2019-2020高中化学 3.1最简单的有机化合物-甲烷(第2课时)烷烃学案 新人教版必修2

烷烃

1．了解烷烃的概念、通式及结构特点。

2．了解烷烃的物理性质和化学性质。

3．理解同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。

要点一 烷烃

1．结构特点。

(1)烷烃定义：烃分子中的碳原子之间只以单键结合，剩余价键均与氢原子结合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”的烃叫做饱和烃，也叫烷烃。

(2)结构特点：碳原子间以单键结合，其余价键与氢原子结合，每个碳原子均处于四面体中心，直链烷烃为锯齿状或折线状。其通式为：C n H 2n ＋2(n ≥1)。

2．物理性质(随分子中碳原子数增加)。

3.化学性质。

(1)稳定性：通常状态下烷烃性质稳定，与强酸、强碱、强氧化剂不反应。

(2)可燃性：烷烃都能燃烧，燃烧通式为C n H 2n ＋2＋O 2nCO 2＋(n ＋1)H 2O 。3n ＋12

――→点燃 (3)取代反应：烷烃都能与卤素单质发生取代反应。写出乙烷(CH 3CH 3)与Cl 2在光照条件

光

下生成一氯代物的化学方程式：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl。

――→

4．习惯命名法。

(1)当碳原子数N≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；若N>10，用数字表示。如C8H18命名为辛烷，C18H38命名为十八烷。

(2)当碳原子数N相同时，用正、异、新来区别。

如CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，CH3CHCH2CH3CH3

称为异戊烷，CCH3CH3H3CCH3称为新戊烷。

【应用思考】

1．多碳原子烷烃(如CH3—CH2—CH2—CH3)分子中，碳链是直线状吗？

提示：不是，CH3CH2CH2CH3分子中，C原子与其相连的4个原子在空间形成四面体结构，因此多碳原子烷烃分子中的碳链应为锯齿状。

要点二同系物、同分异构体

1．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的物质。

(2)实例：CH4、C2H6、C3H8互为同系物。

2．同分异构体。

(1)同分异构现象：化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象。

(2)同分异构体：具有同分异构现象的化合物。

(3)实例：CH3—CH2—CH2—CH3　(正丁烷)与CH3—CH—CH3CH3(异丁烷)互为同分异构体。

【应用思考】

2．互为同系物的物质，其物理性质和化学性质相同吗？

提示：互为同系物的物质，结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，属于同一类物质，其化学性质相似，但物理性质不同。

3．同分异构体的相对分子质量相同，那么相对分子质量相同的物质一定是同分异构体吗？

提示：不一定。同分异构体的前提是分子式相同。而相对分子质量相同的物质，分子式不一定相同，如CO、N2、C2H4相对分子质量相同，但组成不同，分子式不同，不属于同分异构体。再如CH3CH2OH和HCOOH相对分子质量相同，分子式不同，也不是同分异构体。

1．下列物质中不属于烷烃的是(C)

A．CH4 B．C3H8

C．C4H8 D．C5H12

2．下列性质不属于烷烃性质的是(A)

A．它们都溶于水

B．它们都能跟卤素发生取代反应

C．它们燃烧时生成CO2和H2O

D．通常情况下，它们跟酸、碱和氧化剂都不反应

3．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(C)

A．CH4 B．C3H8

C．C4H10 D．C2H6

基础训练

1．下列说法中正确的是(C)

A．相对分子质量相同的有机物是同分异构体

B．烷烃分子中，相邻的三个碳原子有可能在同一条直线上

C．每个碳原子的化合价都已“饱和”，碳原子之间只以单键相结合的链烃一定是烷烃D．分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互为同系物

解析：同分异构体特点是分子式相同，结构不同，所以A选项是错误的；烷烃的结构是锯齿状的，并不在同一直线上，所以B选项是错误的；同系物是指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，因此D选项是错误的；C显然正确；答案为C。

2．丁烷(C4H10)失去1个氢原子后得到丁基(—C4H9)，丁基的结构共有(C)

A．2种 B．3种 C．4种 D．5种

3．下列说法正确的是(B)

A．相对分子质量相同的物质是同种物质

B．分子式相同的不同有机物一定是同分异构体

C．具有同一通式的物质属于同系物

D．同分异构现象只存在于有机物中

解析：同系物的特点是结构相似，在分子组成上相差一个或多个CH2原子团(即通式相同)，为同一类物质。同分异构体的特点是具有相同的分子组成，不同分子结构。相对分子质量相同的有机物可能既不是同种物质，也不是同分异构体。同分异构现象不但在有机物中存在，在无机物中也存在。

4．下列说法正确的是(D)

A．甲烷与乙烯互为同系物

B．32S与33S是同种核素

C．正丁烷与异丁烷互为同素异形体

D．乙醇和二甲醚(CH3—O—CH3)互为同分异构体

解析：A.甲烷是烷烃，乙烯是烯烃，二者不是同系物，错误；B.32S与33S是质子数相同，而中子数不同，是同一元素的不同种原子，二者互称同位素，错误；C.正丁烷与异丁烷分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，错误；D.乙醇和二甲醚(CH3－O－CH3)分子式相同，结构不同，互为同分异构体，D正确；答案为D。

A．1种 B．2种

C．3种 D．4种

解析：该分子可以看成是在第2位C原子上连接有2个甲基和1个乙基，所以该分子中有4种不同位置的C原子，由于第2位C原子上没有H原子可以被取代，所以只有3种不同位置的H原子，因此其一氯代物有3种。

6．在光照的条件下，氯气跟乙烷发生化学反应，下列叙述中正确的是(A)

A．发生的是取代反应

B．发生的是燃烧

C．生成的产物有8种

D．生成的主要产物是一氯乙烷

解析：乙烷和氯气发生的是取代反应，其产物有10种(9种有机物和1种无机物)，很难确定生成的主要产物是哪一种。

能力提升

7．主链上有5个碳原子，含甲基、乙基两个支链的烷烃有(D)

A．5种 B．4种

C．3种 D．2种

8．一氯取代物的同分异构体有2种，二氯取代物的同分异构体有4种的烷烃是(A)

A．丙烷 B．乙烷

C．正丁烷 D．正戊烷

解析：A.丙烷分子中有2种H原子，其一氯代物有2种，为CH3CH2CH2Cl、CH3CH(Cl)CH3，二氯代物有

CH3CH2CHCl2、CH3CCl2CH3、

CH3CHClCH2Cl、ClCH2CH2CH2Cl，

故A选；B.乙烷分子中只有1种H原子，一氯代物有1种，故B不选；C.正丁烷分子中有2种H原子，其一氯代物有2种，二氯代物有

CH3CH2CH2CHCl2、CH3CH2CCl2CH3、

CH3CH2CHClCH2Cl、CH3CHClCH2CH2Cl、

ClCH2CH2CH2CH2Cl、CH3CHClCHClCH3，故C不选；D.正戊烷分子中含有3种H原子，其一氯代物有3种，故D不选；故答案选A。

9．烷烃完全燃烧都可以生成CO2和H2O，现以甲烷、乙烷、丙烷三种物质燃烧为例，进行燃烧分析。

(1)取等物质的量的三种物质，在O2中完全燃烧，生成CO2最多的是________，生成H2O 最多的是________，消耗O2最多的是________。由此可以得出结论：等物质的量的烷烃完全燃烧，生成CO2、H2O以及消耗O2的量随着________________的增多而变大。

(2)取等质量的三种物质，在O2中完全燃烧，生成CO2最多的是________，生成H2O最多的是________，消耗O2最多的是________。

由此可以得出结论：等质量的烷烃完全燃烧，生成CO2的量随着的________增大而变大，生成水的量随着________的增大而变大，消耗O2的量随着________的增大而变大。

答案：(1)丙烷　丙烷　丙烷　分子中碳原子数　(2)丙烷　甲烷　甲烷　分子中碳的质量分数　分子中氢的质量分数　分子中氢的质量分数

10．(1)写出下列各种烷烃的分子式：在标准状况下，相对分子质量最大的气态烷烃是________；相对分子质量最小的液态烷烃是________；相对分子质量最小的固态烷烃是________。

(2)写出下列各种烷烃的分子式：含碳质量分数最低的烷烃是________；和CO2密度相同的烷烃是________；碳、氢质量比为5∶1的烷烃是________。

(3)含碳原子数最少且存在同分异构体的烷烃的分子式是________，其同分异构体的结构简式是_____________________。

(4)等物质的量的CH4和C3H8完全燃烧时，耗氧量前者________后者；等质量的CH4和C3H8完全燃烧时，耗氧量前者________后者；若耗氧量相同，则二者的物质的量之比n(CH4)∶n(C3H8)＝________。

解析：(1)相对分子质量最大的气态烷烃是丁烷，相对分子质量最小的液态烷烃是戊烷，相对分子质量最小的固态烷烃是十七烷。(2)在C n H2n＋2中，随着n的不断增大，碳的质量分数也逐渐增大，故含碳质量分数最低的是甲烷；与CO2密度相同的烷烃，其相对分子质量与CO2必须相同，丙烷的相对分子质量为44；由C n H2n＋2知，12n∶(2n＋2)＝5∶1，则n＝5，为戊烷。

(3)甲烷、乙烷、丙烷均不存在同分异构现象，从丁烷开始有同分异构现象，故含碳原子数最少且存在同分异构体的烷烃是丁烷。

(x＋y4)

(4)等物质的量时，CH4的的值小于C3H8，所以耗氧量前者小于后者。等质量时，由于CH4中氢的质量分数大于C3H8中氢的质量分数，所以耗氧量前者大于后者。由CH4～2O2，C3H8～5O2分析可知，若耗氧量相同，n(CH4)∶n(C3H8)＝5∶2。