1.認(rèn)識甲烷的組成和結(jié)構(gòu)特點。會書寫甲烷的分子式、結(jié)構(gòu)式及電子 式，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”的觀念，培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析的能力。2.知道甲烷能發(fā)生氧化反應(yīng)和取代反應(yīng)，掌握取代反應(yīng)的概念，能通過 分析、推理等方法，判斷有機(jī)物的取代反應(yīng)，培養(yǎng)證據(jù)推理能力。3.了解烷烴及同系物的概念，學(xué)會判斷及書寫簡單烷烴的同分異構(gòu)體， 建立判斷及書寫同系物、同分異構(gòu)體的思維模型。
一、甲烷的存在、用途及結(jié)構(gòu)
1.甲烷的存在及用途(1)甲烷的存在甲烷是 、沼氣和“可燃冰”的主要成分，我國的天然氣主要分布在西部地區(qū)及南海和東海的海底。(2)甲烷的主要用途以甲烷為主的天然氣和沼氣都是理想的 ，甲烷還可用作 。
甲烷的分子式為 ，電子式 ，結(jié)構(gòu)式_______，甲烷的球棍模型為 ，由此可知碳原子位于 ，4個氫原子位于 ，4個C—H鍵的長度和強(qiáng)度相同，夾角相等，甲烷具有 空間結(jié)構(gòu)。
(1)甲烷分子中碳原子最外層有4個電子，可以形成4個共價鍵( ) (2)已知甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，可推知CCl4也為正四面體結(jié)構(gòu)( ) (3)天然氣就是純凈的甲烷氣體( ) (4)16 g CH4分子中含有2NA個C—H鍵( ) (5)天然氣和沼氣都是可再生能源( ) (6)甲烷和四氯化碳的分子中各原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)( )
1.已知在標(biāo)準(zhǔn)狀況下甲烷的密度為0.719 g·L－1，含氫為25%，其余為碳，試通過計算，求出甲烷的分子式(列出計算過程)。
答案　由M＝ρ·22.4 L·ml－1得M(甲烷)≈16 g·ml－1則甲烷分子中，
故甲烷的分子式為CH4。
2.下圖是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型圖，下列說法正確的是
A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)B.CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu)C.CH4和CCl4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵D.CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同，性質(zhì)也相同
解析　CCl4與CH4的分子結(jié)構(gòu)相似，為正四面體結(jié)構(gòu)，CH3Cl中的C—H和C—Cl鍵不同，不是正四面體結(jié)構(gòu)，而是四面體結(jié)構(gòu)。
一個碳原子以4個單鍵與其他原子相結(jié)合時：(1)如果這4個原子相同，則分別在四面體的頂點上，構(gòu)成正四面體。(2)如果這4個原子不相同，則分別在四面體的頂點上，但不是正四面體。(3)無論這4個原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3個原子共面。
1.甲烷的物理性質(zhì)甲烷是 色、 味、 溶于水、密度比空氣 的氣體。2.甲烷的化學(xué)性質(zhì)(1)具有穩(wěn)定性通常情況下，甲烷性質(zhì)比較 ，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿不反應(yīng)，與高錳酸鉀溶液等強(qiáng)氧化劑也不反應(yīng)。
(2)氧化反應(yīng)——可燃性將甲烷在空氣中點燃，觀察燃燒現(xiàn)象并檢驗燃燒產(chǎn)物：
甲烷燃燒的化學(xué)方程式為 。
(1)甲烷性質(zhì)穩(wěn)定，和任何氧化劑都不反應(yīng)( ) (2)甲烷在空氣中燃燒，產(chǎn)生明亮的藍(lán)紫色火焰，并伴有黑煙( ) (3)CH4和Cl2按體積比1∶1混合，發(fā)生取代反應(yīng)生成的產(chǎn)物只有兩種( ) (4)CH4和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時，每生成1 ml HCl，則有1 ml Cl2參加反應(yīng)( ) (5)CH4分子為正四面體結(jié)構(gòu)，因此其生成物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4都為正四面體結(jié)構(gòu)( ) (6)CH4和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物中，CH3Cl的含量最多( )
(7)取代反應(yīng)和置換反應(yīng)都是物質(zhì)中某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)代替，因此本質(zhì)相同( )
解析　CH4和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)生成物除CH3Cl和HCl外，還有CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
取代反應(yīng)與置換反應(yīng)的區(qū)別
1.某課外活動小組利用如圖所示裝置探究CH4和Cl2的反應(yīng)，據(jù)題意，回答下列問題：(1)CH4和Cl2發(fā)生反應(yīng)的條件是________，若用日光直射，可能會引起______，假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，請寫出化學(xué)方程式：_________________________。
(2)若題目中甲烷與氯氣的體積之比為1∶1，則得到的產(chǎn)物為___(填字母)。A.CH3Cl　HClB.CCl4　HClC.CH3Cl　CH2Cl2D.CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4　HCl
解析 　甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，是四步反應(yīng)同時發(fā)生，故得到四種氯代產(chǎn)物和HCl。
(3)經(jīng)過幾個小時的反應(yīng)后，U形管右端的水柱變化是____(填字母)。A.升高 B.降低C.不變 D.無法確定
解析 　甲烷和氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng)，U形管左端生成的氯化氫氣體易溶于水，壓強(qiáng)減小，U形管右端液面下降，左端液面上升。
(4)若水中含有Na2SiO3，則在U形管左端會觀察到____________________。
解析 　因左端生成HCl溶于水后發(fā)生反應(yīng)2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以觀察到有白色膠狀沉淀生成。
(5)右端玻璃管的作用是__________。
解析 　為了平衡氣壓，在U形管右端插一個玻璃管。
2.(2020·北京市十一中學(xué)高一檢測)下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是_______(填序號)。
⑤CH3CH2OH＋HBr―→CH3CH2Br＋H2O
解析?、貱HCl3中的H原子被Cl原子取代，屬于取代反應(yīng)；②該反應(yīng)屬于置換反應(yīng)；③該反應(yīng)屬于化合反應(yīng)；④CH3CH2CN分子中“—CH2—”的1個H原子被Cl原子取代，屬于取代反應(yīng)；⑤CH3CH2OH分子中的—OH被Br原子取代，屬于取代反應(yīng)。
烷烴(以甲烷為例)發(fā)生取代反應(yīng)的有關(guān)規(guī)律
(1)反應(yīng)條件：反應(yīng)條件為光照，其光照為漫射光，強(qiáng)光直射易發(fā)生爆炸。(2)反應(yīng)物：反應(yīng)物為鹵素單質(zhì)，如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，但可以與氯氣、溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng)。(3)反應(yīng)產(chǎn)物：雖然反應(yīng)物的比例、反應(yīng)的時間長短等因素會造成各種產(chǎn)物的比例不同，但甲烷與氯氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機(jī)物與HCl形成的混合物。反應(yīng)產(chǎn)物中HCl的物質(zhì)的量最多。
(4)反應(yīng)特點①連鎖反應(yīng)甲烷分子中的氫原子被氯原子逐步取代，第一步反應(yīng)一旦開始，后續(xù)反應(yīng)立即進(jìn)行，且各步反應(yīng)可同時進(jìn)行。即當(dāng)n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1時，并不只發(fā)生反應(yīng)CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl，其他反應(yīng)也在進(jìn)行。
②數(shù)量關(guān)系CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時，每有1 ml H被取代，則消耗1 ml Cl2，同時生成1 ml HCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1 ml CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，最多消耗4 ml Cl2。
2.烷烴(1)分子通式： 。(2)習(xí)慣命名
(3)化學(xué)性質(zhì)(類似甲烷)①穩(wěn)定性：一般情況下與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、酸性高錳酸鉀溶液都不反應(yīng)。②氧化反應(yīng)：烷烴都能燃燒，燃燒通式為 。
③取代反應(yīng)：烷烴與氯氣等鹵素單質(zhì)光照時發(fā)生取代反應(yīng)，如乙烷與氯氣光照時生成一氯乙烷的化學(xué)方程式為 。
3.同系物(1)概念：結(jié)構(gòu) 、分子組成相差1個或若干個“ ”原子團(tuán)的有機(jī)化合物互稱為同系物，如CH4和CH3CH3。(2)特點：通式相同，結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)相似，物理性質(zhì)一般隨碳原子數(shù)的增多而呈規(guī)律性變化。
(1)CH2==CH2和 (環(huán)丙烷)符合同一通式，二者互為同系物( ) (2)分子式為C3H8與C6H14的兩種有機(jī)物互為同系物( ) (3)正丁烷分子式為C4H10，4個碳原子在同一直線上( ) (4)烷烴分子中碳和碳之間以單鍵相結(jié)合，剩余的價鍵都和氫原子相結(jié)合( ) (5)分子組成上滿足CnH2n＋2(n≥1)的有機(jī)物都是烷烴( ) (6)烷烴分子中所有的原子有可能共面( )
(1)同：兩種物質(zhì)屬于同一類物質(zhì)。(2)似：兩種物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似。(3)差：兩種物質(zhì)分子組成上相差1個或多個“CH2”原子團(tuán)。
同系物判斷的三個關(guān)鍵點
1.下列物質(zhì)屬于烷烴的是________(填字母)。A.C2H4　B.C3H4　C.C4H8　D.C5H12　E.C7H14 F.C9H20　G.C11H24
解析　分子組成滿足CnH2n＋2的烴都為烷烴，以此判斷，C5H12、C9H20、C11H24都屬于烷烴。
2.(2019·山東廣饒縣第一中學(xué)高一月考)下列有關(guān)同系物的說法，錯誤的是__________(填序號)。①化學(xué)性質(zhì)相似的有機(jī)物是同系物；②分子組成上相差1個或若干個CH2原子團(tuán)的有機(jī)物是同系物；③若有機(jī)物中碳、氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，則它們必定是同系物；④若兩種有機(jī)物的相對分子質(zhì)量相差14n(n為正整數(shù))，則必為同系物
解析 同系物的結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)相似，但化學(xué)性質(zhì)相似的有機(jī)物不一定是同系物，如正丁烷(CH3CH2CH2CH3)和異丁烷( )的化學(xué)性質(zhì)相似，但它們互為同分異構(gòu)體，①錯誤；
結(jié)構(gòu)相似，且分子組成上相差1個或若干個“CH2”原子團(tuán)的有機(jī)物才互為同系物，②錯誤；有機(jī)物中碳、氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，它們可能是同分異構(gòu)體，也可能是最簡式相同的有機(jī)物，③錯誤；
兩種有機(jī)物的相對分子質(zhì)量相差14n(n為正整數(shù))，不一定滿足結(jié)構(gòu)相似、通式相同的條件，如乙烯(CH2==CH2)和環(huán)丁烷( )，④錯誤。
3.下列有關(guān)烷烴的敘述中，正確的是 ①在烷烴分子中，所有的化學(xué)鍵都是單鍵；②烷烴中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去；③分子通式為CnH2n＋2的烴不一定是烷烴；④所有的烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)；⑤光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色；⑥所有的烷烴都可以在空氣中燃燒A.①②③⑥ B.①④⑥C.②③④ D.①②③④
解析?、偻闊N屬于飽和烴，碳與碳之間、碳與氫之間都以單鍵結(jié)合；②烷烴性質(zhì)穩(wěn)定，均不能使酸性KMnO4溶液褪色；③分子通式為CnH2n＋2的烴一定是烷烴；④烷烴在光照條件下都能與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)；⑤C2H6不能與溴水發(fā)生取代反應(yīng)使其褪色，但能與溴蒸氣在光照下發(fā)生取代反應(yīng)；⑥烷烴都可以在空氣中燃燒生成CO2和H2O。
(1)閱讀題目信息，理解結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系，總結(jié)出性質(zhì)遞變規(guī)律并理解其原因。(2)熟悉規(guī)律，如：①熟悉烷烴分子通式CnH2n＋2(n為正整數(shù))，符合該通式的烴一定屬于烷烴；②在通常情況下，烷烴的性質(zhì)穩(wěn)定，不能與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿以及KMnO4溶液反應(yīng)，但能發(fā)生取代反應(yīng)、燃燒反應(yīng)等；③常溫、常壓下，碳原子數(shù)≤4烷烴為氣體，碳原子數(shù)>4的烷烴為液體或固體(新戊烷是氣體)。
解答烷烴結(jié)構(gòu)與性質(zhì)類試題的方法
1.(2020·東方校級月考)下列關(guān)于甲烷的說法錯誤的是 A.分子式：CH4B.可作為清潔燃料C.球棍模型： D.可使酸性KMnO4溶液褪色
解析　甲烷分子中含有1個碳原子，4個氫原子和分子式為CH4，故A正確；甲烷完全燃燒生成二氧化碳和水，不產(chǎn)生空氣污染物，為清潔能源，故B正確；
甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)，碳原子的原子半徑大于氫原子，球棍模型為 ，故C正確；
甲烷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，故D錯誤。
2.(2020·魯山縣校級月考)下列敘述錯誤的是 A.通常情況下，甲烷跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑都不反應(yīng)B.甲烷化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不能被任何氧化劑氧化C.甲烷與Cl2反應(yīng)無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代 反應(yīng)D.甲烷的四種有機(jī)取代產(chǎn)物中有一種為氣態(tài)，其余三種為液態(tài)，且都不 溶于水
解析　甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑都不反應(yīng)，故A正確；甲烷可以燃燒，能被氧氣氧化，故B錯誤；甲烷是飽和鏈烴，跟氯氣反應(yīng)無論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代反應(yīng)，故C正確；甲烷的四種有機(jī)取代產(chǎn)物中一氯甲烷為氣態(tài)，其余三種CH2Cl2、CHCl3還是CCl4為液態(tài)且都不溶于水，根據(jù)相似相溶的原則都難溶于水，故D正確。
3.(2020·張家界期末)將甲烷與一定量的氯氣混合于一量筒中，倒立于盛有飽和食鹽水的水槽(如圖所示)，對于此反應(yīng)，有關(guān)敘述不正確的是A.該反應(yīng)的生成物只有四種B.該反應(yīng)的條件是光照C.該反應(yīng)結(jié)束后量筒內(nèi)液面上升(冷卻到室溫)D.該反應(yīng)屬于取代反應(yīng)
解析　甲烷和氯氣反應(yīng)的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫5種，故A錯誤；該反應(yīng)氯氣中的氯原子取代了甲烷中的氫原子，是烷烴的取代反應(yīng)，條件是光照，故B正確；該反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)生了液體的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等，使氣體物質(zhì)減少，且生成的氯化氫氣體極易溶于水，量筒內(nèi)壓強(qiáng)降低，液面上升(冷卻到室溫)，故C正確；
該反應(yīng)氯氣中的氯原子取代了甲烷中的氫原子，是烷烴的取代反應(yīng)，反應(yīng)類型為取代反應(yīng)，故D正確。
4.(2020·七里河區(qū)校級期末)在光照條件下，將1 ml CH4與Cl2反應(yīng)，得到四種有機(jī)產(chǎn)物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物質(zhì)的量之比為1∶2∶3∶4，則消耗Cl2物質(zhì)的量為 A.0.5 ml mlC.2.5 ml D.3 ml
解析　四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量之比為n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，則四種取代物的物質(zhì)的量分別為n(CH3Cl)＝0.1 ml，n(CH2Cl2)＝0.2 ml，n(CHCl3)＝0.3 ml，n(CCl4)＝0.4 ml，發(fā)生取代反應(yīng)時，一半的Cl進(jìn)入HCl，消耗氯氣的物質(zhì)的量為0.1 ml＋2×0.2 ml＋3×0.3 ml＋4×0.4 ml＝3 ml。
5.下列關(guān)于烷烴的說法正確的是 A.丙烷(C3H8)發(fā)生取代反應(yīng)生成的C3H7Cl的結(jié)構(gòu)只有一種B.丙烷分子中3個碳原子在一條直線上C.分子中含有7個碳原子的烷烴在常溫下為液態(tài)D.烷烴分子為直鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，不可以帶支鏈
解析　A項中C3H7Cl有兩種結(jié)構(gòu)：CH3CH2CH2Cl、 ；
B項中C3H8分子中的3個碳原子呈V形，不在一條直線上；D項中烷烴分子中碳鏈可以是直鏈，也可以帶支鏈。
6.(2020·合肥市50中學(xué)月考)下列反應(yīng)中，屬于取代反應(yīng)的是
解析 A項，CaCO3在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)；B項，鋅與硫酸發(fā)生置換反應(yīng)，而非取代反應(yīng)；C項，CH4的燃燒屬于氧化反應(yīng)；D項，C2H6與Cl2在光照下發(fā)生取代反應(yīng)。
7.(2019·廣州大學(xué)附屬中學(xué)高一月考)在常溫、常壓下，取下列四種氣態(tài)烴各1 ml，分別在足量的氧氣中燃燒，消耗氧氣最多的是 A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C2H6
題組一　甲烷的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用1.(2020·西城區(qū)期末)下列關(guān)于甲烷的說法不正確的是 A.甲烷分子具有正四面體結(jié)構(gòu)B.甲烷是無色無味的氣體C.甲烷是最簡單的烷烴D.甲烷能使酸性高錳酸鉀溶液褪色
解析　甲烷的四個頂點的氫原子呈空間對稱，處于完全相同的環(huán)境，四個氫原子中有兩個氫原子被取代不會產(chǎn)生同分異構(gòu)現(xiàn)象，具有正四面體結(jié)構(gòu)，故A正確；通常情況下，甲烷是一種無色無味的氣體，難溶于水，密度比空氣小，故B正確；烷烴里分子組成最簡單的是含有1個碳原子的甲烷，故C正確；僅含碳?xì)鋯捂I的甲烷不能與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，溶液不會褪色，故D錯誤。
2.(2020·重慶檢測)將體積比為1∶4的甲烷與氯氣混合于一集氣瓶中，加蓋后置于光亮處，下列有關(guān)此實驗的現(xiàn)象和結(jié)論敘述不正確的是 A.產(chǎn)物中只有四氯化碳分子是正四面體結(jié)構(gòu)B.瓶中氣體的黃綠色逐漸變淺，瓶內(nèi)壁有油狀液滴形成C.若日光直射，可能發(fā)生爆炸D.生成物只有CCl4、HCl
解析　A項，CCl4與CH4結(jié)構(gòu)一樣，為正四面體，正確；B項，CH4與Cl2反應(yīng)消耗Cl2，所以黃綠色逐漸變淺，反應(yīng)生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是油狀液體，正確；C項，若日光直射，反應(yīng)劇烈，放出大量的熱，氣體體積膨脹，可能發(fā)生爆炸，正確；D項，CH4與Cl2反應(yīng)，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，錯誤。
題組二　烷烴的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)3.下列關(guān)于烷烴性質(zhì)的敘述正確的是 A.烷烴的沸點隨碳原子數(shù)增加而逐漸降低B.烷烴易被酸性高錳酸鉀溶液氧化C.在光照條件下，烷烴易與溴水發(fā)生取代反應(yīng)D.烷烴的鹵代反應(yīng)很難得到純凈的產(chǎn)物
解析　烷烴的沸點一般隨碳原子數(shù)增加而逐漸升高，A項錯誤；烷烴通常情況下性質(zhì)穩(wěn)定，不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)，B項錯誤；在光照條件下，烷烴只能與純凈的鹵素單質(zhì)發(fā)生取代反應(yīng)，不與溴水反應(yīng)，C項錯誤；由于鹵素原子取代烷烴分子中氫原子的位置和個數(shù)難以控制，故很難得到純凈的產(chǎn)物，D項正確。
4.(2020·重慶市第八中學(xué)檢測)幾種烷烴的沸點如下：
根據(jù)以上數(shù)據(jù)推斷丙烷的沸點可能是 A.約－40 ℃ B.低于－162 ℃C.低于－89 ℃ D.高于36 ℃
解析　隨著碳原子數(shù)的增加，烷烴的沸點逐漸升高，丙烷的沸點應(yīng)介于乙烷和丁烷的沸點之間。
5.(2019·北京師范大學(xué)東莞石竹附屬學(xué)校月考)丁烷(分子式為C4H10)是家用液化石油氣的成分之一，也用作打火機(jī)的燃料，下列關(guān)于丁烷的敘述不正確的是 A.在常溫下，C4H10是氣體B.C4H10與CH4互為同系物C.正丁烷和正戊烷同為烷烴，兩者的性質(zhì)完全相同D.正丁烷中四個碳原子不在同一直線上
解析　常溫下，C4H10是氣體，故A正確；C4H10與CH4都屬于烷烴，結(jié)構(gòu)相似，在組成上相差3個CH2原子團(tuán)，二者互為同系物，故B正確；正丁烷分子式為C4H10，正戊烷分子式為C5H12，同為烷烴，化學(xué)性質(zhì)相似，但物理性質(zhì)不同，故C錯誤；正丁烷分子中四個碳原子為鋸齒形排布，不為直線形，故四個碳原子不在同一直線上，故D正確。
6.(2020·山東東營勝利第一中學(xué)月考)火炬中燃料的主要成分為丙烷。下列有關(guān)丙烷的敘述不正確的是 A.丙烷屬于烷烴B.丙烷的球棍模型為C.丙烷的結(jié)構(gòu)簡式為D.丙烷燃燒時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能
解析　丙烷分子中，碳碳之間均為單鍵，符合通式CnH2n＋2(n為正整數(shù))，屬于烷烴，A項正確；由圖可知，丙烷的球棍模型正確，B項正確；丙烷的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH2CH3，C項錯誤；丙烷燃燒時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能，D項正確。
題組三　取代反應(yīng)的理解及應(yīng)用7.(2020·河南項城三中高一月考)下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)的敘述正確的是 A.甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比為1∶4混合時只生成CCl4B.甲烷與氯氣反應(yīng)生成的產(chǎn)物中CH3Cl的量最多C.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)生成的產(chǎn)物為混合物D.1 ml甲烷生成CH2Cl2最多消耗1 ml氯氣
解析　甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成的有機(jī)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，故得不到純凈的CCl4，A錯誤，C正確；甲烷與氯氣的反應(yīng)中每取代1 ml氫原子，消耗1 ml氯氣，生成1 ml HCl，故產(chǎn)物中HCl的量最多，B錯誤；1 ml甲烷生成CH2Cl2最多消耗2 ml氯氣，D錯誤。
8.(2020·西安高新第一中學(xué)月考)在光照的條件下，將1 ml甲烷與一定量的氯氣充分混合，經(jīng)過一段時間，甲烷和氯氣均無剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物質(zhì)的量分別為a ml、b ml、c ml，該反應(yīng)中消耗的氯氣的物質(zhì)的量是 A.(1－a－b－c) ml B.(1＋a＋2b＋3c) mlC.(2a＋3b＋4c) ml D.(a＋b＋c) ml
解析　根據(jù)取代反應(yīng)的特點可知，光照條件下，1 ml甲烷與一定量的氯氣充分混合，生成幾氯甲烷就消耗幾摩爾的氯氣，因此消耗氯氣的物質(zhì)的量為(1－a－b－c) ml＋2a ml＋3b ml＋4c ml＝(1＋a＋2b＋3c) ml，B項正確。
9.(2020·旅順口區(qū)期末)取代反應(yīng)是有機(jī)化學(xué)中一類重要的反應(yīng)。下列不屬于取代反應(yīng)的是
解析　該反應(yīng)中CH3Cl中的一個氫原子被氯原子代替，屬于取代反應(yīng)，故不選A；該反應(yīng)中CH3COOCH3中的—OCH3，被—OH代替，屬于取代反應(yīng)，故不選B；CH3CH3的燃燒為氧化反應(yīng)，不屬于取代反應(yīng)，故選C。
10.(2020·西北師大附中高一檢測)如圖是某同學(xué)利用注射器設(shè)計的簡易實驗裝置。甲注射器中注入10 mL CH4，同溫同壓下乙注射器中注入50 mL Cl2，將乙注射器中的氣體推入甲注射器中，氣體在甲注射器中反應(yīng)，光照一段時間。
(1)下列是某同學(xué)預(yù)測的實驗現(xiàn)象：①氣體最終變?yōu)闊o色②實驗過程中，甲注射器活塞向內(nèi)移動③甲注射器內(nèi)壁有油珠④產(chǎn)生火花其中正確的是________(填序號)。
解析 該注射器里氯氣與甲烷的體積比為5∶1，氯氣過量，最終剩余的氣體中仍有氯氣。該反應(yīng)進(jìn)行緩慢，不會產(chǎn)生火花。產(chǎn)物中只有氯化氫和一氯甲烷為氣體，所以氣體的總物質(zhì)的量減小，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，甲注射器活塞向內(nèi)移動。
(2)甲注射器中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)反應(yīng)類型為___________。
解析 甲烷分子中的四個氫原子可被氯原子逐一取代，故甲注射器中發(fā)生的是取代反應(yīng)。
(3)反應(yīng)后，甲注射器中剩余氣體能用下列試劑吸收的是______(填字母)。A.水 B.氫氧化鈉溶液C.硝酸銀溶液 D.飽和食鹽水
解析 　剩余氣體中含有氯氣和氯化氫，可用氫氧化鈉溶液吸收。
(4)反應(yīng)后，若將甲注射器中的物質(zhì)推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到____________________________；若再向其中滴入幾滴紫色石蕊溶液，觀察到_________________。
解析 　生成的HCl會與AgNO3反應(yīng)生成AgCl白色沉淀，同時因CH2Cl2、CHCl3、CCl4難溶于水，可以看到液體分為兩層；若加入幾滴紫色石蕊溶液，溶液會變紅后褪色。
液體分為兩層，產(chǎn)生白色沉淀
1.(2020·潮州市高一期末)分子中含有2～5個碳原子的直鏈烷烴沸點和燃燒熱的數(shù)據(jù)如下表：
燃燒熱：25 ℃、101 kPa時，1 ml純物質(zhì)完全燃燒，生成指定產(chǎn)物所放出的熱量，單位為kJ·ml－1。
根據(jù)表中數(shù)據(jù)，下列判斷錯誤的是 A.正庚烷在常溫、常壓下肯定不是氣體B.隨分子中碳原子數(shù)增加，烷烴的燃燒熱逐漸增大C.隨分子中碳原子數(shù)增加，烷烴沸點逐漸升高D.隨分子中碳原子數(shù)增加，烷烴沸點和燃燒熱都成比例增加
解析　根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知，隨分子中碳原子數(shù)增加，烷烴的沸點升高，燃燒熱增加，由于正庚烷分子中碳原子數(shù)大于戊烷分子中的碳原子數(shù)，所以正庚烷在常溫、常壓下肯定不是氣體，A正確；根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，烷烴的沸點和燃燒熱并不是成比例增加，B、C正確，D錯誤。
2.(2019·南京期中)一定質(zhì)量的甲烷燃燒后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體質(zhì)量為49.6 g，當(dāng)其緩慢經(jīng)過無水CaCl2時，CaCl2增重25.2 g，原混合氣體中CO2的質(zhì)量為 A.12.5 g B.13.2 gC.19.7 g D.24.4 g
3.(2020·四川岳池縣第一中學(xué)高一月考)1 ml某烷烴完全燃燒需要8 ml氧氣，則這種烷烴的化學(xué)式為 A.C5H12 B.C4H10 C.C3H8 D.C6H14
解析　設(shè)烷烴的分子式為CnH2n＋2，燃燒的化學(xué)方程式為
1 ml 8 ml
4.(2019·湖南麓山國際實驗學(xué)校月考)下列關(guān)于CH4、CH3CH3和的敘述正確的是 A.均能用通式CnH2n＋2來表示B.與所有烷烴互為同素異形體C.它們都是烷烴，結(jié)構(gòu)中都既有極性共價鍵又有非極性共價鍵D.它們的性質(zhì)完全相同
解析 　B項，同素異形體的研究對象為單質(zhì)；C項，CH4分子中只有極性鍵，沒有非極性鍵；D項，烷烴的化學(xué)性質(zhì)相似，但有差異。
5.下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是
A.①②③⑤ B.③⑤⑥C.②③④⑦ D.②③⑤⑥
解析　①為CH4在高溫下的分解反應(yīng)；②和④為無機(jī)反應(yīng)中的置換反應(yīng)，也為氧化還原反應(yīng)；⑦為CH4的燃燒，屬于氧化反應(yīng)，③⑤⑥屬于有機(jī)反應(yīng)中的取代反應(yīng)。
6.(2019·黑龍江期末)取一支硬質(zhì)大試管，通過排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣(如圖)，下列對于試管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)及現(xiàn)象的說法正確的是
A.反應(yīng)過程中試管內(nèi)黃綠色逐漸消失， 試管壁上有油珠產(chǎn)生B.甲烷和Cl2反應(yīng)后的產(chǎn)物有4種C.盛放飽和食鹽水的水槽底部不會有晶體析出D.CH4和Cl2完全反應(yīng)后液面上升，液體充滿試管
解析　Cl2被消耗后，黃綠色消失，生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均為油狀液體，所以試管壁上有油珠產(chǎn)生，A項正確；CH4與Cl2反應(yīng)生成4種有機(jī)物和1種無機(jī)物，共有5種產(chǎn)物，B項錯誤；CH4與Cl2反應(yīng)后最多的產(chǎn)物是HCl，HCl溶于飽和食鹽水會有NaCl晶體析出，C項錯誤；
取代產(chǎn)物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油狀液體，而CH3Cl是氣體，不溶于飽和食鹽水，故液體不會充滿試管，D項錯誤。
7.(2020·江蘇常州高級中學(xué)高一月考)烷烴完全燃燒都可以生成CO2和H2O，現(xiàn)以甲烷、乙烷、丙烷三種物質(zhì)燃燒為例，進(jìn)行燃燒分析。(1)取等物質(zhì)的量的三種物質(zhì)，在O2中完全燃燒，生成CO2最多的是______，生成H2O最多的是______，消耗O2最多的是______。由此可以得出結(jié)論：等物質(zhì)的量的烷烴完全燃燒，生成CO2、H2O以及消耗O2的量隨著_______________的增多而變大。
(2)取等質(zhì)量的三種物質(zhì)，在O2中完全燃燒，生成CO2最多的是_______，生成H2O最多的是________，消耗O2最多的是________。由此可以得出結(jié)論：等質(zhì)量的烷烴完全燃燒，生成CO2的量隨著___________________的增大而變大，生成水的量隨著___________________的增大而變大，消耗O2的量隨著___________________的增大而變大。
解析 　等質(zhì)量的各種烷烴，含碳量越大生成二氧化碳越多，消耗氧氣越少，生成水越少，這是因為每12 g碳消耗1 ml O2，而每4 g氫就消耗1 ml O2。

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