第七章 第一节 第3课时
课时达标分层练
1.下列有关烷烃性质的叙述不正确的是( )
A．常温下烷烃与酸、碱、强氧化剂不反应
B．烷烃都具有还原性，能被氧气氧化
C．烷烃都能燃烧生成二氧化碳和水
D．烷烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色
【答案】 D
【解析】 烷烃为碳、氢元素组成的化合物，原子间均以单键结合，属于饱和烃，性质稳定，常温下与酸、碱、强氧化剂不反应，A正确，D错误；烷烃都能在氧气中燃烧，表现出还原性，B正确；烷烃为碳、氢元素组成的化合物，在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水，C正确。
2.迈克尔·法拉第首次制造了乙烷，但他错误地以为这个产物是甲烷。在1847年和1849年间阿道夫·威廉·赫尔曼·科尔贝和爱德华·弗兰克兰利用其他方法制造了乙烷。同样他们错误地以为产物是甲基自由基。1864年卡尔·肖莱马校正了这个错误，他证明这些反应的所有产物都是乙烷。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
【答案】 A
【解析】 类比甲烷的化学性质，乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，和溴水、氯水、酸性高锰酸钾溶液不反应。
3.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4种有机生成物
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
【答案】 D
【解析】 甲烷和氯气在光照条件下发生的取代反应是逐步进行的，CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl，共得到4种有机生成物，氯气的量不断减少，颜色变浅，生成的氯代烃均难溶于水。
4.下列关于CH4和的叙述正确的是( )
A．均能用CnH2n＋2组成通式来表示
B．与所有烷烃互为同素异形体
C．因为它们的结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同
D．通常状况下，它们都是气态烷烃
【答案】 A
【解析】 它们与其他碳原子数不同的烷烃互为同系物，B错误；化学性质相似，但物理性质不同，C错误；碳原子数小于或等于4的烷烃及新戊烷在通常状况下是气体，D错误。
5.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．①④⑥
C．②③④ D．①②③④
【答案】 B
【解析】 ①烷烃属于饱和烃，碳与碳之间、碳与氢之间都以单键结合；②烷烃性质稳定，均不能使酸性KMnO4溶液褪色；③分子通式为CnH2n＋2的烃一定是链状烷烃；④烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应；⑤C2H6不能与溴水发生取代反应使其褪色，但能与溴蒸气在光照下发生取代反应；⑥烷烃都可以在空气中燃烧生成CO2和H2O。
6.关于烷烃性质的叙述中，不正确的是( )
A．烷烃同系物随着相对分子质量增大常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态
B．烷烃同系物的密度随着相对分子质量增大逐渐增大
C．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应，它们燃烧时生成二氧化碳和水
D．烷烃同系物都能使溴水、KMnO4溶液褪色
【答案】 D
【解析】 烷烃同系物随着相对分子质量增大，熔点、沸点逐渐升高；常温下的状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态，故A正确；烷烃同系物的密度随着相对分子质量的增大逐渐增大，故B正确；烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应，烷烃燃烧时生成二氧化碳和水，故C正确；烷烃不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，故D错误。故选D。
7.将2 mol甲烷和适量的Cl2混合后光照充分反应，先后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量依次增多0.2 mol，反应后无CH4存在，则参加反应Cl2的物质的量为( )
A．1.5 mol B．6 mol
C．4.5 mol D．3 mol
【答案】 B
【解析】 2 mol甲烷和氯气混合后光照充分反应，反应后无甲烷存在，根据生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.2 mol，可设CH3Cl其物质的量为x mol，则CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量分别是x mol、(x＋0.2)mol、(x＋0.4)mol、(x＋0.6)mol，根据碳元素守恒可得关系式x mol＋(x＋0.2)mol＋(x＋0.4)mol＋(x＋0.6)mol＝2 mol，求得x＝0.2 mol，所以CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量分别是0.2 mol、0.4 mol、0.6 mol、0.8 mol，发生取代反应时，有一半的Cl进入HCl，消耗氯气的物质的量为0.2 mol＋2×0.4 mol＋3×0.6 mol＋4×0.8 mol＝6 mol，故选B。
8.可燃冰属于甲烷的水合物，其结构如图所示。
下列说法不正确的是( )
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四面体
D．空间填充模型为的有机物在光照下能与溴蒸气发生取代反应
【答案】 A
【解析】 CH4与H2O以分子间作用力结合在一起形成可燃冰，A错误；CH4易燃、易爆，所以使用过程中要注意安全，B正确；CH3Cl、CHCl3是四面体结构但不是正四面体结构，CCl4为正四面体结构，C正确；该有机物的结构简式为，属于烷烃，其性质与CH4相似，所以该有机物在光照下能与溴蒸气发生取代反应，D正确。
选择考提升练
9.异辛烷在内燃机的汽缸里燃烧时抗震性较好，是优良的发动机燃料，异辛烷的球棍模型如图所示。下列说法正确的是( )
A．异辛烷的分子式为C7H16
B．异辛烷中所有的碳原子共平面
C．异辛烷与环己烷()互为同系物
D．异辛烷可以发生取代反应和氧化反应
【答案】 D
【解析】 异辛烷的分子式为C8H18，A错误；异辛烷中的碳原子都是饱和碳原子，所有的碳原子不可能共平面，B错误；异辛烷与环己烷()结构不相似，不互为同系物，C错误。
10.一定质量的链状烷烃X完全燃烧后生成17.6 g CO2和9.0 g H2O，下列说法不正确的是( )
A．X的分子式为C4H10
B．X可能的结构简式为CH3CH2CH2CH3或(CH3)2CHCH3
C．将X通入酸性KMnO4溶液中，溶液褪色
D．X与Cl2在光照条件下发生取代反应，可能生成2种一氯代物
【答案】 C
【解析】 17.6 g CO2和9.0 g H2O的物质的量分别为0.4 mol、0.5 mol，据此可得C原子与H原子的个数之比为0.4 mol∶1 mol＝4∶10，故链状烷烃X的分子式为C4H10，A项正确；C4H10有两种结构，B项正确；烷烃不与酸性KMnO4溶液反应，故溶液不褪色，C项错误；正丁烷和异丁烷分子中都有2种氢原子，故无论是哪种丁烷与Cl2在光照条件下反应都能生成2种一氯代物，D项正确。
11.20 mL某气态烷烃完全燃烧时，恰好消耗同温同压下的氧气100 mL，该烃的化学式是( )
A．CH4 B．C3H8
C．C4H10 D．C5H12
【答案】 B
【解析】 设烷烃分子式为CnH2n＋2
CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O
1
20 mL 100 mL
即＝
解得n＝3，所以分子式为C3H8。
12.向甲、乙两支盛有甲烷的试管中(其中乙试管用黑纸包好)分别快速加入0.5 g KMnO4和1 mL浓盐酸，然后迅速塞上胶塞，放在试管架上，将其置于光线一般的室内，等待片刻，观察现象。已知KMnO4与浓盐酸在常温下即可反应产生氯气，试回答下列问题。
(1)请填写下表：
实验现象 实验结论
甲 KMnO4与浓盐酸混合，试管中立即充满________色气体；在光照条件下，试管内气体的颜色________；试管内壁上出现了________ CH4与Cl2在光照条件下发生化学反应
乙 迅速剥开黑纸，立即观察，试管内气体的颜色为________ CH4与Cl2在无光照条件下不发生化学反应
(2)CH4和Cl2在光照条件下发生反应，生成气态有机物的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________，该反应属于________反应。
【答案】 (1)黄绿 变浅(或消失)
油状液滴 黄绿色
(2)CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl 取代
【解析】 KMnO4与浓盐酸混合时，立即产生黄绿色的氯气，氯气与甲烷在黑暗处不能发生反应，但在光照条件下能发生取代反应，生成的有机产物中有三种是无色油状液体，只有一氯甲烷是气体，同时还生成HCl气体，该反应属于取代反应。
13.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________(填字母)。
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________(填字母)。
a．CH4 B．CH3Cl
c．CH2Cl2 D．CHCl3
e．CCl4
【答案】 (1)干燥混合气体
(2)吸收过量的氯气 (3)CD
(4)CH4＋2Cl2C＋4HCl (5)ab
【解析】 (1)B装置的三个作用为①控制气流速度从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。(2)氯气具有强氧化性，能将碘离子氧化，生成碘单质，淀粉－KI溶液的作用是吸收多余的Cl2，防止过量的氯气排入空气中污染环境。(3)E装置既吸收反应生成的HCl气体，同时还防止倒吸。(4)据信息可知生成的黑色小颗粒为炭黑，说明在强光照射下可发生反应CH4＋2Cl2C＋4HCl。(5)最后从D中分离出的气体有易溶于水的HCl和难溶于水的CH4以及取代产物CH3Cl。
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第七章 有机化合物
第一节 认识有机化合物
第3课时 烷烃的性质
课程标准要求 以甲烷为例认识烷烃的性质；知道烷烃的典型性质——取代反应；了解有机物的通性。
学科核心素养 1．科学探究与创新意识：通过甲烷的燃烧及取代反应实验，领悟实验是检验事实的客观标准，能从问题和假设出发，依据探究目的设计实验方案，培养运用化学实验进行实验验证的科学探究和创新精神。
2．证据推理与模型认知：通过甲烷性质的学习，能从元素和原子的角度认识物质的组成、结构和性质，形成“结构决定性质”的观念，建立认知模型，并能用模型进行证据推理，解释有关化学现象。
学习目标 1．通过甲烷的燃烧实验和现象观察及原理分析，由甲烷的燃烧实验现象，推测烷烃燃烧反应的特点和规律，感受化学在生活、生产、科学技术中的作用。
2．通过对几种简单烷烃物理性质的数据分析，归纳总结、整理掌握烷烃物理性质的递变性和相似性，初步理解烷烃组成、结构与性质的关系。
3．认识甲烷与氯气的取代反应原理，知道取代产物的名称及物理性质和用途、有机反应的特点等；树立以客观事实为依据分析问题、解决问题的科学态度和科学方法。
学习任务一 烷烃的性质
自主学习 认知形成
? 烷烃的存在
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 ________。
甲烷
烷烃
? 烷烃的物理性质
相似性 递变性(随分子中碳原子数的增加)
熔、沸点 较低 逐渐 ________
密度 比水 ______ 逐渐 ________
状态 气态→液态→固态，常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态(常温常压下，新戊烷为气态)
溶解性 难溶于 ______，易溶于汽油等 ____________
升高
小
增大
水
有机溶剂
? 烷烃的化学性质
1.通常情况下，烷烃比较稳定，与 ________、 ________或高锰酸钾等 ____________不发生反应。但物质的稳定性是相对的，在特定条件下，烷烃也会发生某些反应。
强酸
强碱
强氧化剂
较高温度
1．将煤油加入水中，有什么现象？
提示：二者不相溶，出现分层，上层为油状液体。
2．碳原子个数相同的烷烃，其沸点也一定相同吗？
提示：当碳原子数相同时，一般支链越多，沸点越低。如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。
1．正误判断
(1)常温常压下，CH4、C2H6和C3H8为气体，C4H10、C6H14呈液态。( )
(2)在通常条件下，烷烃和硫酸、氢氧化钠不反应，和酸性KMnO4溶液也不反应。( )
(3)在做甲烷、乙烷燃烧实验前，气体一定要验纯。( )
(4)使用天然气(主要成分为CH4)的燃气灶，改用液化石油气(主要成分为C4H10)，应增大进气量或减小进风量。( )
(5)烷烃都能燃烧，且完全燃烧的产物一定是CO2和H2O。( )
【答案】 (1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)√
2．根据以下数据推断丙烷的沸点可能是( )
A．约－40 ℃ B．低于－164 ℃
C．低于－89 ℃ D．高于＋36 ℃
【答案】 A
物质 甲烷 乙烷 丁烷 戊烷
沸点 －164 ℃ －89 ℃ －1 ℃ ＋36 ℃
【解析】 烷烃的物理性质随分子中碳原子数的增加，呈现规律性的变化。熔、沸点逐渐升高，丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间。
3．标准状况下，0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成11.2 L CO2。
(1)写出该链状烷烃的分子式： ________。
(2)写出该链状烷烃燃烧的化学方程式： ______________________
_____________________________________________。
(3)该链状烷烃的同分异构体有多种，写出分子中含有4个甲基(—CH3)的结构简式： ________________。
互动探究 能力提升
● 情境创设
在空气中含甲烷5%～15%，氧气中含甲烷5.4%～59.2%时，遇火花将发生爆炸，煤矿中的爆炸事故多数是甲烷气体爆炸引发。
● 问题探究
1．煤矿工人在矿井采矿时，应该采取哪些措施？
提示：及时通风、严禁烟火、及时检测甲烷浓度等。
2．常温常压下，CH4、C2H6和C3H8一定为气体，C4H10、C5H12一定呈液态吗？
提示：常温常压下，分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态，故C4H10为气态。根据烷烃的物理性质变化规律可知，戊烷(C5H12)的三种同分异构体的沸点高低为：正戊烷>异戊烷>新戊烷。在标准状况下新戊烷是一种极易挥发的液体，但在常温常压下，它会呈现为无色气体的状态。
题点1
烷烃的物理性质
●题点例练
下列关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法错误的是( )
A．烷烃均难溶于水，相对密度均小于1
B．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
C．物质的沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷
D．甲烷分子中的4个C—H键的长度相同，相互之间的夹角相等，所以甲烷的空间结构为正四面体
【答案】 B
【解析】 烃类由C、H两种元素组成，密度均小于水，而烷烃均难溶于水，相对密度均小于1，故A正确；烷烃可以燃烧，能发生氧化反应，故B错误；碳原子数越多、沸点越高；相同碳原子数的烷烃，支链越多、沸点越低，正戊烷、异戊烷均含5个碳，且支链越多、沸点越低，则沸点正戊烷>异戊烷；正丁烷含4个碳，丙烷含3个碳，沸点丁烷>丙烷，沸点正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷，故C正确；甲烷分子中的4个C—H键的长度相同，相互之间的夹角相等，甲烷的空间结构为正四面体，故D正确。故选B。
1.在1.013×105 Pa下，测得的某些烷烃的沸点如表：
据表分析，下列选项正确的是( )
A．在标准状况时，新戊烷是液体
B．在1.013×105 Pa、20 ℃时，C5H12都是液体
C．烷烃随碳原子数增加，沸点降低
D．C5H12随支链增加，沸点升高
【答案】 A
物质 正丁烷 正戊烷 异戊烷 新戊烷 正己烷
沸点/℃ －0.5 36.1 27.8 9.5 69.0
【解析】 新戊烷的沸点是9.5 ℃，在标准状况下，新戊烷是液体，故A正确；C5H12存在同分异构体，它们的沸点值不同，新戊烷的沸点是9.5 ℃，20 ℃时，新戊烷是气体，故B错误；烷烃中随碳原子数增加，沸点逐渐升高，故C错误；同碳个数的烷烃，支链越多则熔沸点越低，故D错误。故选A。
题点2
烷烃的可燃性
某烷烃0.1 mol，完全燃烧时，正好消耗同温、同压下的氧气0.8 mol，该烷烃的化学式是( )
A．C2H6 B．C3H8
C．C4H10 D．C5H12
【答案】 D
2.一定体积的某气态烃与过量氧气的混合物充分反应后恢复到原温度、压强(标准状况)。混合气体体积缩小为原体积的二分之一。下列四种气态烃中，符合条件的是( )
A．甲烷
B．乙烷
C．丙烷
D．丁烷
【答案】 B
(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(共44张PPT)
第七章 有机化合物
第一节 认识有机化合物
第3课时 烷烃的性质
学习任务二 烷烃的典型性质——取代反应
自主学习 认知形成
? 烷烃的取代反应实验探究(以CH4与Cl2的反应为例)
实验操作
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 ____________，且试管内液面 ________，水槽中有固体析出；B装置： __________
变浅
油状液滴
少量白雾
上升
无现象
光照
CH3Cl(一氯甲烷)＋HCl
CH2Cl2(二氯甲烷)＋HCl
CHCl3(三氯甲烷或氯仿)＋HCl
CCl4(四氯甲烷或四氯化碳)＋HCl
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
数量关系 每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
不
CH3Cl
? 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。
? 有机物的性质
1.物理性质：与无机物相比，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。
原子或原子团
低
难
易
2.化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生(有机化学方程式常用“―→”连接反应物和生成物)，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。
1．Cl2与CH4反应生成了哪些产物？物质的量最多的是哪种产物？有机产物中哪种产物常温下是气体？
提示：五种产物，有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。HCl的物质的量最多。CH3Cl在常温下是气体。
2．若1 mol甲烷和Cl2发生取代反应，生成相同物质的量的4种有机物，则需要Cl2的物质的量是多少？
提示：CH4和Cl2发生取代反应生成4种取代产物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳原子守恒，4种取代产物的物质的量都为0.25 mol，根据取代反应特点，CH4分子中1个氢原子被取代时消耗1个Cl2分子，则需要Cl2的物质的量等于被取代的氢原子的物质的量，即：0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol。
1．正误判断
(1)乙烷、丁烷等烷烃和氯水也可以发生取代反应。( )
(2)CH4和Cl2按体积比1∶1混合，发生取代反应生成的产物只有两种。( )
(3)CH4和Cl2发生取代反应时，每生成1 mol HCl，则有1 mol Cl2参加反应。( )
(4)CH4分子为正四面体结构，因此其生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4都为正四面体结构。( )
(5)CH4和Cl2发生取代反应的产物中，CH3Cl的含量最多。( )
【答案】 (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)×
2．三个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生？
(1)①置于黑暗中： ________________；
②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁： ________________；
③放在有光线的屋子里： ________________。
(2)CH4和Cl2发生的一系列反应都是 ________(填反应类型)反应，请写出CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式： __________________
________________________________。
(3)若要使1 mol CH4完全和Cl2发生取代反应，生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，则需要Cl2的物质的量为( )
A．2 mol B．2.5 mol
C．3 mol D．4 mol
【解析】 对于有机反应，反应条件非常重要，通过控制反应条件，可使CH4和Cl2的取代反应发生的现象不同。1 mol CH4生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量之比为1∶2∶3∶4，即生成0.1 mol CH3Cl、0.2 mol CH2Cl2、0.3 mol CHCl3、0.4 mol CCl4，则所需n(Cl2)＝0.1 mol×1＋0.2 mol×2＋0.3 mol×3＋0.4 mol×4＝3 mol，故选C项。
互动探究 能力提升
● 情境创设
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。
● 问题探究
1．CH4与Cl2反应产物的水溶性及状态有哪些特点？
提示：水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水。状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为液体。
2．甲烷与氯气发生反应时，所得产物有几种？能否用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合来制取纯净的CH3Cl
提示：反应中得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机物和HCl，共5种产物。用CH4和Cl2按1∶1的体积比混合不能制取纯净的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。
3．CH4和Cl2发生取代反应时，每有1 mol氢原子被取代，消耗的Cl2分子及生成的HCl分子的物质的量分别是多少？
提示：每有1 mol氢原子被取代，消耗1 mol Cl2分子，同时生成1 mol HCl分子。
● 要点归纳
1．烷烃的取代反应的特点
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 消耗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
2.取代反应与置换反应比较
题点1
甲烷与氯气的反应
●题点例练
(2024·湖南郴州高一下学业考试)下图是球棍模型表示的某有机反应，该反应类型为( )
A．取代反应 B．加成反应
C．加聚反应 D．酯化反应
【答案】 A
【解析】 由图知，在产物中第一种分子中一个原子被其他原子所代替，生成新的分子和另一种分子，例如甲烷与氯气发生取代反应生成CH3Cl和HCl，属于取代反应，故选A。
1.(2024·四川成都高一下阶段练习)取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气如图所示，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( )
A．试管中CH4与Cl2物质的量之比为1∶1，
充分反应后主要生成的物质是CH3Cl
B．为加快化学反应速率，应在日光直射下完成
C．甲烷在光照下与氯气反应，其产物中二氯甲烷是正四面体结构
D．盛放饱和NaCl溶液的水槽底部可能会有少量晶体析出
【答案】 D
【解析】 CH4与Cl2以任意物质的量之比混合时，充分反应后都有四种有机产物和HCl，故A错误；氯气与甲烷在强光照射下会发生爆炸，所以为加快化学反应速率，氯气与甲烷的取代反应不能在强光照射下完成，故B错误；二氯甲烷是四面体结构，不是正四面体，故C错误；甲烷与氯气在光照条件下反应生成的氯化氢气体溶于水使饱和氯化钠溶液中氯离子浓度增大，导致溶液中析出氯化钠晶体，故D正确。故选D。
题点2
一取代物的判断
下列物质的一氯代物有4种的是( )
A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH(CH3)CH2CH3
【答案】 B
【答案】 B
知识思维导图
课堂素养评价
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
【答案】 B
【解析】 通常情况下，CH4性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，A正确；可燃性气体在加热或点燃前都要验纯，以防发生爆炸，B错误；CH4与Cl2的反应是逐步进行的，每步都属于取代反应，C正确；CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4都属于卤代烃，难溶于水，D正确。
2.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
【答案】 B
3.丁烷(分子式C4H10)广泛应用于家用液化石油气，也用于打火机中作燃料。下列关于丁烷的叙述不正确的是( )
A．在常温常压下，C4H10是气体
B．丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体
C．C4H10与CH4互称为同系物
D．C4H10进行一氯取代后生成3种沸点不同的产物
【答案】 D
【解析】 对于各类烃，当烃分子中C原子数小于等于4时，在常温下物质的状态为气态，故在常温常压下，C4H10是气体，A正确；丁烷分为正丁烷和异丁烷两种不同结构，二者分子式相同，结构不同，因此二者互为同分异构体，B正确；C4H10与CH4结构相似，在分子组成上相差3个CH2原子团，因此二者互称为同系物，C正确；C4H10有正丁烷CH3CH2CH2CH3、异丁烷两种不同结构，每种物质分子中都存在两种等效H原子，因此分子式是C4H10的物质进行一氯取代后生成4种沸点不同的产物，D错误。故选D。
4.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
【答案】 D
【解析】 由图像可知1 mol该混合烃充分燃烧，生成H2O(g)和CO2的物质的量分别为n(H2O)＝2 mol，n(CO2)＜2 mol，则该混合烃平均组成为CxH4，其中1＜x＜2，则混合烃中一定含有CH4，可能含有乙烯，一定没有丙烷和乙烷。
5.如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中吸入10 mL CH4，同温同压下乙管中吸入50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，将针管放在光亮处片刻后，观察现象。
(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 ________(填序号)。
(2)甲管中发生的化学反应类型为 ________________。
(3)反应后，甲管中主要剩余气体最好用下列试剂中的 ________(填字母)吸收。
A．水 B．氢氧化钠溶液
C．硝酸银溶液 D．饱和食盐水
(4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到 ________________________________________，若再向其中滴入几滴紫色石蕊溶液，又观察到 ________________________________。
【答案】 (1)②③ (2)取代反应 (3)B (4)液体分为两层，产生白色沉淀 溶液先变红后褪色
＞4∶1，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子取代，故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收。(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4不溶于水而看到液体分为两层，若加入几滴紫色石蕊溶液，溶液先变红后褪色。
