【同步讲义】高中化学（人教版2019）必修第二册--第13讲 烷烃的性质 讲义

第13讲  烷烃的性质

知识点01  链状烷烃的存在和物理性质

1．存在

（1）天然气、沼气和煤层气的主要成分均为________

（2）“凡士林”、石蜡、汽油、煤油的主要成分是含碳原子数较多的________。

2．物理性质

【即学即练1】液化石油气中含有丁烷，在运输、储存、使用过程中一定要注意安全。丁烷中碳原子成键特点与CH4中碳原子相似，性质相似。下列有关丁烷的叙述不正确的是（     ）。

    A．丁烷沸点高于甲烷

    B．丁烷与甲烷是同系物

    C．常温常压下丁烷是没有颜色、没有气味的气体

    D．丁烷极易溶于水

知识点02  链状烷烃的化学性质

1．稳定性：通常情况下与________、________、________不反应

2．可燃性：完全燃烧生成二氧化碳和水

（1）甲烷：________________________________

（2）丙烷：________________________________

3．高温分解：烷烃在较高的温度下会发生分解。如：________________________

4．甲烷的取代反应

（1）概念：有机物分子里的某些原子或原子团被其他________________所替代的反应

（2）实验装置及现象

A装置：

①混合气体颜色逐渐________，集气瓶壁出现________，试管中有少量白雾，集气瓶内液面上升；

②饱和NaCl溶液中有________________

B装置：________________

（3）反应特点：分步进行，每一步都是可逆反应

（4）反应方程式

①________________________________________

②________________________________________

③________________________________________

④________________________________________

（5）产物种类：每一步的取代产物都有，最多的是________

（6）产物性质

①水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均________溶于水。

②状态：常温下除________是气体，其余三种均为油状液体

【即学即练2】下列物质在一定条件下可与乙烷发生化学反应的是（     ）。

    A．氯气    B．溴水    C．氯水    D．酸性高锰酸钾溶液

考法01  烷烃与卤素单质的取代反应

【典例1】（2022·重庆高一检测）在光照条件下，CH4与Br2能发生取代反应。若1molCH4与Br2反应，待反应完成后测得四种有机取代物的物质的量之比为n（CH3Br）∶n（CH2Br2）∶n（CHBr3）∶n（CBr4）＝1∶2∶3∶4，则消耗Br2的物质的量为（     ）。

    A．1.0mol    B．2.0mol    C．3.0mol    D．4.0mol

【知识拓展】

1．烷烃与氯气的取代反应要点归纳（以甲烷为例）

2．烷烃取代反应的连续性及化学方程式的书写

（1）在光照条件下，烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体都可以发生取代反应，生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。CnH2n+2+X2CnH2n+1X+HX，CnH2n+1X可与X2继续发生取代反应。

（2）取代反应的特点是“一下一上，有出有进”，类似无机反应中的复分解反应，注意在书写化学方程式时，防止漏写产物中的小分子。

3．计算关系

（1）碳元素守恒：n（CH4）＝n（CH3Cl）+n（CH2Cl2）+n（CHCl3）+n（CCl4）

（2）氯元素特点：n（Cl2）＝n（HCl）＝n（CH3Cl）+2n（CH2Cl2）+3n（CHCl3）+4n（CCl4）

【特别提醒】取代反应的几点理解

（1）烷烃在光照条件下只能与纯净的卤素单质发生取代反应，而不能与卤素单质的水溶液反应。

（2）取代反应和置换反应不同，取代反应是一种化合物和另一种化合物或单质反应，一般生成两种新化合物；置换反应是一种单质与一种化合物反应，生成另一种单质和另一种化合物。

【误区警示】准确理解烷烃与卤素单质反应的条件

考法02  有机物的基本性质

【典例2】下列说法中，不正确的是（     ）。

    A．大多数有机物难溶于水，易溶于汽油、苯等有机溶剂

    B．有机物的熔点低，受热易分解，都能燃烧

    C．有机物种类繁多，数目庞大

    D．有机物的化学反应比较复杂，一般较慢，且常伴有副反应发生

【知识拓展】

题组A  基础过关练

1．据《易经》记载：“泽中有火”“上火下泽”。泽，指湖泊池沼。“泽中有火”是指“M气体”在湖泊池沼水面上起火。这里“M气体”是指（     ）。

    A．甲烷    B．一氧化碳    C．乙烯    D．氢气

2．（2022·西安高一检测）将甲烷与氯气按体积比为1∶1混合后反应，下列有关描述错误的是（     ）。

    A．反应条件为光照

    B．共有5种生成物

    C．容器内气体颜色变浅

    D．生成物中只有一氯甲烷难溶于水

3．为验证甲烷分子中含碳、氢两种元素，可将其燃烧产物通过①浓硫酸、②澄清石灰水、③无水硫酸铜，正确的顺序是（     ）。

    A．①②③    B．②③    C．②③①    D．③②

4．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是（     ）。

    A．点燃－－通入澄清石灰水－－加入溴的四氯化碳溶液

    B．点燃－－罩上小烧杯－－加入澄清石灰水

    C．点燃－－通入澄清石灰水

    D．点燃－－通入酸性KMnO4溶液

5．下面列举的是某化合物的组成和性质，能说明该物质肯定为有机化合物的是（     ）。

    A．仅由碳、氢两种元素组成

    B．仅由碳、氢、氧三种元素组成

    C．在氧气中燃烧只生成二氧化碳

    D．熔点低且难溶于水

6．下列化学反应中不属于取代反应的是（     ）。

    A．CH2Cl2+Br2CHBrCl2+HBr

    B．CH3OH+HClCH3Cl+H2O

    C．2Na+2H2O2NaOH+H2↑

    D．CH3－CH2－Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr

7．在烷烃分子中，每增加一个碳原子，每摩尔该烷烃完全燃烧需要多消耗氧气（     ）。

    A．1mol    B．1.5mol    C．2mol    D．2.5mol

8．晋朝人常璩在《华阳国志》里有这样一段话：“临邛县……有火井，夜时光映上昭。民欲其火，先以家火投之。顷许，如雷声，火焰出，通耀数十里。以竹筒盛其火藏之，可拽行终日不灭也……”。请回答下列问题。

（1）话中描述的物质是一种最简单有机物－－甲烷，其分子的结构式为_______。

（2）写出“顷许，如雷声，火焰出”涉及反应的化学方程式：___________。

（3）下列有关甲烷的说法正确的是______（填选项字母）。

    A．它属于化石能源

    B．它的分子中含有非极性键

    C．它的分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构

    D．（2）中反应发生时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成

（4）甲烷不仅可以直接用来燃烧，还是重要的化工原料，它可以与水在高温条件下反应制得水煤气（CO和H2），

题组B  能力提升练

1．（2022·抚顺高一检测）在1.01×105Pa下，测得某些烷烃的沸点见表。据表分析下列选项正确的是（     ）。

    A．在标准状况下，新戊烷是气体

    B．在1.01×105Pa、20℃下，C5H12是液体

    C．随着碳原子数的增加，烷烃的沸点逐渐降低

    D．C5H12随支链的增加，沸点逐渐降低

2．下列反应属于取代反应的是（     ）。

①CHCl3+Cl2CCl4+HCl

②2HI+Cl22HCl+I2

③CO+2H2CH3OH

④CH3CH2CN+Cl2CH3－－CN+HCl

⑤CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O

    A．①②    B．①②③④    C．①④⑤    D．②④⑤

3．下列说法正确的是（     ）。

    A．人类不仅能合成自然界里已有的许多有机物，而且能够合成自然界中原本不存在的多种性质良好的有机物

    B．有机物是含碳的化合物；不论是尿素［CO（NH2）2］，还是碳铵（NH4HCO3）及CO2都是有机物

    C．有机物完全燃烧后所得到的产物都只有水和二氧化碳

    D．大多数有机物难溶于水，易溶于酒精、汽油、苯等有机溶剂

4．最早的分子球棍模型是由德国化学家奥古斯特·威廉·冯·霍夫曼所作，目的是用来讲课。如图是CH4、CCl4、CH3Cl（沸点－24.2℃）的分子球棍模型图，下列说法正确的是（     ）。

    A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构

    B．标准状况下，2.24LCH3Cl含有的分子数为6.02×1022

    C．CH4和CCl4中的化学键均为非极性键

    D．CCl4是一种常见的有机溶剂，密度比水小

5．（2022·广州高一检测）下列关于CH4和CH3－CH2－CH3叙述正确的是（     ）。

    A．互为同素异形体

    B．均能用组成通式CnH2n+2来表示

    C．它们的物理性质和化学性质均相同

    D．常温下，都能与酸性高锰酸钾溶液反应

6．（2022·赣州高二检测）正己烷是优良的有机溶剂，其某种模型如图所示。下列有关说法正确的是（     ）。

    A．正己烷的分子式为C6H12

    B．正己烷的一氯代物有3种

    C．正己烷能与溴水发生取代反应

    D．正己烷中的所有碳原子位于同一条直线

7．某烷烃的相对分子质量为72，试回答下列问题：

（1）该烷烃的分子式是_______________。

（2）该烷烃在空气中燃烧的化学反应方程式是____________________________。

（3）它可能的结构简式是_________________________________________。

8．如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10mLCH4，同温同压下乙管中注入50mLCl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，试管放在光亮处一段时间。

（1）下列是某同学预测的实验现象：①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是__________。

（2）甲管中发生化学反应的类型为____________________。

（3）反应后，甲管中剩余可溶于水的气体能用下列试剂吸收的是________（选填字母）。

    A．水    B．NaOH溶液    C．AgNO3溶液    D．饱和食盐水

（4）反应后，若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中，会观察到__________________；若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到________________________________。

题组C  培优拔尖练

1．（2022·太原高一检测）下列有关烷烃的叙述正确的是：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溶液褪色；③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．①③⑤    B．②③    C．①④    D．①②④

2．（双选）下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是（     ）。

    A．甲烷与氯气以物质的量之比为1∶1混合时只生成CH3Cl

    B．甲烷与氯气反应生成的产物中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4mol氯气

3．可燃冰属于甲烷的水合物，其结构如图所示。

下列说法正确的是（     ）。

    A．可燃冰中CH4与H2O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．空间填充模型为的有机物能与溴水发生取代反应

4．在光照的条件下，将1mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为amol、bmol、cmol，该反应中消耗的氯气的物质的量是（     ）。

    A．（1+a+b+c）mol      B．（2a+3b+4c）mol

    C．（1+a+2b+3c）mol    D．（a+b+c）mol

5．（2022·陕西韩城高一检测）如图所示表示页岩气中某些烃分子的结构模型：

（1）有机化合物乙的名称为____________________，有机化合物甲与有机化合物乙互为___________。

（2）有机化合物甲的一氯取代物有________种；写出甲与氯气反应生成任意一种一氯代物的反应方程式：_____________________。

（3）请你根据甲烷分子的空间结构推测，有机化合物乙中最多有________个C原子在同一平面内。

（4）有机化合物甲和乙的沸点：甲________（填“＞”“＝”或“＜”）乙，1mol甲和乙的混合气体完全燃烧消耗O2的物质的量为________mol，写出甲燃烧的方程式：______________________________________。

6．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。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：

根据设计要求回答：

（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③________________。

（2）D装置的石棉中均匀混有淀粉－KI溶液，其作用是______________。

（3）E装置的作用是________（填编号）。

    A．收集气体    B．吸收氯气

    C．防止倒吸    D．吸收氯化氢

（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出生成黑色小颗粒的化学方程式：__________________________。

（5）E装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为________（填编号）。

    a．CH4    b．CH3Cl    c．CH2Cl2    d．CHCl3    e．CCl4