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第2课时 烷烃1.了解烷烃的组成和结构,了解简单烷烃的命名2.理解同系物、同分异构体的概念
一、烷烃1.结构特点1单键碳原子之间以碳碳单键结合成链状2饱和碳原子剩余价键全部跟氢原子结合,是饱和烃2.组成通式CnH2n+2n≥13.物理性质随分子中碳原子数增加1熔、沸点逐渐升高2状态由气态→液态→固态,其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态3密度逐渐增大且均比水的密度小,难溶于水4.化学性质与甲烷相似1稳定性通常状态下烷烃与强酸、强碱、强氧化剂不反应2可燃性烷烃都能燃烧,燃烧通式为CnH2n+2+O2nCO2+n+1H2O3取代反应烷烃都能与卤素单质发生取代反应乙烷CH3CH3与Cl2在光照条件下反应生成一氯代物的化学方程式为CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl5.习惯命名1碳原子数不同时如C8H18命名为辛烷,C16H34命名为十六烷2碳原子数n相同结构不同时,用正、异、新表示,如C4H10的两种分子的命名无支链时,CH3CH2CH2CH3正丁烷;有支链时,异丁烷
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原子团的物质互称为同系物2实例碳原子个数不同的烷烃互为同系物,如CH4与C2H
6、C3H8等互为同系物2.同分异构体1概念
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同分异构体分子式相同而结构不同的化合物互称同分异构体2实例
①正丁烷和异丁烷互为同分异构体
②C5H12的3种同分异构体的结构简式分别为CH3CH2CH2CH2CH
3、、1.下列有机物中,属于烷烃的是 解析烷烃是只有碳碳单键和碳氢单键的链烃,A项含有碳碳双键;B项含有氯元素,不属于烃;C项含有环状结构,不属于链烃;只有D项属于烷烃答案D2.2018·云南民族大学附中期中正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是 A.具有相同的物理性质B.具有相似的化学性质C.分子具有相同的空间结构D.分子式相同,但分子内碳原子的连接方式不同解析同分异构体结构不同,物理性质不同,A错误;同分异构体可能具有相似化学性质,也可能不相似,B错误;正丁烷与异丁烷的空间结构不同,C错误;正丁烷与异丁烷分子式相同,分子内碳原子的连接顺序不同,属于碳链异构,D正确答案D3.判断正误正确的打“√”,错误的打“×”1正丁烷CH3—CH2—CH2—CH3中碳原子连成的碳链是直线形的 2符合通式CnH2n+2n≥1的烃一定属于烷烃 3相对分子质量相同的有机物一定是同分异构体 4烷烃一定条件下能与Cl2发生取代反应 5烷烃燃烧的产物只有水和二氧化碳 答案1× 2√ 3× 4√ 5× 同系物的判断1.判断标准1分子结构相似,即两种物质均属于同一类物质同类 2分子组成上相差一个或若干个CH2原子团不同碳2.互为同系物的有机化合物的组成与结构特点1同系物结构相似,主要指化学键类型相同,官能团种类和数目相同,分子中各原子的结合方式相似,属于同一类物质如和CH3CH2CH3,前者有支链,后者无支链,但均为碳与碳以单键相连,其余价键全部结合氢原子,所以结构相似,故称为同系物2同系物组成元素必相同3同系物必符合同一通式但符合同一通式,且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质也不一定是同系物,如CH2===CH2乙烯和环丙烷不是同系物4同系物一定具有不同的分子式碳原子数不同5同系物一定具有不同的相对分子质量相差14n,n≥1 下列叙述错误的是 A.同系物之间在化学性质上相似B.同系物不可能是同分异构体C.同系物之间的物理性质随分子里碳原子数的递增,呈规律性的变化D.分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质互称为同系物【解析】 同系物的结构相似,有相同的通式,故同系物的化学性质相似,A项正确;同系物分子组成上相差一个或若干个CH2原子团,故同系物的分子式不同,不可能是同分异构体,B项正确;同系物的物理性质随碳原子递增而有规律性的变化,C项正确;同系物的结构必须相似,如CH2===CH2与二者分子组成上相差一个CH2原子团,但结构不相似,二者不互称为同系物,D项错误【答案】 D 2018·成都市航天中学期末下列物质中一定互为同系物的是 A.CH2===CH2和CH2===CH—CH===CH2B.C2H6和C6H14C.C2H4和C4H8D.解析结构相似,分子组成相差若干个CH2原子团的同一类有机物,互称为同系物A、C中不是同一类有机物,均错误;B中都是烷烃,且碳原子数不同,互为同系物,正确;D中分子式相同,结构相同,属于同一种物质,错误答案B 同分异构体的判断1.判断标准“同”——分子式相同;“异”——结构不同2.正确理解同分异构体1分子式相同
①同分异构体一定具有相同的相对分子质量,反之,不一定成立如C2H
4、N2的相对分子质量均为28,但二者不属于同分异构体
②同分异构体一定具有相同的组成元素,反之,不一定成立如CH
4、C2H6组成元素均为C、H,但二者不是同分异构体
③同分异构体中各元素的质量分数一定相同,最简式相同,反之,不一定成立如C2H4与C3H6分子中C、H的质量分数均分别相同,最简式相同,但二者不是同分异构体2结构不同
①原子或原子团的连接顺序不同;
②原子的空间排列不同;
③同分异构体物理性质不同,化学性质不同或相似3.一卤代烃的同分异构体的判断——等效氢法要判断某烃的一卤取代物的同分异构体的数目,首先要观察烃的结构是否具有对称性1连在同一碳原子上的氢原子等效,如甲烷中的4个氢原子等效;2连在同一碳原子上的甲基—CH3上的氢原子等效;3处于对称位置上的氢原子等效,如有两种等效氢,一元取代产物有两种烃分子中等效氢原子有几种,则该一元取代物就有几种同分异构体 下列结构简式代表了________种不同的烷烃,互为同分异构体的是________【解析】
①和
④为同一物质,
③和
⑤也为同一物质,所以共4种有机物
①③⑥三种有机物结构不同,分子式均为C5H12,故互称同分异构体【答案】 4
①③⑥或
④⑤⑥ 2018·湖南师大附中期中下图是立方烷cubane的球棍模型,下列有关说法不正确的是 A.其一氯代物只有一种B.其二氯代物有三种C.立方烷是乙烷的同系物D.它与苯乙烯C6H5—CH===CH2互为同分异构体解析立方烷整个分子的结构是立方体形,且分子结构是对称的,只有1种氢原子,立方烷的一氯代物只有一种,A正确;立方烷二氯代物有三种,即两个氯原子在立方体同边有一种情况,两个氯原子的位置在对角有两种情况,所以同分异构体有三种,B正确;结构相似,分子组成相差若干个CH2原子团的有机物互为同系物,因此立方烷不可能是乙烷的同系物,C错误;分子式相同而结构不同的化合物互为同分异构体,苯乙烯的分子式与立方烷的分子式相同,但结构不同,所以它们互为同分异构体,D正确答案C
1.2018·湖南五市十校期中下列有关烷烃的叙述中,正确的是
①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键
②烷烃能使酸性KMnO4溶液褪色
③分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃
④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色A.
①③⑤B.
②③C.
①④D.
①②④解析在烷烃分子中,碳原子之间以单键结合,碳原子剩余的价键全部与氢原子结合,故所有的化学键都是单键,
①正确;烷烃的化学性质非常稳定,不能使酸性KMnO4溶液褪色,
②错误;分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃,
③错误;所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应,
④正确;光照条件下,乙烷通入溴水中不能发生反应,故不能使溴水褪色,
⑤错误答案C2.1mol乙烷在光照条件下,最多可以与多少摩尔Cl2发生取代反应 A.4mol B.8molC.2molD.6mol解析乙烷的分子式为C2H6,与Cl2反应时,1molCl2只能取代烷烃中的1mol氢原子,则1mol乙烷最多可与6molCl2发生取代反应答案D3.某烷烃一个分子中含有200氢原子,则该烃的分子式是 A.C97H200B.C98H200C.C99H200D.C100H200解析设烷烃的化学式为CnH2n+2,故2n+2=200,n=99,故选C项答案C4.2018·南阳市第一中学月考下列化合物的一氯代物的数目排列顺序正确的是
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3
②CH32CHCHCH32
③CH33CCH2CH3
④CH33CCCH33A.
①②③④B.
②③=
①④C.
③②④①D.
③=
①②④解析
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3中有3种H原子,其一氯代物有3种;
②CH32CHCHCH32中有2种H原子,其一氯代物有2种;
③CH33CCH2CH3中有3种H原子,其一氯代物有3种;
④CH33CCCH33中有1种H原子,其一氯代物有1种;所以一氯代物同分异构体数为
①=
③>
②>
④答案D5.某烷烃的相对分子质量为30,请回答以下问题1该烷烃的结构简式为________________2该烷烃与氯气在光照条件下生成一氯代物,请写出该反应的化学方程式______________,该反应的反应类型为________解析设该烷烃的化学式为CnH2n+2,可知12×n+1×2n+2=30,故n=2,故其为乙烷答案1CH3CH32CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl 取代反应1.下列关于甲烷及烷烃的说法中错误的是 A.乙烷和丙烷互为同系物B.光照条件下,甲烷与Cl2的反应属于取代反应C.甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色D.烷烃的通式为CnH2n+2n为正整数解析甲烷不能与酸性KMnO4溶液反应,不能使酸性KMnO4溶液褪色,C项错误答案C2.2018·北京101中学期中2008年北京奥运会的“祥云”火炬所用燃料的主要成分是丙烷,下列有关丙烷的叙述正确的是 A.丙烷的分子式是C3H6B.丙烷分子中的碳原子在一条直线上C.丙烷在光照条件下能够与氯气发生取代反应D.丙烷的沸点比乙烷低解析丙烷属于烷烃,丙烷的分子式为C3H8,A错误;丙烷分子中的碳原子不在一条直线上,B错误;丙烷属于烷烃,丙烷在光照条件下能与Cl2发生取代反应,C正确;丙烷的相对分子质量大于乙烷,丙烷分子间作用力大于乙烷,丙烷的沸点比乙烷高,D错误答案C3.2018·桂林市第十八中学期中下列关于甲烷的说法错误的是 A.与氯乙烷是同系物B.属于饱和烃C.是共价化合物D.能与卤素单质发生取代反应解析结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物,氯乙烷含有氯元素,与甲烷的结构不相似,不能互为同系物,A错误;甲烷属于烷烃,属于饱和烃,B正确;甲烷分子中只有共价键,属于共价化合物,C正确;甲烷在一定条件下能与卤素单质发生取代反应生成卤代烃,D正确答案A4.下列关于同系物的叙述中,正确的是 A.某有机物的组成可用通式CnH2n+4表示B.C5H12表示的一定是纯净物C.同系物之间具有相同的化学性质D.两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍解析烷烃是饱和烃,也就是说碳原子结合的H原子最多,分子通式为CnH2n+2,故烃的通式不可能为CnH2n+4;C5H12有3种同分异构体,故分子式为C5H12的有机物可能是混合物;同系物之间化学性质相似;同系物分子组成上差一个或若干个CH2原子团,相对分子质量差14或14的整数倍答案D5.在下列结构的有机化合物中,属于同分异构体的正确组合是
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3A.
①③ B.
①③⑤ C.
②④⑤ D.
③④解析所给物质中
③④为同一物质,
①③④⑤分子式均为C5H12,
②的分子式为C6H14答案B6.2018·南宁三中期末下列分子式只能表示一种物质的是 A.CH2Cl2B.C4H10C.C5H12D.C6H12解析CH2Cl2只有一种结构,只表示一种物质,A正确;C4H
10、C5H
12、C6H12均存在同分异构体,不能表示一种物质答案A7.2018·北京101中学期中有下列各组微粒或物质A.O2和O3B.C和C1互为同位素的是________填序号,下同;属于同系物的是________;属于同一种物质的是________;互为同分异构体的是________2E组中的两种物质的名称分别是________、________解析1O2和O3是O元素形成的两种不同的单质,两者互为同素异形体;C和C是质子数相同、中子数不同的两种核素,两者互为同位素;CH3CH2CH2CH3和的结构相似、分子组成上相差1个“CH2”原子团,两者互为同系物;二氯甲烷为四面体结构,两者为同一物质;CH3CH2CH2CH3和的分子式都是C4H10,结构不同,两者互为同分异构体2CH3CH2CH2CH3的名称为正丁烷,的名称为异丁烷答案1B C D E 2正丁烷 异丁烷8.2018·赣州第一中学期末如图表示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结合1图中互为同分异构体的是A与________;B与________;D与________填编号2在如图的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成________和________;不仅可以形成________,还可以形成碳环3图中属于烷烃的是________填编号解析1分子式相同,结构不同的有机物互为同分异构体,A为丁烷,A与C分子式都是C4H10,结构不同,互为同分异构体;B与E、F、H的分子式均是C4H8,结构不同,互为同分异构体;D与G的分子式均为C4H6,结构不同,互为同分异构体2碳原子之间成键方式具有多样性,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成碳碳双键、碳碳三键,不仅可以形成碳链还可以形成碳环3按照碳碳间成键方式烃可分为烷烃、烯烃、炔烃,烷烃分子中,碳原子和其他原子均以单键成键,烷烃只含单键,成链状,烯烃含有碳碳双键,炔烃含有碳碳三键,根据图示的球棍模型可以看出,B、E、F属于烯烃,D、G属于炔烃,H属于环烷烃,只有A、C中碳原子和其他原子以共价单键结合,属于烷烃答案1C EFH G 2碳碳双键 碳碳三键 碳链 3AC1.2018·湖南师大附中期中下列是四种烷烃分子的球棍模型或结构简式,其中沸点最高的是 A.B.CH3CH2CH2CH2CH2CH3C.CH3CH2CH2CH2CH3D.CH3CH2CH3解析A为新戊烷,B为正己烷,C为正戊烷,D为丙烷,这几种物质都是烷烃,且都是分子晶体,烷烃中碳原子个数越多其熔沸点越高,同分异构体中支链越多其熔沸点越低,A、C属于同分异构体,A中支链大于C,所以沸点高低顺序是B>C>A>D,则沸点最高的是正己烷答案B2.烷烃分子可以看作由以下基团组合而成—CH
3、—CH2—、如某烷烃分子中同时存在这四种基团,则该烷烃最少含有的碳原子数应是 A.6B.7C.8D.9解析符合条件的烷烃,其中一种烷烃的结构简式为,故其碳原子数最少为8个,选C项答案C3.2018·南昌市第二中学月考C5H10Cl2分子中含有一个甲基的同分异构体有多少种 A.5B.6C.7D.8解析C5H10Cl2二氯代物的同分异构体可以采用“定一移二”法解题,先找出所有的同分异构体,再找出只含1个“—CH3”的同分异构体,移动氯原子有四种符合条件的同分异构体,移动氯原子有两种符合条件的同分异构体,所以符合题意的同分异构体共有6种答案B4.
0.2mol某烷烃完全燃烧后,将生成的气体缓慢通过盛有
0.5L2mol·L-1的NaOH溶液中,生成的Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1∶3,则该烷烃为 A.甲烷B.乙烷C.丙烷D.丁烷解析由题干知烷烃燃烧生成的CO2与1molNaOH恰好完全反应,产物为Na2CO3和NaHCO3,则方程式为4CO2+5NaOH===Na2CO3+3NaHCO3+H2O4mol5molnmol1moln==
0.8mol设该烷烃为CnH2n+2,则CnH2n+2+O2nCO2+n+1H2O1molnmol0.2mol
0.8moln==4故该烷烃为C4H10答案D5.2018·上高县第二中学期末两种气态烷烃的混合物,在标准状况下其密度为
1.16g/L,则关于此混合物的组成的说法正确的是 A.一定有甲烷B.一定有乙烷C.可能是甲烷和正戊烷的混合物D.可能是乙烷和丙烷的混合物解析气态烷烃混合物的平均摩尔质量为=ρ·Vm=
1.16g/L×
22.4L/mol=26g/mol,混合烃的平均相对分子质量为26,该烷烃混合物应含有一个相对分子质量比26小的,还含有一个相对分子质量比26大的烷烃,故一定含有甲烷,可能含有乙烷,正戊烷标准状况下不是气体,乙烷、丙烷相对分子质量均大于26,故选A项答案A6.写出下列各烷烃的分子式1相对分子质量为212的烷烃的分子式为________2烷烃的分子中含有22个氢原子________31L烷烃的蒸气完全燃烧时,生成同温同压下15L的水蒸气________4分子中含有22个共价键的烷烃为________5室温下相对分子质量最大的气态无支链烷烃F为________解析烷烃的通式为CnH2n+2,1中利用该通式可得12n+2n+2=212,解得n=152中根据其有22个氢原子,可知其碳原子数为103同温同压下气体体积比等于其物质的量之比,由题条件可知1mol烷烃含30molH原子,可得其分子式为C14H304CnH2n+2中含有的共价键数为3n+1,则含22个共价键的烷烃有7个碳原子,分子式为C7H165室温下无支链的相对分子质量最大的气态烷烃为正丁烷,分子式为C4H10答案1C15H32 2C10H22 3C14H30 4C7H16 5C4H10碳原子数n及表示n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n10相应汉字数字+烷。