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(
有机化合物
第
一
节
认识有机化合物
)
知识思维导图
第2课时 烷烃的性质
课程学习目标
1．认识甲烷的结构及其主要性质和应用。
2．了解有机化合物的性质特点。
3．认识烷烃的物理性质，化学性质。
【新知学习】
知识点01甲烷的性质
1．物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
无色 气体 无味 比空气小 极难溶于水
存在 ：甲烷是 、 、 油田气 、 煤矿坑道气 的主要成分
2．化学性质：
（1）燃烧反应（氧化反应）
甲烷的燃烧实验
实验步骤 实验现象 实验结论
1.点燃纯净的甲烷 甲烷可燃烧
2.在火焰的上方罩干燥洁净的烧杯 燃烧产物中有水
3.迅速将烧杯倒转并注入少量的澄清石灰水 燃烧产物中有二氧化碳
写出化学方程式：
（2）稳定性
通常状况下甲烷的化学性质稳定，与 等强氧化剂不反应，与 、 也不反应。如果将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液颜色 。
（3）取代反应
定义：有机化合物分子中的某种 被其他 所替代的反应，叫做取代反应。
【科学探究】
实验步骤 实验现象 实验结论
V(甲烷)∶V(氯气) =1:1的试管， 放在光亮的地方一定时间后； 反应后，将试管倒立在盛满水的水槽中； ①混合气体颜色 ②试管内壁有 生成，试管中有少量白雾。 ③试管中液面逐渐 在光照条件下，甲烷与氯气发生了化学反应
化学方程式：
a.反应物及条件：甲烷与纯净的卤素单质，在光照下发生取代反应。氯水不能反应。
b.反应产物：连锁反应，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物（只有CH3Cl是气态）都存在，还有HCl生成。
c.反应特征及比例：有上有下，每取代1molH就消耗1molCl2，同时生成1molHCl。
知识点02烷烃的性质
1．物理性质(随分子中碳原子数增加)
(1)熔、沸点：逐渐__ _ ；
(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 且均比水的密度____， 于水。
2．化学性质
通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。但一定条件下可燃烧，在较高温度下会发生分解。与氯气等发生取代反应。
(1)烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋____O2__ __。
(2)以甲烷为例探究烷烃的取代反应
实验 装置
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____，水槽内有固体析出 B装置：
实验 结论 CH4与Cl2需在 时才能发生化学反应，有关化学方程式： CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(一氯代物)， CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl(二氯代物)， CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl(三氯代物)， CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl(四氯代物)。
产物 性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均____溶于水。 状态：常温下除____是气体，其余三种均为液体。
取代反 应概念 有机物分子里的某些原子或原子团被其他 所替代的反应。
知识点03有机物的性质
1．物理性质：大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
2．化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或催化剂的条件下进行。
【拓展培优】
【问题探究】
一．有机物的表示方法
1．一种烃的球棍模型为试着写出其分子式和结构简式。
2．结合化学键理论分析有机物的分子结构中是否真像球棍模型一样原子通过“棍”相互连接？球棍模型中的“棍”表示什么？
【知识归纳总结1】
种类 实例 含义
分子式 CH4 用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映出一个分子中原子的种类和数目
最简式 (实验式) 乙烷C2H6 最简式为CH3 ①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子 ②由最简式可求最简式量
电子式 用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子
结构式 ①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构 ②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型
结构简式 CH3CH3 将结构式中碳碳单键、碳氢键等短线省略后得到的式子即为结构简式，它比结构式书写简单，比较常用，是结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)
键线式 (戊烷) (丙烯) 将结构式中碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况，每个拐点或终点均表示一个碳原子，即为键线式
球棍 模型 小球表示原子，短棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状)
比例模型 ①用不同体积的小球表示不同大小的原子 ②用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序
【典例1】（23-24高一下·云南保山·期中）下列表示物质结构的化学用语或模型正确的是
A．CCl4的电子式： B．乙烷的分子式：
C．CH4的空间填充模型： D．铝离子的结构示意图：
（变式训练1）16．（23-24高一下·黑龙江·期末）光照条件下，甲烷与Cl2会发生反应：。下列化学用语表述错误的是
A．该反应为取代反应 B．甲烷的空间填充模型为
C．Cl2的结构式为 D．CH3Cl的电子式为
二．认识烷烃取代反应的特点
1．甲烷和氯气发生反应时，所得的产物有几种？其反应类型是什么？
2．能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl
【知识归纳总结2】
1．甲烷与氯气的取代反应归纳
反应物 甲烷与氯气(不能用氯水)
反应条件 漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸)
生成物 甲烷与氯气反应生成四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多
反应 特点 连锁 反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行
数量 关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
2．在光照条件下，烷烃与Cl2\，Br2等卤素单质的气体发生取代反应，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。
【典例2】（23-24高一下·辽宁沈阳·期中）实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验，光照下反应一段时间后，下列说法正确的是
A．该反应的反应类型是置换反应
B．只能生成四种含氯的化合物
C．试管内黄绿色变浅，最后试管内水面上升充满试管
D．反应后试管壁出现油状液滴
（变式训练2）（23-24高一下·甘肃天水·期中）天然气的主要成分是甲烷，下列有关叙述正确的是
A．天然气是可再生能源
B．甲烷的二氯代物只有1种
C．甲烷可使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．1mol甲烷与3mol氯气充分反应生成1mol三氯甲烷
三．烃的相关计算问题
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
说明：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。
【典例3】 （23-24高一下·四川成都·期中）两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后所得到和的物质的量随混合烃总物质的量的变化如图所示，下列有关混合气体的说法正确的是
A．该混合气体中一定含有乙烷
B．该混合气体一定含有甲烷和乙炔
C．若混合气体由和组成，则其体积比为
D．在条件下，混合气体与氧气混合，总混合气燃烧前后压强不变
（变式训练3）（23-24高一下·黑龙江鹤岗·阶段练习）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是
A．22.4LCH2Cl2中C—Cl键的数目为2NA
B．1molD318O+(其中D代表2H)中含有的中子数为13NA
C．24g正丁烷和5g异丁烷的混合物中含共价键数目为6.5NA
D．11.2LCH4和22.4LCl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数一定为1.5NA
【课堂检测】
一、单选题
1．（23-24高一下·河南·阶段练习）下列化学用语中，不正确的是
A．S2-的离子结构示意图为 B．甲烷的空间填充模型为
C．正丁烷的球棍模型为 D．羟基的电子式为：
2．（23-24高一下·辽宁鞍山·期中）下列说法中不正确的是
A．玻璃、水泥和陶瓷是常见的无机非金属材料
B．与过量的混合后通入水中可得到两种常见的酸
C．甲烷和足量氯气完全反应生成等物质的量四种有机物时，产生的的物质的量为
D．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率
3．（23-24高一下·广东东莞·期中）下列说法正确的是
A．和互为同系物
B．甲烷的结构式：
C．“三氯甲烷只有一种结构”可证明甲烷是四面体立体结构而不是平面正方形结构
D．空间填充模型可以表示甲烷分子或四氯化碳分子
4．（23-24高一下·天津·期中）关于CH4与Cl2的反应，说法错误的是
A．室温下，光照时反应可发生 B．产物中有易溶于水的物质生成
C．属于取代反应 D．属于置换反应
5．（23-24高一下·浙江台州·期中）为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．常温常压下，17g中含有N-H的数目为
B．含有0.4mol的浓硫酸与足量铜反应转移电子的数目为
C．1mol与4mol充分反应后生成的分子数为
D．标准状况下，2.24L中含有的分子数为
6．（23-24高一下·广东云浮·期中）下列说法正确的是
A．正戊烷分子中所有的碳原子在同一条直线上
B．和 互为同分异构体
C．甲烷分子具有正四面体结构，四个键之间的夹角相等
D．丙烷的空间填充模型为
7．（23-24高一下·广西钦州·期中）下列说法正确的是
A．和互为同系物
B．甲烷的结构式
C．三氯甲烷只有一种结构可证明甲烷是四面体立体结构
D．比例模可以同时表示甲烷分子和四氯化碳分子
8．（23-24高一下·浙江·期中）下列关于甲烷与氯气的反应表述正确的是
A．该反应为置换反应
B．若过量，则有机产物仅为
C．若生成等物质的量的四种有机产物则需消耗
D．反应条件是水浴加热
9．（23-24高一下·北京·期中）下列分子中，属于烷烃的是
A． B． C． D．
10．（23-24高一下·江西宜春·期末）关于烷烃性质的叙述中正确的是
A．烷烃同系物的熔、沸点一般随分子内碳原子数的增多逐渐升高
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，从比水轻递增到比水重
C．CH4与氯气反应可得四种有机化合物，故C2H6与氯气反应可得六种有机化合物
D．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此烷烃不能发生氧化反应
11．（23-24高一下·四川眉山·阶段练习）下列物质中属于烃的是
A．CH4 B．CH3OH C．CH3COOH D．CH3Cl
12．（23-24高一下·吉林·期中）下列关于和的叙述正确的是
A．均能使高锰酸钾溶液褪色
B．二者互为同系物
C．都属于烷烃，分子中既有极性共价键又有非极性共价键
D．都是平面形分子，所有原子都处于同一平面内
13．（23-24高一下·浙江丽水·阶段练习）设为阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述正确的是
A．标准状况下，的的原子数为
B．常温常压下，的的共用电子对数目为
C．的溶液中的数目为
D．和过量充分反应，转移的电子数为
14．（22-23高一下·甘肃兰州·阶段练习）下列关于有机物的说法不正确的
A．某有机物在空气中完全燃烧只生成CO2和H2O，可知该有机物一定是烃
B．丁烷的一氯代物有4种
C．等质量的C2H4和C3H6完全燃烧，消耗的氧气的量相等
D．二氯甲烷只有一种结构，说明甲烷是正四面体结构
二、填空题
15．（23-24高一下·安徽马鞍山·阶段练习）按要求回答下列问题：
I．几种烷烃分子的球棍模型如图：
(1)E的分子式是 。
(2)与C互为同分异构体的有 (填标号，下同)，其中沸点最低的是 。
(3)C7H16有多种同分异构体，其中主链含有五个碳原子，有两个甲基作支链的烷烃有 种，其中有一种同分异构体的一氯代物有4种同分异构体，请写出其结构简式 。
Ⅱ．现有A、B、C三种烃，其球棍模型如图：
(4)B在一定条件可以发生生成聚乙烯，其反应的方程式为 ，其反应类型 。
(5)除去C中少量B选用的最佳试剂 。
三、解答题
16．（23-24高一下·湖北荆州·阶段练习）某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题。
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是 ；若用日光直射，可能会引起 。
(2)实验中可观察的实验现象有：试管内壁出现油状液滴，饱和NaCl溶液中有少量固体析出， ， 等。
(3)实验中生成的油状液滴的化学式为 ，其中 是工业上重要的溶剂。
(4)用饱和NaCl溶液而不用水的原因是 。
(5)若1 mol甲烷和氯气取代后得到等物质的量的四种氯代物，甲烷无剩余，则消耗的氯气为 mol。
(6)CH4和Cl2发生取代反应中，产物中物质的量最多的物质是 。
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(
有机化合物
第
一
节
认识有机化合物
)
知识思维导图
第2课时 烷烃的性质
课程学习目标
1．认识甲烷的结构及其主要性质和应用。
2．了解有机化合物的性质特点。
3．认识烷烃的物理性质，化学性质。
【新知学习】
知识点01甲烷的性质
1．物理性质
颜色 状态 气味 密度 溶解性
无色 气体 无味 比空气小 极难溶于水
存在 ：甲烷是 天然气 、 沼气 、 油田气 、 煤矿坑道气 的主要成分
2．化学性质：
（1）燃烧反应（氧化反应）
甲烷的燃烧实验
实验步骤 实验现象 实验结论
1.点燃纯净的甲烷 淡蓝色火焰 甲烷可燃烧
2.在火焰的上方罩干燥洁净的烧杯 烧杯内壁出现水珠 燃烧产物中有水
3.迅速将烧杯倒转并注入少量的澄清石灰水 澄清石灰水变浑浊 燃烧产物中有二氧化碳
(
燃烧
)
写出化学方程式： CH4+2O2 CO2+2H2O
（2）稳定性
通常状况下甲烷的化学性质稳定，与 高锰酸钾 等强氧化剂不反应，与 强酸 、 强碱 也不反应。如果将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液颜色 不褪色 。
（3）取代反应
定义：有机化合物分子中的某种 原子或原子团 被其他 原子或原子团 所替代的反应，叫做取代反应。
【科学探究】
实验步骤 实验现象 实验结论
V(甲烷)∶V(氯气) =1:1的试管， 放在光亮的地方一定时间后； 反应后，将试管倒立在盛满水的水槽中； ①混合气体颜色 逐渐变浅 ②试管内壁有 油状液体 生成，试管中有少量白雾。 ③试管中液面逐渐 上升 在光照条件下，甲烷与氯气发生了化学反应
化学方程式：
CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl
CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl
注意：
a.反应物及条件：甲烷与纯净的卤素单质，在光照下发生取代反应。氯水不能反应。
b.反应产物：连锁反应，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物（只有CH3Cl是气态）都存在，还有HCl生成。
c.反应特征及比例：有上有下，每取代1molH就消耗1molCl2，同时生成1molHCl。
知识点02烷烃的性质
1．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。
2．化学性质
通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。但一定条件下可燃烧，在较高温度下会发生分解。与氯气等发生取代反应。
(1)烷烃的燃烧通式为CnH2n＋2＋____O2__nCO2＋(n＋1)H2O__。
(2)以甲烷为例探究烷烃的取代反应
实验 装置
实验 现象 A装置：试管内气体颜色逐渐__变浅__；试管内壁有__油状液体__出现，试管中有少量白雾，且试管内液面__上升__，水槽内有固体析出 B装置：__无明显现象__
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： CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(一氯代物)， CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl(二氯代物)， CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl(三氯代物)， CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl(四氯代物)。
产物 性质 水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均__难__溶于水。 状态：常温下除__CH3Cl__是气体，其余三种均为液体。
取代反 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__所替代的反应。
知识点03有机物的性质
1．物理性质：大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。
2．化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或催化剂的条件下进行。
【拓展培优】
【问题探究】
一．有机物的表示方法
1．一种烃的球棍模型为试着写出其分子式和结构简式。
分子式为C4H10结构简式为CH3CH2CH2CH3。
2．结合化学键理论分析有机物的分子结构中是否真像球棍模型一样原子通过“棍”相互连接？球棍模型中的“棍”表示什么？
有机物分子中原子通过化学键相互结合。球棍模型中的“棍”表示的是化学键。
【知识归纳总结1】
种类 实例 含义
分子式 CH4 用元素符号表示物质分子组成的式子，可反映出一个分子中原子的种类和数目
最简式 (实验式) 乙烷C2H6 最简式为CH3 ①表示物质组成的各元素原子最简整数比的式子 ②由最简式可求最简式量
电子式 用小黑点等记号代替电子，表示原子最外层电子成键情况的式子
结构式 ①具有化学式所能表示的意义，能反映物质的结构 ②表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，但不表示空间构型
结构简式 CH3CH3 将结构式中碳碳单键、碳氢键等短线省略后得到的式子即为结构简式，它比结构式书写简单，比较常用，是结构式的简便写法，着重突出结构特点(官能团)
键线式 (戊烷) (丙烯) 将结构式中碳、氢元素符号省略，只表示分子中键的连接情况，每个拐点或终点均表示一个碳原子，即为键线式
球棍 模型 小球表示原子，短棍表示价键，用于表示分子的空间结构(立体形状)
比例模型 ①用不同体积的小球表示不同大小的原子 ②用于表示分子中各原子的相对大小和结合顺序
【典例1】（23-24高一下·云南保山·期中）下列表示物质结构的化学用语或模型正确的是
A．CCl4的电子式： B．乙烷的分子式：
C．CH4的空间填充模型： D．铝离子的结构示意图：
【答案】C
【详解】
A．CCl4的电子式应该为，A错误；
B．乙烷的分子式为C2H6，结构简式为，B错误；
C．CH4的空间填充模型为，C正确；
D．铝离子的结构示意图为，D错误；
答案选C。
（变式训练1）16．（23-24高一下·黑龙江·期末）光照条件下，甲烷与Cl2会发生反应：。下列化学用语表述错误的是
A．该反应为取代反应 B．甲烷的空间填充模型为
C．Cl2的结构式为 D．CH3Cl的电子式为
【答案】D
【详解】A．该反应为CH4中的一个H原子被Cl所取代，该反应的反应类型为取代反应，A正确；
B．已知甲烷是正四面体形结构，其C原子半径比H大，故甲烷的空间填充模型为，B正确；
C．Cl2分子中Cl和Cl之间形成一对共用电子对，故Cl2的结构式为，C正确；
D．已知Cl的最外层上有7个电子，故CH3Cl的电子式为，D错误；
故答案为：D。
二．认识烷烃取代反应的特点
1．甲烷和氯气发生反应时，所得的产物有几种？其反应类型是什么？
产物有5种，分别为CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl；取代反应。
2．能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl
CH4和Cl2的反应是连锁反应，不可能只发生第一步取代反应，生成物为混合物，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，CH3Cl的产率低，因此不能用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl。
【知识归纳总结2】
1．甲烷与氯气的取代反应归纳
反应物 甲烷与氯气(不能用氯水)
反应条件 漫散光照射(不用太阳光直射，以防爆炸)
生成物 甲烷与氯气反应生成四种有机产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl，其中HCl的产量最多
反应 特点 连锁 反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代，各步反应同时进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即进行
数量 关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
2．在光照条件下，烷烃与Cl2\，Br2等卤素单质的气体发生取代反应，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。
【典例2】（23-24高一下·辽宁沈阳·期中）实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验，光照下反应一段时间后，下列说法正确的是
A．该反应的反应类型是置换反应
B．只能生成四种含氯的化合物
C．试管内黄绿色变浅，最后试管内水面上升充满试管
D．反应后试管壁出现油状液滴
【答案】D
【分析】氯气与甲烷在光照条件下发生取代反应，产物为一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。
【详解】A．该反应的反应类型是取代反应，A错误；
B．根据分析，能生成5种含氯的化合物，B错误；
C．氯气与甲烷发生取代反应产物为一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，消耗氯气，故试管内黄绿色变浅，一氯甲烷为气体，难溶于水，最后试管内水面上升但不会充满试管，C错误；
D．二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳为难溶于水的油状液体，故试管壁出现油状液滴，D正确；
故选D。
（变式训练2）（23-24高一下·甘肃天水·期中）天然气的主要成分是甲烷，下列有关叙述正确的是
A．天然气是可再生能源
B．甲烷的二氯代物只有1种
C．甲烷可使酸性高锰酸钾溶液褪色
D．1mol甲烷与3mol氯气充分反应生成1mol三氯甲烷
【答案】B
【详解】A．甲烷是天然气的主要成分，天然气属于化石燃料，不能短时期内从自然界得到补充，属于不可再生能源，故A错误；
B．CH4是正四面体结构，只有一种环境的氢，故甲烷的二氯代物只有1种，故B正确；
C．甲烷性质稳定，不能被强的氧化剂氧化，不能使酸性的高锰酸钾氧化，故C错误；
D．甲烷与氯气发生取代反应，多步取代反应同时进行，产物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，1mol甲烷与3mol氯气充分反应生成三氯甲烷小于1mol，故D错误；
故选：B。
三．烃的相关计算问题
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
说明：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。
【典例3】 （23-24高一下·四川成都·期中）两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后所得到和的物质的量随混合烃总物质的量的变化如图所示，下列有关混合气体的说法正确的是
A．该混合气体中一定含有乙烷
B．该混合气体一定含有甲烷和乙炔
C．若混合气体由和组成，则其体积比为
D．在条件下，混合气体与氧气混合，总混合气燃烧前后压强不变
【答案】D
【分析】由图可知两种气态烃的平均组成为C1.6H4，根据碳原子平均数可知，混合气体一定含有CH4，由氢原子平均数可知，另一气态烃中氢原子数目为4，碳原子数目大于1.6，因是气体不超过4，据此判断。
【详解】A．混合气体一定含有CH4，由氢原子平均数可知，另一气态烃中氢原子数目为4，可能含有C2H4、C3H4等，A错误；
B．乙炔的分子式为C2H=，其中氢原子数为2，氢原子数目小于4，不可能含有C2H2，B错误；
C．相同条件下气体的体积之比等于气体的物质的量之比。若混合气体由CH4和C2H4组成，令甲烷物质的量为x mol、乙烯为y mol，两种气态烃的平均组成为C1.6H4，根据平均C原子数目可知，=1.6，整理得x:y=2:3，，C错误；
D．在110℃条件下，生成的水为气体，两种气态烃的平均组成为C1.6H4，H原子数目为4，燃烧前后压强不变，D正确；
故选D。
（变式训练3）（23-24高一下·黑龙江鹤岗·阶段练习）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是
A．22.4LCH2Cl2中C—Cl键的数目为2NA
B．1molD318O+(其中D代表2H)中含有的中子数为13NA
C．24g正丁烷和5g异丁烷的混合物中含共价键数目为6.5NA
D．11.2LCH4和22.4LCl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数一定为1.5NA
【答案】A
【详解】A．题目中没有标明温度压强，且标况下CH2Cl2为非气体，无法计算出它的物质的量，C-Cl键无法获得，故A错误；
B．该粒子中的关系式为，则中子数目为13NA，故B正确；
C．链状烷烃中含有C-H单键和C-C单键，对于链烷烃CnH2n+2的共价键数目为(n-1)+2n+2=3n+1，24g正丁烷C4H10物质的量为，该物质中的共价键数目为0.4×(12+1)mol=5.33NA，5g异丁烷物质的量为，该物质中的共价键数目为0.09×(12+1)mol=1.17NA，该混合物中共价键数目总和为5.33NA+1.17NA=6.5NA，故C正确；
D．11.2LCH4和22.4LCl2（均为标准状况）物质的量 分别为0.5mol和1mol。它们发生的反应有、、和，四个反应前后均为分子数不变的反应所以分子总数目为1.5NA，故D正确；
故答案选A。
【课堂检测】
一、单选题
1．（23-24高一下·河南·阶段练习）下列化学用语中，不正确的是
A．S2-的离子结构示意图为 B．甲烷的空间填充模型为
C．正丁烷的球棍模型为 D．羟基的电子式为：
【答案】D
【详解】
A．已知S为16号元素，故S2-的离子结构示意图为：，A正确；
B．已知CH4中中心原子C周围的价层电子对数为4+=4，故甲烷为正四面体形结构，且C原子半径比H大，故甲烷的空间填充模型为：，B正确；
C．烷烃的碳原子呈锯齿形结构，且C的原子半径比H大，故正丁烷的球棍模型为 ，C正确；
D．已知羟基为中性基团，故羟基的电子式为：，D错误；
故答案为：D。
2．（23-24高一下·辽宁鞍山·期中）下列说法中不正确的是
A．玻璃、水泥和陶瓷是常见的无机非金属材料
B．与过量的混合后通入水中可得到两种常见的酸
C．甲烷和足量氯气完全反应生成等物质的量四种有机物时，产生的的物质的量为
D．用铁片和稀硫酸反应制取氢气时，改用铁片和浓硫酸可以加快产生氢气的速率
【答案】D
【详解】A．玻璃、水泥和陶瓷主要成分都是硅酸盐，都属于无机非金属材料，故A正确；
B．与水反应生成亚硫酸，与水反应生成硝酸和一氧化氮，硝酸将亚硫酸氧化为硫酸，最后得到硫酸和硝酸两种常见的酸，故B正确；
C．1mol甲烷和足量氯气完全反应生成等物质的量四种有机物时，每种氯代物物质的量都是0.25mol，含有的Cl分别为0.25mol、0.5mol、0.75mol、1mol，因此Cl总共有2.5mol，因此总共需要2.5mol Cl2，则产生的HCl的物质的量为2.5mol，故C正确；
D．常温下，铁片在浓硫酸中会钝化，不能加快产生氢气的速率，故D错误；
故选D。
3．（23-24高一下·广东东莞·期中）下列说法正确的是
A．和互为同系物
B．甲烷的结构式：
C．“三氯甲烷只有一种结构”可证明甲烷是四面体立体结构而不是平面正方形结构
D．空间填充模型可以表示甲烷分子或四氯化碳分子
【答案】A
【详解】A．同系物是指组成和结构相似，相差1个或若干个CH2原子团的化合物，和互为同系物，故A正确；
B．甲烷的结构式为：，故B错误；
C．若甲烷是正方形结构，三氯甲烷也只有一种结构，故C错误；
D．甲烷结构和四氯化碳结构类似，但由于氯原子比碳原子大，但H原子比碳原子小，故两者的比例模型不同，只能代表CH4，故D错误；
故选A。
4．（23-24高一下·天津·期中）关于CH4与Cl2的反应，说法错误的是
A．室温下，光照时反应可发生 B．产物中有易溶于水的物质生成
C．属于取代反应 D．属于置换反应
【答案】D
【分析】已知CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等四种有机产物和HCl一种无机产物，据此分析解题。
【详解】A．由分析可知，室温下，光照时反应可发生，A正确；
B．由分析可知，产物中HCl易溶于水，B正确；
C．由分析可知，该反应是CH4上的H被Cl所取代的反应，属于取代反应，C正确；
D．已知置换反应是指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，而CH4与Cl2的反应产物中没有单质生成，故不属于置换反应，D错误；
故答案为：D。
5．（23-24高一下·浙江台州·期中）为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是
A．常温常压下，17g中含有N-H的数目为
B．含有0.4mol的浓硫酸与足量铜反应转移电子的数目为
C．1mol与4mol充分反应后生成的分子数为
D．标准状况下，2.24L中含有的分子数为
【答案】A
【详解】A．常温常压下，17g物质的量为1mol，其中含有N-H的数目为，A正确；
B．含有0.4mol的浓硫酸与足量铜反应生成二氧化硫、硫酸铜和水，浓硫酸变稀后不与铜反应，所以转移电子的数目小于，B错误；
C．氮气与氢气反应生成氨气为可逆反应，所以1mol与4mol充分反应后生成的分子数小于，C错误；
D．标准状况下，不是气体，不能计算其物质的量，D错误；
故选A。
6．（23-24高一下·广东云浮·期中）下列说法正确的是
A．正戊烷分子中所有的碳原子在同一条直线上
B．和 互为同分异构体
C．甲烷分子具有正四面体结构，四个键之间的夹角相等
D．丙烷的空间填充模型为
【答案】C
【详解】A．正戊烷分子中，碳原子呈锯齿状，不在一条直线上，故A错误；
B．和 最长链都是4个碳原子，二号碳上都有一个甲基，其为同种物质，故B错误；
C．甲烷为正四面体结构，四个键之间的夹角为109°28'，故C正确；
D．丙烷的球棍模型为，故D错误；
故选C。
7．（23-24高一下·广西钦州·期中）下列说法正确的是
A．和互为同系物
B．甲烷的结构式
C．三氯甲烷只有一种结构可证明甲烷是四面体立体结构
D．比例模可以同时表示甲烷分子和四氯化碳分子
【答案】A
【详解】A．同系物是指组成和结构相似，相差若干个CH2原子团的化合物，和互为同系物，故A正确；
B．甲烷的结构式为：，故B错误；
C．若甲烷是正方形结构，三氯甲烷也只有一种结构，故C错误；
D．甲烷结构和四氯化碳结构类似，但由于氯原子比碳原子大，但H原子比碳原子小，故两者的比例模型不同，只能代表CH4，故D错误；
故选A。
8．（23-24高一下·浙江·期中）下列关于甲烷与氯气的反应表述正确的是
A．该反应为置换反应
B．若过量，则有机产物仅为
C．若生成等物质的量的四种有机产物则需消耗
D．反应条件是水浴加热
【答案】C
【详解】A．甲烷与氯气反应生成氯代甲烷和氯化氢，不属于置换反应，A错误；
B．若氯气过量，则有机产物为一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，B错误；
C．得到n(CH3Cl)：n(CH2Cl2)：n(CHCl3)：n(CCl4)=1：1：1：1，根据碳原子守恒：n(CH3Cl)+n(CH2Cl2)+n(CHCl3)+n(CCl4)=1mol，则n(CH3Cl)=0.25mol，n(CH2Cl2)=0.25mol，n(CHCl3)=0.25mol，n(CCl4)=0.25mol，而甲烷与氯气发生取代反应得到氯代烃时，一半的氯原子反应生成氯代烃，一半氯原子反应生成HCl，故需要氯气的物质的量为：0.25mol×1+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol，C正确；
D．反应条件为光照，D错误；
答案选C。
9．（23-24高一下·北京·期中）下列分子中，属于烷烃的是
A． B． C． D．
【答案】B
【详解】烷烃的通式为，符合通式的是烷烃；为烯烃，为丙烷，为醇类，为羧酸类；
故选B。
10．（23-24高一下·江西宜春·期末）关于烷烃性质的叙述中正确的是
A．烷烃同系物的熔、沸点一般随分子内碳原子数的增多逐渐升高
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，从比水轻递增到比水重
C．CH4与氯气反应可得四种有机化合物，故C2H6与氯气反应可得六种有机化合物
D．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此烷烃不能发生氧化反应
【答案】A
【详解】A．烷烃同系物都是由分子构成，随着物质分子内碳原子数的增多，分子间作用力逐渐增强，物质的熔沸点逐渐升高，A正确；
B．烷烃同系物的密度随相对分子质量增大而增大，但是所有的烷烃都比水轻，B错误；
C．CH4与氯气反应可得四种有机化合物，但C2H6与氯气反应得到一氯乙烷1种，二氯乙烷2种，三氯乙烷2种，四氯乙烷2种，五氯乙烷1种，六氯乙烷1种，共9种有机化合物，C错误；
D．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但是烷烃能与氧气发生氧化反应，D错误；
故选A。
11．（23-24高一下·四川眉山·阶段练习）下列物质中属于烃的是
A．CH4 B．CH3OH C．CH3COOH D．CH3Cl
【答案】A
【详解】A．CH4是由碳和氢两种元素组成的有机化合物，属于烃，A正确；
B．CH3OH的组成元素除碳元素和氢元素外，还含氧元素，属于烃的衍生物，B错误；
C．CH3COOH的组成元素除碳元素和氢元素外，还含氧元素，属于烃的衍生物，C错误；
D．CH3Cl的组成元素除碳元素和氢元素外，还含氯元素，属于烃的衍生物，D错误；
答案选A。
12．（23-24高一下·吉林·期中）下列关于和的叙述正确的是
A．均能使高锰酸钾溶液褪色
B．二者互为同系物
C．都属于烷烃，分子中既有极性共价键又有非极性共价键
D．都是平面形分子，所有原子都处于同一平面内
【答案】B
【详解】
A．和均为烷烃，不能使高锰酸钾溶液褪色，A错误；
B．和均为烷烃，结构相似，分子式上相差4个“CH2”，二者互为同系物，B正确；
C．和均为烷烃，CH4分子中只有极性共价键，没有非极性共价键，C错误；
D．CH4是正四面体结构，所有原子不可能处于同一平面，中含有甲基，具有四面体结构，所有原子不可能处于同一平面，D错误；
故选B。
13．（23-24高一下·浙江丽水·阶段练习）设为阿伏加德罗常数的值，下列有关叙述正确的是
A．标准状况下，的的原子数为
B．常温常压下，的的共用电子对数目为
C．的溶液中的数目为
D．和过量充分反应，转移的电子数为
【答案】B
【详解】A．标准状况水不是气体，不确定其物质的量，A错误；
B．1分子乙烷含有7对共用电子对，常温常压下，的为0.1mol，共用电子对数目为，B正确；
C．没有溶液体积，不确定氢离子的物质的量，C错误；
D．和过量充分反应生成氯化铁，转移的电子数为3，D错误；
故选B。
14．（22-23高一下·甘肃兰州·阶段练习）下列关于有机物的说法不正确的
A．某有机物在空气中完全燃烧只生成CO2和H2O，可知该有机物一定是烃
B．丁烷的一氯代物有4种
C．等质量的C2H4和C3H6完全燃烧，消耗的氧气的量相等
D．二氯甲烷只有一种结构，说明甲烷是正四面体结构
【答案】A
【详解】A．烃的含氧衍生物在空气中完全燃烧也只生成二氧化碳和水，则在空气中完全燃烧只生成二氧化碳和水的有机物不一定是烃，A错误；
B．正丁烷的一氯代物有2种，异丁烷的一氯代物有2种，共4种，B正确；
C．最简式相同的烃，只有质量相等，完全燃烧时消耗氧气的量相等，C2H4和C3H6的最简式相同，都为CH2，所以等质量的C2H4和C3H6完全燃烧，消耗的氧气的量相等，C正确；
D．若甲烷为平面结构，二氯甲烷的结构有两种，则二氯甲烷只有一种结构，说明甲烷不是平面结构，是正四面体结构，D正确；
故选A。
二、填空题
15．（23-24高一下·安徽马鞍山·阶段练习）按要求回答下列问题：
I．几种烷烃分子的球棍模型如图：
(1)E的分子式是 。
(2)与C互为同分异构体的有 (填标号，下同)，其中沸点最低的是 。
(3)C7H16有多种同分异构体，其中主链含有五个碳原子，有两个甲基作支链的烷烃有 种，其中有一种同分异构体的一氯代物有4种同分异构体，请写出其结构简式 。
Ⅱ．现有A、B、C三种烃，其球棍模型如图：
(4)B在一定条件可以发生生成聚乙烯，其反应的方程式为 ，其反应类型 。
(5)除去C中少量B选用的最佳试剂 。
【答案】(1)C5H12
(2) D、E E
(3) 4
(4) 加聚反应
(5)溴水
【分析】根据球棍模型知，A是丙烷，B是正丁烷，C是正戊烷，D是异戊烷，E是新戊烷。
【详解】（1）由E的球棍模型可知E是新戊烷，E的分子式是C5H12；
（2）由球棍模型可知，C、D、E三种有机物的分子式相同而结构不同，互为同分异构体；碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低，则其中沸点最低的是新戊烷，答案选E。
（3）
C7H16有多种同分异构体，其中主链含有五个碳原子，有两个甲基作支链的烷烃，可以通过让两个甲基按照由心到边移动，即可得到同分异构体的结构简式，共计是4种：、、、，其中有四种不同的氢的是，其一氯代物有4种。
（4）
B是乙烯，在一定条件可以发生加聚反应生成聚乙烯，其反应的方程式为，其反应类型为加聚反应。
（5）乙烯含有碳碳双键，能和溴水发生加成反应，而乙烷不能，所以欲除去乙烯可选用的试剂应该是溴水。
三、解答题
16．（23-24高一下·湖北荆州·阶段练习）某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意，回答下列问题。
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是 ；若用日光直射，可能会引起 。
(2)实验中可观察的实验现象有：试管内壁出现油状液滴，饱和NaCl溶液中有少量固体析出， ， 等。
(3)实验中生成的油状液滴的化学式为 ，其中 是工业上重要的溶剂。
(4)用饱和NaCl溶液而不用水的原因是 。
(5)若1 mol甲烷和氯气取代后得到等物质的量的四种氯代物，甲烷无剩余，则消耗的氯气为 mol。
(6)CH4和Cl2发生取代反应中，产物中物质的量最多的物质是 。
【答案】(1) 光照(或光亮处) 爆炸
(2) 试管内黄绿色气体颜色变浅 试管内液面上升
(3) CH2Cl2、CHCl3、CCl4 CHCl3、CCl4
(4)降低Cl2在水中溶解度，抑制Cl2和水的反应
(5)2.5
(6)HCl
【详解】（1）CH4和Cl2在光照(或光亮处)条件下发生反应，若用日光直射，反应非常剧烈，可能会引起爆炸，故答案为：光照(或光亮处)；爆炸；
（2）甲烷与黄绿色的氯气发生取代反应生成氯化氢，氯气消耗，所以试管内颜色变浅；气体减少所以压强减小，试管内的压强减小，液面上升；溶液中Cl-浓度增大，使氯化钠的溶解平衡逆向移动，反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油液体，所以看到的现象有：试管内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，试管内黄绿色气体颜色变浅；量筒内液面上升，因生成的HCl极易溶于水，产生少量白雾；故答案为：试管内黄绿色变浅；试管内液面上升或试管内有少量白雾产生；
（3）Cl2溶于水，易与水发生反应，饱和食盐水中Cl-浓度增大，使氯化钠的溶解平衡逆向移动，降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反应，故答案为：降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反应。
（4）甲烷与黄绿色的氯气发生取代反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油液体，所以实验中出现油状液滴的物质为CH2Cl2、CHCl3、CCl4，故答案为：CH2Cl2、CHCl3、CCl4；
（5）若1 mol甲烷和氯气取代后得到等物质的量的四种氯代物，甲烷无剩余，根据碳原子守恒可知，每一种氯代物的物质的量为0.25mol，结合反应方程式可知，CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2CCl4+HCl，则消耗的氯气为1mol+0.75mol+0.50mol+0.25mol=2.5mol，故答案为：2.5；
（6）由(5)小问的反应方程式可知，CH4和Cl2发生取代反应中，产物中物质的量最多的物质是HCl，故答案为：HCl。
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