第03课 烷烃的结构和性质
1．认识烷烃的结构、通式和主要性质。 2．认识烷烃同系物物理性质的递变性与其微观结构的关系。
一、烷烃的结构特点
【思考与讨论p28】参考答案：
名称 球棍模型 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型
甲烷
乙烷
丙烷
正丁烷
正戊烷
1.烷烃的概念：有机化合物中只含有 和 两种元素，分子中的碳原子之间都以 键结合，碳原子的剩余价键均与 原子结合，使碳原子的化合价都达到“ ”，称为 烃，又称 烃。
2.烷烃的结构特点
①碳碳单键(C—C)：烷烃分子中碳原子都采取 杂化，以伸向四面体4个顶点方向的 杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成 键。分子中的共价键全部是 键。
②呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成 状，而不是封闭式 状结构
③“饱和”：每个碳原子形成 个共价键，碳原子剩余价键全部跟 原子结合
④烷烃空间结构中，碳原子(大于等于3时)不在一条直线上，直链烷烃中的碳原子空间构型是 形或 状。
3.烷烃的同系物
①同系物的概念：结构相似，分子组成上相差一个或若干个 原子团的化合物的互称。
②烷烃的通式：链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2n＋2，分子通式可表示为 ，所含共价键（σ键）数为 。
【易错提醒】(1)同系物的通式一定 同，但通式 同的有机物 互为同系物，如CnH2n(n为正整数)既是烯烃(n≥2)的通式，也是环烷烃(n≥3)的通式。
(2)由同系物的通式可以写出相应碳原子数的该系列有机物的 ，如已烷是C6H14。
(3)同系物因组成和结构相似，化学性质 ，而物理性质一般呈 变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。
【思考与讨论p29】参考答案：
（1）
颜色 溶解性 可燃性 与酸性高锰酸钾溶液 与溴的四氯化碳溶液 与强酸、强碱溶液 与氯气（在光照下）
二、烷烃的物理性质
1.状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(烃)为 态，5～16个碳原子为 态，17个碳原子及以上为 态；
2.溶解性：都 溶于水， 溶于有机溶剂；
3.熔沸点：随着烷烃分子中碳原子数增加，相对分子质量 ，范德华力逐渐 ，烷烃分子的熔、沸点逐渐 ；分子式相同的烷烃，支链越 ，熔、沸点越 ，如熔、沸点：正丁烷 异丁烷；
4.密度：随着碳原子数的 ，密度逐渐 ，但比水的 。
三、烷烃的化学性质
1.稳定性：常温下烷烃很 ，与强酸、强碱、强氧化剂(酸性高锰酸钾)、溴的四氯化碳溶液等都 反应，原因：烷烃之所以很 ，是因为烷烃分子中化学键全是 键，不易 。
2.烷烃的氧化反应——可燃性
①烷烃燃烧的通式：
②丙烷的燃烧： ，辛烷的燃烧方程式为
③在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，但在相同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越 ，使燃烧火焰 ，甚至伴有 。
3.烷烃的特征反应——取代反应
①烷烃的取代反应： ，CnH2n＋1X可与X2继续发生 反应
②光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应： (只要求写一氯取代)
a．原因：之所以可以发生取代反应，是因为C—H有 性，可 ，CH3CH2Cl会继续和Cl2发生 反应，生成更多的有机物。
b．化学键变化情况：断裂 键和 键，形成 键和 键。
③烷烃与氯气也可以是溴蒸气在光照条件下发生的 反应，随着烷烃碳原子数的增多，产物越将会越来越 ，但HCl最 ；而生成的取代产物的种类将会更 ，如：甲烷的氯代物有：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷共四种氯代物，乙烷的氯代物产物将会更多(9种)。
④烷烃与X2取代反应为连锁反应，烷烃中的氢原子被氯原子逐步 ，各步反应 进行，即第一步反应一旦开始，后续反应立即 。
⑤烷烃与X2取代反应的数量关系：每取代 mol氢原子，消耗 mol Cl2，生成 mol HCl
4.烷烃的分解反应(高温裂化或裂解)——应用于石油化工和天然气化工生产中
烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：
四、烷烃的存在：天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是 。
五、环烷烃
1.概念：含有脂环结构的 烃。有 环脂环和 环脂环，环烷烃既属于 烃，也属于 烃。
2.环烷烃的结构：与链状烷烃相似，环烷烃分子中碳原子都采取 杂化，每个碳原子与其连接的4个原子构成 空间结构，分子中仅有 σ键和 σ键。最小的环烷烃是环丙烷（△）。
虽然环烷烃和链状烷烃的碳骨架不同，但由于二者的共价键类型相同，故化学性质 。
3.环烷烃的通式：含有1个脂环的环烷烃，分子通式为 ，所含共价键（σ键）数为 。相同碳原子数的链状烷烃和单环烷烃相比较，C-C健数：单环烷烃比链状烷烃多 ：C-H键数：单环烷烃比链状烷烃少 ；H原子数：单环烷烃比链状烷烃少 。
4.环烷烃的物理性质
随碳原子数的增加，环烷烃同系物的熔、沸点逐渐 ，密度逐渐 ，但都 于水的密度，都 溶于水。
5.环烷烃的化学性质
与链状烷烃相似，环烷烃的化学性质比较稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应；能在光照下发生 反应、能在空气或02中 等。
问题一 烷烃的取代反应
【典例1】烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应，原理如图所示：
某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例，结果如图：
下列说法正确的是
A．异丁烷的二溴代物有两种
B．反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定
C．丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中，1-溴丙烷含量更高
D．光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代反应的关键步骤
【变式1-1】乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应，得到乙烷的氯代产物最多有
A．10种 B．9种 C．8种 D．7种
【变式1-2】1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气
A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol
问题二 烷烃熔沸点的比较
【典例2】①正丁烷；②异丁烷；③正戊烷；④异戊烷；⑤新戊烷；⑥丙烷，物质的沸点由高到低的排列顺序是
A．③＞④＞⑤＞①＞②＞⑥ B．③＞④＞⑤＞②＞①＞⑥
C．④＞③＞⑤＞①＞②＞⑥ D．⑥＞③＞⑤＞①＞②＞④
【变式2-1】下列烷烃的沸点按由低到高的顺序排列正确的是
① ②③④
A．①②③④ B．④③①② C．③④①② D．②①③④
【变式2-2】下列物质：①正丁烷、②正戊烷、③异丁烷、④庚烷，其沸点排列顺序正确的是
A．③>①>②>④ B．④>②>③>①
C．④>③>①>② D．④>②>①>③
1．以下说法正确的是
A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B．分子组成符合CnH2n+2的烃不一定是烷烃
C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D．随着碳原子数的增大，烷烃的熔沸点通常会逐渐增高
2．由沸点数据：甲烷-146℃，乙烷-89℃，正丁烷-0.5℃，戊烷36℃，可以判断异丁烷的沸点可能是
A．低于-89℃ B．低于-0.5℃ C．高于-0.5℃ D．高于36℃
3．下列关于链状烷烃的说法正确的有
①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键
②分子组成上满足通式CnH2n+2(n≥1)
③分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是链状烷烃
④碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n+2
⑤链状烷烃的同系物的最简式肯定不同
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
4．下列有关烷烃的叙述中，错误的是
A．烷烃又称饱和烃，分子内部只含有单键
B．烷烃在光照条件下能与发生取代反应
C．甲基是甲烷去掉一个氢原子之后剩下的基团，含有四个共价键
D．随着碳原子数的增加，烷烃的熔点、沸点逐渐升高
5．关于烷烃性质的叙述中，不正确的是
A．烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固态
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，从比水轻递变到比水重
C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应
D．烷烃同系物都不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
6．烷烃广泛存在于自然界中，例如苹果表面的蜡状物质、蚂蚁分泌的信息素、石蜡和凡士林等物质中都含有烷烃。
(1)写出下列各烷烃的分子式。
①烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍： 。
②烷烃B的分子中含有200个氢原子： 。
③分子中含有22个共价键的烷烃C为 。
④0.1mol烷烃D完全燃烧，消耗标准状况下的O211.2L 。
(2)下列关于烷烃的叙述中正确的是_______。
A．都是易燃物，燃烧产物一定为二氧化碳和水 B．在光照条件下，能使溴水褪色
C．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物 D．能使酸性溶液褪色
(3)把下列物质的沸点按由高到低的顺序排列 。(填入编号)
① ② ③2，3，三甲基戊烷 ④
1．下列说法不正确的是
A．所有碳氢化合物中，甲烷中碳的质量分数最低
B．所有烷烃中，甲烷的沸点最低
C．甲烷分子中最多有4个原子共平面
D．甲烷、乙烷和丙烷都能在光照下与氯气发生取代反应
2．有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷，它的分子结构与烷烃相似。下列有关说法中错误的是
A．硅烷的分子通式可表示为SinH2n＋2 B．甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水
C．甲硅烷(SiH4)的密度小于甲烷(CH4) D．甲硅烷的热稳定性弱于甲烷
3．烷烃与氯气的取代反应属于常见的自由基反应，其中甲烷与氯气反应的部分历程如下：
①引发：等；②链反应：，等；③终止：，等以下说法错误的是
A．引发时可以通过热辐射、光照等条件 B．链反应可以反复进行
C．反应产物只有四种 D．产物中可能出现
4．下列有关烷烃的叙述中，正确的是
A．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
B．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性溶液的紫色褪去
C．分子通式为的烃不一定是烷烃
D．有些烷烃能发生加成反应
5．下列关于烷烃性质的叙述不正确的是
A．烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高，常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态
B．烷烃都能使溴水、酸性溶液褪色
C．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
D．烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应
6．有机物是生命产生的物质基础，所有的生命体都含有机化合物。有机化合物不仅与人类的衣、食、住、行密切相关，而且还是揭示生命现象及其规律的钥匙。
(1)下列物质属于有机物的是 (填编号)。
①乙醇；②食盐；③石墨；④甲烷；⑤蔗糖：⑥水；⑦一氧化碳；⑧碳酸钙；⑨乙酸钠；⑩碳酸。
(2)有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 (单选)。
A．只形成π键 B．只形成非极性键
C．一定形成四对共用电子对 D．形成离子键和共价键
(3)一款环保汽车使用的燃料是压缩甲烷气体。下列有关甲烷的叙述正确的是 (单选)。
A．甲烷点燃前必须验纯
B．甲烷分子的空间构型是正四面体，所以CH2Cl2也是正四面体
C．甲烷很稳定，不能分解
D．甲烷可以与氯气发生取代反应，因此可以使氯水褪色
(4)现有新戊烷、异丁烷、异戊烷、正丁烷四种烷烃，沸点由高到低的顺序为 (用结构简式表示)。
(5)如图为篮烷的键线式，则篮烷的分子式为 ，篮烷 (填“是”或“不是”)烷烃。
(6)某烷烃蒸气的密度是相同状况下氢气密度的64倍，且不可能是烯烃与氢气加成的产物，该烷烃的结构简式为 。
(7)由两种气态链烃(其中一种是烷烃)组成的混合气体20mL，在足量的O2中燃烧。恢复到室温后，混合气体体积减少了35mL，再将剩余气体通过碱石灰吸收，体积又减少40mL。则混合气体的组成为 。第03课 烷烃的结构和性质
1．认识烷烃的结构、通式和主要性质。 2．认识烷烃同系物物理性质的递变性与其微观结构的关系。
一、烷烃的结构特点
【思考与讨论p28】参考答案：
名称 球棍模型 结构简式 分子式 碳原子的杂化方式 分子中共价键的类型
甲烷 CH4 CH4 sp3 C—H σ键
乙烷 CH3CH3 C2H6 sp3 C—H σ键、 C—C σ键
丙烷 CH3CH2CH3 C3H8 sp3 C—H σ键、 C—C σ键
正丁烷 CH3CH2CH2CH3 C4H10 sp3 C—H σ键、 C—C σ键
正戊烷 CH3CH2CH2CH2CH3 C5H12 sp3 C—H σ键、 C—C σ键
相似点：1.都是饱和烃；烷烃结构中，碳的四个键都接有原子或烃基；
2.结构通式都是CnH2n+2；只有极性的C-H键和非极性的C-C键；
3.碳原子都是sp杂化；
4.都是由碳氢元素组成。
1.烷烃的概念：有机化合物中只含有碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，称为饱和烃，又称烷烃。
2.烷烃的结构特点
①碳碳单键(C—C)：烷烃分子中碳原子都采取sp3杂化，以伸向四面体4个顶点方向的sp3杂化轨道与其他碳原子或氢原子结合，形成σ键。分子中的共价键全部是单键。
②呈链状(直链或带支链)：多个碳原子相互连接成链状，而不是封闭式环状结构
③“饱和”：每个碳原子形成4个共价键，碳原子剩余价键全部跟氢原子结合
④烷烃空间结构中，碳原子(大于等于3时)不在一条直线上，直链烷烃中的碳原子空间构型是折线形或锯齿状。
3.烷烃的同系物
①同系物的概念：结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物的互称。
②烷烃的通式：链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是2n＋2，分子通式可表示为CnH2n＋2，所含共价键（σ键）数为3n+1。
【易错提醒】(1)同系物的通式一定相同，但通式相同的有机物不一定互为同系物，如CnH2n(n为正整数)既是烯烃(n≥2)的通式，也是环烷烃(n≥3)的通式。
(2)由同系物的通式可以写出相应碳原子数的该系列有机物的分子式，如已烷的分子式是C6H14。
(3)同系物因组成和结构相似，化学性质相似，而物理性质一般呈规律性变化，如烷烃的熔点、沸点、密度等。
【思考与讨论p29】参考答案：
（1）
颜色 溶解性 可燃性 与酸性高锰酸钾溶液 与溴的四氯化碳溶液 与强酸、强碱溶液 与氯气（在光照下）
无色 难溶于水 易燃 不反应 不反应 不反应 取代反应
（2）2C8H18＋25O216CO2＋18H2O
（3）CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl
上述反应属于取代反应，乙烷分子中C—H键断裂，其中的氢原子被氯原子代替，生成C—Cl键。
（4）可能的产物：CH3CH2Cl、CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl、CH3CCl3、CH2ClCHCl2、CH2ClCCl3、CHCl2CHCl2、CHCl2CCl3、CCl3CCl3。
二、烷烃的物理性质
1.状态：一般情况下，1～4个碳原子烷烃(烃)为气态，5～16个碳原子为液态，17个碳原子及以上为固态；
2.溶解性：都难溶于水，易溶于有机溶剂；
3.熔沸点：随着烷烃分子中碳原子数增加，相对分子质量增大，范德华力逐渐增大，烷烃分子的熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低，如熔、沸点：正丁烷>异丁烷；
4.密度：随着碳原子数的递增，密度逐渐增大，但比水的小。
三、烷烃的化学性质
1.稳定性：常温下烷烃很不活泼，与强酸、强碱、强氧化剂(酸性高锰酸钾)、溴的四氯化碳溶液等都不发生反应，原因：烷烃之所以很稳定，是因为烷烃分子中化学键全是σ键，不易断裂。
2.烷烃的氧化反应——可燃性
①烷烃燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O
②丙烷的燃烧：CH3CH2CH3＋5O23CO2＋4H2O，辛烷的燃烧方程式为2C8H18＋25O216CO2＋18H2O
③在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为CO2和H2O，但在相同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增加往往会燃烧越来越不充分，使燃烧火焰明亮，甚至伴有黑烟。
3.烷烃的特征反应——取代反应
①烷烃的取代反应：CnH2n＋2＋X2CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可与X2继续发生取代反应
②光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl (只要求写一氯取代)
a．原因：之所以可以发生取代反应，是因为C—H有极性，可断裂，CH3CH2Cl会继续和Cl2发生取代反应，生成更多的有机物。
b．化学键变化情况：断裂C—H键和Cl—Cl键，形成C—Cl键和H—Cl键。
③烷烃与氯气也可以是溴蒸气在光照条件下发生的取代反应，随着烷烃碳原子数的增多，产物越将会越来越多，但HCl最多；而生成的取代产物的种类将会更多，如：甲烷的氯代物有：一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷共四种氯代物，乙烷的氯代物产物将会更多(9种)。
④烷烃与X2取代反应为连锁反应，烷烃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。
⑤烷烃与X2取代反应的数量关系：每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl2，生成1 mol HCl
4.烷烃的分解反应(高温裂化或裂解)——应用于石油化工和天然气化工生产中
烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：C16H34C8H16＋C8H18
四、烷烃的存在：天然气、液化石油气、汽油、柴油、凡士林、石蜡等，它们的主要成分都是烷烃。
五、环烷烃
1.概念：含有脂环结构的饱和烃。有单环脂环和稠环脂环，环烷烃既属于脂环烃，也属于饱和烃。
2.环烷烃的结构：与链状烷烃相似，环烷烃分子中碳原子都采取sp3杂化，每个碳原子与其连接的4个原子构成四面体空间结构，分子中仅有C-Cσ键和C-Hσ键。最小的环烷烃是环丙烷（△）。
虽然环烷烃和链状烷烃的碳骨架不同，但由于二者的共价键类型相同，故化学性质相似。
3.环烷烃的通式：含有1个脂环的环烷烃，分子通式为CnH2n（n≧3），所含共价键（σ键）数为3n。相同碳原子数的链状烷烃和单环烷烃相比较，C-C健数：单环烷烃比链状烷烃多1：C-H键数：单环烷烃比链状烷烃少2；H原子数：单环烷烃比链状烷烃少2。
4.环烷烃的物理性质
随碳原子数的增加，环烷烃同系物的熔、沸点逐渐升高，密度逐渐增大，但都小于水的密度，都难溶于水。
5.环烷烃的化学性质
与链状烷烃相似，环烷烃的化学性质比较稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应；能在光照下发生取代反应、能在空气或02中燃烧等。
问题一 烷烃的取代反应
【典例1】烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应，原理如图所示：
某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例，结果如图：
下列说法正确的是
A．异丁烷的二溴代物有两种
B．反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定
C．丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中，1-溴丙烷含量更高
D．光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代反应的关键步骤
【答案】D
【解析】A．异丁烷的二溴代物有、、三种结构，A错误；B．根据烷烃卤代反应的机理，可知形成的自由基越稳定，得到的自由基越多，形成相应卤代烃的量就越多，异丁烷形成的自由基比稳定，故B错误；C．根据烷烃卤代反应的机理，丙烷在光照条件下发生溴代反应，生成的一溴代物中，2-溴丙烷含量更高，故C错误；D．根据烷烃卤代反应的机理，卤素单质分子在光照条件下化学键断裂形成·X是引发卤代反应的关键步骤，D正确；故选D。
【解题必备】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。
【变式1-1】乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应，得到乙烷的氯代产物最多有
A．10种 B．9种 C．8种 D．7种
【答案】B
【解析】乙烷中所有氢原子都等效，则其一氯取代物只有l种；二氯取代物中两个Cl原子可以在同一个C原子上，也可以在两个不同的C原子上因此有2种不同结构；同理三氯取代物有2种，四氯取代物有2种(与二氯取代物个数相同)，五氯取代物有l种(与一溴取代物个数相同)，六氯取代物1种，所以乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应，得到乙烷的氯代产物最多有1+2+2+2+1+1=9种，故合理选项是B。
【变式1-2】1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气
A．4mol B．8mol C．10mol D．2mol
【答案】B
【解析】丙烷化学式为C3H8，1分子中含有8个氢原子，则1mol丙烷在光照情况下，最多消耗氯气8mol；故选B。
问题二 烷烃熔沸点的比较
【典例2】①正丁烷；②异丁烷；③正戊烷；④异戊烷；⑤新戊烷；⑥丙烷，物质的沸点由高到低的排列顺序是
A．③＞④＞⑤＞①＞②＞⑥ B．③＞④＞⑤＞②＞①＞⑥
C．④＞③＞⑤＞①＞②＞⑥ D．⑥＞③＞⑤＞①＞②＞④
【解析】烷烃中碳原子数越多，沸点越大，则有沸点：丙烷<丁烷<戊烷，碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低，则有沸点：异丁烷<正丁烷，新戊烷<异戊烷<正戊烷，综上分析，沸点由高到低的排列顺序为：正戊烷>异戊烷>新戊烷>正丁烷>异丁烷>丙烷，即③＞④＞⑤＞①＞②＞⑥，答案选A。
【答案】A
【解题必备】烷烃熔沸点的比较方法：
①碳原子数不同：碳原子数的越多，熔、沸点越高；CH3CH2CH2CH2CH2CH3＞CH3－CH2CH3
②碳原子数相同：支链越多，熔、沸点越低，CH3CH2－CH2CH3＞CH3－CH3。
③碳原子数和支链数都相同：结构越对称，熔、沸点越低，CH3－CH2CH3＞。
【变式2-1】下列烷烃的沸点按由低到高的顺序排列正确的是
① ②③④
A．①②③④ B．④③①② C．③④①② D．②①③④
【答案】D
【解析】一般，随着碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐升高。碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低。所以题给4种烷烃的沸点由低到高的顺序为②①③④，D项正确。
【变式2-2】下列物质：①正丁烷、②正戊烷、③异丁烷、④庚烷，其沸点排列顺序正确的是
A．③>①>②>④ B．④>②>③>①
C．④>③>①>② D．④>②>①>③
【答案】D
【解析】烷烃中碳原子数越多，沸点越大，则有沸点：丁烷<戊烷＜庚烷，碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低，则有沸点：异丁烷<正丁烷，综上分析，沸点由高到低的排列顺序为：庚烷＞正戊烷>正丁烷>异丁烷，故选D。
1．以下说法正确的是
A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B．分子组成符合CnH2n+2的烃不一定是烷烃
C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D．随着碳原子数的增大，烷烃的熔沸点通常会逐渐增高
【答案】D
【解析】A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定为饱和烃，可能是链烃，也可能是环烷烃，故A错误；B．烷烃的通式为CnH2n+2，C、H原子都饱和，则符合此通式的烃必为链状烷烃，故B错误；C．烷烃的碳链为锯齿状，烷烃分子中所有的碳原子是链状结构，不在同一条直线上，故C错误；D．烷烃为分子晶体，随着相对原子质量的增大，熔沸点升高，故D正确；故选：D。
2．由沸点数据：甲烷-146℃，乙烷-89℃，正丁烷-0.5℃，戊烷36℃，可以判断异丁烷的沸点可能是
A．低于-89℃ B．低于-0.5℃ C．高于-0.5℃ D．高于36℃
【答案】B
【解析】由沸点数据：甲烷-146℃，乙烷-89℃，正丁烷-0.5℃，戊烷36℃可知，烷烃中碳原子个数越多其熔沸点越高，异丁烷中含有4 个碳原子，其碳原子个数大于乙烷而小于戊烷，所以其沸点应该大于乙烷而小于戊烷，并且支链越多熔沸点越低，所以异丁烷熔沸点低于正丁烷，则戊烷的沸点可能是“低于-0.5℃”。故答案为：B。
3．下列关于链状烷烃的说法正确的有
①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键
②分子组成上满足通式CnH2n+2(n≥1)
③分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是链状烷烃
④碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n+2
⑤链状烷烃的同系物的最简式肯定不同
A．1个 B．2个 C．3个 D．4个
【答案】D
【解析】①在链状烷烃分子中，无论是C—C键、还是C—H键，所有的化学键都是单键，故①正确；②链状烷烃的分子通式为CnH2n+2(n≥1)，故②正确；③分子通式为CnH2n+2(n≥1)的烃达到结合氢原子的最大数目，所以一定是链状烷烃，故③正确；④碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃，也有可能是环烷烃，故④错误；⑤由链状烷烃的分子通式CnH2n+2可知，C、H原子最简整数比为n:(2n+2)，n值不同，比值不同，最简式不同，故⑤正确；综上①②③⑤正确，共有4个正确，故答案选D。
4．下列有关烷烃的叙述中，错误的是
A．烷烃又称饱和烃，分子内部只含有单键
B．烷烃在光照条件下能与发生取代反应
C．甲基是甲烷去掉一个氢原子之后剩下的基团，含有四个共价键
D．随着碳原子数的增加，烷烃的熔点、沸点逐渐升高
【答案】C
【解析】A．烷烃又称饱和烃，碳原子之间以单键结合、其余的价键连接H原子的烃为烷烃，故烷烃分子内部只含有单键，A正确；B．烷烃在光照条件下可以与卤素单质的蒸气发生取代反应，生成卤代烃和卤化氢，故烷烃在光照条件下能与发生取代反应，B正确；C．甲基的结构简式为-CH3，结构中含有三个共价键，C错误；D．烷烃均为分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔沸点越高，故随着碳原子数的增加，烷烃的熔点、沸点逐渐升高，D正确；故选C。
5．关于烷烃性质的叙述中，不正确的是
A．烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固态
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，从比水轻递变到比水重
C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应
D．烷烃同系物都不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
【答案】B
【解析】A．烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固态，选项A正确；B．烷烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，但总比水轻，选项B不正确；C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应生成卤代烃和卤化氢，选项C正确；D．烷烃的结构决定了化学性质，碳原子是饱和状态，所以均不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色，选项D正确；答案选B。
6．烷烃广泛存在于自然界中，例如苹果表面的蜡状物质、蚂蚁分泌的信息素、石蜡和凡士林等物质中都含有烷烃。
(1)写出下列各烷烃的分子式。
①烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍： 。
②烷烃B的分子中含有200个氢原子： 。
③分子中含有22个共价键的烷烃C为 。
④0.1mol烷烃D完全燃烧，消耗标准状况下的O211.2L 。
(2)下列关于烷烃的叙述中正确的是_______。
A．都是易燃物，燃烧产物一定为二氧化碳和水 B．在光照条件下，能使溴水褪色
C．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物 D．能使酸性溶液褪色
(3)把下列物质的沸点按由高到低的顺序排列 。(填入编号)
① ② ③2，3，三甲基戊烷 ④
【答案】(1)①C6H14 ②C99H200 ③C7H16 ④C3H8
(2)C
(3)③④①②
【解析】（1）①密度之比=摩尔质量之比=等于相等分子量之比，烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍，则A的相对分子量为2×43=86，A的相对分子质量为：14n+2=86，n=6，即该烷烃的分子式为C6H14，故答案为：C6H14；②令烷烃的组成为CnH2n+2，烷烃B的分子中含有200个氢原子，即2n+2=200,解得n=99，所以B的分子式为C99H200；③令烷烃的组成为CnH2n+2，含有的共价键数目为3n+1，该烷烃有22个共价键，则：3n+1=22，解得，n=7，所以该烷烃中碳原子数目为7，分子式为C7H16；④0.1mol烷烃D完全燃烧，消耗O2为=0.5mol，所以1mol该烃完全燃烧，消耗5mol氧气，根据反应 ，可知，，即D的分子式为C3H8；
（2）A．烷烃中含有碳氢元素，完全燃烧产物为二氧化碳和水，氧气不足时，烷烃不完全燃烧，产物可能为一氧化碳和水，选项A错误；B．在光照条件下，烷烃不能与溴水反应，不能使溴水褪色，选项B错误；C．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物，一般会产生多种卤代烃，选项C正确；D．烷烃不含不饱和的碳碳双键或碳碳三键等，不能使酸性溶液褪色，选项D错误；答案选C；
（3）烷烃的物理性质随着分子中碳原子数的递增呈规律性变化，沸点逐渐升高；碳原子数相同的烃，支链越多，熔沸点越低，③2，3，三甲基戊烷中碳原子是8个，沸点最高；④中碳原子是6个，沸点次之；①、②中碳原子都是5个，且②中支键较多，沸点最低，故沸点按由高到低的顺序排列为③④①②；
1．下列说法不正确的是
A．所有碳氢化合物中，甲烷中碳的质量分数最低
B．所有烷烃中，甲烷的沸点最低
C．甲烷分子中最多有4个原子共平面
D．甲烷、乙烷和丙烷都能在光照下与氯气发生取代反应
【答案】C
【解析】A．所有碳氢化合物中，甲烷分子中H元素的含量最高，则其中碳元素的质量分数最低，A正确；B．在烷烃中，随着分子中C原子数的增多，物质的相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，因此物质的熔沸点逐渐升高，故在所有烷烃中，甲烷的沸点最低，B正确；C．甲烷分子是正四面体结构，键角是109°28′，物质分子中最多有3个原子共平面，C错误；D．甲烷、乙烷和丙烷分子中都含有C-H键，在光照下都能与氯气发生取代反应，产生氯代烷烃，D正确；故合理选项是C。
2．有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷，它的分子结构与烷烃相似。下列有关说法中错误的是
A．硅烷的分子通式可表示为SinH2n＋2 B．甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水
C．甲硅烷(SiH4)的密度小于甲烷(CH4) D．甲硅烷的热稳定性弱于甲烷
【答案】C
【解析】A．Si原子最外层有4个电子，结构与C原子相似。烷烃分子式通式是CnH2n+2，则硅烷的分子通式可表示为SinH2n＋2，A正确；B．CH4燃烧产生CO2、H2O，则根据同族元素形成的化合物结构相似，性质也相似，可知甲硅烷燃烧生成二氧化硅和水，B正确；C．甲硅烷的相对分子质量大于甲烷，物质的相对分子质量越大，其密度也会越大，因此甲硅烷的密度大于甲烷，C错误；D．由于硅的原子半径大于碳，键长：Si-H＞C-H，键能：Si-H＜C-H，则甲硅烷分子内的共价键比甲烷分子中的共价键更易断开，因此甲硅烷的稳定性小于甲烷，D正确；故合理选项是C。
3．烷烃与氯气的取代反应属于常见的自由基反应，其中甲烷与氯气反应的部分历程如下：
①引发：等；②链反应：，等；③终止：，等以下说法错误的是
A．引发时可以通过热辐射、光照等条件 B．链反应可以反复进行
C．反应产物只有四种 D．产物中可能出现
【答案】C
【解析】A．烷烃发生卤代反应的条件为光照，所以引发时可以通过热辐射、光照等条件，故A正确；B．依据反应历程可知Cl 在链反应中先消耗后生成，所以链反应可以周而复始、反复进行，故B正确；C．甲烷与氯气反应可以生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、HCl，两个 CH3还可以结合生成CH3-CH3，故C错误；D．依据反应历程，两个 CH3可以结合生成CH3-CH3，所以产物中可以出现CH3CH3，故D正确；故选C。
4．下列有关烷烃的叙述中，正确的是
A．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
B．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性溶液的紫色褪去
C．分子通式为的烃不一定是烷烃
D．有些烷烃能发生加成反应
【答案】A
【解析】A．烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合而达到饱和，无论是碳碳键还是碳氢键都是单键，A项正确；B．烷烃属饱和链烃，其化学性质一般比较稳定，通常烷烃不与酸、碱、强氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应，B项错误；C．因分子通式CnH2n＋2中氢原子已达完全饱和，因此符合通式CnH2n＋2的有机物一定是烷烃，C项错误；D．烷烃不能发生加成反应，D项错误；答案选A。
5．下列关于烷烃性质的叙述不正确的是
A．烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高，常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态
B．烷烃都能使溴水、酸性溶液褪色
C．在烷烃分子中，所有的化学键都是单键
D．烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应
【答案】B
【解析】A．烷烃的性质：烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高，常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态→液态→固态，A正确；B．烷烃均不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，也不能和溴水反应，故不会使其褪色，B错误；C．烷烃分子中碳原子之间全部以碳碳单键结合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合而达到饱和，无论是碳碳键还是碳氢键都是单键，C正确；D．烷烃跟纯净的卤素单质在光照条件下能发生取代反应，D正确；故选B。
6．有机物是生命产生的物质基础，所有的生命体都含有机化合物。有机化合物不仅与人类的衣、食、住、行密切相关，而且还是揭示生命现象及其规律的钥匙。
(1)下列物质属于有机物的是 (填编号)。
①乙醇；②食盐；③石墨；④甲烷；⑤蔗糖：⑥水；⑦一氧化碳；⑧碳酸钙；⑨乙酸钠；⑩碳酸。
(2)有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是 (单选)。
A．只形成π键 B．只形成非极性键
C．一定形成四对共用电子对 D．形成离子键和共价键
(3)一款环保汽车使用的燃料是压缩甲烷气体。下列有关甲烷的叙述正确的是 (单选)。
A．甲烷点燃前必须验纯
B．甲烷分子的空间构型是正四面体，所以CH2Cl2也是正四面体
C．甲烷很稳定，不能分解
D．甲烷可以与氯气发生取代反应，因此可以使氯水褪色
(4)现有新戊烷、异丁烷、异戊烷、正丁烷四种烷烃，沸点由高到低的顺序为 (用结构简式表示)。
(5)如图为篮烷的键线式，则篮烷的分子式为 ，篮烷 (填“是”或“不是”)烷烃。
(6)某烷烃蒸气的密度是相同状况下氢气密度的64倍，且不可能是烯烃与氢气加成的产物，该烷烃的结构简式为 。
(7)由两种气态链烃(其中一种是烷烃)组成的混合气体20mL，在足量的O2中燃烧。恢复到室温后，混合气体体积减少了35mL，再将剩余气体通过碱石灰吸收，体积又减少40mL。则混合气体的组成为 。
【答案】(1)①④⑤⑨
(2)C
(3)A
(4)CH3CH2CH(CH3)2＞(CH3)4C＞CH3CH2CH2CH3＞(CH3)3CH
(5)C10H12 不是
(6)(CH3)3CCH2C(CH3)3
(7)C2H2、C2H6
【解析】（1）含有碳元素的化合物属于有机物，①乙醇、④甲烷、⑤蔗糖属于有机物，⑨乙酸钠是羧酸盐，也属于有机物；②食盐、③石墨、⑥水属于无机物，⑦一氧化碳、⑧碳酸钙、⑩碳酸含有碳元素，但结构和性质更接近于无机物，所以均归为无机物，故选①④⑤⑨。
（2）A．有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式可以是σ键，不一定只形成π键，A错误；B．有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式不一定只形成非极性键，还可以是极性键，B错误；C．碳原子最外层有4个电子，因此一定形成四对共用电子对，C正确；D．有机物分子中碳原子不能形成离子键，D错误；答案选C。
（3）A．甲烷属于可燃性气体，点燃前必须验纯，A正确；B．甲烷分子的空间构型是正四面体，CH2Cl2是四面体，但不是正四面体，B错误；C．甲烷很稳定，但在高温下能分解，C错误；D．甲烷可以与氯气发生取代反应，与氯水不反应，不能使氯水褪色，D错误；答案选A。
（4）烷烃的碳原子个数越多，沸点越高，碳原子个数相同时，支链越多，沸点越低，所以新戊烷、异丁烷、异戊烷、正丁烷四种烷烃，沸点由高到低的顺序为CH3CH2CH(CH3)2＞(CH3)4C＞CH3CH2CH2CH3＞(CH3)3CH。
（5）篮烷是一种多环化合物，它的分子式是C10H12，根据篮烷的分子式可知篮烷不是烷烃；
（6）某烷烃蒸气的密度是相同状况下氢气密度的64倍，所以该烷烃的相对分子质量是64×2＝128，根据烷烃通式CnH2n+2可知n＝，由于该烷烃不可能是烯烃与氢气加成的产物，所以该烷烃的结构简式为(CH3)3CCH2C(CH3)3。
（7）设混合气体的分子式为CxHy，则
则：1×35mL=20mL×（1+），解得：y=3，再将剩余气体通过碱石灰吸收，体积又减少40mL，减少的气体为二氧化碳，相同条件下气体的体积之比等于物质的量之比，则该烃中含有C原子数为：40mL÷20mL=2，即平均分子式为C2H3，氢原子个数小于3个只有乙炔，所以混合气体的组成为C2H2、C2H6。
