2010年《高考风向标》化学 第六部分 常见有机物及其应用 第29讲 最简单的有机化合物-甲烷

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第六部分　常见有机物及其应用
● 全章学习指南
知识要点 能力要求
最简单的有机化合物——甲烷 甲烷 了解甲烷的结构特点了解甲烷的取代反应的原理及其产物的用途
烷烃 掌握烷烃的分子组成、结构等的特征了解烷烃系列的性质变化规律
同系物和同分异构体 理解同分异构体、同系物等概念掌握烷烃同分异构体的分析方法
来自石油和煤的两种基本化工原料 乙烯 了解乙烯结构与性质的关系掌握乙烯的加成反应
苯 掌握苯的结构与性质的关系掌握苯的取代与加成反应
生活中两种常见的有机物 乙醇 掌握乙醇的分子组成、分子结构掌握乙醇的取代反应与氧化反应
乙酸 掌握乙酸的分子组成、分子结构理解乙酸的酸性和酯化反应
基本营养物质 糖类 掌握糖类的特征反应及检验方法掌握糖类的水解反应了解糖类的简单分类、主要性质和用途
油脂 掌握油脂的水解反应及反应条件对水解反应的影响了解油脂的主要性质和用途
蛋白质 掌握蛋白质的特征反应及检验方法掌握蛋白质的水解反应了解蛋白质的主要性质和用途
●学习方法指导
学习这部分内容注意从结构入手，从结构分析有机物的性质，掌握官能团对物质性质的影响，注重与生产生活实际的联系，尤其是基本营养物质与生活实际的联系，同时需要注意的是各类物质中的探究性实验问题，注重探究性实验的一般方法，培养学科素养和实验能力，再就是注意同分异构体的学习首先注意理解同分异构体的含义，其次就是同分异构体的类型和书写方法等。
1.注意物质结构对物质性质的影响，如烷烃易发生取代反应，而乙烯则易发生加成反应和氧化反应。
2.掌握官能团对物质性质的影响，尤其是乙烯、乙醇、乙酸、糖类、油脂和蛋白质的性质可以通过各类物质含有的官能团分析这些物质的性质。
3.书写同分异构体时要思维有序：先写碳链异构的各种情况，然后书写官能团的位置异构，最后书写类别异构，这样可避免漏写。通常情况下，写出异构体结构简式时应：① 根据分子式先确定可能的官能团异构有几类；② 在每一类异构中先确定不同的碳链异构；③再在每一条碳链上考虑位置异构有几种，这样考虑思路清晰，思维有序，不会混乱。写出时还要注意避免出现重复或遗漏现象，还应注意遵循碳原子价数为4，氧原子价数为2，氢原子价数为1的原则。
4.重视有机化学实验，尤其是实验的探究性，如乙烯的加成和氧化、苯的取代反应、乙醇和乙酸的酯化反应实验原理及实验的步骤和现象等等。
第29讲 最简单的有机化合物——甲烷
●赢在起跑线
◇基础知识导学
一、甲烷
1．分子组成与结构
（1）甲烷俗名沼气（存在于池沼中）、坑气（瓦斯，煤矿的坑道中）、天然气（地壳中）。
（2）分子式：CH4；电子式：结构式：。
（3）甲烷空间结构的描述：甲烷是＿＿＿＿＿结构，碳原子位于＿＿＿＿＿，顶点都是＿＿＿＿＿。
2．甲烷的物理性质
甲烷是＿＿色＿＿味＿＿体，比空气＿＿，＿＿溶于水，但溶于CCl4。
3．甲烷的化学性质
（1）稳定性：一般情况下，性质很稳定，跟强酸、强碱或强氧化剂等不反应。
（2）可燃性：CH4+2O2CO2+2H2O
（3）取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。甲烷与氯气在光照条件下反应，黄绿色逐渐＿＿＿＿，瓶壁出现＿＿＿＿，说明产生了不溶于水的物质。瓶口有＿＿＿，使湿石蕊试纸变＿＿，推断有氯化氢生成。四个反应的方程式＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
二、烷烃
（1）烷烃：碳原子间以单键结合成链状，碳原子剩余价键全部跟氢原子结合的烃称为烷烃(也叫饱和链烃)
（2）烷烃的通式：
（3）烷烃物理通性：①状态：C1-C4的烷烃常温为气态，C5-C11液态，C数>11为固态②熔沸点：C原子数越多，熔沸点越高。C原子数相同时，支键越多，熔沸点越低。③水溶性：不溶于水，易溶于有机溶剂。
（4）烷烃的命名：碳原子数在10个以内，依次用“天干”（甲、乙、丙、丁、戊、已、庚、辛、壬、癸）代表碳原子数，其后加上“烷”字；碳原子数在10个以上，用汉字数字表示（如十二烷)。系统命名法的命名步骤：① ——C原子个数数最多；② ——支链最多的碳链，离最简单支链最近的一端编号，且支链位次之和最小；③写名称： — — 。
三、同系物和同分异构体
1．同系物及其判定
（1）同系物的定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物称为同系物。
（2）判定依据：①分子组成符合同一 ，但彼此有若干个系差（CH2）；②主碳链（或碳环）结构 （与环的大小无关）；③所含官能团的种类和个数 ；④有机物所属类别 。
（3）同系物通式的归纳和应用：总结一系列具有相似结构的同系物的通式，应采用数学分析法。首先找出不同物质的分子式，确定系差，再根据起始碳数即可确定通式。然后利用通式和数学极限知识即可求同系物中碳的最大含量。
2．同分异构体的书写方法与判断
化合物具有相同的分子式，但具有不同结构的现象，叫做同分异构现象。如正丁烷和异丁烷。具有同分现象的化合物互称为同分异构体。
（1）同分异构体的种类：①碳架异构（指碳原子之间连接成不同的链状或环状结构而造成的异构）；②位置异构（指官能团或取代基在碳架上的位置不同而造成的异构）；③类别异构（指有机物分子中的官能团不同或有机物类别不同而造成的异构，也叫官能团异构）。
（2）同分异构体的书写方法：①判 ：据有机物的分子组成判定其可能的类别异构（一般用通式判断）。②写 ：据有机物的类别异构写出各类异构的可能的碳链异构。一般采用“减链法”，可概括为：写直链，一线串；取代基，挂中间；一边排，不到端；多碳时，整到散。③移 ：一般是先写出不带官能团的烃的同分异构体，然后在各条碳链上依次移动官能团的位置，有两个或两个以上的官能团时，先上一个官能团，依次上第二个官能团，依次类推。④氢 ：按“碳四键”的原理，碳原子剩余的价键用氢原子去饱和，就可得所有同分异构体的结构简式。
（3）同分异构体的判断依据：①分子式必须 。相对分子质量相同，结构不同的化合物不一定是同分异构体，如C8H18和C7H14O。②结构 。碳链骨架不同，或官能团在碳链上的位置不同，或官能团种类不同。
◇基础知识导学答案
一、1．正四面体，正四面体的中心，氢原子2．无、无、气，小，极难
3．褪去、油状小液滴，白雾产生，变红，推断有氯化氢生成，CH4+Cl2CH3Cl+HCl(CH3Cl一氯甲烷，不溶于水的气体)、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl(CH2Cl2二氯甲烷，不溶于水)、CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl(CHCl3三氯甲烷，俗名氯仿，不溶于水，有机溶剂)、CHCl3+Cl2 CCl4+HCl(CCl4四氯甲烷，又叫四氯化碳，不溶于水，有机溶剂)
二、CnH2n+2(n≥1) ，找主链，编号码，支链位次、支链数目、支链名称某烷。
三、通式，相似，相同，相同；类别、碳链、官位、饱和；相同、不同
◇限时基础训练（活页装订）
1．下列有关甲烷的说法中错误的是
A．采煤矿井中的甲烷气体是植物残体经微生物发酵而来的
B．天然气的主要成分是甲烷
C．甲烷是没有颜色、没有气味的气体，极易溶于水
D．甲烷与氯气发生取代反应所生成的产物四氯甲烷是一种效率较高的灭火剂
2。下列说法正确的是
Ａ．凡可燃性气体点燃时都要先检验纯度Ｂ．某物质在空气中燃烧生成二氧化碳和水，该物质一定为甲烷
Ｃ．沼气、天然气、煤气的主要成份都是甲烷Ｄ. 甲烷和氢气一样也是一种最理想的气体燃料
3。在烷烃分子中，每增加一个碳原子，每mol该烷烃完全燃烧需要多消耗氧气
A. 1mol B. 1.5mol C. 2mol D. 2.5mol
4。下列有机物的命名正确的是
A. 1,2─二甲基戊烷 B. 2─乙基戊烷
C. 3,4─二甲基戊烷 D. 3─甲基己烷
5。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
6。下列化学性质中，烷烃不具备的是（ ）
A．可以在空气中燃烧 B．与C12发生取代反应
C．可以与溴水中的溴反应而使溴水褪色 D．能使高锰酸钾溶液褪色
7。有四种物质：（1）金刚石（2）白磷（3）甲烷（4）四氯化碳，其中分子具有正四面体型结构的是
A．（1）（2） B．（1）（2）（3） C．（2）（3）（4） D．全部
8．（2007年上海卷）已知：CH3CH2CH2CH3(g)＋6.5O2(g)→4CO2(g)＋5H2O(l)△H= —2878kJ
(CH3)2CHCH3(g)＋6.5O2(g)→4CO2(g)＋5H2O(l) △H= —2869kJ下列说法正确的是
A.正丁烷分子储存的能量大于异丁烷分子 B.正丁烷的稳定性大于异丁烷
C.异丁烷转化为正丁烷的过程是一个放热过程 D.异丁烷分子中的碳氢键比正丁烷的多
9．（2007广东实验中学、华附、广雅三校联考）研究性学习小组进行CH4的制备及性质探究实验。
（1）根据反应：CH3COONa（固体）+NaOH（固体）→ Na2CO3+CH4↑制备气体。画出制备CH4的实验装置（含试剂）示意图（固定装置不用画）。
（2）用CH4气体分别进行下列实验：
①通入酸性KMnO4溶液，现象是 。
②在无色玻璃集气瓶中与C12混合后光照，现象是 。
（3）为了验证CH4是否具有还原性，某小组设计了如下实验：
①当玻璃管中的氧化铜由黑色变为红色时，说明CH4具有还原性。你认为这一结论是否正确？ （填“正确”或“不正确”），理由是 。
②实验过程中还观察到无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为 。
（4）研究小组将CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是 。请设计一个实验方案证明你的结论（用文字表示，不必画实验装置图） 。
10．近来年，成都市政府率先在公交车和出租车中推行天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展。走在街头，你会发现不少公交车和出租车上印有“CNG”的标志，代表它们是以天然气作为燃料的汽车。现在，有不少城市已经仿效。（1）成都市政府推行这一改革的主要目的是_____________________。（2）天然气的主要成分是_____，该主要成分的电子式为:_______该主要成分燃烧的化学方程式____________；该主要成分与氯气光照发生的反应方程式为：__________________,其反应属于___________反应。（3）天然气的主要成分若出现在煤矿的矿井里，并达到一定的浓度，遇明火就会发生爆炸，这就是人们常说的瓦斯爆炸。瓦斯爆炸严重危害井下矿工的生命安全。为了防止瓦斯爆炸，煤矿的矿井里必须采取___________、________________等安全措施。
限时基础训练答案
1。B
2。A解析：在空气中燃烧生成二氧化碳的物质中含有碳元素和氢元素，不一定为甲烷；煤气的主要成分为CO。
3．B解析：烷烃分子每增加一个碳原子，消耗氧气的物质的量将增加1.5mol。
4．D解析：A 项中应为3-甲基己烷；B项中为3-甲基己烷；C项中应为2，3-二甲基戊烷
5．A解析：主链为5个碳原子，有甲基和乙基两个支链的烷烃只能是2-甲基-3-乙基戊烷和3-甲基-3-乙基戊烷。
6．D解析：烷烃的结构特点是单键，不能与溴水发生加成反应，不能与酸性高锰酸钾发生氧化反应。
7。D解析：金刚石、白磷、甲烷和四氯化碳均具有正四面体结构。
8．A解析：根据题目给定信息可知正丁烷完全燃烧时放出的热量多于等量的异丁烷，因此正丁烷具有的能量比异丁烷具有的能量高，即正丁烷的稳定性较异丁烷差，正丁烷转化为异丁烷的过程中放出热量。
9．⑴与实验室制氧气的装置相同（装置略）；⑵①酸性高锰酸钾溶液不褪色；②集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成；⑶①不正确，高温下氧化铜分解可以产生红色的氧化亚铜；②CH4+4CuO=CO2+Cu+2H2O；⑷溴单质与甲烷发生了取代反应；用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者发生了取代反应。
10．答案：（1）减少大气污染，改善城市空气质量（2）甲烷（或CH4），CH4+2O2CO2+2H2O；CH4＋Cl2→CH3Cl＋HCl，取代（3）通风；严禁烟火。
●课时疑难探究
◇重难点突破
重点1甲烷的结构
如果CH4是正四面体结构，其一、二、三、四氯代物均只有一种，如若为正方形平面结构，其一、三、四氯代物均只有一种，却应有两种二氯代物：。事实上二氯甲烷没有同分异构体，这便可以证明CH4是正四面体结构而非正方形平面结构。
重点2取代反应与置换反应区别
置换反应是一种单质置换出另一种单质的无机氧化还原反应，其模式为A+BC→AC+B（或BA+C）；取代反应是有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的有机反应，其模式一般为AD→A—D+B—C（或C—B），二者从属不同，概念相异。
重点3同位素、同素异形体、同系物、同分异构体的比较
比较 概念 定义 分子式 结构特点 性质
同位素 质子数相同中子数不同的原子 用原子符号表示不同的原子1H、2H 电子排布相同，原子核结构不同 物理性质不同，化学性质相同
同素异形体 同一种元素组成的不同单质 同种元素符号，表示不同的分子组成O2和O3 单质的组成或结构不同 物理性质不同，化学性质相似
同系物 结构相似分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物。 不同。如 结构相似。 物理性质不同，有一定的递变规律；化学性质相似
同分异构体 分子式相同，结构不同的化合物。 相同。 不同或相似 物理性质不同，化学性质也不一定相同。可以属于同一类物质，也可以属于不同类物质；可以是有机物，也可以是无机物。
【例1】（2007广东佛山模拟）2005年1月14日，成功登陆“土卫六”的“惠更斯”号探测器发回了350张照片和大量数据。分析指出，土卫六“酷似地球经常下雨”，不过“雨”的成份是液态甲烷。下列关于土卫六的说法中，不正确的是
A．土卫六上存在有机分子 B．地表温度极高
C．地貌形成与液态甲烷冲刷有关 D．土卫六上形成了甲烷的气液循环系统
解析：根据题目给定的有关信息可知土卫六上含有甲烷，甲烷属于有机物，同时由于甲烷在土卫六上呈液态，所以该星球的温度较低。
答案：B
指点迷津：本题以信息的形式考查甲烷的结构和性质，解答这类问题时需要注意题目给定的信息和已学只是的联系和差别，将提给信息内化，然后进行迁移应用。
【例2】（2007年上海卷理综）含有 2一5 个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据见下表：
烷烃名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷
沸点（℃） －88.6 －42.1 －0.5 36.1
*燃烧热（kJ/mol） 1560.7 2219.2 2877.6 3535.6
*燃烧热： 1 摩尔物质完全燃烧，生成二氧化碳、液态水时所放出的热量。
根据表中数据，下列判断错误的是
A．正庚烷在常温常压下肯定不是气体 B．烷烃燃烧热和其所含碳原子数成线性关系
C．随碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高 D．随碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加
解析：本题通过数据表格形式考查烷烃性质的递变规律和学生分析归纳总结能力等。根据表中的数据分析可知烷烃的沸点和燃烧热逐渐增大，但沸点不是成比例的增大。
答案：D
配对训练1
1．1 mol CH4与一定量的Cl2发生取代反应，待反应完成后测得四种取代物的物质的量相等，则消耗Cl2为
A.0.5 mol B.2 mol C.2.5 mol D.4 mol
解析：四种取代物分别为：CH3Cl，CH2Cl2，CHCl3，CCl4。据化学反应可知，每取代1 mol H 就需1 mol Cl2，并生成1 mol HCl。每种取代物各为0.25 mol，需Cl2的计算关系：0.25 mol×1+0.25 mol×2+0.25 mol×3+0.25 mol×4=2.5 mol。
答案：C
2．（2007年全国卷Ⅱ）仔细分析下列表格中烃的排列规律，判断排列在第15位的烃的分子式是
1 2 3 4 5 6 7 8 9 ……
C2H2 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8 C4H6 C4H8 C4H10 ……
A．C6H12　　B．C6H14　　　C．C7H12　　　　D．C7H14
解析：根据上述表格中的有关物质可知每三种物质的碳原子数相同且逐渐增大，且碳原子相同时，氢原子数目逐渐增大，故第15位烃的化学式为C6H14。
答案：B
◇易错点指引
易错点1书写已知分子结构的有机物的分子式
一般并不要对分子中各原子逐一清点，这样既费时又容易重复计算或漏算。优化的思路通常是准确清点碳原子总数，然后计算同样多碳原子数的烷烃应具有的氢原子数，再清点出分子结构中的双键或三键或成环数，每多一个双键或环就从烷烃氢原子总数中减去两个氢原子，每多一个三键就减去四个氢原子，最后算出氢原子实际数目。
易错点2烃的取代产物异构体种数的确定方法
（1）一氯取代物就看氢的种类数，有几种氢，一氯取代产物就为几种。要学会用“一担挑”和“照镜子”两种通俗的方法判断等价的碳，等价碳原子上的氢也是相同的氢，取代物是同一种。（2）对多元取代物和种类的判断，可用换元法，把多元换为一元或二元再找，也就是从不同视角去想问题。运用换元法时结合“分类法”或“组合法”，这样思维就会灵活，答题简便。
◇方法规律总结
规律总结1烃类的密度、熔点、沸点规律
（1）所有烃类都不溶于水，且比水的密度小。
（2）有机物一般为分子晶体，在有机同系物中，随着碳原子数的增加，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔沸点逐渐升高。如气态烃：CxHy，x≤4。
（3）分子式相同的不同烃，支链越多，熔沸点越低。例如：CH3（CH2）3CH3＞（CH3）2CHCH2CH3＞C（CH3）4。
规律总结2烃分子式的求算方法
（1）燃烧法：即根据燃烧方程式中产生CO2和H2O的物质的量进行计算；
（2）.商余法：烃的相对分子质量除以14，看商数和余数
（3）最简式法：根据烃分子中碳、氢元素的质量分数求出碳氢原子的比值，⑴根据式量进行求算烃类物质的化学式；⑵根据氢原子对碳原子的饱和程度进行分析（如果氢原子对碳原子已经达到饱和，则该最简式就是该物质的化学式）；⑶根据烃分子中的氢原子必须为偶数，结合氢原子对碳原子的饱和程度进行讨论等。
【例3】分子式为C4H9Cl的同分异构体有
A.1种 B.2种 C.3种 D.4种
解析：C4H9Cl由C4H9—和—Cl组成，其中丁基有下列4种：—CH2—CH2—CH2—CH3、
由4种丁基和氯原子形成的分子式为C4H9Cl的同分异构体也就有4种。也可由丁基的碳架形式快速分析：丁基有两类，一类是含四个碳原子的，一类是含三个碳原子的，每类各有两种，其一氯代物共4种。
答案：D
【例4】一定量的CH4燃烧后得到的产物是CO、CO2、H2O（g），此混合物的质量为49.6 g，当其缓缓通过足量的无水CaCl2时气体质量减少25.2 g，则混合气中CO的质量为
A.24.4 g B.13.2 g C.12.5 g D.11.2 g
解析： 设产物中CO的物质的量为x，CO2的物质的量为y。由C原子守恒可得CH4的物质的量为（x+y）,又由H原子守恒可得生成H2O的物质的量为2（x+y）。则 解得 x=0.4 mol，y=0.3 mol m（CO）=0.4 mol×28 g·mol－1=11.2 g
答案：D
配对训练2
3．（2007年海南卷）下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是
解析：A选项中的一氯代物的结构有两种；B中一氯代物的结构有两种，C项中的一氯代物只有一种，D项中一氯代物有四种。
答案：C
4．人们使用四百万只象鼻虫和它们的215磅粪物，历经30多年时间弄清了棉子象鼻虫的四种信息素的组成。它们的结构可表示如下（括号内表示④的结构简式）。
以上四种信息素中互为同分异构体的是
A.①② B.①③ C.③④ D.②④
解析：注意有机物分子键线式的书写方式，写出每种物质的分子式，进行判断。
答案：C
●课后巩固提升
基础巩固
1.（2007惠州一模）二氟甲烷是性能优异的环保产品，它可替代某些破坏臭氧层的“氟利昂”产品，作空调、冰箱和冷库等压缩机的致冷剂，二氟甲烷的结构式有（ ）
A、2种 B、3种 C、4种 D、只有一种
2. （2006上海高考）NA代表阿伏加德罗常数，下列说法正确的是
A.9g D2O中含有的电子数为5NAB.1molMgCl2中含有的离子数为2NA
C.1molCH4分子中共价键总数为4NAD.7.1g C12与足量NaOH溶液反应转移的电子数为0.2NA
3.（2007年惠州模拟）最近美国宇航局(NASA)马里诺娃博士找到了一种比二氧化碳有效104倍的超级温室气体——全氟丙烷(C3F8)，并提出用其“温室化火星”，使火星成为第二个地球的计划。有关全氟丙烷的说法不正确的是
A．分子中三个碳原子不可能处于同一直线上
B．全氟丙烷的结构式为
C．相同压强下，沸点：C3F8D．全氟丙烷分子中既有极性键，又有非极性键
4.(2007年广东深圳模拟) 互称为同分异构体的物质不可能具有（ ）
A．相同的相对分子质量 B．相同的结构 C．相同的通式 D．相同的化学式
5.(2007年天河区模拟)两种气态烃组成的混合气体0.1 mol，完全燃烧得到7.04g CO2 和3.6g H2O ，下列说法正确的是
A、一定有甲烷 B、一定是甲烷和乙烯 C、一定没有乙烷 D、一定有乙炔
6、下列烷烃的命名中，正确的是
A. 3—甲基丁烷 B. 2—乙基丁烷
C. 2，3—二甲基丁烷 D. 3，4—二甲基丁烷
7、（08上海卷）煤的气化是煤高效、洁净利用的方向之一。下图为加热某地煤样所得煤气组成及体积分数随温度变化的曲线图。由图可知该煤气中
A．只含有碳、氢两种元素 B．所含的有机物是CH4、CnHm、CO
C．CO体积分数小于CH4体积分数 D．氢气体积分数最大
8、（08年佛山一模）一些烷烃的燃烧热（KJ/mol）如下表：
化合物 燃烧热 化合物 燃烧热
甲烷 891.0 正丁烷 2878.0
乙烷 1560.8 异丁烷 2869.6
丙烷 2221.5 2－甲基丁烷 3531.3
下列表达正确的是
A．热稳定性：正丁烷＞异丁烷
B．乙烷燃烧的热化学方程式为：
2C2H6(g)＋7O2(g)＝4CO2(g)＋6H2O(g) ΔH＝－1560.8KJ/mol
C．正戊烷的燃烧热大约在3540 KJ/mol左右
D．相同质量的烷烃，碳的质量分数越大，燃烧放出的热量越多
9．近来年，成都市政府率先在公交车和出租车中推行天然气代替汽油作燃料的改革，取得了显著的进展。走在街头，你会发现不少公交车和出租车上印有“CNG”的标志，代表它们是以天然气作为燃料的汽车。现在，有不少城市已经仿效。（1）成都市政府推行这一改革的主要目的是_____________________。
（2）天然气的主要成分是___________，该主要成分的电子式为:__________该主要成分燃烧的化学方程式________________；该主要成分与氯气光照发生的反应方程式为：__________________________________,其反应属于___________反应。
（3）天然气的主要成分若出现在煤矿的矿井里，并达到一定的浓度，遇明火就会发生爆炸，这就是人们常说的瓦斯爆炸。瓦斯爆炸严重危害井下矿工的生命安全。为了防止瓦斯爆炸，煤矿的矿井里必须采取______________、________________等安全措施。
10．0.1 mol某液态烷烃完全燃烧需要消耗0.8 mol 氧气，通过计算求该烷烃的化学式。写出符合该化学式的烃的结构简式。
能力提高
11、有的油田开采的石油中溶有一种碳氢化合物——金刚烷，它的分子立体结构如图所示。
（1）由图可知其分子式为_________。
（2）它是由_________个六元环构成的立体笼状结构，其中有_________个碳原子为三个环共有。
（3）金刚烷分子中有_______个“—CH2—”结构，_____个“”结构，其一氯代物有______种。
12、(2007珠海一模)重氮甲烷（CH2N2）在有机合成中有着重要的应用，它的分子中碳原子和氮原子之间的共用电子对是由氮原子提供的。
（1）写出重氮甲烷的电子式 ；
（2）重氮甲烷在受热或光照时容易放出氮气，同时生成一个极活泼的缺电子基团碳烯（CH2），碳烯的电子式是 ，反应的化学方程式是 。
（3）碳烯容易以它的一对未成键电子对与不饱和的烃（如烯烃、炔烃）发生加成，形成三元环状化合物，它与丙烯发生加成反应的化学方程式为：
（4）碳烯还可以插入C-H之间，使碳链加长，它插入烃分子中C-H键之间。请写出碳烯与丙烷发生反应的化学方程式：
13、目前，从自然界发现的和人工合成的有机物已经超过2000万种，远远多于无机物。其主要原因如下：
⑴有机化合物都含有C元素，碳原子最外层有 个电子，每个C原子可以与C原子或其他元素的原子形成 个共价键，这些共价键可能是 、 或 。
⑵多个C原子可以相互结合成 或 ，而分子式相同的分子，其结合方式也有可能不同。如4个C原子相互以单键结合的方式就有4种，请在下列方框中画出其他3种结合方式：
14．烷烃分子中的基团可能有四种：—CH3、—CH2—、其数目分别用a、b、c、d表示，对烷烃(除甲烷外)中存在的关系作讨论：
⑴下列说法正确的是
A．a的数目与b的数目的大小无关 B．c增加1，a就会增加3
C．d增加1，a就会增加2 D．b增加1，a就会增加2
⑵四种基团之间的关系为：a= (用a、b、c、d表示)
⑶若某烷烃分子中，b=c=d=1，则满足此条件的该分子的结构可能有 种。
课外选做
15．丁烷在一定条件下可以按两种方式裂化：C4H10→C2H6+C2H4；C4H10→CH4+C3H6，现对发生裂化反应后的裂化气（不含丁烷）进行研究。
⑴探究裂化气的热值： 已知：
气体 CH4 C2H6 C2H4 C3H6
燃烧热（kJ/mol） Q1 Q2 Q3 Q4
①若44.8L（标准状况）裂化气充分燃烧放出热量QkJ，则Q的取值范围介于：
至 （用Q1、Q2、Q3、Q4表示，下同）。
②若将44.8L气体（标准状况）缓缓通过盛有足量溴的四氯化碳溶液中，发现洗气瓶增重33.6g，则44.8L（标准状况）气体完全燃烧放出的热量Q= kJ。
⑵测量与H2加成反应后气体总体积与氢气的体积分数关系：
另取裂化气与H2混合得5L混合气体，已知其中H2的体积分数ψ(H2)=X，在一定条件下使其充分反应，反应后气体的体积为VL。请列出V与X的函数关系式。
●课后巩固提升答案
1.D解析：因为甲烷是正四面体结构而非平面四边形。
2. C解析： 阿伏加德罗常数几乎是每年必考。选项A中D2O的式量为20，9g D2O中含有的电子数为9/20×10NA=4.5NA；选项B中1molMgCl2中含有的离子数为3NA。
3.C解析：根据题目信息可知全氟丙烷的结构如B选项所示，由于丙烷和全氟丙烷形成的 晶体均为分子晶体，且二者的结构相似，因此沸点关系为C3F8＞C3H8。
4.B解析：由同分异构现象的定义可知同分异构体应该具有相同的分子式、相对分子质量、相同的通式，但具有不同的结构。
5.AC解析：根据题目条件， 0.1 mol两种气态烃组成的混合气体，完全燃烧生成n(CO2)=0.16 mol , n(H2O)=0.2mol 。所以，混合气平均化学式为C1.6H4 。从此平均化学式可以看出，两种气态烃分子中，必有一种碳原子数大于1.6 ，另一种小于1.6 ，并且应该是整数，故碳原子数小于1.6的烃肯定是CH4 ，又因为平均H原子数为4，则另一种烃的H原子数必为4 ，可以是乙烯（C2H4），也可以是丙炔（C3H4）。
6．C解析：A项中应为2-甲基丁烷；B项中应为3-甲基戊烷；D项中应为3-甲基戊烷。
7.C解析：根据题目给定的图像可知该煤气中含有CH4、CnHm、CO和H2，故含有的元素为碳元素、氢元素和氧元素，且温度不同各组分的含量会发生改变。
8. C解析：本题是以图表形式，考查对图表给出的知识，进行分析、加工获取有益的信息，如从表中可获得①正烷烃，随着碳原子数目增多，燃烧热增大 ②等质量的正烷烃进利用数据算出，碳原子数目增多，热值减小 ③由列差，可得出每摩CH2，热量相差约650kJ/mol，④同分异构体，含有支链的燃烧热略小，说明能量低，从而推出有支链的较稳定等。本题选项C可从两个方面确定（1）比2-甲基丁烷3531.3略大（2）因比正丁烷多一个CH2，所以约是2878.0+650=3538kJ。
9．（1）减少大气污染，改善城市空气质量（2）甲烷（或CH4），CH4+2O2CO2+2H2O；CH4＋Cl2→CH3Cl＋HCl，取代（3）通风；严禁烟火。
10．C5H12；CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、(CH3)2C(CH3)2
11．解析：考查考生迁移知识的能力。根据碳的四价原则和箭线式中每个拐点为一个碳原子，碳原子除与其他碳原子结合外其余的都和氢结合。判断一氯代物种类时，利用对称性判断。
答案：（1）C10H16 （2）4 4 （3）6 4 2
12．(1) ；（2）； CH2N2 CH2+N2 ；（3）CH2+CH3CH=CH2→ CH3CHCH2CH2（甲基环丙烷，环没标出）；（4）CH2+CH3CH2CH3→ CH3CH2CH2CH2 或 CH3CH（CH2）2。
13．⑴4 4 单键 双键 三键 ⑵碳链 碳环
（其它合理形式亦可）
14． ⑴AC ⑵2+c+2d ⑶3
15．解析：根据丁烷的裂解方程式可知丁烷裂解时产生的烷烃和烯烃的物质的量相等，当产物为甲烷和丙烯时，裂解气完全燃烧放出的热量为Q1＋Q4；当产物为乙烷和乙烯时，裂解气完全燃烧放出的热量为Q2＋Q3；所以裂解气完全燃烧放出的热量为介于（Q1＋Q4）至（Q2＋Q3）或（Q2＋Q3）至（Q1＋Q4）之间。设裂解气中乙烯和丙烯的物质的量分别为x、y，则由物质的量的关系可得x+y=1；由质量关系可得28x+42y=33.6，解得x=0.6，y=0.4，所以放出的热量为0.4Q1＋0.4Q4＋0.6Q2＋0.6Q3；因烯烃和氢气按物质的量之比为1：1的进行反应，且裂解气中烯烃和烷烃的物质的量始终相等，所以根据反应方程式可知当氢气不足时，剩余气体体积为V＝5－5X；当氢气过量时，剩余气体的体积为V＝2.5＋2.5X。
答案：⑴①（Q1＋Q4）至（Q2＋Q3）或（Q2＋Q3）至（Q1＋Q4）；②0.4Q1＋0.4Q4＋0.6Q2＋0.6Q3；⑵当X≤1/3时，V＝5－5X；当X＞1/3时，V＝2.5＋2.5X。
MCH2
MCxHy
=
=A……
M
14
余2 为烷烃
除尽 为环烷烃
F—C—C—C—F
F F F
F F F
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