文档内容
碳原子的成键特点与烷烃
【学习目标】
1、掌握有机化合物的概念，熟悉有机化合物中碳原子的成键特点，初步了解有机物种类繁多的原因
2、掌握甲烷的结构、性质及用途，能够通过甲烷的性质推测烷烃的性质的相似性和递变性
3、掌握同系物、取代反应的概念，初步了解有机物组成和结构的表示方法
【主干知识梳理】
一、有机物的概念及有机化合物中碳原子的成键特点
1、有机物的定义：指绝大多数含碳元素的化合物，简称有机物
【微点拨】
①CO、CO 、碳酸盐、碳酸氢盐、金属碳化物、硫氰化物、氰化物等虽然含碳，但性质和组成与无机物很
2
相近，所以把它们看作为无机物
②有机物一定含碳元素，但含碳元素的物质不一定是有机物，而且有机物都是化合物，没有单质
2、有机物的元素组成：C、H、O、N、S、P、卤素等元素
3、有机物的一般性质
(1)熔、沸点：大多数熔、沸点低
(2)溶解性：大多数难溶于水，易溶于汽油、酒精、CCl 等有机溶剂
4
(3)可燃性：大多数可以燃烧
(4)有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此有机反应化学方程式常用“―→”，而不用“===”
4、有机化合物中碳原子的成键特点
(1)键的个数：有机物中，每个碳原子与其他原子形成 4 个共价键
(2)碳原子间成键方式多样
①键的类型： 两个碳原子之间可以通过共用电子对形成单键( )、双键( )、三键(—C≡C—)
②碳原子的连接方式：多个碳原子之间可以结合成碳链，也可以结合成碳环(且可带支链)
(4)碳原子个数：有机物分子可能只含有一个或几个碳原子，也可能含有成千上万个碳原子
【微点拨】有机物中碳原子成键特点和碳原子间的连接特点决定了有机物种类繁多
【对点训练1】
1、下列物质中属于有机物的是( )
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
A．①②④⑤⑨ B．①④⑤⑨ C．①③④⑤⑦⑧⑨ D．①④⑤⑥
2、下列说法中正确的是( )
A．由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物 B．烃是含有碳元素和氢元素的化合物
C．大多数有机物熔、沸点较低 D．有机物都难溶于水
3、目前已知化合物中数量、种类最多的是ⅣA族碳的化合物(有机化合物)，下列有关其原因的叙述中不正确的
是( )
A．碳原子既可以跟自身，又可以跟其他原子(如氢原子)形成4个共价键
B．碳原子性质活泼，可以跟多种元素原子形成共价键
C．碳原子之间既可以形成稳定的单键，又可以形成双键和三键
D．多个碳原子可以形成长度不同的链(可以带有支链)及环，且链、环之间又可以相互结合
二、甲烷的结构及性质
1、甲烷的存在：天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分均为甲烷。我国的天然气主要分布在中西部地
区及海底2、甲烷的物理性质：无色、无味、极难溶于水、密度比空气小的气体
3、甲烷分子的组成与结构
分子式 电子式 结构式 结构简式 球棍模型 空间充填模型
CH CH
4 4
CH 空间构型为正四面体结构，C原子位于正四面体的中心，4个H原子分别位于正四
结构特点 4
面体的 4 个顶点 上，4个C—H键的键长、键角、键能完全相同，键角为109°28 ，
4、甲烷的化学性质：(一般情况下，化学性质很稳定，跟强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂等不反应)
(1)甲烷的氧化反应——燃烧反应
甲烷与氧气燃烧的化学方程式：CH ＋2O CO ＋2HO
4 2 2 2
【微点拨】
①甲烷是优良的气体燃料，通常状况下，1 mol甲烷在空气中完全燃烧，生成二氧化碳和水，放出890 kJ热量。
因此以甲烷为主要成分的天然气、沼气是理想的清洁能源
②点燃甲烷前必须检验纯度。空气中的甲烷含量在5%～15.4%(体积)范围内时，遇火花将发生爆炸
③煤矿中时常发生瓦斯爆炸，这与CH 气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风，严禁烟火等措施
4
(2)甲烷的取代反应
①实验探究
取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管CH 和半试管Cl，分
4 2
实验过程 别用铁架台固定好。将其中一支试管用铝箔套上，另一试管放在光亮处(不要放在日
光直射的地方)。静置，比较两支试管内的现象
实验装置
A B
A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾
实验现象 生成，且试管内液面上升，水槽中有固体析出
B装置：无明显现象
实验结论 CH 与Cl 在光照时才能发生化学反应
4 2
②反应的机理
③化学反应方程式
CH ＋Cl ――→CH Cl＋HCl CH Cl＋Cl ――→CH Cl ＋HCl
4 2 3 3 2 2 2
CH Cl ＋Cl ――→CHCl ＋HCl CHCl ＋Cl ――→CCl ＋HCl
2 2 2 3 3 2 4
④取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫做取代反应
【微点拨】
①反应条件：光照(漫散光照射)，在室温暗处不发生反应，但不能用日光或其他强光直射，以防爆炸
②对反应物状态的要求：CH 和氯气，因此甲烷和溴蒸气、碘蒸气在光照条件下也能发生取代反应，CH 与氯
4 4
水、溴水则不反应
③CH 与Cl 的取代反应为连锁反应，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，因此
4 2产物复杂，五种产物都有，，但HCl最多
④甲烷四种取代产物性质见下表
CH Cl CH Cl CHCl CCl
3 2 2 3 4
名称 一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯甲烷
俗称 —— —— 氯仿 四氯化碳
状态 气态 液态 液态 液态
结构式
空间构型 四面体 四面体 四面体 正四面体
密度 —— 大于水 大于水 大于水
用途 麻醉剂 —— 溶剂 溶剂、灭火剂
⑤取代反应的特点是“上一下一，有进有出”，类似无机反应中的复分解反应，注意在书写化学方程式时，
防止漏写产物中的小分子
(3)甲烷的受热分解：CH C+2H (分解温度通常在1000°C以上，说明甲烷的热稳定性很强)
4 2
【对点训练2】
1、下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况( )
A．结构示意图 B．电子式 C．球棍模型 D．空间填充模型
2、煤矿瓦斯爆炸往往与甲烷有关，下列叙述中错误的是( )
A．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生
B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料
C．点燃甲烷不必事先进行验纯
D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸
3、下列化学反应中不属于取代反应的是( )
A．CHCHCl＋Cl――→CHCHCl ＋HCl B．CHOH＋HCl――→CHCl＋HO
3 2 2 3 2 3 3 2
C．2Na＋2HO===2NaOH＋H↑ D．CH—CH—Br＋HO――→CH—CH—OH＋HBr
2 2 3 2 2 3 2
4、在标准状况下，22.4 L CH 与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量
4
相等，则消耗的氯气为( )
A．0.5 mol B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol
5、下列关于取代反应和置换反应的说法中，正确的是( )
A．取代反应和置换反应中一定都有单质生成
B．取代反应和置换反应一定都属于氧化还原反应
C．取代反应大多是可逆的，反应速率慢，而置换反应一般是单向进行的，反应速率快
D．取代反应和置换反应的产物都是唯一的，不会有多种产物并存的现象
三、烷烃的结构和性质
1、几种烷烃的结构
分子式
甲烷 乙烷 丙烷 丁烷
结构
球棍模型结构式
2、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
3、烷烃的分子结构特点
(1)碳碳单键(C—C)：碳原子之间的化学键都是单键
(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)烷烃的空间结构中，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
4、烷烃的通式：链状烷烃中的碳原子数为n，氢原子数就是 2 n ＋ 2 ，分子通式可表示为C H
n 2n＋2
5、烷烃物理性质
几种常见烷烃的物理性质
名称 结构简式 常温时的状态 熔点/0C 沸点/0C 相对密度
甲烷 CH 气 －182.5 －161.5
4
乙烷 CHCH 气 －182.8 －88.6
3 3
丙烷 CHCHCH 气 －188.0 －42.1 0.5005
3 2 3
丁烷 CHCHCHCH 气 －138.4 －0.5 0.5788
3 2 2 3
戊烷 CHCHCHCHCH 液 －129.7 36.0 0.5572
3 2 2 2 3
癸烷 CH(CH)CH 液 －29.7 174.1 0.7298
3 2 8 3
十七烷 CH(CH) CH 固 22.0 302.2 0.7767
3 2 15 3
正丁烷和异丁烷物理性质的比较
名称 分子式 熔点/0C 沸点/0C 相对密度
正丁烷 C H －138.4 －0.5 0.5788
4 10
异丁烷 C H －159.6 －11.7 0.557
4 10
(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，16个碳原子以上为固态
(2)溶解性：烷烃不溶于水，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，密度逐渐增加；烷烃的密度都小于水的密度
6、烷烃的化学性质 (烷烃的化学性质与甲烷相似，化学性质比较稳定，常温下不与跟强酸、强碱或高锰酸钾
等强氧化剂等不反应)
(1)烷烃的氧化反应——燃烧反应：C H ＋O nCO ＋(n＋1)H O
n 2n＋2 2 2 2
①丙烷的燃烧：CHCHCH＋5O 3CO＋4HO
3 2 3 2 2 2
②在空气或氧气中点燃烷烃，完全燃烧的产物为 CO 和HO，相但在同状况下随着烷烃分子里碳原子数的增
2 2
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
(2)烷烃的取代反应：C H ＋X――→C H X＋HX，C H X可与X 继续发生取代反应
n 2n＋2 2 n 2n＋1 n 2n＋1 2
①光照条件下，乙烷与氯气发生取代反应：CHCH＋Cl――→CHCHCl＋HCl (只要求写一氯取代)
3 3 2 3 2
②该反应中的化学键变化情况：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X 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
2
旦开始，后续反应立即进行
⑤烷烃与X 取代反应的数量关系：每取代1 mol氢原子，消耗1 mol Cl ，生成1 mol HCl
2 2
(3)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：C H C H ＋C H
16 34 8 16 8 18
【对点训练3】
1、以下结构表示的物质中是烷烃的是( )
2、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KMnO 溶液褪色
4
3、北京奥运会“祥云”火炬使用的燃料为丙烷。下列关于丙烷的说法正确的是( )
A．1 mol丙烷完全燃烧需4 mol氧气 B．与丁烷互为同分异构体
C．能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．分子式为C H
3 8
4、下列有关烷烃的叙述中，正确的是( )
A．在烷烃分子中，所有的化学键都是碳碳单键
B．烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO 溶液的紫色褪去
4
C．分子通式为C H 的烃不一定是烷烃
n 2n＋2
D．所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
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KMnO 溶液的紫色褪去
4
③分子通式为C H 的烃不一定是烷烃
n 2n＋2
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
A．①③⑤ B．②③ C．①④ D．①②④
四、同系物
名称 甲烷 乙烷 丙烷
分子式 CH C H C H
4 2 6 3 8
相邻分子间关系 相邻烷烃分子在组成上均相差 一个 CH 原子团
2
1、定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH 原子团的物质，互称为同系物
2
如：CH、C H、C H 互为同系物
4 2 6 3 8
【微点拨】
①同系物的研究对象一定是同类有机物，根据分子式判断一系列物质是不是属于同系物时，一定要注意这一
分子式表示的是不是一类物质，如：CH==CH(乙烯)与 (环丙烷)不互为同系物
2 2②同系物的结构相似，主要指化学键类型相似，分子中各原子的结合方式相似。对烷烃而言就是指碳原子之
间以共价单键相连，其余价键全部结合氢原子。同系物的结构相似，并不是相同。如： 和
CHCHCH ，前者有支链，而后者无支链，结构不尽相同，但两者的碳原子均以单键结合成链状，结构相
3 2 3
似，故为同系物。
③根据物质的结构简式判断物质是不是属于同系物，要注意所给的物质是不是分子式相同，如：
CHCHCHCH 和CHCH(CH ) 属于同分异构体
3 2 2 3 3 3 2
④同系物一定满足同一通式，但通式相同的有机物不一定是同系物，如：CH===CH 和 均满足通式
2 2
C H (n≥2，n为正整数)，但因二者结构不相似，故不互为同系物
n 2n
⑤同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n＝1，2，3……)
⑥同系物一定具有不同的分子式
⑦同系物的化学性质相似，物理性质随着碳原子数的增加而发生规律性的变化
2、判断方法
①一差：两种物质分子组成上相差一个或多个“CH”原子团
2
②二同：具有相同的通式，两种物质属于同一类物质
③二相似：两种物质结构相似，化学性质相似
【对点训练4】
1、下列叙述错误的是( )
A．同系物之间在化学性质上相似
B．同系物不可能是同分异构体
C．同系物之间的物理性质随分子里碳原子数的递增，呈规律性的变化
D．分子组成相差一个或几个CH 原子团的物质互称为同系物
2
2、下列各组内的物质不属于同系物的是( )
五、有机物组成与结构的表示方法
种类 实例 含义 应用范围
用元素符号表示物质组成的式子，可以反映
分子式 C H 多用于研究分子晶体
2 6 出一个分子中原子的种类和数目
最简式(实验 表示组成物质的各元素原子最简整数比的式
CH 有共同组成的物质
式) 3 子；由最简式可求最简式量
用小黑点“·”或“×”代表电子，表示原子最 多用于表示离子型、共
电子式
外层电子成键情况的式子 价型的物质
用一根短线表示一对共用电子对的式子。具 多用于研究有机物的性
有化学式所能表示的意义，能反映物质的结 质；由于能反映有机物
结构式
构；表示分子中原子的结合或排列顺序的式 的结构，有机物常用结
子，但不能表示空间构型 构式表示
结构简式 省去结构式中代表碳氢单键、碳碳单键的短线即得到结构简式。结构简式的简便写法，
着重突出结构的特点
将结构式中的碳、氢元素符号省去，每个拐 用于表示分子中的键的
键线式
点、终点均表示一个碳原子 连接情况
省去结构式中所以氢原子，只写出碳原子和
碳架式
共价键
用于表示分子的空间结
球棍模型 小球表示原子，短线表示共价键
构(立体结构)
用于表示分子中各原子
空间充填模型 用不同体积的小球表示不同大小的原子
的相对大小和综合顺序
【课后作业】
1、下面列举的是某化合物的组成和性质，能说明该物质肯定是有机物的是( )
A．仅由碳、氢两种元素组成 B．仅由碳、氢，氧三种元素组成
C．在氧气中燃烧只生成二氧化碳 D．熔点低而且难溶于水
2、大多数有机物分子中的碳原子与其他原子的结合方式是( )
A．形成4对共用电子 B．通过非极性键结合
C．通过2个共价键结合 D．通过离子键和共价键结合
3、下列分子式及结构式中，从成键情况看不合理的是( )
4、下列说法不正确的是( )
A．甲烷的分子式能表示其元素组成和分子构成 B．甲烷的电子式能反映原子最外层电子的成键情况
C．甲烷的结构式能表示其分子的空间构型 D．甲烷分子中的化学键是极性键
5、下列反应中，属于取代反应的是( )
A．CH――→C＋2H B．CuSO ＋Fe===FeSO＋Cu
4 2 4 4
C．CH＋2O――→CO＋2HO D．C H＋Cl――→C HCl＋HCl
4 2 2 2 2 6 2 2 5
6、下列性质中，属于烷烃特征性质的是( )
A．完全燃烧只生成二氧化碳和水 B．它们不溶于水
C．分子的通式为C H ，与氯气发生取代反应 D．它们密度都较小
n 2n＋2
7、下列各组物质互为同系物的是( )
A．O 和O B．CH 和C H
2 3 4 3 8
C．CHCHCHCH 和(CH)CH D．1H和2H
3 2 2 3 3 3
8、在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，所得产物中物质的量最多的是( )
A．CHCl B．CHCl C．CHCl D．HCl
3 2 2 3
9、若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下得到的产物可能是①CHCl ②CHCl ③CHCl
3 2 2 3④CCl ，其中正确的是( )
4
A．只有① B．只有② C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物
10、已知正四面体形分子E和直线形分子 G 反应，生成四面体形分子 L 和直线形分子 M(组成 E 分子的元素
原子序数小于10，组成 G 分子的元素为第三周期的元素)。如下图所示，则下列判断中正确的是( )
A．常温常压下，L 是一种液态有机物 B．E 是一种含有非极性键的分子
C．干燥的 G 能漂白有色物质 D．上述反应的类型是取代反应
11、下图是CH、CCl 、CHCl的分子球棍模型图，下列说法正确的是( )
4 4 3
A．CH、CCl 和CHCl都是正四面体结构 B．CH、CCl 都是正四面体结构
4 4 3 4 4
C．CH 和CCl 中的化学键均为非极性键 D．CH、CCl 的结构相同，性质也相同
4 4 4 4
12、在光照条件下，下列物质中能与甲烷反应的是( )
A．盐酸 B．Cl C．NaOH溶液 D．酸性KMnO 溶液
2 4
13、一定量的CH 燃烧后得到的产物是CO、CO 、HO(g)，此混合物的质量为49.6 g，当其缓缓通过足量的无
4 2 2
水CaCl 时气体质量减少25.2 g，则混合气中CO的质量为( )
2
A．24.4 g B．13.2 g C．12.5 g D．11.2 g
14、在常温下，把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭容器放在光亮的地方，两种气体发生反应，下列叙述中不
正确的是( )
A．容器内原子总数不变 B．容器内分子总数不变
C．容器内压强不变 D．发生的反应属于取代反应
15、在光照条件下，将1 mol CH 与Cl 反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗Cl 物质的量为( )
4 2 2
A．1 mol B．2 mol C．2.5 mol D．10 mol
16、下列各对物质中互为同系物的是( )
A．CH—CH==CH 和CH—CH—CH==CH
3 2 3 2 2
B．CH—CH 和CH—CH==CH
3 3 3 2
C．CH—CH—CH 和CH—CH==CH
3 2 3 3 2
D．CH—CH—CH==CH 和CH—CH—CH
3 2 2 3 2 3
17、下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是( )
A．氯气与氢气反应 B．次氯酸分解
C．甲烷与氯气反应 D．甲烷与氧气反应
18、在烷烃的同系物中，所含碳元素的质量分数最大应接近于( )
A．75% B．80% C．85.7% D．92.3%
19、下列关于碳氢化合物的叙述正确的是
A．碳氢化合物的通式为C H
n 2n+2
B．燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物
C．碳原子间以单键相连的烃是烷烃
D．碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数
20、下列叙述错误的是（ ）
A．甲烷与氯气反应无论生成CHCl、CHCl、CHCl 还是CCl ，都属于取代反应
3 2 2 3 4
B．烷烃中除甲烷外，很多都能使KMnO 酸性溶液的紫色褪去
4
C．分子通式为C H 的烃一定是烷烃
n 2n+2D．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸
21、①CHCHCH ②CHCHCHCH ③CHCHCHCHCH ④ ⑤
3 2 3 3 2 2 3 3 2 2 2 3
⑥CHCHCHCHCHCH ，上述物质的沸点按由高到低的顺序排列的是
3 2 2 2 2 3
A．⑥③④⑤②① B．⑥③②①④⑤ C．⑤④⑥③②① D．⑥⑤④③②①
22、下列各物质：①O 和O ②12C和14C ③C H 和C H ④ 和
2 3 2 6 3 8
(1)互为同位素的是__________
(2)互为同素异形体的是__________
(3)同属于烷烃的是__________
(4)互为同分异构体的是__________
(5)互为同系物的是__________
23、下列物质中：①CH(CH)CH ②CHCHCHCHCH ③CHCHCHCHCHCH
3 2 3 3 3 2 2 2 3 3 2 2 2 2 3
其中，属于同系物的是__________；属于同分异构体的是________；属于同种物质的是________
A．①② B．②③ C．③④⑤⑥⑦ D．①③ E．③④⑤⑦ F．④⑥
24、(1)有机化合物中，碳原子之间可以形成________或碳环。某有机物的结构式为 ，
请按照碳原子的成键方式指出该分子中各共价键的类型：______，该有机物______(填“属于”或“不属
于”)烷烃
(2)观察下面几种烷烃的球棍模型
①A的结构简式为____________________，B的同分异构体的结构简式为__________________
②C的名称为__________， D的分子式为__________
③随碳原子数增加，烷烃的熔、沸点依次________，液态时密度依次________
④烷烃分子中碳原子间以________相连，碳原子的其他价键被H原子饱和。假设烷烃分子中碳原子个数是
n，则烷烃的通式是________
a．C H B．C H c．C H D．C H
n 2n－2 n 2n n 2n＋2 n 4n
(3)若CH 、C H 、C H 、C H 四种烃各为1 mol，在足量O 中燃烧，消耗O 最多的是________________(填化
4 2 6 3 8 4 10 2 2
学式，下同)，上述四种烃各为1 g，在足量O 中燃烧，消耗O 最多的是________________。在烷烃分子中，
2 2
每增加一个碳原子，每摩尔该烷烃完全燃烧需要多消耗氧气_______a．1 mol B．1.5 mol c．2 mol D．2.5 mol
(4)取一定质量的丙烷完全燃烧，产生的CO 的物质的量________(填“大于”、“等于”或“小于”)H O的物
2 2
质的量。
25、如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH ，同温同压下乙管中注入
4
50 mL Cl ，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，试管放在光亮处一段时间。
2
(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________
(2)甲管中发生化学反应的类型为______________
(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是________
A．水 B．NaOH溶液 C．AgNO 溶液 D．饱和食盐水
3
(4)反应后，若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO 溶液的小试管中，会观察到__________；若再向其中滴入
3
几滴石蕊溶液，又观察到____________
26、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。根据题意，回答下列问题：
(1)CH 与Cl 发生反应的条件是________；若用日光直射，可能会引起________________
4 2
(2)实验中可观察的实验现象有：量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，
___________________，______________________等
(3)实验中生成的油状液滴的化学式为__________，其中________是工业上重要的溶剂
(4)用饱和食盐水而不用水的原因是_______________
【碳原子的成键特点与烷烃】答案
【对点训练1】
1、B
2、C
3、B。解析：碳元素的原子最外层有4个电子，既不易失电子也不易得电子，故碳原子性质并不活泼，常温下
比较稳定，B选项错误。
【对点训练2】
1、D。解析：这几种形式都可表示甲烷分子，其中分子结构示意图、球棍模型及空间填充模型均能反映甲烷分
子的空间构型，但空间填充模型更能形象地表达出甲烷分子中 H、C原子的位置及所占比例。电子式只反映出
原子的最外层电子的成键情况。
2、C
3、C。解析：取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。C项中的反
应为置换反应，不是有机反应，更不是取代反应。
4、C。解析：1 mol CH 与氯气发生取代反应，生成CHCl、CHCl 、CHCl 、CCl 各0.25 mol，该四种取代物
4 3 2 2 3 4
中n(Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根据取代反应特点，1/2的氯原子进入氯化氢，所以n(HCl)＝2.5
mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol＋2.5 mol＝5 mol，参加反应的氯气为n(Cl )＝2.5 mol。]
2
5、C。解析：取代反应产物一般是化合物，A错误；取代反应有的是氧化还原反应，有的不是，B错误；取代
反应有的是逐步进行的，因此生成物中可能会存在多种产物共存的现象，D错误。
【对点训练3】
1、C。解析：烷烃中只含C、H元素，且碳原子的化合价都达到“饱和”。
2、B。烷烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，但总比水轻，所以B项错。3、D。解析：1 mol C H 完全燃烧消耗O 为3＋＝5 mol，A项不正确；C H 与丁烷(C H )互为同系物，B项不
3 8 2 3 8 4 10
正确；C H 为饱和烃，不能被高锰酸钾氧化即C H 不能使高锰酸钾溶液褪色，C项不正确。
3 8 3 8
4、D。解析：在烷烃分子中，碳原子之间全部以单键结合，碳原子的剩余价键全部跟氢原子相结合而达饱和，
故烷烃中的化学键并不都是碳碳单键，选项A说法不正确；烷烃属饱和烃，其化学性质比较稳定，通常烷烃不
与酸、碱、氧化剂(如酸性KMnO 溶液)反应，选项B说法不正确；因分子通式C H 中的碳原子已达到完全饱
4 n 2n＋2
和状态，因此符合通式C H 的有机物一定是烷烃，选项C说法不正确；烷烃在光照条件下都能与氯气发生取
n 2n＋2
代反应，这是烷烃的主要特征性质，选项D说法正确。]
5、C。解析：①烷烃分子中碳原子形成四个共价键全是单键，形成的烷烃为饱和链烃，每个碳原子都形成四个
单键，故①正确；②烷烃均不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，故②错误；③分子通式为C H 的烃，满足碳原子
n 2n+2
的价键是分子中形成的全是单键，是饱和烃，所以一定是烷烃，故③错误；④烷烃的通性是饱和碳原子上的氢
原子在一定条件下和氯气发生取代反应，所以烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应，故④正确；⑤乙烷
与溴水不能发生化学反应，故⑤错误；故答案为C。
【对点训练4】
1、D。解析：分子组成相差一个或若干个CH 原子团的物质不一定互为同系物，还必须为同一类物质时才互为
2
同系物，D项不正确。
2、C。解析：虽然A项中的3种物质有的是直链结构，有的是带支链的结构，但它们通式相同，都属于烷烃，
在分子组成上依次相差一个CH 原子团，故为同系物；B项中的3种物质均只含一个碳碳双键，在分子组成上
2
依次相差一个CH 原子团，也属于同系物；C项中 和 分子式相同，结构不同，
2
不属于同系物；D项中的3种物质均为带支链的结构，在分子组成上依次相差一个CH 原子团，故为同系物。
2
【课后作业】
1、A。解析：仅由碳、氢两种元素组成的化合物属于烃，烃是有机物，A正确；碳酸(H CO)不属于有机物，B
2 3
错误；CO在氧气中燃烧只生成二氧化碳，但CO不属于有机物，C错误；熔点低且难溶于水的物质不一定是有
机物，如CO等，D错误。
2、A。解析：碳原子最外层有4个电子，可形成4对共用电子，即形成4个共价键，A项正确，C项错误；碳
原子与其他原子形成的共价键是极性键，B项错误；碳原子最外层有4个电子，既不容易得到电子也不容易失
去电子，即难形成离子键，D项错误。
3、B。解析：C、Si能形成4条共价键，N能形成3条共价键，而O、S能形成2条共价键，可以看出B项中碳
原子成键不合理。
4、C。解析：从分子式CH 可得出甲烷由碳、氢两种元素组成，1个甲烷分子是由1个碳原子和4个氢原子构
4
成的，A项正确；甲烷的电子式反映了碳原子和氢原子通过形成共用电子对而使其最外层达到稳定结构，B项
正确；结构式仅能反映原子间的结合情况及成键情况，不能反映其真实的空间结构，C项错误；甲烷分子中的
C—H键是极性键，D项正确。]
5、D。解析：A项，CH 在高温下发生分解反应；B项，铁与硫酸铜发生置换反应，而非取代反应；C项，CH
4 4
的燃烧属于氧化反应；D项，C H 与Cl 在光照下发生取代反应。
2 6 2
6、C
7、B。解析：O 和O 互为同素异形体；1H和2H互为同位素；CHCHCHCH 和(CH)CH互为同分异构体；只
2 3 3 2 2 3 3 3
有CH 和C H 满足同系物的概念。
4 3 8
8、D。解析：在光照条件下，将等物质的量的甲烷和氯气充分反应，会发生取代反应，由于取代反应是逐步进
行的，每一步在产生氯代烃的同时，都会产生HCl，所以在所得产物中物质的量最多的是HCl。
9、D。解析：甲烷与氯气在光照的条件下，发生取代反应时总共有五种产物，① CHCl，② CHCl ，
3 2 2
③CHCl ，④CCl 和氯化氢，因此答案选D。
3 4
10、D。解析：本题实为用图像考查甲烷与氯气的反应。L 为CHCl，常温常压下是一种气态有机物；E 为甲烷，
3
含有极性键；G 为氯气，干燥的氯气不能漂白有色物质。
11、B。解析：CCl 的分子结构同CH 相似，为正四面体结构，CHCl中的C—H和C—Cl键不同，不是正四面
4 4 3
体结构，而是四面体结构。
12、B。解析：甲烷与氯气在光照的条件下能发生取代反应，所以答案选B。
13、D。解析：设产物中CO的物质的量为x，CO 的物质的量为y。由碳原子守恒可得CH 的物质的量为(x＋
2 4y)，又由氢原子守恒可得生成HO的物质的量为2(x＋y)，即可得：44 g·mol－1·y＋28 g·mol－1·x＋2(x＋y)×18
2
g·mol－1＝49.6 g,2(x＋y)×18 g·mol－1＝25.2 g。则解得x＝0.4 mol，y＝0.3 mol，m(CO)＝0.4 mol×28 g·mol－1＝11.2
g。
14、C。解析：由质量守恒定律知，A正确；甲烷与氯气的反应中，由碳原子守恒知生成的有机物的分子个数
等于甲烷的分子个数，再由每取代1个H原子，消耗一分子氯气，生成一分子HCl，故反应前后分子总数不变，
B正确；由于有机产物中只有CHCl为气体，故反应后气体的物质的量减少，容器内压强减小，C错误；甲烷
3
与氯气的反应属于取代反应，D正确。
15、C。解析：由于CH ＋Cl――→CHCl＋HCl、CH ＋2Cl――→CHCl ＋2HCl、CH ＋3Cl――→CHCl ＋
4 2 3 4 2 2 2 4 2 3
3HCl、CH ＋4Cl――→CCl ＋4HCl。1 mol CH 生成CHCl、CHCl 、CHCl 、CCl 各为0.25 mol，则消耗Cl
4 2 4 4 3 2 2 3 4 2
为(0.25＋0.25×2＋0.25×3＋0.25×4)mol＝2.5 mol。
16、A。解析：同系物的定义是结构相似(同一类)，在分子组成上相差一个或若干个CH 原子团的物质互为同系
2
物，B、C、D三选项中给出的物质结构不相似，分子组成上也不相差一个或若干个CH，所以B、C、D三项均
2
不正确。
17、D。解析：A项，氯气与氢气在加热或光照下进行反应，光照有影响，错误；B项，次氯酸在光照下发生分
解反应，错误；C项，甲烷与氯气在光照下发生取代反应，错误；D项，甲烷与氧气在点燃时发生氧化反应，
光照对反应几乎没有影响，正确。
18、C。解析：烷烃通式为C H ，所含碳元素的质量分数为
n 2n＋2
y＝＝＝，
y是关于n的增函数，当n趋向于无限大时y的值接近，C项正确。
19、D。解析：C H 是烷烃的通式，A项错误；燃烧产物为二氧化碳和水的化合物不一定是碳氢化合物，分
n 2n+2
子式为CHO 的有机物完全燃烧的产物也是二氧化碳和水，B项错误；碳原子间以单键相连的链烃才是烷烃，
x y z
C项错误；因为碳原子的相对原子质量为偶数，烃分子中的氢原子数也一定为偶数，所以“碳氢化合物分子的
相对分子质量一定是偶数”是正确的。
20、B。解析：A．甲烷是饱和链烃，与氯气反应无论生成CHCl、CHCl、CHCl 还是CCl ，都同时生成
3 2 2 3 4
HCl，所以属于取代反应，A正确；B．烷烃是饱和链烃，都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，B错误；C．只有
烷烃的分子组成满足通式C H ，C正确；D．甲烷与氧气的混合气，在一定体积含量范围内，点燃会发生爆
n 2n+2
炸，D正确；故选B。
21、A。解析：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，据此解答。给出的物质都是烷烃，则烷烃随着分子中碳原子数的递增呈规律性变化，
沸点逐渐升高，碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔、沸点越低；⑥中含有6个碳原子，沸点最高；③④⑤中
含有5个碳，其中③中无支链，④中有1个支链，⑤中含有2个支链；②中含有4个碳，①中含有3碳，沸点最
低；根据以上规律可知，沸点按由高到低的顺序排列的是⑥③④⑤②①；综上所述，本题选A。
22、(1)② (2)① (3)③④ (4)④ (5)③
23、BD E AF
解析：7种物质均为烷烃，若碳原子数不同，则互为同系物；若碳原子数相同，而结构不同，则互为同分异构
体；若碳原子数相同，且结构也相同，则为同一种物质。7 种物质的分子式分别为① C H 、② C H 、
5 12 5 12
③C H 、④C H 、⑤C H 、⑥C H 、⑦C H 。所以①②中任一物质与③④⑤⑥⑦中任一物质均属于同系物；
6 14 6 14 6 14 6 14 6 14
①②结构相同；属于同种物质，④⑥结构相同，属于同种物质；③④⑤⑦或③⑤⑥⑦互为同分异构体。
24、(1)碳链 碳碳单键、碳碳双键、碳碳叁键、碳氢键 不属于
(2)①CH —CH —CH ②正戊烷 CH ③升高 增大 ④碳碳单键 c
3 2 3 5 12
(3)C H CH b
4 10 4
(4)小于
解析：(3)设此气态烃的分子式为CH，其完全燃烧的化学方程式为CH＋O――→xCO ＋HO。若同为 1 mol
x y x y 2 2 2
烃，消耗O 的多少取决于CH 中“x＋”的大小，“x＋”的值越大，消耗O 越多，C H 耗氧量最多。若同为
2 x y 2 4 10
1 g烃，消耗O 的多少取决于CH 中“”的大小，“”的值越大，消耗O 越多，CH 消耗O 最多。烷烃分子中，
2 x y 2 4 2
每增加一个碳原子，就增加一个—CH— 原子团，则1 mol 烷烃增加1 mol—CH —原子团，完全燃烧多消耗
2 21.5 mol O。
2
(4)丙烷的分子式为C H，其完全燃烧生成CO 与HO的物质的量之比为3∶4，所以CO 的物质的量比HO的小。
3 8 2 2 2 2
25、(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
解析：在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：CH ＋Cl――→CHCl＋HCl，CHCl＋Cl――→CHCl ＋HCl，
4 2 3 3 2 2 2
CHCl＋Cl――→CHCl ＋HCl，CHCl ＋Cl――→CCl ＋HCl。(1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时，二者恰
2 2 2 3 3 2 4
好完全反应，而甲中甲烷与氯气体积比为1∶5，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。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逐一取代，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剩余气体。(4)生成的 HCl 会与 AgNO 溶液反应生成 AgCl 白色沉淀，同时因
3
CHCl 、CHCl 、CCl 难溶于水而看到液体分为两层，因Cl 有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪
2 2 3 4 2
色。
26、(1)光照(或光亮处) 爆炸
(2)量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升
(3)CHCl 、CHCl 、CCl CHCl 、CCl
2 2 3 4 3 4
(4)降低Cl 在水中的溶解度，抑制Cl 和水的反应
2 2
解析：CH 和Cl 光照可以反应生成CHCl、CHCl、CHCl 、CCl 、HCl，随着反应进行，Cl 不断消耗，黄绿色
4 2 3 2 2 3 4 2
逐渐消失。又由于生成的CHCl 、CHCl 、CCl 常温下是无色油状液体，故量筒内壁上有油滴。因生成的HCl
2 2 3 4
易溶于水，量筒内的压强减小，量筒内液面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl－浓度增大，使NaCl固体析出。
