鲁科版 (2019)选择性必修3第1章 有机化合物的结构与性质 烃第3节 烃精品课堂检测

第03讲  烷烃及其性质

知识点01  烷烃的结构和物理性质

1．烷烃的结构

2．烷烃的物理性质

（1）状态：当碳原子数小于或等于______时，烷烃在常温下呈气态

（2）溶解性：不溶于______，易溶于______、______等有机溶剂

（3）熔、沸点

①碳原子数不同：碳原子数的越多，熔、沸点______；

CH3CH2CH2CH2CH2CH3＞CH3－CH2CH3

②碳原子数相同：______越多，熔、沸点越低

CH3CH2－CH2CH3＞CH3－CH3

③碳原子数和支链数都相同：____________，熔、沸点越低

CH3－CH2CH3＞

（4）密度：随碳原子数的增加，密度逐渐______，但比水的____________

【即学即练1】下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（     ）。

    A．烷烃中只含有碳、氢两种元素

    B．所有的烷烃都是甲烷的同系物

    C．烷烃分子中的碳原子都在同一条直线上

    D．随着碳原子数的增加，烷烃的熔、沸点逐渐升高

知识点02  烷烃的化学性质

1．稳定性

（1）性质：常温下烷烃很不活泼，与______、______、______和______都不发生反应。

（2）实验：烷烃______使酸性高锰酸钾溶液褪色

2．氧化反应

（1）可燃性：____________________________________

（2）KMnO4（H+）：______褪色

3．取代反应

（1）反应条件：在______条件下，烷烃能与Cl2、Br2等卤素单质发生取代反应。

（2）反应举例：CH3CH3+Cl2__________________（一氯取代）

【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  烷烃的取代反应

【典例1】如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气（体积比为1∶4）的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。

（1）假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式_________________________，该反应的反应类型是_____。

（2）经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是__________。

    A．升高    B．降低    C．不变    D．无法确定

（3）若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到__________。

（4）若把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象是__________。①黄绿色逐渐消失②试管壁上有黄色油珠出现③水位在试管内上升到一定高度④水槽内有少量晶体析出⑤液面上有白雾

    A．①③    B．①②③    C．①②③④⑤    D．①②④⑤

（5）将1molCH4和一定物质的量的Cl2混合均匀，以漫射光照射使CH4与Cl2发生取代反应。反应后CH4与Cl2均无剩余，且生成了四种有机取代物的物质的量之比为n（CH3Cl）∶n（CH2Cl2）∶n（CHCl3）∶n（CCl4）＝1∶2∶3∶4，则参加反应的Cl2的物质的量是__________。

【知识拓展】

1．反应条件：光照和纯净的气态卤素单质

（1）在光照条件下烷烃能够使溴蒸汽褪色，不能使溴水褪色，不能使溴的四氯化碳溶液褪色。

（2）液态烷烃能够和溴水发生萃取，液体分层，上层颜色深，下层颜色浅。

2．化学键变化：断裂C－H键和X－X键；形成C－X键和H－X键

3．取代特点：分子中的氢原子被卤素原子逐步取代，往往是各步反应同时发生

4．产物种类：多种卤代烷烃的混合物，HX的物质的量最多

5．产物的量

（1）根据碳元素守恒，烷烃的物质的量等于所有卤代烷烃的物质的量之和

（2）根据取代反应的特点，有机物中卤素的物质的量等于HX的物质的量等于反应了的X2的物质的量，即反应了的n（X2）＝n（一卤代物）+2n（二卤代物）+3n（三卤代物）+……＝n（HX）＝n（C－X）

6．关于取代反应和置换反应的判断的简单方法

（1）看参与反应的物质类别：若物质类别是无机物，一定是置换反应，若物质类别均是有机物，则一定不是置换反应。

（2）看产物中是否有单质生成：若产物中有单质生成，一定不是取代反应。

（3）取代反应的特点是“一上一下”，即分子中加上一个原子或原子团的同时，下来一个原子或原子团。

【误区警示】烷烃与卤素单质发生取代反应两个注意事项

（1）烷烃只能与卤素单质在光照条件下发生取代反应，不能与其水溶液发生取代反应。取代反应得到的不只是一氯代物，烷烃分子中的所有氢原子都可被氯原子取代。

（2）烷烃和氯气发生取代反应，有1mol H原子被取代，生成1mol HCl，消耗1mol Cl2，因此参加反应的Cl2的物质的量与生成的HCl的物质的量相等；生成物中HCl最多。

考法02  烃燃烧的规律和应用

【典例2】现有CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8五种有机物。

（1）等质量的以上物质中，在相同状况下体积最大的是__________；

（2）等质量的以上物质完全燃烧时，消耗O2的量最多的是_______________；

（3）同状况、等体积、等物质的量的以上物质完全燃烧时，消耗O2的量最多的是_______________；

（4）等质量的以上物质完全燃烧时，生成的CO2最多的是_____，生成水最多的是_____。

【互动探究】（1）在120℃，1.01×105Pa时，以上气态烃和足量的O2完全燃烧，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化的是哪些?

（2）如果1mol两种混合气体完全燃烧生成1.5mol的二氧化碳和2mol的水，混合气体可能是以上五种中的哪两种?

【知识拓展】

1．烃（CxHy）完全燃烧的化学方程式CxHy+（x+）O2xCO2+H2O（g）

2．烃（CxHy）完全燃烧耗氧量规律

（1）等物质的量

①（x+）的值越大，耗氧量越多

②x值越大，产生的CO2越多

③y值越大，生成的水越多

（2）等质量

①的值越大，耗氧量越多

②的值越大，生成的水越多

③的值越大，产生的CO2越少

（3）总质量一定的有机物以任何比例混合

①特点：生成的CO2和H2O量、耗氧量都相同

②规律：各有机物的最简式相同

3．烃完全燃烧体积变化规律

（1）温度≥100℃，ΔV＝－1，故反应前后气体体积的变化ΔV仅与氢原子数y有关。

（2）温度＜100℃，ΔV＝－（1+）

4．烃不完全燃烧的规律

（1）氢元素全部变成H2O，可以根据如下关系式：CxHy ~H2O计算

（2）碳元素变成CO或CO2或CO和CO2的混合物，可以根据碳元素守恒：n（C）＝n（CO）+n（CO2）计算

【特别警示】利用烃类燃烧通式处理相关问题时的注意事项

（1）水的状态是液态还是气态。

（2）气态烃完全燃烧前后，气体体积变化只与烃分子中氢原子个数有关。

（3）注意烃是否完全燃烧，也就是O2是否足量。

题组A  基础过关练

1．①丁烷，②2－甲基丙烷，③戊烷，④2－甲基丁烷，⑤2，2－二甲基丙烷的沸点的排列顺序正确的是（     ）。

    A．①＞②＞③＞④＞⑤    B．⑤＞④＞③＞②＞①

    C．③＞④＞⑤＞①＞②    D．②＞①＞⑤＞④＞③

2．下列化学用语表示不正确的是（     ）。

    A．甲烷的结构式：

    B．异丁烷的结构简式为CH3－CH3

    C．戊烷的分子式为C5H10

    D．丙烷的分子球棍模型图：

3．（2022·汉中高二检测）下面是4个碳原子相互结合的6种方式（氢原子没有画出），其中符合通式CnH2n+2的是（     ）。

    A．②③    B．①⑤    C．②③④    D．①⑤⑥

4．下列关于烷烃性质的叙述正确的是（     ）。

    A．烷烃分子结构稳定，不发生任何化学反应

    B．烷烃分子中碳元素表现负价，易被酸性KMnO4溶液氧化

    C．在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应

    D．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物

5．（双选）关于CH4和CH3－CH3的叙述正确的是（     ）。

    A．均能用通式CnH2n+2来表示

    B．与所有烷烃互为同分异构体

    C．它们结构相似，物理、化学性质相同

    D．通常情况下它们都是气态烷烃

6．下列有机物的命名中正确是（     ）。

    A．2，4，4－三甲基戊烷

    B．2－乙基丁烷

    C．2，2－二甲基丙烷

    D．1，3，3－三甲基丁烷

7．根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是（     ）。

    A．3    B．4    C．5    D．6

8．（2022·济宁高二检测）20mL某气态烃完全燃烧时，正好消耗同温同压下的O2100mL，则该烃是（     ）。

    A．C2H6    B．C3H8    C．C4H10    D．C5H12

9．Ⅰ．如图所示是几种烷烃的球棍模型，试回答下列问题：

（1）A、B、C三者的关系是____________。

（2）A的分子式为____________，C的名称为____________。

（3）写出C的同分异构体的结构简式：________________________。

Ⅱ．如图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实的存在状况______。

10．按要求填写下列空白：

（1）乙烷的结构式：_____________。

（2）丙烷的结构简式：______________________________。

（3）分子中含30个氢原子的烷烃的分子式_____________。

（4）相对分子质量为58的烷烃的结构有________种；试分别写出它们的结构简式____________________。

（5）分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为________，其一氯代物只有一种的结构简式为___________。

题组B  能力提升练

1．常温下呈气态的烷烃有（     ）。

    A，只有4种    B．只有5种    C．多于5种    D．无法确定

2．（2022·商丘高二检测）某化学课外活动小组为测定某厂生产的液化石油气（设该液化石油气由丁烷和丙烷组成）的平均相对分子质量，在实验中需收集该混合气体样品，下列收集方法中正确的是（     ）。

3．下列说法正确的是（     ）。

    A．烃分子中，碳原子间都以碳碳单键结合，其余的价键均与氢原子结合，这一系列化合物的分子通式为CnH2n+2

    B．分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物

    C．烷烃分子中，相邻的三个碳原子有可能在同一条直线上

    D．CH3－CH2－CH3、CH4、CH3CH2CH3互为同系物

4．（2022·杭州高二期末检测）下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有（     ）。

    A．2－甲基丙烷         B．环戊烷

    C．2，2－二甲基丁烷    D．3－甲基戊烷

5．（2022·哈尔滨高二检测）正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，X是它的一种同分异构体，且X分子的主链上含有4个碳原子。下列有关说法中正确的是（     ）。

    A．X分子中可能含有三个甲基

    B．X的一氯代物一定有三种

    C．X的沸点比正己烷低

    D．标准状况下，11.2LX含2.5NA个C－C键

6．（2022·石家庄高二检测）某烷烃相对分子质量为86，如果分子中含有3个－CH3、2个－CH2－和1个，则该结构的烃的一氯取代物最多可能有（不考虑立体异构）（     ）。

    A．9种   B．6种    C．5种    D．4种

7．（2022·陕西韩城高二检测）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）有机化合物甲的二氯取代物有________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：________________。

8．环丙烷可作为全身麻醉剂，环己烷是重要的有机溶剂。下面是部分环烷烃及烷烃衍生物的结构简式、键线式和某些有机化合物的反应式（其中Pt、Ni是催化剂）：

①△+H2

回答下列问题：

（1）环烷烃与________是同分异构体。

（2）从反应①~③可以看出，最容易发生开环加成反应的环烷烃是________（填名称），判断依据为________。

（3）环烷烃还可与卤素单质、卤化氢发生类似的开环加成反应，如环丁烷与HBr在一定条件下反应，其化学方程式为_________________（不需注明反应条件）。

（4）写出鉴别环丙烷与丙烯的一种方法，试剂__________；现象与结论_____________。

题组C  培优拔尖练

1．（2022·镇江高二检测）全氟烷烃同系物CF4、CF3－CF3、CF3－CF2－CF3，……。下列关于全氟烷烃同系物的表述不正确的是（     ）。

    A．全氟烷烃属于大气污染物，能破坏臭氧层

    B．全氟烷烃属于卤代烃

    C．全氟烷烃能发生加成反应

    D．全氟烷烃的通式为CnF2n+2（n≥1）

2．（2022·河南濮阳高二检测）主链含5个碳原子，有甲基、乙基2个支链的烷烃有（     ）。

    A．2种    B．3种    C．4种    D．5种

3．（2022·深圳高二检测）下列各组有机化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总物质的量一定，则完全燃烧时生成水的质量和消耗氧气的质量不变的是（     ）。

    A．CH4O，C3H4O5    B．C3H6，C3H8O

    C．C3H8，C4H6       D．C2H6，C4H6O

4．（2022·宿迁高二检测）两种烃组成的混合烃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）物质的量变化关系如图所示。以下对混合烃组成的判断中，正确的是（     ）。

    A．一定有乙烯    B．一定有甲烷

    C．一定有丙烷    D．一定没有丙炔（C3H4）

5．在烷烃分子中的基团：－CH3、－CH2－、、中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子，数目分别用n1、n2、n3、n4表示。例如 分子中n1＝6，n2＝1，n3＝2，n4＝1。试根据不同烷烃的组成和结构，分析出烷烃（除甲烷外）中各原子数的关系：

（1）烷烃分子中氢原子个数为n0，n0与n1、n2、n3、n4的关系是：

n0＝________________________或n0＝________________________。

（2）四种碳原子数之间的关系为n1＝__________________。

（3）若某分子中n2＝n3＝n4＝1，则该分子的结构简式可能是________________。

6．人们对烷烃分子空间结构的研究发现，某一系列烷烃分子中只有一种一卤代物。如：

这一系列烷烃具有一定的规律性。当一种分子的氢原子全部被甲基取代后，它的一卤代物异构体的数目不变。试回答：

（1）这一系列烷烃的化学式的通式是______________。

（2）这一系列烷烃中第6种烷烃的化学式是______________。

（3）上述一系列烷烃中，其中含碳量最高的烷烃中碳元素的质量分数是_______。