第12讲 烷烃的性质 -2022-2023学年高一化学精讲精练（人教版2019必修第二册）（原卷版）

烷烃的性质考点精讲1．烷烃的认识：天然气、沼气和煤层气的主要成分均为，“凡士林”、石蜡、汽油、煤油的主要成分是含碳原子数较多的。2．烷烃的物理性质：烷烃均为于水的色物质。（1）熔点、沸点与密度：逐渐。（2）状态：由态→态→态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为态。3．烷烃的化学性质在通常情况下，烷烃比较稳定，与或高锰酸钾等不反应。但在特定条件下可燃烧，在较高温度下会发生分解，与氯气等发生反应。取代反应是有机物分子里的某些被其他所替代的反应。（1）氧化反应—燃烧反应CH4、C3H8燃烧的化学方程式分别为、。（2）受热分解——应用于和生产中。（3）取代反应——以甲烷为例，写出化学方程式①CH4＋Cl2②CH3Cl＋Cl2③CH2Cl2＋Cl2④CHCl3＋Cl24．有机物的一般性质（1）物理性质：大多数有机物的熔点比较，溶于水，溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。（2）化学性质：大多数有机物容易，受热会发生分解；有机物的化学反应比较，常伴有副反应发生，很多反应需要在、或使用催化剂的条件下进行。注意：有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此有机反应化学方程式常用“―→”，而不用“===”。 5．CH4与Cl2的取代反应实验装置A　　　　　　　B实验现象A装置：试管内气体颜色逐渐；试管内壁有出现，试管中有少量白雾，且试管内液面，有固体析出。B装置：无明显现象考点1：甲烷的性质1．物理性质颜色状态气味密度水溶性色体味比空气小溶于水2．化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。3．取代反应：实验探究：甲烷与Cl2的取代反应实验操作取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法，收集半试管CH4和半试管Cl2。将其中一支试管用铝箔套套上，另一支试管放在光亮处实验装置实验现象a.试管内气体颜色；b.试管壁出现c.试管内，水面实验结论CH4与Cl2需在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为：CH4＋Cl2CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2CCl4＋HCl4．甲烷与氯气等卤素单质反应的注意事项 （1）反应条件为光照，在室温或暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，以免引起爆炸。（2）甲烷与溴蒸气、碘蒸气等纯卤素单质也能发生类似反应，但不能与溴水、碘水发生反应。（3）甲烷与氯气的反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，因此产物一般是五种物质的混合物。（4）1mol有机物CxHy与Cl2发生完全取代反应时，消耗Cl2的物质的量为ymol，同时生成ymolHCl，产物中HCl的物质的量最多。5．取代反应与置换反应的比较取代反应置换反应概念有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应通式(分别断键，重新组合，C、D可以相同，也可以不同)单质＋化合物―→单质＋化合物比较(1)反应物中可以有单质，也可以没有单质(2)反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响(3)逐步取代。由于共价键断裂而交换原子或原子团(1)反应物、产物中一定有单质(2)在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动性顺序(3)反应一般单向进行。单质与化合物通过电子的转移而发生氧化还原反应实例CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HClH2＋CuOCu＋H2OCl2＋2KI===2KCl＋I2【例1】天然气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述中错误的是(　　)A．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应B．甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯C．甲烷与氯气反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水【例2】下列化学反应中不属于取代反应的是(　　)A．CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBrB．CH3OH＋HClCH3Cl＋H2O C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑D．CH3CH2Br＋H2OCH3CH2OH＋HBr甲烷的四种氯代产物的性质及用途物理性质水溶性CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水状态常温下除CH3Cl是气态，其余三种均为液态用途CHCl3和CCl4是工业上重要的有机溶剂1．下列关于甲烷的叙述正确的是(　　)A．甲烷分子的立体构型是正四面体，所以CH2Cl2有两种不同构型B．甲烷可以与氯气发生取代反应，因此，可以使氯水褪色C．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的重要威胁之一D．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色2．下列有关甲烷的说法不正确的是(　　)A．1mol甲烷中含有4molC—H共价键B．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构C．光照条件下甲烷能与氯气发生取代反应D．通常情况下，甲烷与稀H2SO4、NaOH溶液均不反应3．下列反应属于取代反应的是(　　)①Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O③CH3CH3＋2Br2CH2BrCH2Br＋2HBr④CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBrA．②③B．①③C．②④D．③④4．在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1molCH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2的物质的量为(　　)A．1.0molB．2.0molC．3.0molD．4.0mol考点2：烷烃的性质1．物理性质 相似性递变性(随碳原子数增加)熔、沸点较低逐渐升高密度比水小逐渐增大状态气态→液态→固态，常温常压下碳原子数n≤4的烷烃为气态溶解性不溶于水，易溶于有机溶剂2．化学性质——与CH4类似（1）燃烧：写出烷烃完全燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O（2）取代反应：写出乙烷与Cl2光照时生成一氯乙烷的化学方程式：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl（3）分解反应：烷烃在较高温度下会发生分解，这个性质常用于石油化工和天然气化工中。写出在一定条件下C4H10分解的两种可能的化学方程式：C4H10CH4＋C3H6或C4H10C2H6＋C2H4【例3】几种烷烃的沸点如下：烷烃甲烷乙烷丁烷戊烷沸点/℃-164-89-0.536根据以上数据推断丙烷的沸点可能是（）A．约-40℃B．低于-162℃C．低于-89℃D．高于36℃【例4】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烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去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⑥所有的烷烃都可以在空气中燃烧A．①②③⑥　　　　　　　B．①④⑥C．②③④D．①②③④【例5】在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1molCH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2的物质的量为(　　) A．1.0molB．2.0molC．3.0molD．4.0mol烷烃的取代反应反应条件①和Cl2等卤素单质反应，跟氯水、溴水等不反应②在光照条件下进行反应特点多个连锁反应是同时进行的，得到多种烃的取代产物的混合物等量关系反应掉卤素单质的物质的量＝生成卤化氢的物质的量＝卤代产物中卤原子的物质的量1．关于烷烃性质的叙述中，不正确的是(　　)A．烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固态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．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应D．烷烃同系物都不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色2．下列说法不正确的是（）A．所有碳氢化合物中，甲烷中碳的质量分数最低B．所有烷烃中，甲烷的沸点最低C．甲烷分子中最多有4个原子共平面D．甲烷、乙烷和丙烷都能在光照下与氯气发生取代反应3．下列关于烷烃的叙述中不正确的是(　　)A．分子式符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃B．烷烃均能与氯水发生取代反应C．正戊烷的熔、沸点比异戊烷的高D．烷烃不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化4．常温下把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶上有淡黄绿色液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是（）A．5种B．6种C．4种D．3种考点3：烃的燃烧规律1．气态烃完全燃烧体积变化的规律 CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O　ΔV＝V后－V前　1　　x＋　　　x　　　（1）若反应后水为气态，ΔV＝－1。当y＞4，ΔV＞0，气体总体积变大；当y＝4，ΔV＝0，气体总体积不变，CH4、C2H4、C3H4符合；当y＜4，ΔV＜0，气体总体积变小，只有C2H2符合。（2）若反应后水为液态，ΔV＝－(1＋)，反应后气体体积始终减小，且减小量只与氢原子数有关。2．等量的不同烃(CxHy)完全燃烧时的耗氧量与产物的量的关系等质量等物质的量耗氧量越大，耗氧量越多x＋越大，耗氧量越多产物量越大，生成的CO2越少而水越多x值越大，生成的CO2越多；y越大，生成的水越多【注意】　越大，则烃中含氢元素的质量分数会越大，质量一定的烃，氢元素的质量就越多，碳元素的质量就越小，而等质量的氢元素和碳元素相比显然氢元素耗氧量多，所以等质量的烃，氢元素质量分数越大，耗氧量就越多，生成的水就越多。同理可以得出最简式相同的不同烃(或它们的混合物)，质量一定时，耗氧量为定值，与各烃的含量无关。【例6】一定量的甲烷在氧气不足的情况下燃烧，得到CO、CO2、H2O的质量一共为22.4g，若其中水的质量为10.8g，则其中CO的质量为（）A．2.8gB．4.2gC．5.0gD．5.6g【例7】等质量的下列烃完全燃烧，消耗氧气量最多的是(　　)A．CH4　　　　　　　B．C2H6C．C3H6D．C6H61．amL三种气态烃组成的混合物与足量氧气混合，点燃爆炸后，恢复到原来的状态(常温、常压)，体积共缩小2amL。则三种烃可能是(　　)A．CH4、C2H4、C3H4B．C2H6、C3H6、C4H6C．CH4、C2H6、C3H8D．C2H4、C2H2、CH4 2．燃烧法是测定有机物分子式的一种重要方法。完全燃烧0.2mol某烃后，测得生成17.92L(标准状况下)二氧化碳，生成18g水，则该烃的分子式为（）A．C2H6B．C3H8C．C4H10D．C8H183．有CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2五种气态烃。（1）若取相同质量的上述各烃完全燃烧，消耗氧气最多的是______，生成CO2体积(相同状况)最大的是______。（2）若取相同体积(相同状况)的上述各烃完全燃烧，消耗O2最多的是________，生成H2O最少的是________。4．某烃在标准状况下的密度为3.215g/L，现取3.6g该烃完全燃烧，将全部产物依次通入足量的浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重5.4g，碱石灰增重11g，求：（1）该烃分子的摩尔质量为________。（2）确定该烃的分子式为___________。（3）已知该烃的一氯代物只有一种，写出该烃的结构简式_________。考点4：烃的氯代物同分异构体数目的判断1．烃的一氯代物同分异构体数目的判断——“等效氢法”若烃有n种不同的等效氢，其一元取代物就有n种。等效氢原子的确定原则：（1）同一碳原子上的氢为等效氢。（2）同一碳原子上所连甲基（—CH3）上的氢为等效氢；如中只1种等效氢（3）处于对称位置的碳原子上的氢为等效氢，如某烷烃中①与⑤上的等效氢，②与④上的等效氢2．烃的二氯代物同分异构体数目的判断——“定一移一法”（1）先写出烃的同分异构体。（2）然后再利用“定一移一”法，即先固定一个氯原子的位置，再移动另一个氯原子，以确定同分异构体的数目，同时要仔细考虑是否出现重复或遗漏的情况。【例8】分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)(　　)A．8种B．10种C．12种D．14种 1．分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(　　)A．6种　　　　　　　B．7种C．8种D．9种2．分子式为C3H6Cl2的有机物共有(不考虑立体异构)(　　)A．2种B．3种C．4种D．5种一、选择题1．大多数有机化合物不具有的性质是(　　)A．熔、沸点高　　　　　　　B．易燃烧C．热稳定性差D．反应慢且副反应多2．下列叙述错误的是(　　)A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应B．甲烷是正四面体结构C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3，还是CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种取代产物常温下均为液体3．有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫取代反应。下列化学反应中不属于取代反应的是()A．B．C．D． 4．一定质量的甲烷燃烧后的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g。原混合气体中CO2的质量为(　　)A．12.5gB．13.2gC．19.7gD．24.4g5．对于丙烷和丁烷的下列有关说法正确的是(　　)A．丙烷和丁烷互为同分异构体B．符合通式CnH2n＋2(n≥1)的物质均属于烷烃C．丁烷的一氯代物有5种D．等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时，后者耗氧量大6．下列实验能获得成功的是(　　)①甲烷气体在空气中点燃获得热量　②甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷　③甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中使其紫色褪去　④甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气A．只有①②B．只有①C．只有④D．①②③④7．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气的取代反应，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．1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯气8．将甲烷与氯气按1∶3的体积比混合于一支试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处(如图所示)。下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是(　　)A．试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升B．生成物中只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体C．试管内壁有油状液滴形成D．试管内有少量白雾9．分子式为C4H10的烃的一氯代物的同分异构体有(　　)A．3种B．4种C．5种D．6种10．由两种气态烃组成的混合烃的总物质的量与该混合烃充分燃烧后所得气体产物(二氧化碳和水蒸气)的物质的量的变化关系如图所示，以下对混合烃组成的判断中正确的是(　　) A．一定有乙烯B．一定没有甲烷C．一定有丙烷D．一定没有乙烷二、填空题11．燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。以下是通过燃烧法推断物质组成的过程，请回答下列问题：（1）某物质A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水。则说明________(填字母)。A．A一定是烃B．A一定含有C、H两种元素，肯定不含氧元素C．A一定含有C、H两种元素，可能含有氧元素D．A一定含有C、H、O三种元素（2）甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为____________________________________。若2.24L(标准状况下)甲烷完全燃烧后，将生成的气体通过足量碱石灰，那么碱石灰增重的质量是________g。12．可燃冰属于甲烷的水合物，其结构如图所示，请回答下列问题。（1）下列说法正确的是___________(填标号)A．可燃冰中与以共价键的形式相结合B．使用可燃冰时应注意安全C．甲烷的一氯代物、三氯代物和四氯代物都是正四面体D．空间充填模型为的有机物在光照下能与溴蒸气发生取代反应（2）如图所示是某同学利用注射器设计的简易实验装置。加热分离出可燃冰中的甲烷，将10 甲烷注入甲注射器中，在同温、同压下向乙注射器中注入50，将乙注射器中气体推入甲注射器中，用日光照射甲注射器一段时间，气体在甲注射器中发生反应。①下列是某同学预测的实验现象，其中正确的是______(填标号)。A．气体最终变为无色B．实验过程中，甲注射器活塞向右移动C．甲注射器内壁有油状液滴产生D．产生火花②甲注射器中发生的化学反应类型为______。③反应后，甲注射器中剩余气体最好用_______(填标号)吸收。A．水B．氢氧化钠溶液C．硝酸银溶液D．饱和食盐水（3）丙烷能产生破坏臭氧层的一氯六氟丙烷()，该物质的同分异构体有_____种。13．目前人类在自然界发现和人工合成的有机物已经超过1亿种。研究有机物的结构有利于认识和理解有机物种类繁多的原因。（1）甲烷是最简单的有机物，甲烷和氯气在光照条件下可发生如下反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl①甲烷的电子式为_______。②该反应的过程可以看成：Cl2断裂Cl-Cl键，得到两个Cl原子，CH4断裂1个C-H键，得到1个H原子和1个CH3原子团。则生成CH3Cl和HCl的过程可以描述为：H原子与1个Cl原子形成H-Cl键，生成HCl；_______，生成CH3Cl。③CH3Cl的电子式为_______。④该反应生成的CH3Cl与Cl2可继续反应，生成的后续产物也可与Cl2继续反应。则在Cl2足量的条件下，CH3Cl最终将转化为_______(填化学式)。（2）只含有碳、氢两种元素的有机物属于烃类。下列是一些烃的结构式： ①已知：“C-C、C=C、C≡C”分别表示碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键。烃分子中碳原子能形成__个键(双键可看成2个键，三键可看成3个键)。②有机物甲、乙中碳原子间的成键方式如下图所示，碳原子未达到最大键数的，都与氢原子成键。请补充完整甲、乙的结构式。甲：_______；乙：C—C=C—C_______。③烃分子中碳碳原子间均是形成单键，且分子为链状，这样的烃称为链状烷烃。(a)、(b)、(c)、(d)均是链状烷烃。请根据链状烷烃的结构特点，推理6个碳原子的链状烷烃的分子式：_______。含n个碳原子的链状烷烃，其氢原子数为_______(用含n的代数式表示)。④已知甲烷分子中四个氢原子所处的化学环境完全相同，据此推测其结构有平面四边形和正四面体形两种可能，如下图所示。已知CH2Cl2只有一种结构，则可知甲烷分子应为_______形。14．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：（1）请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式：___。 （2）B装置有三种功能：①混匀混合气体；②___；③___。（3）E装置中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为___(填字母)。a.分液法b.蒸馏法c.结晶法（4）将1molCH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，则参加反应的Cl2的物质的量为___。（5）已知丁烷与氯气发生取代反应的产物之一为C4H8Cl2，其有___种同分异构体。