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第二章 烃
第一节 烷烃
第1课时
烷烃的结构和性质
学习目标
1.结合甲烷的结构与性质，认识烷烃的组成和结构特点，理解烷烃的性质及应用，培养
宏观辨识与微观探析核心素养。
2.根据烷烃的取代反应，了解取代反应的特点，培养变化观念和模型认知核心素养。
任务分项突破
学习任务1 辨析烷烃的结构和物理性质
自主梳理
1.烷烃的概念：烃分子中碳原子之间都以______结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结
合，使每个碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的烃称为饱和烃，也称为烷烃。
单键
2.烷烃分子结构
名称 结构模型 结构简式 分子式 烷烃的结构特点
甲烷 _________________________ ①分子中的碳原子以伸向
________________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
单键；
乙烷 ____________________________ 丙烷 ______________________________ 四面体四个顶点
名称 结构模型 结构简式 分子式 烷烃的结构特点
正丁 烷 _______________________________________ ②链状烷烃在分子组成上
的主要差别是相差一个或
若干个_____原子团,其通式
为_______________
正戊 烷 ____________________________________
续表
3.烷烃的物理性质
物理性质 变化规律
状态 当碳原子数小于或等于___时，烷烃在常温下呈气态，其他的烷烃常
温下呈______或液态（新戊烷常温下为气态）
溶解性 ____溶于水
沸点 随碳原子数的增加，沸点逐渐______。碳原子数相同的烃，支链越
多，沸点越____
相对密度 随碳原子数的增加，相对密度逐渐______。烷烃的密度______水的
密度
4
固态
难
升高
低
增大
小于
互动探究
材料1 有以下有机化合物：
②
③
④ ⑤
材料2 甲烷空间结构是正四面体形，烷烃的结构特点是碳原子间都以碳碳单键形成
碳链。
探究 判断烃的熔、沸点由高到低排列顺序
问题1： 材料1中有机化合物的沸点由高到低如何排序？排序的依据是什么？
提示： 。有机化合物中碳原子数越多沸点越高，碳原子数相同
时，支链越多其沸点越低。
问题2： 根据材料2判断材料1中的有机化合物的空间结构是否呈直线形？
提示：否。烷烃分子中碳原子间都以碳碳单键形成碳链，每个碳原子均为 杂化，所
以烷烃的碳链不是直线形而是锯齿形。
问题3： 能否根据烷烃的熔、沸点规律推测出脂肪烃的熔、沸点规律？
提示：能。脂肪烃均为分子晶体，其熔、沸点大小主要取决于分子间作用力（即脂肪烃
的相对分子质量越大，其分子间作用力越强，对应的熔、沸点越高）。
归纳拓展
烷烃的物理性质
物理性质 变化规律
熔、沸点 随碳原子数的增加，熔、沸点逐渐升高，同种烷烃的不同异构体中，支
链越多，熔、沸点越低
状态 烷烃常温下存在的状态由气态逐渐过渡到液态、固态。当碳原子数小于
或等于4时，烷烃在常温下呈气态（新戊烷也为气态）
溶解性 都难溶于水，易溶于有机溶剂
密度 随碳原子数的增加，密度逐渐增大，但比水的小
题组例练
题点一 烷烃的结构
1.下列有关烷烃的说法不正确的是( )
C
A.在烷烃的分子中，所有的化学键均为单键
B.链状烷烃的结构简式都可以写成 的形式
C.不带支链的烷烃都是直线形的
D.甲烷是含氢量最大的烷烃
解析: 烷烃为饱和烃，所有化学键均为单键，A正确；不带支链的含有多个碳原子的烷
烃，其碳链是锯齿状的，不是直线形，C不正确；对于直链饱和烃，含氢量为
，即 越大氢含量越小，故甲烷含氢量最高，D正确。
2.某链状烷烃的相对分子质量为72，与氯气反应生成的一氯代物只有一种，则该烷烃的
结构简式为( )
A
A. B.
C. D.
解析: 根据烷烃的通式和相对分子质量为72，可知，解得 ，
即为戊烷。因为与 反应生成一种一氯代物，说明该烷烃中只有一种类型的氢原子，
即为新戊烷，其结构简式为A项。
判断烷烃原子共线问题
1.每个碳原子都是 杂化。
2.每个碳原子与周围四个原子构成四面体。
3.链状烷烃碳原子呈锯齿状排布，不能根据结构简式直接判断。
题点二 烷烃的物理性质
3.下列五种烃：① ；② ；③正戊烷；④丙烷；⑤丁烷。按沸
点由高到低的顺序排列正确的是( )
B
A. B.
C. D.
解析: 根据碳原子数越多熔、沸点越高，相同碳原子数，支链越多，熔、沸点越低的规
律分析，五种有机化合物沸点由高到低的顺序排列为
4.正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型如图所示。下列有关说法正确的是( )
D
A.正己烷的分子式为 ，其沸点比丙烷低
B.己烷和水混合后分层，己烷位于下层
C.正己烷的熔点、沸点是其所有同分异构体中最低的
D.己烷的密度大于丁烷的
解析: 正己烷的分子式为 ，其沸点比丙烷的高，故A错误；烷烃的密度小于水的，
故己烷的密度也小于水的，分层时己烷层在上层，故B错误；正己烷无支链，其他同分
异构体都是有支链的，所以正己烷是其同分异构体中熔点、沸点最高的，故C错误；烷
烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，故己烷的密度大于丁烷的，故D正确。
学习任务2 探究烷烃的化学性质
自主梳理
1.稳定性
因为烷烃分子中碳氢键和碳碳单键的键能较高，所以常温下烷烃的化学性质比较稳定，
与______、______、__________和__________________都不发生反应。
2.特征反应——取代反应
烷烃可与卤素单质在光照下发生取代反应生成卤代烃和卤化氢。如乙烷与氯气反应生成
一氯乙烷，化学方程式为_ _____________________________。
之所以可以发生取代反应，是因为有____性，可断裂，会继续和 发生
取代反应，生成更多的有机化合物。
强酸
强碱
强氧化剂
溴的四氯化碳溶液
极
3.氧化反应——可燃性
烷烃都具有可燃性，可用作燃料，链状烷烃完全燃烧的通式为
。
4.分解反应——高温裂化或裂解
烷烃受热时会分解，生成含碳原子数较少的烷烃和烯烃，如：
。
互动探究
烃是仅含碳和氢两种元素的有机化合物,根据结构的不同，可分为烷烃、烯烃、炔
烃和芳香烃等。烃都能燃烧，现在对、、 三种有机化合物的燃烧进行探究。
探究1 烷烃的燃烧规律
问题1： 等质量的以上三种物质完全燃烧时消耗 的量最多的是哪种物质？
提示：等质量的烃完全燃烧时，的值越大，耗氧量越多。、、 的
的值依次为4、2、3，故等质量完全燃烧时消耗的量最多的是 。
问题2： 常温、常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗 的量最多的是哪种物质？
提示：常温、常压下，气体的体积相等，则物质的量相等。等物质的量的烃 完
全燃烧时，的值越大，耗氧量越多。三种物质的的值依次为2、3、 ，
故该条件下完全燃烧消耗的量最多的是 。
问题3： 等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳的量最多的是哪种物质？生成水
的量最多的是哪种物质？
提示：质量相同时，烃的的值越大，生成二氧化碳的量越多； 的值越大，生
成水的量越多。故生成二氧化碳的量最多的是；生成水的量最多的是 。
问题4： 在、 下，以上三种物质和足量的氧气混合点燃，在相同条
件下测得反应前后气体体积没有发生变化的气体是哪种？
提示：由题意可知，在、下， 呈气态，根据烃燃烧的通式可知:
由于，则，得 ，即该条件下，当烃分子中含有4个氢原子
时，该烃完全燃烧前后气体体积不变。故符合要求的烃为和 。
归纳拓展
烃完全燃烧的耗氧量和生成与 的规律
1.等质量的烃完全燃烧时， 的值越大，则氢元素的质量分数越大，耗氧量越多，
生成的水越多，生成的 越少。
2.等物质的量的烃完全燃烧时，的值越大，耗氧量越多。其中 值越大，生
成的越多；值越大，生成的 越多。
3.最简式（实验式）相同的有机化合物，不论以何种比例混合，只要混合物的总质量一
定，则完全燃烧时生成的的量一定，生成的 的量一定，耗氧量也一定。
4.不同的有机化合物完全燃烧时，若生成的和 的物质的量之比相同，则它们分
子中碳原子与氢原子的原子个数比也相同。
题组例练
1.甲烷与 氯气在光照条件下反应（装置如图），实验现象及
解释均正确的是( )
B
选项 现象 解释
A 试管内气体颜色逐渐变浅 氯气溶于水
B 试管内出现少量白雾 反应生成 气体
C 试管内壁产生油状液滴 油状液滴全部是
D 试管中液面降低 试管内气压增大
解析: 试管内气体颜色逐渐变浅是因为氯气与甲烷反应，A错误；试管内出现少量白雾，
是反应生成的 与水蒸气形成的，B正确；试管内壁产生油状液滴除了四氯甲烷还可
能有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷等，C错误；氯气与甲烷反应生成氯代烷和 ，
试管中气压降低，液面升高，D错误。
2.下列有关链状烷烃的叙述正确的是( )
A
①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②链状烷烃中除甲烷外，都能使酸性
溶液褪色 ③通常链状烷烃的熔、沸点随分子中碳原子数的增加而升高 ④所有
的链状烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤丙烷分子中的所有碳原子在一条
直线上
A.①③④ B.①③⑤ C.②③⑤ D.①②④
解析: 烷烃均不能被酸性 溶液氧化，故②错误；丙烷分子中的碳原子都是饱和碳
原子，与碳原子相连的4个原子形成像甲烷一样的四面体结构，所以丙烷分子中的所有
碳原子不可能在一条直线上，故⑤错误。
3.下列烃，，， 分别完全燃烧，耗氧量分析不正确的是
( )
A
A.等物质的量时耗氧量最少的是① B.等物质的量时③和④的耗氧量相等
C.等质量时耗氧量最大的是① D.等质量时②和④的耗氧量相等
解析: 根据燃烧通式 可知等物质的量时耗氧量最
少的是②，A错误;等物质的量燃烧时③和④中 均是9，耗氧量相等，B正确；等
质量燃烧时中数值越大，对应的耗氧量越多，即①中 最大，故其耗氧量最
大，C正确；②和④的最简式相同，则等质量时它们的耗氧量相等，D正确。
烷烃的取代反应需注意的5个方面
（1）反应的条件——光照。
（2）反应物状态——卤素单质、、、 而不是其水溶液。
（3）反应的特点——氢原子被卤素原子逐步取代，多步反应同时进行。
（4）反应产物——混合物（多种卤代烃），不适宜制备卤代烃。
（5）定量关系（一卤代物）（二卤代物） （三卤代物）
。
1.2.
学科素养测评
页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，中国的页岩气可采储量较大。页岩气中
除含甲烷外，还含有少量的其他烃类，如图所示表示页岩气中某些烃分子的结构模型。
回答下列问题。
（1）有机化合物甲与有机化合物乙互为____________。
同分异构体
解析: 根据有机化合物的模型图可知，甲和乙的分子式相同，均为 ，而结构不同，
两者互为同分异构体。
（2）请写出有机化合物甲与 在光照条件下反应的化学方程式：
_ ______________________________________________________________（写第一步反
应即可），其反应类型为__________。
（或 ）
取代反应
（3）有机化合物甲的二氯取代物有___种；请你根据甲烷分子的空间结构推测，有机化
合物乙中最多有___个C原子在同一平面内。
6
3
解析: 根据甲的碳骨架结构分析，2个 取代同一碳原子有2种产物，取代不同碳原子有
4种产物，故甲的二氯代物有6种。根据分子的空间结构示意图可知， 分子中最
多有3个原子在同一平面内， 相当于分子中的3个氢原子被3个 取
代，则有机化合物乙分子中最多有3个碳原子在同一平面内。
（4）有机化合物甲和乙的沸点：甲___（填“ ”“”或“ ”）乙， 甲和乙的混合
气体完全燃烧消耗的物质的量为____ 。
6.5
解析: 甲和乙互为同分异构体，甲没有支链，乙有支链，因此沸点甲 乙。甲和乙的分
子式均为，完全燃烧消耗 。
命题解密与解题指导
情境解读：本题以页岩气为背景，创设了真实有意义的测试情境，有利于促进思考、推
理和判断。
素养立意：根据甲的球棍模型和乙的空间填充模型，推知甲和乙的分子结构，培养宏观
辨识与微观探析素养；结合对甲烷、乙烷取代反应的学习，能书写出甲与氯气发生取代
反应的化学方程式；能根据甲的结构简式推知甲的二氯代物的种类，能根据乙的结构简
式联系甲烷的空间结构确定乙中共面的碳原子数目，并建立模型，培养证据推理与模型
认知素养。
思路点拨：
（1）根据甲的球棍模型和乙的空间填充模型推知甲和乙的结构简式。
（2）根据烷烃取代反应的特点，能写出甲和氯气发生取代反应的化学方程式。
（3）根据甲烷分子的空间结构推知乙的空间结构。

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