高中化學(xué)必修二導(dǎo)學(xué)案：第三章 有機(jī)化合物 第一節(jié) 第2課時(shí)烷烴 含答案

高中化學(xué)必修課程PAGE13-第2課時(shí)烷烴[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.了解烷烴的組成、結(jié)構(gòu)、通式及烷烴的主要性質(zhì)(物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì))。2.知道同系物、同分異構(gòu)體的概念，能根據(jù)結(jié)構(gòu)式或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式判斷它們是否為同分異構(gòu)體或同系物。一烷烴1．下面是乙烷、丙烷、丁烷的結(jié)構(gòu)式?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)每個(gè)碳原子形成4個(gè)共價(jià)鍵，且原子之間只以單鍵相連成鏈狀，碳原子的剩余價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合。(2)烴分子中碳原子之間都以碳碳單鍵結(jié)合成鏈狀，剩余價(jià)鍵均與氫原子結(jié)合，使每個(gè)碳原子的化合價(jià)都達(dá)到“飽和”，這樣的烴叫做飽和鏈烴，也稱烷烴。其分子通式為CnH2n＋2(n≥1且n為整數(shù))。烷烴的空間結(jié)構(gòu)中，碳原子(大于等于3時(shí))不在一條直線上，直鏈烷烴空間構(gòu)型是折線形或鋸齒狀。2．教材表3-1列舉了部分烷烴的物理性質(zhì)。閱讀分析表3-1可知：烷烴的物理性質(zhì)隨著分子中碳原子數(shù)的增多，呈規(guī)律性的變化。如(1)常溫下其狀態(tài)由氣態(tài)變到液態(tài)又變到固態(tài)，熔、沸點(diǎn)逐漸升高，相對(duì)密度逐漸增大。(2)常溫下，碳原子數(shù)小于或等于4時(shí)，均為氣態(tài)(新戊烷常溫下也為氣態(tài))。3．物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)的性質(zhì)，這個(gè)規(guī)律在有機(jī)物中體現(xiàn)得尤其明顯。烷烴的化學(xué)性質(zhì)與甲烷相似，請(qǐng)寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式(有機(jī)物寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)：(1)丙烷的燃燒：CH3CH2CH3＋5O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))3CO2＋4H2O。(2)光照條件下，乙烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)(只要求寫一氯取代)：CH3CH3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3CH2Cl＋HCl。(3)用通式表示烷烴的完全燃燒及鹵代反應(yīng)(用X2表示)：①CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))nCO2＋(n＋1)H2O；②CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up7(光))CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可與X2繼續(xù)發(fā)生取代反應(yīng)。歸納總結(jié)1．下列有關(guān)烷烴的敘述中，正確的是()①在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都是單鍵②烷烴中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式為CnH2n＋2的不一定是烷烴④所有的烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)⑤光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色A．①③⑤ B．②③C．①④ D．①②④答案C解析烷烴分子中無(wú)論是碳碳鍵還是碳?xì)滏I，都是單鍵，①說(shuō)法正確；烷烴屬飽和鏈烴，其化學(xué)性質(zhì)一般比較穩(wěn)定，通常烷烴不與酸、堿、氧化劑(如酸性KMnO4)反應(yīng)，也不能使溴水褪色，②⑤說(shuō)法不正確；因分子通式CnH2n＋2中的氫原子已達(dá)完全飽和，因此符合通式CnH2n＋2的有機(jī)物一定是烷烴，③說(shuō)法不正確；烷烴在光照下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，這是烷烴的主要特性之一，④說(shuō)法正確。2．下列關(guān)于CH4和的敘述正確的是()A．均能用CnH2n＋2組成通式來(lái)表示B．與所有烷烴互為同素異形體C．因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)相似，所以它們的化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)相同D．通常狀況下，它們都是氣態(tài)烷烴答案A解析B項(xiàng)，它們與其他碳原子數(shù)不同的烷烴互為同系物；C項(xiàng)，化學(xué)性質(zhì)相似，但物理性質(zhì)不同；D項(xiàng)，碳原子數(shù)小于或等于4的烷烴及新戊烷在通常狀況下是氣體。故選A。二同系物同分異構(gòu)體1．填表甲烷乙烷丙烷分子式CH4C2H6C3H8結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式CH4CH3CH3CH3CH2CH3根據(jù)上表回答下列問(wèn)題：(1)相鄰?fù)闊N分子在組成上均相差一個(gè)CH2原子團(tuán)。(2)同系物是指結(jié)構(gòu)相似，分子組成上相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)，烷烴同系物的通式為CnH2n＋2。2．對(duì)比兩種物質(zhì)的結(jié)構(gòu)回答下列問(wèn)題CH3—CH2—CH2—CH3正丁烷(1)分子式均為C4H10，它們不是同系物，二者結(jié)構(gòu)相似，碳碳之間都是以單鍵結(jié)合成鏈狀，但結(jié)構(gòu)并不相同，正丁烷無(wú)支鏈，異丁烷有支鏈。(2)具有相同的分子式而具有不同結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象稱為同分異構(gòu)現(xiàn)象。具有同分異構(gòu)現(xiàn)象的化合物互稱同分異構(gòu)體。(3)判斷下列有關(guān)同分異構(gòu)體的敘述是否正確①同分異構(gòu)體具有相同的組成元素(√)②組成元素相同的化合物互為同分異構(gòu)體(×)③同分異構(gòu)體具有相同的相對(duì)分子質(zhì)量(√)④相對(duì)分子質(zhì)量相同的化合物互為同分異構(gòu)體(×)⑤互為同分異構(gòu)體的化合物也可能互為同系物(×)(4)與是否互為同分異構(gòu)體并說(shuō)明理由。答案不是同分異構(gòu)體，由于二者均為四面體結(jié)構(gòu)，為同一種物質(zhì)。(5)用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式寫出戊烷(C5H12)的同分異構(gòu)體。答案CH3CH2CH2CH2CH3(6)判斷下列說(shuō)法是否正確，據(jù)此理解同分異構(gòu)現(xiàn)象是有機(jī)物種類繁多的又一重要原因。①分子式不同的物質(zhì)一定為不同物質(zhì)，分子式相同的物質(zhì)也可能為不同物質(zhì)(√)②分子中含3個(gè)及3個(gè)以下碳原子的有機(jī)物一定不存在同分異構(gòu)現(xiàn)象(×)③隨著碳原子數(shù)增多，烷烴的同分異構(gòu)體數(shù)目有增多的趨勢(shì)(√)歸納總結(jié)1．同系物的判斷2．烷烴同分異構(gòu)體的書寫規(guī)律烷烴同分異構(gòu)體的書寫規(guī)律可概括為主鏈由長(zhǎng)到短，支鏈由整到散，位置由心到邊，排列對(duì)、鄰到間。選擇最長(zhǎng)的碳鏈為主鏈；找出中心對(duì)稱線；碳原子必須滿足四個(gè)鍵；主鏈上的鏈端不能接甲基，主鏈上的第二個(gè)碳原子或倒數(shù)第二個(gè)碳原子不能接乙基，否則主鏈會(huì)改變，而容易出現(xiàn)重復(fù)結(jié)構(gòu)。例如，書寫戊烷(C5H12)同分異構(gòu)體的方法：(1)先寫出碳鏈最長(zhǎng)的直鏈烴：CH3CH2CH2CH2CH3。(2)從主鏈上減少一個(gè)—CH3作為取代基(支鏈)，在所得主鏈上依次移動(dòng)可能的位置，得(3)再?gòu)闹麈溕蠝p少一個(gè)碳原子作為所得主鏈的取代基，得故C5H10的同分異構(gòu)體共有三種，依次稱為正戊烷、異戊烷、新戊烷。3．在1.013×105Pa下，測(cè)得的某些烷烴的沸點(diǎn)見下表。據(jù)表分析，下列選項(xiàng)正確的是()物質(zhì)名稱沸點(diǎn)/℃正丁烷CH3(CH2)2CH3－0.5正戊烷CH3(CH2)3CH336.027.89.5正己烷CH3(CH2)4CH369.0A.標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)，新戊烷是氣體B．在1.013×105Pa、20℃時(shí)，C5H12都是液體C．烷烴隨碳原子數(shù)的增加，沸點(diǎn)降低D．C5H12隨支鏈的增加，沸點(diǎn)降低答案D解析新戊烷的沸點(diǎn)是9.5℃，標(biāo)準(zhǔn)狀況下是液體，20℃時(shí)是氣體，則A、B均錯(cuò)誤；烷烴隨碳原子數(shù)的增加，沸點(diǎn)升高；C5H12的三種同分異構(gòu)體中，隨支鏈數(shù)增加，沸點(diǎn)逐漸降低。4．有下列結(jié)構(gòu)的物質(zhì)：①CH3(CH2)3CH3②CH3CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH2CH3其中，屬于同系物的是________；屬于同分異構(gòu)體的是______；屬于同種物質(zhì)的是________。A．①② B．②③C．③④⑤⑥⑦ D．①③E．③④⑤⑦ F．④⑥答案BDEAF解析7種物質(zhì)均為烷烴，若碳原子數(shù)不同，則互為同系物；若碳原子數(shù)相同，而結(jié)構(gòu)不同，則互為同分異構(gòu)體；若碳原子數(shù)相同，且結(jié)構(gòu)也相同，則為同一種物質(zhì)。7種物質(zhì)的分子式分別為①C5H12②C5H12③C6H14④C6H14⑤C6H14⑥C6H14⑦C6H14。所以①②中任一物質(zhì)與③④⑤⑥⑦中任一物質(zhì)均屬于同系物；①②結(jié)構(gòu)相同，屬于同種物質(zhì)，④⑥結(jié)構(gòu)相同，屬于同種物質(zhì)；③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互為同分異構(gòu)體。1．下列化學(xué)用語(yǔ)正確的是()A．結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷，也可以表示異丁烷B．丙烷分子的比例模型：C．甲烷分子的球棍模型：D．乙烷分子的電子式：答案D解析結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式(CH3)2CHCH3只表示異丁烷，A錯(cuò)誤；B為丙烷分子的球棍模型，B錯(cuò)誤；C為甲烷分子的比例模型，C錯(cuò)誤。2．下列分子只表示一種物質(zhì)的是()A．C3H7ClB．C3H8C．C5H12D．C4H10答案B解析C3H7Cl可以表示CH2Cl—CH2—CH3，也可以表示CH3—CHCl—CH3；C5H12可以表示正戊烷、異戊烷、新戊烷；C4H10可以表示正丁烷和異丁烷，均存在同分異構(gòu)現(xiàn)象。3．下列說(shuō)法正確的是()A．凡是分子組成相差一個(gè)或幾個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)，彼此一定是同系物B．兩種化合物組成元素相同，各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相同，則二者一定是同分異構(gòu)體C．相對(duì)分子質(zhì)量相同的幾種化合物，互稱為同分異構(gòu)體D．組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，且相對(duì)分子質(zhì)量也相同的不同化合物互稱為同分異構(gòu)體答案D解析僅分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的物質(zhì)，其分子結(jié)構(gòu)不一定相似，如氫氣(H2)和甲烷(CH4)分子組成上相差一個(gè)CH2，但二者不是同系物，A不對(duì)；兩種化合物組成元素相同，各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相同，只能確定它們的實(shí)驗(yàn)式相同，實(shí)驗(yàn)式相同的化合物分子式不一定相同，所以不一定是同分異構(gòu)體，B不對(duì)；相對(duì)分子質(zhì)量相同的物質(zhì)很多，有些分子組成不同，所以不一定是同分異構(gòu)體，C不對(duì)；當(dāng)不同化合物組成元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，相對(duì)分子質(zhì)量也相同時(shí)，其分子式一定相同，因此這樣的不同化合物互稱為同分異構(gòu)體，D正確。4．有下列各組微?；蛭镔|(zhì)：A．O2和O3B.eq\o\al(12,6)C和eq\o\al(13,6)C(1)______組兩種微粒互為同位素。(2)______組兩種物質(zhì)互為同素異形體。(3)______組兩種物質(zhì)屬于同系物。(4)______組兩種物質(zhì)互為同分異構(gòu)體。(5)______組兩種物質(zhì)是同一物質(zhì)。答案(1)B(2)A(3)C(4)E(5)D5．寫出下列烷烴的分子式(1)同溫同壓下，烷烴的蒸氣密度是H2的43倍：______。(2)分子中含有22個(gè)共價(jià)鍵的烷烴：________。(3)分子中含有30個(gè)氫原子的烷烴：________。(4)室溫下相對(duì)分子質(zhì)量最大的直鏈氣態(tài)烷烴：______。答案(1)C6H14(2)C7H16(3)C14H30(4)C4H1040分鐘課時(shí)作業(yè)[經(jīng)典基礎(chǔ)題]一、烷烴的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．有關(guān)烷烴的敘述：①都是易燃物；②特征反應(yīng)是取代反應(yīng)；③相鄰兩個(gè)烷烴在分子組成上相差一個(gè)甲基，其中正確的是()A．①和③ B．②和③C．只有① D．①和②答案D解析相鄰?fù)闊N在分子組成上相差一個(gè)—CH2—，而不是—CH3。2．下列數(shù)值都是烴的相對(duì)分子質(zhì)量值，其對(duì)應(yīng)的烴一定為烷烴的是()A．44 B．42C．54 D．128答案A解析用CnH2n＋2的Mr＝14n＋2進(jìn)行判斷，44對(duì)應(yīng)的烴是C3H8,42對(duì)應(yīng)的烴是C3H6,54對(duì)應(yīng)的烴是C4H6,128對(duì)應(yīng)的烴是C9H20。由于1個(gè)C原子與12個(gè)H原子的式量之和相等，所以C9H20與C10H8的相對(duì)分子質(zhì)量相等，則128對(duì)應(yīng)的烴不一定是烷烴。3．下列有關(guān)烷烴的敘述中，不正確的是()A．烷烴幾乎不溶于水B．所有的烷烴在光照條件下都能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)C．烷烴的分子通式為CnH2n＋2，符合該通式的烴不一定是烷烴D．隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的熔、沸點(diǎn)逐漸升高答案C解析烷烴不溶于水，A正確；烷烴在光照條件下都能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，這是烷烴的特征反應(yīng)，B正確；由于烷烴分子的通式CnH2n＋2中的H原子已達(dá)飽和，所以符合CnH2n＋2的有機(jī)物只可能為烷烴，C錯(cuò)；隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的相對(duì)分子質(zhì)量增大，分子間作用力增大，其熔、沸點(diǎn)逐漸升高，D正確。4．下列反應(yīng)中，不屬于取代反應(yīng)的是()A．CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH2Cl2＋HClB．CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))CO2＋2H2OC．CH3CH2Br＋H2O→CH3CH2OH＋HBrD．C2H6＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))C2H5Cl＋HCl答案B二、烷烴燃燒的計(jì)算5．A、B兩種有機(jī)物的混合物，當(dāng)混合物的質(zhì)量一定時(shí)，無(wú)論A、B以何種比例混合，完全燃燒產(chǎn)生CO2的量均相等。A、B的關(guān)系可能符合下列四種情況：①同分異構(gòu)體；②同系物；③具有相同的最簡(jiǎn)式；④含碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，一定符合上述條件的組合有()A．①②④ B．①③④C．②③④ D．①②③答案B6．由一氧化碳、甲烷和乙烷組成的混合氣體8.96L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，在足量氧氣中充分燃燒后，生成氣體先通過(guò)足量濃硫酸，再通過(guò)足量氫氧化鈉溶液，測(cè)知?dú)溲趸c溶液增重26.4g，則原混合氣體中乙烷的物質(zhì)的量為()A．0.1molB．大于或等于0.2mol，小于0.3molC．等于0.2molD．大于0.1mol小于0.3mol答案C解析混合氣體的物質(zhì)的量為eq\f(8.96L,22.4L·mol－1)＝0.4mol，濃硫酸吸收水、NaOH溶液吸收二氧化碳，故NaOH溶液增重26.4g為二氧化碳質(zhì)量，其物質(zhì)的量為eq\f(26.4g,44g·mol－1)＝0.6mol，所以平均組成中碳原子數(shù)為eq\f(0.6mol,0.4mol)＝1.5，一氧化碳、甲烷分子中都含有一個(gè)碳原子，可以看做1個(gè)組分，設(shè)一氧化碳、甲烷的總物質(zhì)的量為x，乙烷的物質(zhì)的量為y，則eq\f(x＋2y,x＋y)＝1.5，解得：x＝y(tǒng)，則原混合氣體中乙烷的物質(zhì)的量為0.4mol×eq\f(1,2)＝0.2mol，C正確。7．在常溫、常壓下，取下列四種氣態(tài)烴各1mol，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是()A．CH4 B．C3H8C．C4H10 D．C2H6答案C解析設(shè)此氣態(tài)烴的分子式為CxHy，其完全燃燒的化學(xué)方程式為CxHy＋eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))O2eq\o(→,\s\up7(點(diǎn)燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2O，則1mol該烴完全燃燒時(shí)耗氧量為eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))mol，將上述選項(xiàng)分別代入，比較可知C4H10耗氧量最多。三、同系物、同分異構(gòu)體的判斷8．下列說(shuō)法中正確的是()A．H2和D2互為同位素B．正丁烷和異丁烷互為同系物互為同分異構(gòu)體和是同一種物質(zhì)答案D9．下列化合物中有三種不同氫的是()A．(CH3)3CC(CH3)3B．(CH3)2CH(CH2)2CH(CH3)2C．(CH3)2CHCH2CH3D．CH3C(CH3)3答案B解析A項(xiàng)，有一種氫；B項(xiàng)，有三種氫；C項(xiàng)，有四種氫；D項(xiàng)，有一種氫。10．有人設(shè)想合成具有以下結(jié)構(gòu)的四種烴分子，下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A．1mol甲分子內(nèi)含有10mol共價(jià)鍵B．由乙分子構(gòu)成的物質(zhì)不能發(fā)生氧化反應(yīng)C．丙分子的二氯取代產(chǎn)物只有三種D．丁分子不能合成答案B解析1mol甲分子中含有6mol碳碳鍵和4mol碳?xì)滏I，A正確；乙分子可以發(fā)生燃燒反應(yīng)，即氧化反應(yīng)，B錯(cuò)誤；丙分子中有棱邊、面對(duì)角線、體對(duì)角線三種二氯代物，C正確；丁分子中的碳原子不符合四價(jià)鍵原則，不能合成，D正確。[能力提升題]11．(1)分子式為CmH20的烷烴中m為________，分子式為C8Hn的烷烴中n為________，與CO2密度(同溫同壓)相同的烷烴分子式為________，若上述四種烴各為1mol，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是________。(2)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四種烴各為1g，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是________。答案(1)918C3H8C9H20(2)CH4解析(1)根據(jù)烷烴通式為CnH2n＋2可求出m為9，n為18，密度與CO2相同的烷烴相對(duì)分子質(zhì)量為44，由14n＋2＝44可求出n為3，即分子式為C3H8。若同為1mol烴，消耗O2的多少取決于CxHy中“x＋eq\f(y,4)”的大小，“x＋eq\f(y,4)”的值越大，消耗O2越多，此題中消耗O2最多的是C9H20。(2)若同為1g烴，消耗O2的多少取決于CxHy中“eq\f(y,x)”的大小，“eq\f(y,x)”的值越大，消耗O2越多，此題中消耗O2最多的是CH4。12．已知某烷烴分子中電子數(shù)為42。(1)該烷烴的分子式為__________________________________________________________。(2)寫出該烷烴分子的所有同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式：________________________________________________________________________。(3)上述同分異構(gòu)體中，在相同條件下沸點(diǎn)最低的是________________________(寫結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式)。答案(1)C5H12(2)CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、解析(1)烷烴分子通式為CnH2n＋2，則其分子中電子數(shù)為6n＋(2n＋2)＝42，n＝5，烷烴分子式為C5H12。(2)烷烴C5H12有三種同分異構(gòu)體，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、(3)烷烴分子中，碳原子數(shù)相同時(shí)，所帶支鏈越多，其沸點(diǎn)越低，因此烷烴C5H12三種同分異構(gòu)體中，沸點(diǎn)最低。13．觀察下面幾種烷烴的球棍模型：(1)與C互為同系物的是________，與C互為同分異構(gòu)體的是__________。(2)在烷烴的同系物中，隨碳原子數(shù)增加，其熔、沸點(diǎn)依次________(其中碳原子數(shù)滿足________條件的烷烴常溫下呈氣態(tài))，液態(tài)時(shí)密度依次________。答案(1)ABD(2)升高小于或等于4增大解析理解同系物、同分異構(gòu)體的概念，會(huì)判斷同系物、同分異構(gòu)體。了解隨碳原子數(shù)增加，烷烴熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、密