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第2课时　认识有机化合物的结构特点
［核心素养发展目标］　1.知道有机化合物分子具有空间结构，以搭建模型认识有机物中碳原子的成键特点，培养宏观辨识与微观探析的能力。2.认识烷烃的组成及结构，知道同系物的概念。3.以甲烷的取代反应为例，认识有机化合物分子中键的转变与物质转化。
一、常见烃的成键特点
1.烷烃
(1)烃分子中，碳原子之间都以　　　　　结合成　　　　　，碳原子的剩余价键均与　　　　结合，这样的烃称为烷烃，也叫作　　　　　。
(2)几种常见的烷烃
烷烃 丙烷(C3H8) 丁烷(C4H10) 戊烷(C5H12)
结构式
结构简式 CH3CH2CH2CH2CH3
思考1　(1)你能通过上表中丙烷、丁烷和戊烷的分子式与结构式总结出烷烃的分子式通式吗？
(2)结合分子结构模型，总结该类有机物的组成和分子结构特点。
(3)烷烃的命名
碳原子数(n)及命名
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
n>10 中文数字+烷
2.碳原子的成键特点
代表物 乙烷 乙烯 乙炔 环丁烷
分类 饱和链烃
键角 约109°28' 约　　 -
空间结构 - 　　形 　　形 四个碳原子不共面
特别提醒　碳原子还有能与氢原子结合的价键，每个碳原子的最外层电子没有被充分利用的烃叫作不饱和烃。
3.同系物
　　　　　相似、分子组成相差一个或若干个　　　　　原子团的有机化合物互称为同系物，如：甲烷(CH4)与戊烷(C5H12)互称为同系物。
思考2　(1)乙烷(C2H6)和己烷(C6H14)互为同系物吗？
(2)乙烯(CH2CH2)与环丁烷()互为同系物吗？
1.判断正误
(1)烷烃是指烃分子中碳原子之间都以单键结合形成碳链的饱和烃(　　)
(2)乙烯、乙炔分子中碳原子没有达到“饱和”状态，属于不饱和链烃(　　)
(3)环烃分子中碳原子的最外层电子未被充分利用，故环烃属于不饱和烃(　　)
(4)分子组成上只要相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物一定互为同系物(　　)
2.以下结构表示的物质中属于烷烃的是(　　)
A.CH3OCH3
B.CH2CHCH3
C.
D.
3.依据下图分子的球棍模型示意图，填空：
(1)A的名称：　　　　。
(2)B的分子式：　　　　，分子中共面的原子最多有　　　　个。
(3)属于饱和链烃的是　　　　(填字母，下同)，属于不饱和链烃的是　　　　。
4.下列物质中，属于烃的是　　　　　　　(填序号，下同)，属于烷烃的是　　　　　，互为同系物的是　　　　。
①CH4　②NaHCO3　③C2H6O　④C3H8　⑤
⑥　⑦CH2Cl2　⑧
判断同系物的三个关键点
同：两种物质属于同一类物质。
似：两种物质结构相似。
差：两种物质分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
二、甲烷的取代反应
1.取代反应：有机化合物分子里的　　　　　　　　被　　　　　　　　代替的反应。
2.(1)写出CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应的化学方程式。
①　　　　　　　　　　　　　　　　；
②　　　　　　　　　　　　　　　　；
③　　　　　　　　　　　　　　　　；
④　　　　　　　　　　　　　　　　。
特别提醒　有机化合物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生。因此，有机化学反应的化学方程式中，常用“”代替“”。
思考　甲烷在光照条件下能与Cl2反应，可生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，根据要求，回答下列问题。
(1)试通过化学键的变化情况，分析CH4和Cl2在光照条件下怎样形成CH3Cl的？
(2)生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的空间结构是怎样的？呈正四面体形结构的是哪种物质？
(2)常温下，以上各反应的生成物中CH3Cl为气体，　　　　　　　、　　　　　　是常用的有机溶剂，
　　　　　　曾被用作外科手术的麻醉剂。
1.判断正误
(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，发生取代反应的生成物只有两种(　　)
(3)CH4和Cl2发生取代反应的生成物中，CH3Cl的含量最多(　　)
(4)1 mol甲烷生成1 mol CCl4需消耗2 mol氯气(　　)
2.下列反应属于取代反应的是　　　　　　(填序号)。
①CH4C+2H2　
②CuSO4+FeFeSO4+Cu
③CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl　
④2NaBr+Cl22NaCl+Br2
⑤CH3OH+HClCH3Cl+H2O
⑥CH3CH2Br+NaOHCH3CH2OH+NaBr
⑦CH4+2O2CO2+2H2O
3.将1 mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl2的物质的量为(　　)
A.1.5 mol B.3 mol
C.4.5 mol D.6 mol
甲烷发生取代反应的特点
反应条件 光照
反应特点 甲烷与Cl2反应分步进行，反应化学方程式分步书写
生成物 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl形成的混合物
反应化学方程式特点 一上一下，取而代之
物质的量的关系 每1 mol H被取代，消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl
答案精析
一、
1.(1)单键　碳链　氢原子　饱和链烃　
(2)　　　CH3CH2CH3　CH3CH2CH2CH3　
思考1　(1)中间的每个碳原子均有两个化学键连接氢原子，两端碳原子各多连接一个氢原子，因此烷烃的分子式通式为CnH2n+2。
(2)均仅由碳、氢元素组成；分子中碳原子之间都以单键相连，碳原子的剩余价键均与氢原子相连，且碳原子之间呈锯齿状排列。
(3)甲烷　乙烷　丙烷　丁烷　戊烷　己烷　庚烷　辛烷　壬烷　癸烷　
2.不饱和链烃　环烃　120°　180°　平面　直线　
3.结构　CH2
思考2　(1)二者互为同系物；均为单键相连的链状结构，分子组成相差4个CH2原子团。
(2)二者不互为同系物，结构不相似。
应用体验
1.(1)√　(2)√　(3)×　(4)×
2.C　［A项，CH3OCH3中含氧原子，不属于烃；B项，CH2CHCH3中含有碳碳双键，不属于烷烃；D项，分子中含有碳环结构，不属于烷烃。］
3.(1)乙烷　(2)C2H4　6　(3)A　BC
4.①④⑤⑥⑧　①④⑥　①④⑥
解析　烃是指只含碳和氢两种元素的有机化合物，故①④⑤⑥⑧为烃，烷烃是指碳和碳以单键相结合形成碳链，其余价键均与氢原子结合，故属于烷烃的是①④⑥，⑤中碳和碳之间形成的为碳环，故不为烷烃。同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物，故①④⑥互为同系物，⑤和⑧分子式分别为C3H6和C2H4，虽相差一个CH2原子团，但结构不相似，故不互为同系物。
二、
1.某些原子(或原子团)　其他原子(或原子团)
2.(1)①CH4+Cl2CH3Cl+HCl　②CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl　③CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl
④CHCl3+Cl2CCl4+HCl
思考　(1)在光照条件下，CH4中的键断裂，Cl2中的键断裂，然后重新组合形成键和键。
(2)四种生成物的空间结构都是以碳原子为中心的四面体结构，但只有CCl4为正四面体形结构。
(2)CH2Cl2　CCl4　CHCl3
应用体验
1.(1)×　(2)×　(3)×　(4)×
2.③⑤⑥
解析　①为CH4在高温下的分解反应；②和④为无机反应中的置换反应，也为氧化还原反应；⑦为CH4的燃烧，属于氧化反应；③⑤⑥属于有机反应中的取代反应。
3.B　［CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中碳原子均来自CH4，故这四种取代物共1 mol，设CH3Cl的物质的量为x，则x+(x+0.1 mol)+(x+0.2 mol)+(x+0.3 mol)=1 mol，得x=0.1 mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，含Cl原子的物质的量共为0.1 mol
×1+0.2 mol×2+0.3 mol×3+0.4 mol×4=3 mol。而一个Cl2分子中只有一个Cl原子取代H原子，因此消耗的Cl2的物质的量也为3 mol。］(共72张PPT)
第3章　第1节
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第2课时
认识有机化合物的结构特点
核心素养
发展目标
1.知道有机化合物分子具有空间结构，以搭建模型认识有机物中碳原子的成键特点，培养宏观辨识与微观探析的能力。
2.认识烷烃的组成及结构，知道同系物的概念。
3.以甲烷的取代反应为例，认识有机化合物分子中键的转变与物质转化。
内容索引
一、常见烃的成键特点
二、甲烷的取代反应
课时对点练
常见烃的成键特点
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一
一、常见烃的成键特点
1.烷烃
(1)烃分子中，碳原子之间都以_____结合成_____，碳原子的剩余价键均与_______结合，这样的烃称为烷烃，也叫作_________。
单键
碳链
氢原子
饱和链烃
烷烃 丙烷(C3H8) 丁烷(C4H10) 戊烷(C5H12)
结构式 ______________ ________________
__________________
结构简式 ____________ _______________ CH3CH2CH2CH2CH3
(2)几种常见的烷烃
CH3CH2CH3
CH3CH2CH2CH3
(1)你能通过上表中丙烷、丁烷和戊烷的分子式与结构式总结出烷烃的分子式通式吗？
提示　中间的每个碳原子均有两个化学键连接氢原子，两端碳原子各多连接一个氢原子，因此烷烃的分子式通式为CnH2n+2。
(2)结合分子结构模型，总结该类有机物的组成和分子结构特点。
提示　均仅由碳、氢元素组成；分子中碳原子之间都以单键相连，碳原子的剩余价键均与氢原子相连，且碳原子之间呈锯齿状排列。
(3)烷烃的命名
碳原子数(n)及命名
n≤10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
_____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____
n>10 中文数字+烷
甲烷
乙烷
丙烷
丁烷
戊烷
己烷
辛烷
壬烷
癸烷
庚烷
2.碳原子的成键特点
代表物 乙烷 乙烯 乙炔 环丁烷
分类 饱和链烃 ___________ _____
键角 约109°28' 约_______ _______ -
空间结构 - _____形 _____形 四个碳原子不共面
特别提醒　碳原子还有能与氢原子结合的价键，每个碳原子的最外层电子没有被充分利用的烃叫作不饱和烃。
不饱和链烃
120°
180°
平面
直线
环烃
3.同系物
_____相似、分子组成相差一个或若干个_____原子团的有机化合物互称为同系物，如：甲烷(CH4)与戊烷(C5H12)互称为同系物。
结构
CH2
(1)乙烷(C2H6)和己烷(C6H14)互为同系物吗？
提示　二者互为同系物；均为单键相连的链状结构，分子组成相差4个CH2原子团。
(2)乙烯(CH2==CH2)与环丁烷( )互为同系物吗？
提示　二者不互为同系物，结构不相似。
1.判断正误
(1)烷烃是指烃分子中碳原子之间都以单键结合形成碳链的饱和烃
(2)乙烯、乙炔分子中碳原子没有达到“饱和”状态，属于不饱和链烃
(3)环烃分子中碳原子的最外层电子未被充分利用，故环烃属于不饱和烃
(4)分子组成上只要相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物一定互为同系物
×
√
√
×
2.以下结构表示的物质中属于烷烃的是
A.CH3OCH3
B.CH2==CHCH3
C.
D.
√
A项，CH3OCH3中含氧原子，不属于烃；
B项，CH2==CHCH3中含有碳碳双键，不属于烷烃；
D项，分子中含有碳环结构，不属于烷烃。
3.依据下图分子的球棍模型示意图，填空：
(1)A的名称：　　　。
(2)B的分子式：　　　，分子中共面的原子最多有　　个。
(3)属于饱和链烃的是　　　(填字母，下同)，属于不饱和链烃的是　　　。
乙烷
C2H4
6
A
BC
4.下列物质中，属于烃的是　　　　　　　(填序号，下同)，属于烷烃的是　　　　，互为同系物的是　　　　。
①CH4　②NaHCO3　③C2H6O　④C3H8　⑤　
⑥ ⑦CH2Cl2 ⑧CH2==CH2
①④⑤⑥⑧
①④⑥
①④⑥
烃是指只含碳和氢两种元素的有机化合物，故①④⑤⑥⑧为烃，烷烃是指碳和碳以单键相结合形成碳链，其余价键均与氢原子结合，故属于烷烃的是①④⑥，⑤中碳和碳之间形成的为碳环，故不为烷烃。同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机
化合物，故①④⑥互为同系物，⑤和⑧分子式分别为C3H6和C2H4，虽相差一个CH2原子团，但结构不相似，故不互为同系物。
方法指导
判断同系物的三个关键点
同：两种物质属于同一类物质。
似：两种物质结构相似。
差：两种物质分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。
返回
甲烷的取代反应
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二
二、甲烷的取代反应
1.取代反应：有机化合物分子里的__________________被____________
________代替的反应。
2.(1)写出CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应的化学方程式。
① _______________________ ；
② _________________________ ；
③ _________________________ ；
④ _________________________ 。
某些原子(或原子团)
其他原子(或
原子团)
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2 CCl4+HCl
特别提醒　有机化合物参加的反应往往比较复杂，常有副反应发生。因此，有机化学反应的化学方程式中，常用“ ”代替“===” 。
甲烷在光照条件下能与Cl2反应，可生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，根据要求，回答下列问题。
(1)试通过化学键的变化情况，分析CH4和Cl2在光照条件下怎样形成CH3Cl的？
提示　在光照条件下，CH4中的C—H键断裂，Cl2中的Cl—Cl键断裂，然后重新组合形成C—Cl键和H—Cl键。
(2)生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的空间结构是怎样的？呈正四面体形结构的是哪种物质？
提示　四种生成物的空间结构都是以碳原子为中心的四面体结构，但只有CCl4为正四面体形结构。
(2)常温下，以上各反应的生成物中CH3Cl为气体，________、_____是常用的有机溶剂，______曾被用作外科手术的麻醉剂。
CH2Cl2
CCl4
CHCl3
1.判断正误
(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，发生取代反应的生成物只有两种
(3)CH4和Cl2发生取代反应的生成物中，CH3Cl的含量最多
(4)1 mol甲烷生成1 mol CCl4需消耗2 mol氯气
×
×
×
×
2.下列反应属于取代反应的是　　　　(填序号)。
①CH4 C+2H2　
②CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
③CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl　
④2NaBr+Cl2===2NaCl+Br2
⑤CH3OH+HCl CH3Cl+H2O
⑥CH3CH2Br+NaOH CH3CH2OH+NaBr
⑦CH4+2O2 CO2+2H2O
③⑤⑥
①为CH4在高温下的分解反应；②和④为无机反应中的置换反应，也为氧化还原反应；⑦为CH4的燃烧，属于氧化反应；③⑤⑥属于有机反应中的取代反应。
3.将1 mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl2的物质的量为
A.1.5 mol B.3 mol
C.4.5 mol D.6 mol
√
CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中碳原子均来自CH4，故这四种取代物共
1 mol，设CH3Cl的物质的量为x，则x+(x+0.1 mol)+(x+0.2 mol)+(x+0.3 mol)=
1 mol，得x=0.1 mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，含Cl原子的物质的量共为0.1 mol×1+0.2 mol×2+0.3 mol×3+0.4 mol×4=3 mol。而一个Cl2分子中只有一个Cl原子取代H原子，因此消耗的Cl2的物质的量也为3 mol。
归纳总结
甲烷发生取代反应的特点
反应条件 光照
反应特点 甲烷与Cl2反应分步进行，反应化学方程式分步书写
生成物 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl形成的混合物
归纳总结
返回
反应条件 光照
反应化学方程式特点 一上一下，取而代之
物质的量的关系 每1 mol H被取代，消耗1 mol Cl2，同时生成1 mol HCl
课时对点练
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题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C B D C A B B C
题号 9 10 11 12 13
答案 D B B A D
对一对
答案
(1)共价　(2)Cl2+CH4 CH3Cl+HCl
(3)①·CH2Cl+Cl2 CH2Cl2+Cl·　
②a.光照时发生链引发的物质是氯气而不是甲烷　b.黑暗中放置一段时间发生2Cl· Cl2，说明一段时间后体系中几乎不存在Cl·，无法进行链传递
14.
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答案
(1)②③　
(2)取代反应　四氯化碳　
(3)B　
(4)液体分为两层，并有白色沉淀产生
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答案
题组一　有机化合物的结构特点
1.下列说法不正确的是
A.烷烃是指烃分子中碳原子之间都以单键结合成碳链的饱和链烃
B.乙烯、乙炔分子中碳原子之间没有达到“饱和”状态，属于不饱和链烃
C.环烃分子中碳原子之间形成碳环，碳原子最外层电子未被充分利用，
故环烃属于不饱和烃
D.乙烯分子是平面形结构，键角约为120 ；乙炔分子是直线形结构，键
角为180
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C错，环烃分子中碳原子之间形成碳环，剩余价键均与氢原子成键，碳原子最外层电子均被充分利用，故环烃属于饱和烃。
答案
2.下列关于乙烷、乙烯和乙炔的说法正确的是
A.三种物质分子的空间结构相同
B.三种物质分子中氢原子个数：乙烷>乙烯>乙炔
C.三种物质分子中共用电子对数：乙烷<乙烯<乙炔
D.三种物质分子中碳碳键与碳氢键的夹角：乙烷>乙烯>乙炔
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答案
A项，乙烯分子为平面形结构、乙炔分子为直线形结构，均与乙烷分子的空间结构不同，错误；
B项，三种物质分子中氢原子个数分别为6、4、2，正确；
C项，乙烷、乙烯、乙炔分子中共用电子对数分别为7、6、5，错误；D项，乙烯、乙炔分子中碳碳键与碳氢键的夹角分别为120°、180°，错误。
题组二　烷烃的组成结构
3.下列叙述正确的是
A.含5个碳原子的有机物分子中最多有4个C—C键
B.正戊烷分子中所有碳原子在同一直线上
C.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
D.分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物
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正戊烷分子中每个C原子与周围4个原子均形成四面体结构，则所有的碳原子不在同一直线上，B项错误；
满足通式CnH2n+2的有机物是烷烃，所以分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物，D项正确。
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4.下列物质属于烷烃的是
A.CH3C≡CCH3 B.CH3CH2Cl
C. D.
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题组三　同系物
5.下列有关同系物的说法，错误的是
①化学性质相似的有机化合物互为同系物　②分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物互为同系物　③若有机化合物中碳、氢元素的质量分数相同，则它们必定互为同系物　④若两种有机化合物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，则必互为同系物
A.①②③④ B.②③
C.③④ D.①②③
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结构相似，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物才互为同系物，②错误；有机化合物中碳、氢元素的质量分数相同，它们可能是最简式相同的有机化合物，③错误；两种有机化合物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，不一定满足结构相似、通式相同的
条件，如乙烯( )和环丁烷( )，④错误。
答案
6.现有①②③三种烃，它们的球棍模型如图所示：
下列说法正确的是
A.①②③三种烃互为同系物
B.①和③互为同系物
C.①②③三种烃都属于烷烃
D.③的结构为平面结构
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①的分子式为CH4，②的分子式为C2H4，③的分子式为C2H6，故①和③互为同系物，故A错误、B正确；
C2H4不为烷烃，故C错误；
CH3CH3不为平面结构，故D错误。
答案
题组四　取代反应的理解及判断
7.(2023·曲阜高一期中)如图所示，用排饱和食盐水法在试管中先后充入等体积的甲烷和氯气，将装置放在光亮处(避免阳光直射)。下列对实验现象的解释错误的是
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答案
选项 实验现象 解释
A 试管中有少量白雾 产物中含有HCl，与试管中的水蒸气形成白雾
B 试管内液面缓缓上升 反应生成的产物均能溶于水，所以试管内压强减小，液面上升
C 试管内壁出现油状液滴，一些液滴沉入水槽底部 反应中有难溶于水的油状液体生成，且其密度大于水的密度
D 试管内壁油状液滴呈黄绿色 油状液滴内溶解了Cl2而呈黄绿色
√
反应生成的有机产物均不溶于水，B项错误；
反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均为油状液体，它们的密度均大于水的密度，部分附着在试管内壁上，部分沉入水槽底部，C项正确；
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答案
Cl2易溶于四氯化碳等有机溶剂，所以试管内壁油状液滴因溶解了Cl2而呈黄绿色，D项正确。
8.下列反应属于取代反应的是
①CHCl3+Cl2 CCl4+HCl
②2HI+Cl2===2HCl+I2
③CO+2H2 CH3OH
④CH3CH2CN+Cl2 +HCl
⑤CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
A.①② B.①②③④ C.①④⑤ D.②④⑤
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答案
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①CHCl3中的H原子被Cl原子取代，属于取代反应；②该反应属于置换反应；③该反应属于化合反应；④CH3CH2CN分子中“—CH2—”的1个
H原子被Cl原子取代，属于取代反应；⑤CH3CH2OH分子中的—OH被
Br原子取代，属于取代反应。
答案
9.将体积比为1∶4的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关此实验的现象和结论叙述不正确的是
A.生成物中只有四氯化碳分子是正四面体形结构
B.瓶中气体的黄绿色逐渐变浅，瓶内壁有油状液滴形成
C.甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中HCl最多
D.生成物只有CCl4、HCl
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答案
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答案
A项，CCl4与CH4结构一样，为正四面体形，正确；
B项，CH4与Cl2反应消耗Cl2，所以瓶中的黄绿色逐渐变浅，反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是油状液体，正确；
C项，甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，正确；
D项，CH4与Cl2反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，错误。
10.(2024·山东东营广饶一中期中)下列物质互为同系物的是
A. 与
B.CH3CH3与
C.CH3CH2Cl与
D.CH3CH2CH3与CH3CH2Cl
√
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答案
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答案
A项，二者属于同种物质；
B项，二者结构相似，分子组成相差2个CH2原子团，互为同系物；
C项，二者所含氯原子数不同，不互为同系物；
D项，二者所含元素种类不同，不互为同系物。
11.在光照的条件下，将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物质的量是
A.(1-a-b-c) mol B.(1+a+2b+3c) mol
C.(2a+3b+4c) mol D.(a+b+c) mol
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根据取代反应的特点可知，光照条件下，1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，生成几氯甲烷就消耗几摩尔的氯气，因此消耗氯气的物质的量为(1-a-b-c) mol+2a mol+3b mol+4c mol=(1+a+2b+3c) mol，B项正确。
答案
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12.关于CH4和 的叙述正确的是
A.均能用通式CnH2n+2来表示
B.二者互为同素异形体
C.因为它们结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同
D.通常情况下它们都是气态烷烃
答案
√
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CH4和 都为烷烃，互为同系物，均满足CnH2n+2通
式，故A正确、B错误；
它们结构相似，故化学性质相似，但物理性质不相同，通常CH4为气态，而 为液态，故C、D错误。
答案
13.(2023·临沂高一检测)CH4可用于制备CHFCl2(氟利昂的一种主要成分)，制备方法如下：
若甲为Cl2，下列说法不正确的是
A.反应①的条件是光照 B.乙的结构式为
C.反应②是取代反应 D.CH4、乙、CHFCl2均为正四面体结构
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答案
√
14. (2024·人大附中高一检测)CH4在光照条件下与Cl2反应，可得到各种氯代甲烷。
(1)在甲烷分子中，碳原子以最外层的4个电子分别与氢原子形成4个_____键。
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答案
共价
甲烷是共价化合物，碳原子不易得到电子也不易失去电子，因此在甲烷分子中，碳原子以最外层的4个电子分别与氢原子形成4个共价键。
Ⅰ.链引发 Ⅱ.链传递 Ⅲ.链终止
Cl2 2Cl· Cl·+CH4 ·CH3+HCl ·CH3+Cl2 CH3Cl+Cl· 2Cl· Cl2
Cl·+·CH3 CH3Cl
— …… ……
(2)生成CH3Cl的化学方程式是_______________________。
(3)①CH4氯代的反应机理为自由基(带有单电子的原子或原子团，如Cl·、
·CH3)反应，包括以下几步：
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答案
Cl2+CH4 CH3Cl+HCl
Ⅰ.链引发 Ⅱ.链传递 Ⅲ.链终止
Cl2 2Cl· Cl·+CH4 ·CH3+HCl ·CH3+Cl2 CH3Cl+Cl· 2Cl· Cl2
Cl·+·CH3 CH3Cl
— …… ……
由CH3Cl生成CH2Cl2过程中，链传递其中一个反应方程式是CH3Cl+Cl·
·CH2Cl+HCl，写出另一个反应方程式：_______________________。
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答案
·CH2Cl+Cl2 CH2Cl2+Cl·
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根据链传递涉及的两个反应，甲烷和自由基反应得到HCl和另一个自由基，自由基和氯气反应生成氯原子自由基和一氯甲烷，由CH3Cl生成CH2Cl2过程中，链传递其中一个反应方程式是CH3Cl+Cl· ·CH2Cl
+HCl，则另一个反应方程式为·CH2Cl+Cl2 CH2Cl2+Cl·。
答案
②探究光照对CH4与Cl2反应的影响，实验如下：
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答案
编号 操作 结果
A 将Cl2与CH4混合后，光照 得到氯代甲烷
B 将Cl2先用光照，然后迅速在黑暗中与CH4混合 得到氯代甲烷
C 将Cl2先用光照，然后在黑暗中放置一段时间，再与CH4混合 几乎无氯代甲烷
D 将CH4先用光照，然后迅速在黑暗中与Cl2混合 几乎无氯代甲烷
a.由B和D得出的结论是_______________________________________。
b.依据上述反应机理，解释C中没有氯代甲烷的原因：________________
______________________________________________________________________。
时间发生2Cl· Cl2，说明一段时间后体系中几乎不存在Cl·，无法进行
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答案
光照时发生链引发的物质是氯气而不是甲烷
黑暗中放置一段
链传递
15. (2024·山东师大附中期中)如图是某同学利用注射器设计的简单实验装置。同温同压下，向甲中注入10 mL CH4，乙中注入50 mL Cl2，将乙中
气体全部推入甲中，用光照射一段时间，混合气体在甲中发生反应。
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答案
请回答下列问题：
(1)下列是该同学预测的实现现象：①气体最终变为红色；②实验过程中，甲中活塞向右移动；③甲中内壁有油珠产生；④甲中有火花产生。其中正确的是　　　(填序号)。
②③
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根据题意知氯气过量，甲烷和氯气在光照条件下反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，因此实验现象为气体颜色变浅，实验过程中甲中活塞向右移动，甲中内壁有油珠产生。
答案
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答案
(2)甲中发生反应的反应类型为　　　　　，有机产物中与甲烷空间结构一致的是　　　 (填名称)。
取代反应
四氯化碳
甲中氯气和甲烷在光照条件下发生取代反应，甲烷的空间结构是正四面体形，一氯甲烷，二氯甲烷、三氯甲烷的空间结构是四面体形，四氯化碳的空间结构是正四面体形，因此有机产物中与甲烷空间结构一致的是四氯化碳。
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答案
(3)反应后，甲中剩余无机气体最宜选用　　 (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
反应中，甲中剩余的无机气体是HCl和氯气，宜用氢氧化钠溶液吸收。
B
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答案
(4)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的试管中，会观察到________________________________。
反应后，甲中有4种有机氯代物、HCl和氯气，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的试管中，有机产物不溶于AgNO3溶液，AgNO3溶液和HCl反应生成氯化银白色沉淀，因此可观察到液体分为两层，并有白色沉淀产生。
液体分为两层，并有白色沉淀产生
返回作业19 认识有机化合物的结构特点
(分值：100分)
(选择题1~9题，每小题5分，10~13题，每小题8分，共77分)
题组一　有机化合物的结构特点
1.下列说法不正确的是(　　)
A.烷烃是指烃分子中碳原子之间都以单键结合成碳链的饱和链烃
B.乙烯、乙炔分子中碳原子之间没有达到“饱和”状态，属于不饱和链烃
C.环烃分子中碳原子之间形成碳环，碳原子最外层电子未被充分利用，故环烃属于不饱和烃
D.乙烯分子是平面形结构，键角约为120 ；乙炔分子是直线形结构，键角为180
2.下列关于乙烷、乙烯和乙炔的说法正确的是(　　)
A.三种物质分子的空间结构相同
B.三种物质分子中氢原子个数：乙烷>乙烯>乙炔
C.三种物质分子中共用电子对数：乙烷<乙烯<乙炔
D.三种物质分子中碳碳键与碳氢键的夹角：乙烷>乙烯>乙炔
题组二　烷烃的组成结构
3.下列叙述正确的是(　　)
A.含5个碳原子的有机物分子中最多有4个C—C键
B.正戊烷分子中所有碳原子在同一直线上
C.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
D.分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物
4.下列物质属于烷烃的是(　　)
A.CH3C≡CCH3 B.CH3CH2Cl
C. D.
题组三　同系物
5.下列有关同系物的说法，错误的是(　　)
①化学性质相似的有机化合物互为同系物　②分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物互为同系物　③若有机化合物中碳、氢元素的质量分数相同，则它们必定互为同系物
④若两种有机化合物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，则必互为同系物
A.①②③④ B.②③
C.③④ D.①②③
6.现有①②③三种烃，它们的球棍模型如图所示：
下列说法正确的是(　　)
A.①②③三种烃互为同系物
B.①和③互为同系物
C.①②③三种烃都属于烷烃
D.③的结构为平面结构
题组四　取代反应的理解及判断
7.(2023·曲阜高一期中)如图所示，用排饱和食盐水法在试管中先后充入等体积的甲烷和氯气，将装置放在光亮处(避免阳光直射)。下列对实验现象的解释错误的是(　　)
选项 实验现象 解释
A. 试管中有少量白雾 产物中含有HCl，与试管中的水蒸气形成白雾
B. 试管内液面缓缓上升 反应生成的产物均能溶于水，所以试管内压强减小，液面上升
C. 试管内壁出现油状液滴，一些液滴沉入水槽底部 反应中有难溶于水的油状液体生成，且其密度大于水的密度
D. 试管内壁油状液滴呈黄绿色 油状液滴内溶解了Cl2而呈黄绿色
8.下列反应属于取代反应的是(　　)
①CHCl3+Cl2CCl4+HCl
②2HI+Cl22HCl+I2
③CO+2H2CH3OH
④CH3CH2CN+Cl2+HCl
⑤CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
A.①② B.①②③④
C.①④⑤ D.②④⑤
9.将体积比为1∶4的甲烷与氯气混合于一集气瓶中，加盖后置于光亮处，下列有关此实验的现象和结论叙述不正确的是(　　)
A.生成物中只有四氯化碳分子是正四面体形结构
B.瓶中气体的黄绿色逐渐变浅，瓶内壁有油状液滴形成
C.甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中HCl最多
D.生成物只有CCl4、HCl
10.(2024·山东东营广饶一中期中)下列物质互为同系物的是(　　)
A.与
B.CH3CH3与
C.CH3CH2Cl与
D.CH3CH2CH3与CH3CH2Cl
11.在光照的条件下，将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物质的量是(　　)
A.(1-a-b-c) mol
B.(1+a+2b+3c) mol
C.(2a+3b+4c) mol
D.(a+b+c) mol
12.关于CH4和的叙述正确的是(　　)
A.均能用通式CnH2n+2来表示
B.二者互为同素异形体
C.因为它们结构相似，所以它们的化学性质相似，物理性质相同
D.通常情况下它们都是气态烷烃
13.(2023·临沂高一检测)CH4可用于制备CHFCl2(氟利昂的一种主要成分)，制备方法如下：
CH4乙CHFCl2
若甲为Cl2，下列说法不正确的是(　　)
A.反应①的条件是光照
B.乙的结构式为
C.反应②是取代反应
D.CH4、乙、CHFCl2均为正四面体结构
14.(11分)(2024·人大附中高一检测)CH4在光照条件下与Cl2反应，可得到各种氯代甲烷。
(1)在甲烷分子中，碳原子以最外层的4个电子分别与氢原子形成4个　　　键。
(2)生成CH3Cl的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)①CH4氯代的反应机理为自由基(带有单电子的原子或原子团，如Cl·、·CH3)反应，包括以下几步：
Ⅰ.链引发 Ⅱ.链传递 Ⅲ.链终止
Cl22Cl· Cl·+CH4·CH3+HCl ·CH3+Cl2CH3Cl+Cl· 2Cl· Cl2 Cl·+·CH3 CH3Cl
— …… ……
由CH3Cl生成CH2Cl2过程中，链传递其中一个反应方程式是CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl，写出另一个反应方程式：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
②探究光照对CH4与Cl2反应的影响，实验如下：
编号 操作 结果
A 将Cl2与CH4混合后，光照 得到氯代甲烷
B 将Cl2先用光照，然后迅速在黑暗中与CH4混合 得到氯代甲烷
C 将Cl2先用光照，然后在黑暗中放置一段时间，再与CH4混合 几乎无氯代甲烷
D 将CH4先用光照，然后迅速在黑暗中与Cl2混合 几乎无氯代甲烷
a.由B和D得出的结论是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
b.(3分)依据上述反应机理，解释C中没有氯代甲烷的原因：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
15.(12分)(2024·山东师大附中期中)如图是某同学利用注射器设计的简单实验装置。同温同压下，向甲中注入10 mL CH4，乙中注入50 mL Cl2，将乙中气体全部推入甲中，用光照射一段时间，混合气体在甲中发生反应。
请回答下列问题：
(1)下列是该同学预测的实现现象：①气体最终变为红色；②实验过程中，甲中活塞向右移动；③甲中内壁有油珠产生；④甲中有火花产生。其中正确的是　　　　(填序号)。
(2)甲中发生反应的反应类型为　　　　　，有机产物中与甲烷空间结构一致的是　　　　(填名称)。
(3)反应后，甲中剩余无机气体最宜选用　　　　(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)(4分)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的试管中，会观察到　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
答案精析
1.C　[C错，环烃分子中碳原子之间形成碳环，剩余价键均与氢原子成键，碳原子最外层电子均被充分利用，故环烃属于饱和烃。]
2.B　[A项，乙烯分子为平面形结构、乙炔分子为直线形结构，均与乙烷分子的空间结构不同，错误；B项，三种物质分子中氢原子个数分别为6、4、2，正确；C项，乙烷、乙烯、乙炔分子中共用电子对数分别为7、6、5，错误；D项，乙烯、乙炔分子中碳碳键与碳氢键的夹角分别为120°、180°，错误。]
3.D　[正戊烷分子中每个C原子与周围4个原子均形成四面体结构，则所有的碳原子不在同一直线上，B项错误；满足通式CnH2n+2的有机物是烷烃，所以分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物，D项正确。]
4.C
5.A　[结构相似，且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物才互为同系物，②错误；有机化合物中碳、氢元素的质量分数相同，它们可能是最简式相同的有机化合物，③错误；两种有机化合物的相对分子质量相差14n(n为正整数)，不一定满足结构相似、通式相同的条件，如乙烯()和环丁烷()，④错误。]
6.B　[①的分子式为CH4，②的分子式为C2H4，③的分子式为C2H6，故①和③互为同系物，故A错误、B正确；C2H4不为烷烃，故C错误；CH3CH3不为平面结构，故D错误。]
7.B　[反应生成的有机产物均不溶于水，B项错误；反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均为油状液体，它们的密度均大于水的密度，部分附着在试管内壁上，部分沉入水槽底部，C项正确；Cl2易溶于四氯化碳等有机溶剂，所以试管内壁油状液滴因溶解了Cl2而呈黄绿色，D项正确。]
8.C　[①CHCl3中的H原子被Cl原子取代，属于取代反应；②该反应属于置换反应；③该反应属于化合反应；④CH3CH2CN分子中“—CH2—”的1个H原子被Cl原子取代，属于取代反应；⑤CH3CH2OH分子中的—OH被Br原子取代，属于取代反应。]
9.D　[A项，CCl4与CH4结构一样，为正四面体形，正确；B项，CH4与Cl2反应消耗Cl2，所以瓶中的黄绿色逐渐变浅，反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是油状液体，正确；C项，甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，正确；D项，CH4与Cl2反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，错误。]
10.B　[A项，二者属于同种物质；B项，二者结构相似，分子组成相差2个CH2原子团，互为同系物；C项，二者所含氯原子数不同，不互为同系物；D项，二者所含元素种类不同，不互为同系物。]
11.B　[根据取代反应的特点可知，光照条件下，1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，生成几氯甲烷就消耗几摩尔的氯气，因此消耗氯气的物质的量为(1-a-b-c) mol+2a mol+3b mol+4c mol=(1+a+2b+3c) mol，B项正确。]
12.A　[CH4和都为烷烃，互为同系物，均满足CnH2n+2通式，故A正确、B错误；它们结构相似，故化学性质相似，但物理性质不相同，通常CH4为气态，而为液态，故C、D错误。]
13.D
14.(1)共价　(2)Cl2+CH4CH3Cl+HCl
(3)①·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·　②a.光照时发生链引发的物质是氯气而不是甲烷　b.黑暗中放置一段时间发生2Cl·Cl2，说明一段时间后体系中几乎不存在Cl·，无法进行链传递
解析　(1)甲烷是共价化合物，碳原子不易得到电子也不易失去电子，因此在甲烷分子中，碳原子以最外层的4个电子分别与氢原子形成4个共价键。(3)①根据链传递涉及的两个反应，甲烷和自由基反应得到HCl和另一个自由基，自由基和氯气反应生成氯原子自由基和一氯甲烷，由CH3Cl生成CH2Cl2过程中，链传递其中一个反应方程式是CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl，则另一个反应方程式为·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·。
15.(1)②③　(2)取代反应　四氯化碳　(3)B　(4)液体分为两层，并有白色沉淀产生
解析　(1)根据题意知氯气过量，甲烷和氯气在光照条件下反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，因此实验现象为气体颜色变浅，实验过程中甲中活塞向右移动，甲中内壁有油珠产生。(2)甲中氯气和甲烷在光照条件下发生取代反应，甲烷的空间结构是正四面体形，一氯甲烷，二氯甲烷、三氯甲烷的空间结构是四面体形，四氯化碳的空间结构是正四面体形，因此有机产物中与甲烷空间结构一致的是四氯化碳。(3)反应中，甲中剩余的无机气体是HCl和氯气，宜用氢氧化钠溶液吸收。(4)反应后，甲中有4种有机氯代物、HCl和氯气，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的试管中，有机产物不溶于AgNO3溶液，AgNO3溶液和HCl反应生成氯化银白色沉淀，因此可观察到液体分为两层，并有白色沉淀产生。

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