，是指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。 ③“差”——组成上相差n个CH2原子团（n≥1）。 a.同系物一定具有不同的碳原子数（或分子式）。 b.同系物一定具有不同的相对分子质量（相差14n）。 （2）判断同系物的易错点 ①同系物必须是“有机化合物”。 ②分子组成相差n个CH2原子团的有机化合物不一定是同系物，如CH2CH2（分子式为C2H4）和（分子式为C6H12）不是同系物。 ③互为同系物的分子中各元素的质量分数可能相同，也可能不相同。 ④具有相同通式的有机化合物，除烷烃外都不能确定是不是同系物。 1.以下结构表示的物质中属于烷烃的是（　　） A.CH3OCH3 B.CH2CHCH3 C. D. 解析：C　A项，CH3OCH3中含氧原子，不属于烃，因此不可能属于烷烃；B项，CH2CHCH3中含有碳碳双键，不属于烷烃；D项，分子中含有碳环结构，不属于烷烃。 2.下列物质中与其他三种不互为同系物的是（　　） A.　　　　　B. C. D. 解析：B　同系物的结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，A为CH3CH3，C为CH3CH2CH2CH3，D为CH3CH2CH（CH3）CH3，三者的分子结构均是由碳原子之间以碳碳单键结合形成的碳链，结构相似，均符合烷烃的分子通式（CnH2n＋2），所以A、C、D项所示物质互为同系物；B项所示物质的分子式为C3H6，不符合烷烃的分子通式（CnH2n＋2），且其分子中碳原子之间以共价键相连形成碳环，故其属于环烷烃，与A、C、D项所示物质不互为同系物。 3.（2025·广西玉林期中）下列表示正确的是（　　） A.异丁烷的结构简式：CH3CH2CH2CH3 B.甲烷的结构式：HH C.丙烷分子中含有3个碳原子，空间填充模型为 D.C2H6和C4H10互为同系物 解析：D　CH3CH2CH2CH3是丁烷的结构简式，A错误；甲烷的空间结构是正四面体形，含有C—H键，其结构式为，B错误；丙烷分子中含有3个碳原子，球棍模型为，C错误；C2H6和C4H10都是烷烃，互为同系物，D正确。 知识点四　甲烷的取代反应 1.实验探究甲烷与氯气的反应 实验 操作 用漫射日光照射大试管中的混合气体（如图所示） 实验 现象 ①气体颜色变浅； ②试管内壁有油状液滴出现； ③试管内液面逐渐上升 有关化学 方程式 2.取代反应 （1）概念 有机化合物分子里的某些原子（或原子团）被其他原子 （或原子团）代替的反应。 （2）甲烷的取代反应 反应条件 光照（在暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，否则会发生爆炸） 反应物 甲烷与Cl2的反应，其中反应物是纯卤素单质即氯气，而不是氯水 生成物 生成物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机化合物与HCl形成的混合物。甲烷的四种氯代产物都难溶于水。常温下除一氯代物是气体外，其他三种氯代产物都是油状液体。三氯甲烷曾被用作外科手术的麻醉剂，二氯甲烷和四氯化碳是常用的有机溶剂 物质的量 的关系 甲烷与氯气发生取代反应时，每1 mol H原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同时生成 1 mol HCl分子 反应特点 甲烷与氯气的反应逐步进行，化学方程式应分步书写，甲烷的取代反应中，生成的是四种有机化合物和HCl的混合物，因此，此反应一般不用于物质的制备 （3）取代反应与置换反应的比较 取代反应 置换反应 实例 甲烷与氯气反应 Zn＋H2SO4ZnSO4＋H2↑ 含义 有机化合物分子里的某些原子（或原子团）被其他原子（或原子团）代替的反应 一种单质跟一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物的反应 参与物质 反应物和生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定有单质 反应条件 反应受催化剂、温度、光的影响 水溶液中置换遵循强制弱的原则 反应中电 子得失 不一定有电子的得失 一定有电子的得失 反应是 否可逆 有很多是可逆反应 反应一般单向进行 1.实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。 光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是（　　） 解析：D　CH4和Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物，只有CH3Cl常温下是难溶于水的气体，CH2Cl2、CHCl3和CCl4是无色油状液体且难溶于水，HCl极易溶于水，故试管内气体体积减小，颜色变淡，液面上升，试管壁上有无色油状液滴出现，D项正确。 2.有机物分子里的原子（或原子团）被其他原子（或原子团）所替代的反应叫作取代反应。下列反应中属于取代反应的是（　　） A.AgNO3＋HClAgCl↓＋HNO3 B.CH4＋2O2CO2＋2H2O C.CH2Br2＋Cl2CHClBr2＋HCl D.CH3CH2OHCH2CH2↑＋H2O 解析：C　A反应是复分解反应，不属于取代反应；B反应为CH4的燃烧，是氧化反应，而D反应中没有原子或原子团被替代，故B、D也不属于取代反应。 1.下列关于有机物的说法正确的是（　　） A.有机物大多数难溶于水 B.有机物只含有碳、氢两种元素 C.含碳元素的化合物一定属于有机物 D.有机物都易燃烧 解析：A　大多数有机物难溶于水，A正确；有机物除含有碳元素外，还可能含有氢、氧、氮、硫等元素，B错误；碳的氧化物及碳酸盐等，不属于有机物，C错误；多数有机物易燃烧，有的有机物可作灭火剂，如CCl4，D错误。 2.下列说法错误的是（　　） A.CH3CH2CH3的结构式为 B.含有两个碳原子的有机化合物叫乙烷 C.CH3（CH2）10CH3叫十二烷 D.正己烷的结构简式为CH3（CH2）4CH3 解析：B　含有两个碳原子的有机化合物不一定是烷烃，可能是乙烯、乙炔等，B错误。 3.下列各项中，表达不正确的是（　　） A.丙烷的最简式：C3H8 B.正丁烷的球棍模型： C.异丁烷的结构简式：CH（CH3）3 D.甲烷为平面正方形结构，其结构式： 解析：D　丙烷的分子式为C3H8，由于分子中原子个数已是最简整数比，因此其最简式也为C3H8，A项正确；正丁烷的结构简式为CH3CH2CH2CH3，因此其球棍模型为，B项正确；写结构简式时可以将分子结构中相同的基团合并，如异丁烷的结构简式为，可以简写成CH（CH3）3，C项正确；甲烷为正四面体形结构，D项错误。 4.下列反应属于取代反应的是（　　） ①Zn＋2HClZnCl2＋H2↑ ②NaOH＋HClNaCl＋H2O ③CH3CH3＋2Br2CH2BrCH2Br＋2HBr ④CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBr A.②③ B.①③ C.②④ D.③④ 解析：D　反应①属于置换反应；反应②属于复分解反应；反应③中1个CH3CH3分子中的2个H原子被2个Br原子代替： Br—Br＋＋Br—Br＋2HBr， 该反应是取代反应；反应④中1个CH2Cl2分子中的1个H原子被1个Br原子代替，该反应是取代反应。 5.（2025·陕西西安期末）如图所示是碳原子相互结合的方式，小球表示碳原子，小棍表示化学键，碳原子上其余的化学键都与氢原子结合。下列说法正确的是（　　） A.c的分子式为C4H9 B.a、c、e属于饱和烃 C.b、d互为同系物 D.c可以使酸性高锰酸钾溶液褪色 解析：B　根据球棍模型，可知c的分子式为C4H10，A错误；饱和烃是指分子中的每个碳原子都是以碳碳单键结合的烃，主要包括：烷烃和环烷烃，可知图中表示饱和烃的是a、c、e，B正确；b为烯烃，d为炔烃，两者结构不相似，不互为同系物，C错误；c为CH（CH3）3，与酸性高锰酸钾溶液不反应，D错误。 6.如图表示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原子结合。 （1）图中属于链状烷烃的是　A、C　（填字母）。 （2）在上图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳碳单键，还可以形成　碳碳双键　和　碳碳三键　；不仅可以形成碳链，还可以形成　碳环　。 （3）上述物质分子式相同的是A与　C　，B与　EFH　，D与　G　（填字母）。 （4）A的名称：　正丁烷　。 解析：依据图示和题给信息，可知一根小棍表示碳碳单键，两根表示碳碳双键，三根表示碳碳三键，同时根据碳原子能形成4对共用电子，把碳原子剩余价键用氢原子补全，即得到相应的烃。（1）碳原子间以单键形式连接的链烃为链状烷烃，符合此要求的物质为A、C。 （2）由题给图示可知，碳原子间可形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键；不仅可以形成碳链，还可以形成碳环。 （3）题给八种物质的分子式依次为C4H10、C4H8、C4H10、C4H6、C4H8、C4H8、C4H6、C4H8，因此与A分子式相同的是物质C；与B分子式相同的是EFH；与D分子式相同的是G。（4）A的名称为正丁烷。 1.下列关于有机化合物的叙述不正确的是（　　 ） A.碳原子性质较活泼，除了C原子之间可以成键外，与其他元素的原子也可形成化学键 B.碳原子间能形成单键，也能形成双键或三键，还能形成碳链或碳环 C.易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质不一定是有机化合物 D.有机化合物所发生的反应，一般比较复杂，速度缓慢，并且还常伴有副反应发生 解析：A　碳原子除了彼此间可以成键外，还可以与其他元素的原子成键，形成烃的衍生物，但碳元素的非金属性较弱，碳原子性质不活泼，A错误。 2.（2025·浙江温州期中）下列物质中属于烃的是（　　） A.CH4 B.CH3OH C.CH3COOH D.C6H12O6 解析：A　CH4是仅由C、H两种元素组成的化合物，属于烃；CH3OH、CH3COOH、C6H12O6是由C、H、O三种元素组成的化合物，属于烃的衍生物。 3.以下结构表示的有机物不属于烷烃的是（　　） A.　　　　 　 B. C. D. 解析：D　碳原子之间都以碳碳单键结合成链状的烃属于烷烃。 4.下列反应不属于取代反应的是（　　） A.CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl B.C2H5OH＋HBrC2H5Br＋H2O C.C2H5Br＋NaOHC2H5OH＋NaBr D.CaCl2＋Na2CO3CaCO3↓＋2NaCl 解析：D　A、B、C三项反应均为取代反应，D项反应为复分解反应。 5.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∶1混合时只生成CH3Cl 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.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气 解析：C　甲烷与氯气发生取代反应生成的有机化合物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；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的量最多，B错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗 4 mol 氯气，D错误。 6.下列关于CH4和的叙述不正确的是（　　） A.均能用组成通式CnH2n＋2来表示 B.二者均为烷烃，在光照条件下均可与Cl2发生取代反应 C.分子中的碳原子可能共平面 D.二者都是饱和烃 解析：C　因二者均为烷烃，都符合通式CnH2n＋2，都是饱和烃，都可与Cl2发生取代反应，A、B、D正确；根据甲烷的正四面体结构推断，分子中间碳原子连接3个碳原子和一个氢原子，呈四面体形结构，则四个碳原子不可能共平面，C错误。 7.下列叙述正确的是（　　） A.含5个碳原子的有机物分子中最多有4个 C—C 键 B.正戊烷分子中所有碳原子在同一条直线上 C.碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n＋2 D.分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物 解析：D　碳原子之间可以形成碳链，无论是否带支链，含5个碳原子的有机物分子中最多含有4个C—C键；碳原子之间也可以形成碳环，无论是否带支链，含5个碳原子的有机物分子中最多含有6个C—C键，A项错误；正戊烷分子中每个C原子与周围4个原子均形成四面体形结构，则所有的碳原子不在同一条直线上，B项错误；烷烃和环烷烃中均只含有C—C键与C—H键，C项错误；满足通式CnH2n＋2的有机物是烷烃，所以分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物，D项正确。 8.如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物，则需要消耗氯气（　　） A.0.5 mol B.1 mol C.1.5 mol　 D.1.25 mol 解析：D　利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的，故这四种氯代物共 0.5 mol，每种氯代物的物质的量为0.125 mol，含氯原子的物质的量为0.125 mol×1＋0.125 mol×2＋0.125 mol×3＋0.125 mol×4＝1.25 mol，而从甲烷分子中每取代1 mol氢原子，就消耗1 mol Cl2，因此消耗的Cl2的物质的量也为1.25 mol。 9.下列关于CH4和CCl2F2（名称为氟利昂-12）的叙述正确的是（　　） A.CH4和CCl2F2都是正四面体形结构的分子 B.CH4为正四面体形结构，CCl2F2为平面形结构 C.CH4和CCl2F2都只有一种结构 D.CH4和CCl2F2都是易燃易爆物质 解析：C　CCl2F2可以认为是CH4分子中的H被Cl和F代替后的物质，故其空间结构和CH4类似，为四面体形结构，两者空间结构都只有一种，C正确，A、B错误；CH4易燃易爆，但CCl2F2化学性质稳定，不易燃烧，D错误。 10.如图是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型。下列说法正确的是（　　） A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体形结构 B.CH4、CCl4和CH3Cl在常温下的状态不完全相同 C.CH4中的化学键和CCl4中的化学键完全相同 D.CH4、CCl4和CH3Cl中所有原子均共平面 解析：B　CH3Cl中含C—H键和C—Cl键两种不同的化学键，故不是正四面体形结构，A项错误；常温下，CH4、CH3Cl呈气态，CCl4呈液态，B项正确；CH4中的化学键为C—H键，CCl4中的化学键为C—Cl键，两者中的化学键不相同，C项错误；三者都是四面体形结构，分子中有3个原子共平面，D项错误。 11.（2025·广西柳州期中）近期，我国科学家成功研制出天然气（主要成分为甲烷）在液态锡催化作用下的高效制氧设备，该设备发生反应的微观原理如图所示，下列说法错误的是（　　） A.甲烷是由1个碳原子和4个氢分子构成 B.反应前后液态锡的质量和化学性质不变 C.该反应为分解反应 D.保持甲烷化学性质的最小粒子是甲烷分子 解析：A　甲烷（CH4）是由1个碳原子和4个氢原子构成，A错误；由题干信息可知，液态锡是反应的催化剂，催化剂在反应前后质量和化学性质不发生变化，B正确；该反应甲烷在液态锡催化作用下生成碳和氢气，该反应为分解反应，C正确；甲烷化学性质的最小粒子是甲烷分子，D正确。 12.下列关于同系物的说法中正确的是（　　） ①C3H8和C5H12的关系一定是同系物 ②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物 ③若烃中碳、氢元素的质量分数相同，它们不一定是同系物 A.② B.③ C.①③ D.②③ 解析：C　C3H8和C5H12都属于烷烃，结构相似，且分子组成相差两个CH2原子团，二者互为同系物，①正确；分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物的结构不一定相似，不一定是同系物，如乙烯和环丙烷，②错误；同系物中碳、氢元素的质量分数不一定对应相同，如甲烷与乙烷。烃中碳、氢元素的质量分数对应相同，不一定是同系物，如乙炔与苯，③正确。 13.下列事实中能证明甲烷分子具有以碳原子为中心的正四面体形结构的是（　　） A.CH3Cl只代表一种物质 B.CH2Cl2只代表一种物质 C.CHCl3只代表一种物质 D.CCl4只代表一种物质 解析：B　CH4分子中有4个等同的C—H键，在空间可能有2种对称分布——正四面体形结构和平面正方形结构（如图所示）。 对于正四面体形的空间结构，4个顶点的位置完全相同，4个氢原子完全相同，所以其一氯代物（CH3Cl）、二氯代物（CH2Cl2）、三氯代物（CHCl3）、四氯代物（CCl4）都只有1种结构。而平面正方形结构中，4个氢原子的位置虽然也相同，但相互间存在相邻和相间的关系，所以其一氯代物（CH3Cl）、三氯代物（CHCl3）、四氯代物（CCl4）都只有1种结构，但二氯代物（CH2Cl2）却有2种结构（如图所示）。 因此，由CH2Cl2只代表一种物质可以证明甲烷分子为正四面体形结构，而不是平面正方形结构。 14.〔多选〕如图所示的装置是某次实验最初的情况（夹持装置省略），烧瓶内盛有等体积的甲烷和Cl2（忽略Cl2在水中的溶解），用光照射烧瓶一段时间，下列说法不正确的是（　　） A.只能生成CH3Cl一种有机化合物 B.烧瓶内液面可能上升 C.大试管内的液体可能会分层 D.向水中加入紫色石蕊试液后变蓝 解析：AD　甲烷和Cl2反应生成四种氯代产物，A错误；甲烷和Cl2反应生成的一氯甲烷和HCl是气体，其余都是液体，且HCl易溶于水，烧瓶内压强减小，则液面上升，B正确；反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳均为油状液体且密度比水的大，在水的下层，C正确；反应生成的HCl溶于水，形成盐酸，溶液显酸性，加入紫色石蕊试液后变红，D错误。 15.（2025·甘肃武威期末）可燃冰是一种新型能源，在我国南海储量很高，其主要成分为甲烷（CH4）。 （1）纯净的CH4气体在空气中燃烧的化学反应方程式为　CH4＋2O2CO2＋2H2O　。 （2）CH4能还原CuO，某化学兴趣小组同学设计实验探究CH4还原CuO的反应。 【提出问题】CH4还原CuO的反应产物是什么？ 【查阅资料】白色的无水硫酸铜固体遇水变蓝色。 【实验探究】 ①在点燃B处酒精灯之前先通入甲烷气体的作用　排尽装置内的空气，防止加热时发生爆炸　； ②点燃酒精灯一段时间后B装置内的现象　黑色粉末变红　，证明有铜生成； ③反应过程中，C装置中的现象　白色固体变为蓝色　，证明有水生成； ④D装置内澄清石灰水变浑浊，证明有　二氧化碳　生成； ⑤请根据以上信息写出CH4还原CuO的化学反应方程式　4CuO＋CH44Cu＋CO2＋2H2O　。 解析：反应前先通入甲烷排出装置内的空气，防止甲烷气体与空气混合在加热时可能出现爆炸，浓硫酸吸收甲烷中的水分，防止干扰后续对还原产物的检验，甲烷还原氧化铜得到铜单质，故B装置的黑色粉末变红，若C装置中无水硫酸铜变蓝，则证明产物中有水生成，若D装置内澄清石灰水变浑浊，则证明有二氧化碳生成。 16.利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图： 根据设计要求回答问题： （1）B装置有三个作用：①控制气流速度；②均匀混合气体；③　干燥混合气体　。 （2）设＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应　大于或等于4　。 （3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是　吸收过量的氯气　。 （4）E装置的作用是　CD　（填字母）。 A.收集气体 B.吸收氯气 C.防止倒吸 D.吸收氯化氢 （5）该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分为　ab　（填字母）。 a.CH4　b.CH3Cl　c.CH2Cl2　d.CHCl3　e.CCl4 解析：（1）B装置的三个作用：①控制气流速度，从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。 （2）当反应为CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl时生成HCl气体的量最多，所以要保证＝x≥4。（3）KI能吸收多余的Cl2，反应的化学方程式为Cl2＋2KI2KCl＋I2。 （4）E装置既能吸收反应生成的HCl气体，同时还能防止倒吸。 16 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $