2.1.1 烷烃的结构和性质 导学案 -2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修3

第二章 烃 第一节 烷烃 第1课时 烷烃的结构和性质 导学案 班级： 姓名： 一、学习目标 1、掌握烷烃的结构特点，理解其通式，能判断同系物。 2、归纳烷烃的物理性质变化规律和化学性质（取代反应、氧化反应、分解反应），并能正确书写相关化学方程式。 二、学习任务 【回顾旧知】 （1）烃的概念：仅含 、 两种元素的有机化合物。 （2）烃的分类：根据结构的不同，烃可分为 、 、 和 等。 任务一：烷烃的结构 1、烷烃的概念：有机化合物中只含有 和 两种元素，碳原子之间都以碳碳单键结合，剩余的价键均与 结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为 ，也称为 。 2、烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃分子中碳原子都采取 杂化，以伸向四面体4个顶点方向的 杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成 键。分子中的共价键全部是 键。 ②空间结构：以 原子为中心形成若干四面体空间结构，碳链呈 排列(除乙烷)。 ③键的类型：每个碳原子形成 个共价键，且全是单键(C-H σ键，C-C σ键)，可 ； ④链状烷烃的通式： 。 3、烷烃的同系物 (1)同系物的概念：结构相似、分子组成上 的化合物互称为同系物。 (2)同系物的性质： 性质相似； 性质随着相对分子质量的增大而呈规律性的变化。 · 注意：通式相同的物质不一定是同系物，如环丙烷和丙烯。 【对应训练】 任务二：烷烃的性质 1、烷烃的物理性质 (1)甲烷：纯净的甲烷是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。 (2)烷烃 物理性质 递变规律 状态 烷烃常温下的存在状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态 C1～C4 ，C5～C16 ，C17以上为 [注：新戊烷C(CH3)4在常温常压下是气体] 熔、沸点 ①随碳原子数的增加，即烷烃的相对分子质量越大，烷烃的熔、沸点 。 ②碳原子数相同(相对分子质量相同)，支链越多，熔、沸点 。 密度 随碳原子数的增多而 ，但都 水的密度 溶解性 烷烃都 溶于水， 溶于有机溶剂 【方法技巧】烷烃熔沸点的比较 ①碳原子数不同：碳原子数的越多，熔、沸点越高；CH3CH2CH2CH2CH2CH3＞ 。 ②碳原子数相同：支链越多，熔、沸点越低， ＞ 。 ③碳原子数和支链数都相同：结构越对称，熔、沸点越低， ＞ 。 【对应训练】2、①异戊烷；②新戊烷；③正戊烷；④丙烷；⑤丁烷，沸点由高到低排列正确的(　C　)。A．①>②>③>④>⑤ B．②>③>⑤>④>① C．③>①>②>⑤>④ D．④>⑤>②>①>③ 2、烷烃的化学性质 (1)甲烷 甲烷的化学性质 ，常温下 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。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生 。 (2)烷烃 ①稳定性 常温下烷烃的化学性质 ，与强酸、强碱、强氧化剂、溴的四氯化碳溶液等都 发生反应。 ②氧化反应——可燃性 烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成CO2和H2O，链状烷烃燃烧的通式为： 。 [注意]当碳含量少时，产生淡蓝色火焰，但随着碳原子数的增多，碳的质量分数逐渐增大，有黑烟产生。 ③取代反应——烷烃的特征反应 烷烃可与卤素单质在 下发生取代反应生成 和 。如乙烷与氯气反应生成一氯乙烷的化学方程式为 。 【易错警示】 （1）看产物中是否有单质生成：若产物中有单质生成，一定不是取代反应。 （2）取代反应的特点是“一上一下”，即分子中加上一个原子或原子团的同时，下来一个原子或原子团。　 （3）烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质的反应。 （4）烷烃的取代反应是连续反应，反应过程不会停留在某一步，所以产物较为复杂，不适合制备物质。定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol H，同时生成1 mol HX。 ④分解反应——高温裂化或裂解 甲烷高温下可分解成碳和氢气；长链烷烃高温下可分解成短链烷烃和烯烃。如： CH4C＋2H2； C16H34C8H16＋C8H18； C8H18C4H10＋C4H8。 2.1.1 烷烃的结构和性质 课时作业 一、选择题。 1、下列五种烃：①2-甲基丁烷；②2,2-二甲基丙烷；③正戊烷；④丙烷；⑤丁烷，按沸点由高到低的顺序排列正确的是( )。 A. ③>①>②>⑤>④ B.①>②>③>④>⑤ C. ②>③>⑤>④>① D.④>⑤>②>①>③ 2、关于烷烃性质的叙述中，不正确的是( ) A. 分子组成满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是链状烷烃 B. 烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递变到比水重 C. 乙烷与氯气光照反应，制得的一氯乙烷不纯 D. 烷烃同系物都不能因发生化学反应而使溴水、酸性 KMnO₄溶液褪色 3、C₅H₁₂有3种不同结构：甲CH₃(CH₂)₃CH₃，乙 CH₃CH(CH₃)CH₂CH₃，丙 C(CH₃)4，下列正确的是( )。 A. 甲、乙、丙属于同系物 B. C₅H₁₂不能使KMnO₄溶液褪色，所以C₅H₁₂不能发生氧化反应 C. 甲、乙、丙中，丙的沸点最低 D. 乙不可与氯气、溴蒸气发生取代反应 4、下列叙述错误的是( )。 A. 甲烷与氯气反应无论生成CH₃Cl 、CH₂Cl₂ 、CHCl₃、还是CCl₄，都属于取代反应 B. 甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸 C. 在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键 D. 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有机物一定是链状烷烃 5、反应CH₂CICH₂Cl→C₂H₃Cl+HCl用于制备氯乙烯 (C₂H₃Cl)。下列说法正确的是( ) 。 A. C₂H₃Cl可以继续发生取代反应 B. CH₂CICH₂Cl分子中所有原子共平面 C. C₂H₃Cl的结构简式为CH₂CHCl D. HCl的电子式为 H 6、NA为阿伏加德罗常数的值。下列叙述不正确的是( ) 。 A.0.5mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA B.11.2L CH₄和22.4LCl₂(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA C. 标准状况下，11.2L的辛烷所含的分子数为0.5NA D. 1 mol-OH中含有电子数目为9NA 7、下列各组中的物质不互为同系物的是(　　)。 A．CH3CH3、 、CH3CH2CH2CH2CH3 B．CH2==CH2、CH2==CH—CH3、CH3CH==CHCH3 C． D. 8、在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是(　　)。 A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C2H6 9、液化气的主要成分之一是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是(　　)。 A．丙烷是链状烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上 B．在光照条件下能够与Cl2发生取代反应 C．丙烷比其同分异构体丁烷易液化 D．1 mol 丙烷完全燃烧消耗5 mol O2 10、1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气(　　)。 A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol 二、非选择题。 11、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。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图： 试回答下列问题： (1)盛装浓盐酸的仪器名称是 。 (2)写出C装置中生成CH2Cl2的总反应的化学方程式 。 (3)B 装置有三种功能 ①均匀混合气体；② ；③ 。 (4)D仪器的名称为 ，其作用是 。 (5)E装置中除盐酸外，还含有机化合物，从E中分离出盐酸的最佳方法为 (填字母)。 a.结晶法 b.蒸馏法 c.分液法 (6)足量CH₄与Cl₂发生取代反应，充分反应后消耗2molCH₄，生成的CH₃Cl 、CH₂Cl₂ 、CHCl₃ 、CCl₄ 四种有机产物的物质的量依次增大0 . 2 mol，则参加反应的Cl₂的物质的量为 。 第 1 页 （共 4 页） 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二章 烃 第一节 烷烃 第1课时 烷烃的结构和性质 导学案 班级： 姓名： 一、学习目标 1、掌握烷烃的结构特点，理解其通式，能判断同系物。 2、归纳烷烃的物理性质变化规律和化学性质（取代反应、氧化反应、分解反应），并能正确书写相关化学方程式。 二、学习任务 【回顾旧知】 （1）烃的概念：仅含碳、氢两种元素的有机化合物。 （2）烃的分类：根据结构的不同，烃可分为烷烃、烯烃、炔烃和芳香烃等。 任务一：烷烃的结构 1、烷烃的概念：有机化合物中只含有碳和氢两种元素，碳原子之间都以碳碳单键结合，剩余的价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”。这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。 2、烷烃的结构特点 ①杂化方式：烷烃分子中碳原子都采取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。分子中的共价键全部是单键。 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(除乙烷)。 ③键的类型：每个碳原子形成4个共价键，烷烃中共价键全是单键(C-H σ键，C-C σ键)，可转动； ④链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1)。 3、烷烃的同系物 (1)同系物的概念：结构相似、分子组成上相差1个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物。 (2)同系物的性质：化学性质相似；物理性质随着相对分子质量的增大而呈规律性的变化。 · 注意：通式相同的物质不一定是同系物，如环丙烷和丙烯。 【对应训练】 任务二：烷烃的性质 1、烷烃的物理性质 (1)甲烷：纯净的甲烷是无色、无臭的气体，难溶于水，密度比空气的小。 (2)烷烃 物理性质 递变规律 状态 烷烃常温下的存在状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态 C1～C4气态，C5～C16液态，C17以上为固态 [注：新戊烷C(CH3)4在常温常压下是气体] 熔、沸点 ①随碳原子数的增加，即烷烃的相对分子质量越大，烷烃的熔、沸点越高 ②碳原子数相同(相对分子质量相同)，支链越多，熔、沸点越低 密度 随碳原子数的增多而逐渐增大，但都小于水的密度 溶解性 烷烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 【方法技巧】烷烃熔沸点的比较 ①碳原子数不同：碳原子数的越多，熔、沸点越高；CH3CH2CH2CH2CH2CH3＞ 。 ②碳原子数相同：支链越多，熔、沸点越低， ＞ 。 ③碳原子数和支链数都相同：结构越对称，熔、沸点越低， ＞ 。 [例3]下列五种烃：①异戊烷；②新戊烷；③正戊烷；④丙烷；⑤丁烷，沸点由高到低排列正确的是(　C　)。A．①>②>③>④>⑤ B．②>③>⑤>④>① C．③>①>②>⑤>④ D．④>⑤>②>①>③ 2、烷烃的化学性质 (1)甲烷 甲烷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。甲烷的主要化学性质表现为能在空气中燃烧(可燃性)和能在光照下与氯气发生取代反应。 (2)烷烃 ①稳定性 常温下烷烃的化学性质比较稳定，与强酸、强碱、强氧化剂、溴的四氯化碳溶液等都不发生反应。 ②氧化反应——可燃性 烷烃可在空气或氧气中完全燃烧生成CO2和H2O，链状烷烃燃烧的通式为： CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O。 [注意]当碳含量少时，产生淡蓝色火焰，但随着碳原子数的增多，碳的质量分数逐渐增大，有黑烟产生。 ③取代反应——烷烃的特征反应 烷烃可与卤素单质在光照条件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的化学方程式为CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。 【易错警示】 （1）看产物中是否有单质生成：若产物中有单质生成，一定不是取代反应。 （2）取代反应的特点是“一上一下”，即分子中加上一个原子或原子团的同时，下来一个原子或原子团。　 （3）烷烃的取代反应是在光照条件下与纯净的卤素单质的反应。 （4）烷烃的取代反应是连续反应，反应过程不会停留在某一步，所以产物较为复杂，不适合制备物质。定量关系：1 mol卤素单质只能取代1 mol H，同时生成1 mol HX。 ④分解反应——高温裂化或裂解 甲烷高温下可分解成碳和氢气；长链烷烃高温下可分解成短链烷烃和烯烃。如： CH4C＋2H2； C16H34C8H16＋C8H18； C8H18C4H10＋C4H8。 2.1.1 烷烃的结构和性质 课时作业（答案） 1-5：ABCDA 6-10：CDCCB 一、选择题。 1、【答案】A 【解析】根据碳原子数越多熔沸点越高，相同碳原子数，支链越多，熔沸点越低的规律分析，四种有机 物沸点由高到低的顺序排列为③>①>②>⑤>④, A正确。 2、【答案】B 【解析】A.分子组成满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是链状烷烃，A正确； B. 烷烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，但总比水轻，B错误； C. 乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，可能会生成一氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷等多种产物，制得 的一氯乙烷不纯，C正确； D. 烷烃的结构决定了化学性质，碳原子是饱和状态，所以均不能因发生化学反应而使溴水、酸性KMnO₄ 溶液褪色，D正确。 3、【答案】C 【解析】A.CH₃(CH₂)₃CH₃ 、CH₃CH(CH₃)CH₂CH₃ 、C(CH₃)4分子式相同，结构不同，属于同分异构体， 不是同系物，，A错误； B.C₅H₁₂ 不能使KMnO₄溶液褪色，但C₅H₁₂可以燃烧，C₅H₁₂与氧气的燃烧反应是C₅H₁₂的氧化反应， B 错误； C. 沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷，即甲、乙、丙中，丙的沸点最低，C正确； D. 乙可与氯气、溴蒸气发生取代反应，D错误。 4、【答案】D 【解析】A.甲烷与氯气发生取代反应生成CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄和HCl,A正确； B.甲烷是可燃性气体，甲烷和氧气混合后点燃可能发生爆炸，B正确； C. 在链状烷烃分子中，每个碳原子形成四个共价键，所有的化学键都是单键， C正确； D.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有机物可能是链状烷烃或者环状烷烃， D 错误。 5、【答案】A 【解析】A.C₂H₃Cl可以继续发生取代反应， A正确； B.CH₂CICH₂Cl分子中碳原子形成4个共价单键，为sp³杂化，所有原子不可能共平面，B错误； C.C₂H₃Cl的结构简式为CH₂=CHCl,C错误； D.HCl是共价化合物，电子式为 H: ,D错误。 6、【答案】C 【解析】A.1个异丁烷(CH₃)₂CHCH₃分子中含有10个 C-H共价键和3个C-C共价键，则0.5mol 异丁烷分子中含有的共价键的数目为6.5NA，A正确； B.11.2L CH₄物质的量为0.5mol，22.4LCl₂(均为标准状况)物质的量为1mol，由于甲烷与氯气的反 应前后分子数始终不变，则反应后分子的总物质的量仍为1.5mol，所以分子数为1.5NA，B正确； C. 在标准状况下，辛烷呈液态，则11.2L的辛烷的物质的量不能根据标准状态下气体的摩尔体积来进行计算，故其物质的量并不是0.5mol，分子数不等于0.5NA，C错误； D.1个 -OH中含8+1=9个电子，则1mol-OH中含有电子数目为9NA,D正确。 7、【答案】D 【解析】D项，三种物质的分子式相同，不符合同系物的定义。 8、【答案】C 【解析】根据燃烧通式CxHy＋(x＋0.25y)O2xCO2＋0.5yH2O进行计算，气态烃各1 mol，甲烷燃烧需要2 mol氧气，丙烷燃烧需要5 mol氧气，丁烷燃烧需要6.5 mol氧气，乙烷燃烧需要3.5 mol氧气，故消耗氧气最多的是丁烷。 9、【答案】C 【解析】丙烷分子中的碳原子为饱和碳原子，3个碳原子呈锯齿形排列，故3个碳原子不在同一直线上，A正确；丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，B正确；丙烷与丁烷互为同系物，C错误；1 mol丙烷(C3H8)完全燃烧消耗O2的物质的量为(3＋) mol＝5 mol，D正确。 10、【答案】B 【解析】丙烷化学式为C3H8，1分子中含有8个氢原子，则1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气8mol；故选B。 二、非选择题。 11、【答案】 (1)分液漏斗 (2) (3)②控制气流速度 ③干燥混合气体 (4)球形干燥管 防止倒吸 (5)c (6)6mol 【解析】(1)盛装浓盐酸的仪器名称是分液漏斗； (2)C装置中生成CH₂Cl₂的总反应的化学方程式为 ； (3)浓硫酸具有吸水性，因为甲烷和氯气中含有水蒸气，所以浓硫酸可干燥混合气体，还可以控制气流速度，能均匀混合气体； (4)D仪器的名称为球形干燥管，其作用是防止倒吸； (5)卤代烃难溶于水，而HCl极易溶于水，可以采用分液方法分离提纯，故选c; (6)根据充分反应后生成 CH₃Cl、CH₂Cl₂、CHCl₃、CCl₄四种有机产物的物质的量依次增大0.2mol,其物质的量分别是0.2 mol 、0.4mol 、0.6mol 、0.8mol; 发生取代反应时， 一半的Cl进入HCl,则消耗氯气的物质的量为0.2 mol+2×0.4mol+3×0.6mol+4×0.8mol=6mol。 第 1 页 （共 4 页） 学科网（北京）股份有限公司 $