考點(diǎn)12-認(rèn)識有機(jī)化合物-烷烴-甲烷(核心考點(diǎn)歸納)(原卷版)

考點(diǎn)12認(rèn)識有機(jī)化合物烷烴甲烷【核心考點(diǎn)梳理】一、有機(jī)化合物中碳原子的成鍵特點(diǎn)1．甲烷是最簡單的有機(jī)化合物，甲烷的分子式為CH4，電子式為，結(jié)構(gòu)式為。2．有機(jī)物種類繁多的原因(1)碳原子間成鍵方式多樣①碳碳之間的結(jié)合方式有單鍵()、雙鍵()、三鍵(—C≡C—)。②多個(gè)碳原子可以相互結(jié)合成鏈狀，也可以結(jié)合成環(huán)狀(且可帶支鏈)，如下圖所示。③碳原子還可以和__H、O、N、S、P、鹵素__等多種非金屬原子形成共價(jià)鍵。(2)組成有機(jī)物的碳原子數(shù)目靈活有機(jī)物分子中可能只含有1個(gè)或幾個(gè)碳原子，也可以含有成千上萬個(gè)碳原子?！竞诵臍w納】有機(jī)物中碳原子的結(jié)構(gòu)及成鍵特點(diǎn)例1．下列對有機(jī)化合物的認(rèn)識正確的是A．有機(jī)化合物都是共價(jià)化合物 B．有機(jī)化合物都含有碳、氫元素C．有機(jī)化合物都具有同分異構(gòu)現(xiàn)象 D．有機(jī)物種類多是由碳原子的成鍵特征決定的例2．已知甲烷和丙烷分子中碳原子成鍵相似，下列有關(guān)丙烷的描述正確的是A．碳原子間以雙鍵相結(jié)合，為鏈狀結(jié)構(gòu)B．每個(gè)碳原子都形成四個(gè)價(jià)鍵，碳鏈為鋸齒狀C．丙烷分子中所有原子共平面D．丙烷分子中三個(gè)碳原子為環(huán)狀結(jié)構(gòu)例3．下列關(guān)于有機(jī)物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的說法中，正確的是（）A．CH4具有正四面體結(jié)構(gòu) B．碳原子之間只能形成C-C單鍵C．含碳元素的物質(zhì)都是有機(jī)物 D．碳原子之間只能形成碳鏈例4．下列不屬于碳原子成鍵特點(diǎn)的是（）A．易失去最外層的電子形成離子B．最外層電子能與其他原子的外層電子形成共用電子對C．能夠形成單鍵、雙鍵和三鍵D．每個(gè)碳原子最多與其他原子形成4個(gè)共價(jià)鍵例5．下列有關(guān)有機(jī)物種類眾多的原因的敘述中不正確的是A．碳原子既可以跟碳原子形成共價(jià)鍵，又可以跟其它原子形成共價(jià)鍵B．碳原子性質(zhì)活潑，可以跟多數(shù)原子形成共價(jià)鍵和離子鍵C．碳原子之間既可以形成穩(wěn)定的單鍵，又可以形成穩(wěn)定的雙鍵和三鍵D．碳原子之間可以形成長度不同的碳鏈和碳環(huán)，且碳鏈、碳環(huán)之間又可以相互結(jié)合二、烷烴1．烴：由碳、氫兩種元素組成的有機(jī)化合物，稱為碳?xì)浠衔?，又叫烴。2．烷烴(1)概念：碳原子都以碳碳單鍵相連，其余的價(jià)鍵均用于與氫原子結(jié)合，達(dá)到“飽和”，這一系列化合物被稱為烷烴。(2)烷烴結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)烷烴中碳碳結(jié)合成鏈狀，鏈狀不是“直線狀”，而是呈鋸齒狀，鏈上還可分出支鏈，如圖所示。3．烷烴的命名(1)表示碳原子數(shù)(n)及表示n≤1012345678910甲乙丙丁戊己庚辛壬癸n＞10相應(yīng)漢字?jǐn)?shù)字(2)碳原子數(shù)n相同，結(jié)構(gòu)不同時(shí)，用正、異、新表示。(3)舉例：C6H14命名為己烷，C18H38命名為十八烷；C4H10的兩種分子的命名：無支鏈時(shí)：CH3CH2CH2CH3命名為正丁烷，有支鏈時(shí)：命名為異丁烷。4．同系物(1)概念：結(jié)構(gòu)相似、分子組成相差1個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的有機(jī)化合物互稱為同系物。(2)實(shí)例：CH4、C2H6、C3H8互為同系物。同系物間的分子結(jié)構(gòu)相似、屬于同一類物質(zhì)；同系物間的組成上相差1個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)?！竞诵臍w納】1．同系物判斷的三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)同系物一定具有不同的碳原子數(shù)(或分子式)。(2)同系物一定具有不同的相對分子質(zhì)量(相差14n)。2．同系物判斷的幾個(gè)“一定”和“不一定”(1)同系物在分子組成上一定相差1個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)；但在分子組成上相差1個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的有機(jī)化合物不一定是同系物。(2)同系物具有同一通式，但具有同一通式的有機(jī)化合物不一定是同系物。(3)同系物的化學(xué)性質(zhì)一定相似，但化學(xué)性質(zhì)相似的物質(zhì)不一定是同系物。(4)同系物的相對分子質(zhì)量一定不相同?！镜湫屠}】例1．下列關(guān)于同系物的說法中錯(cuò)誤的是()A．同系物具有相同的最簡式B．同系物能符合同一通式C．同系物中，相鄰的同系物彼此在組成上相差1個(gè)“CH2”原子團(tuán)D．同系物的化學(xué)性質(zhì)基本相似，物理性質(zhì)隨碳原子數(shù)增加而呈規(guī)律性變化例2．下列各組物質(zhì)互為同系物的是()A．O2和O3B．CH4和C3H8C．CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CHD．eq\o\al(1,1)H和eq\o\al(2,1)H例3．下列有關(guān)烷烴的敘述中，正確的是（）A．在烷烴分子中，可能會有碳碳雙鍵B．烷烴中除甲烷外，很多都能使紫色KMnO4溶液褪色C．分子通式為CnH2n+2的烴不一定是烷烴D．烷烴同系物的密度隨相對分子質(zhì)量增大逐漸增大例4．含有2～5個(gè)碳原子的直鏈烷烴沸點(diǎn)和燃燒熱的數(shù)據(jù)見下表：烷烴名稱乙烷丙烷丁烷戊烷沸點(diǎn)(℃)－88.6－42.1－0.536.1*燃燒熱(kJ·mol－1)1560.72219.22877.63535.6*燃燒熱：1mol物質(zhì)完全燃燒，生成二氧化碳、液態(tài)水時(shí)所放出的熱量。根據(jù)表中數(shù)據(jù)，下列判斷錯(cuò)誤的是()A．正庚烷在常溫常壓下肯定不是氣體B．烷烴燃燒熱和其所含碳原子數(shù)成線性關(guān)系C．隨碳原子數(shù)增加，烷烴沸點(diǎn)逐漸升高D．隨碳原子數(shù)增加，烷烴沸點(diǎn)和燃燒熱都成比例增加三、甲烷的存在及性質(zhì)1．存在：甲烷是天然氣、沼氣、油田氣、可燃冰和煤礦坑道氣的主要成分。2．分子結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)證明，甲烷分子具有正四面體空間結(jié)構(gòu)，其中四個(gè)C—H鍵長度和強(qiáng)度相同，夾角相等。3．甲烷的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)氣味密度(與空氣相比)水溶性無色氣體無味比空氣小難溶于水有機(jī)化合物必須含有碳元素，但含有碳元素的化合物不一定是有機(jī)化合物，如CO、CO2、碳酸及其鹽等。4．甲烷的化學(xué)性質(zhì)通常狀況下，甲烷比較穩(wěn)定，不與高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，也不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高錳酸鉀等反應(yīng)。但在特定的條件下，甲烷也會發(fā)生某些反應(yīng)。（1）氧化反應(yīng)(燃燒)化學(xué)方程式：CH4＋2O2eq\o(→,\s\up10(點(diǎn)燃))CO2＋2H2O?，F(xiàn)象：甲烷在空氣中安靜地燃燒，火焰呈淡藍(lán)色。（2）取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置與操作用排飽和食鹽水法收集4/5體積的氯氣和1/5體積的甲烷氣體，用燈光照射瓶中的混合氣體實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象集氣瓶內(nèi)壁有油狀液體出現(xiàn)，瓶中有少量白霧，且瓶內(nèi)液面上升，飽和食鹽水中有固體析出實(shí)驗(yàn)結(jié)論CH4與Cl2需在光照時(shí)才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有關(guān)化學(xué)方程式：CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up10(光照))CH3Cl＋HCl(一氯代物)，CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up10(光照))CH2Cl2＋HCl(二氯代物)，CH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up10(光照))CHCl3＋HCl(三氯代物)，CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up10(光照))CCl4＋HCl(四氯代物)產(chǎn)物性質(zhì)水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均難溶于水狀態(tài)：常溫下除CH3Cl是氣體，其余三種均為油狀液體取代反應(yīng)概念有機(jī)化合物分子中的某種原子(或原子團(tuán))被另一種原子(或原子團(tuán))所取代的反應(yīng)CH3Cl中3個(gè)H和1個(gè)Cl仍位于四面體的4個(gè)頂點(diǎn)，仍為四面體結(jié)構(gòu)，但不是正四面體結(jié)構(gòu)?！竞诵臍w納】1．甲烷與氯氣的取代反應(yīng)反應(yīng)物甲烷與氯氣(不能用氯水)反應(yīng)條件漫散光照射(不用太陽光直射，以防爆炸)生成物甲烷與氯氣反應(yīng)生成四種有機(jī)產(chǎn)物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和無機(jī)物HCl，其中HCl的產(chǎn)量最多反應(yīng)特點(diǎn)連鎖反應(yīng)甲烷中的氫原子被氯原子逐步取代，各步反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，即第一步反應(yīng)一旦開始，后續(xù)反應(yīng)立即進(jìn)行數(shù)量關(guān)系每取代1mol氫原子，消耗1molCl2，生成1molHCl2.在光照條件下，烷烴與Cl2、Br2等鹵素單質(zhì)的氣體發(fā)生取代反應(yīng)，生成多種鹵代產(chǎn)物和相應(yīng)的鹵化氫氣體。CnH2n＋2＋X2eq\o(→,\s\up10(光照))CnH2n＋1X＋HX，CnH2n＋1X可與X2繼續(xù)發(fā)生取代反應(yīng)。【典型例題】例1．煤礦瓦斯爆炸往往與甲烷有關(guān)，下列敘述中錯(cuò)誤的是（）A．煤礦的礦井要注意通風(fēng)并嚴(yán)禁煙火，以防爆炸事故的發(fā)生B．甲烷燃燒放出大量的熱，所以是一種很好的氣體燃料C．點(diǎn)燃甲烷不必事先進(jìn)行驗(yàn)純D．點(diǎn)燃混有空氣的甲烷不一定會爆炸例2．下列事實(shí)中能證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)的是A．甲烷性質(zhì)穩(wěn)定，通常情況下不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑反應(yīng)B．甲烷分子中的四個(gè)氫原子都能被氯取代C．甲烷的一氯代物只有一種D．甲烷的二氯代物只有一種例3．下列關(guān)于甲烷的敘述中不正確的是()A.甲烷是一種無色、難溶于水的氣體B．將甲烷通入酸性高錳酸鉀溶液，溶液褪色C．甲烷只有1種二氯代物，證明它是正四面體結(jié)構(gòu)D．CH4和Cl2在光照條件下能發(fā)生反應(yīng)，得到多種產(chǎn)物【考點(diǎn)達(dá)標(biāo)隨堂練】1．（2021·甘肅省張掖市第二中學(xué)高一開學(xué)考試）下列敘述錯(cuò)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)物有一種氣態(tài)，其余三種為液態(tài)且都不溶于水2．下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，其中能反映其真實(shí)存在狀況的是A．結(jié)構(gòu)示意圖 B．電子式C．球棍模型 D．空間充填模型3．下列說法正確的是（）A．CHCl3只有一種結(jié)構(gòu)，說明甲烷是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)B．1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯氣C．標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2LCCl4中含有C—Cl鍵的數(shù)目為2NAD．在點(diǎn)燃甲烷氣體之前必須檢驗(yàn)其純度5．若甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比1∶3混合，在光照下得到的產(chǎn)物可能是下列物質(zhì)，其中正確的是①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A．只有① B．只有② C．①②③ D．①②③④6．鑒別CH4、CO、H2三種無色氣體的方法是()A．點(diǎn)燃——通入澄清石灰水——加入溴的四氯化碳溶液B．點(diǎn)燃——罩上干燥的小燒杯——加入澄清石灰水C．點(diǎn)燃——通入澄清石灰水D．點(diǎn)燃——通入酸性KMnO4溶液7．下列說法中正確的是（）A、常溫常壓下，C3H8呈氣態(tài)，C6H14呈液態(tài)B、C2H6與Cl2按體積比1∶1混合，發(fā)生取代反應(yīng)，生成的產(chǎn)物僅有兩種C、光照條件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色D、烷烴中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液褪色8．(雙選)下列各組內(nèi)的物質(zhì)不屬于同系物的是()9．一定質(zhì)量的甲烷燃燒后得到的產(chǎn)物為CO、，和水蒸氣，此混合氣體質(zhì)量為49.6g，當(dāng)其緩慢經(jīng)過無水時(shí)，增重25.2g，原混合氣體中的質(zhì)量為()A．12.5g B．13.2g C．19.7g D．24.4g10．如圖所示，U形透明玻璃管的左端被溶液和膠塞封閉有甲烷和氯氣的混合氣體，將該裝置放在日光燈下。一段時(shí)間后(不考慮水與氯氣的反應(yīng))，下列關(guān)于U形管中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象的敘述正確的是()A．液柱和氣柱可能都不會發(fā)生變化 B．溶液很快變成藍(lán)色C．氣柱縮小，右端液柱下降 D．氣柱膨脹，右端玻璃管中有液體溢出11．（2021·夏津第一中學(xué)高一月考）將2mol甲烷和適量的Cl2混合后光照充分反應(yīng)，先后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物質(zhì)的量依次增多0.2,則參加反應(yīng)Cl2的物質(zhì)的量為A．1.5mol B．3mol C．4.5mol D．6mol12．（2020·安徽省屯溪一中高一開學(xué)考試）將4mol甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后測知四種取代物物質(zhì)的量相同，測消耗的氯氣有（)A．2mol B．10mol C．7.5mol D．6mol13．（2020·四川省成都市郫都區(qū)第四中學(xué)高一月考）在光照條件下，CH4與Cl2能發(fā)生取代反應(yīng)。使1molCH4與Cl2反應(yīng)，待反應(yīng)完全后測得四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝3∶2∶1∶4，則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為A．1.0mol B．1.8mol C．2.2mol D．2.6mol14.（1）下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu),按要求回答下列問題:①上述哪一種更能反映其真實(shí)存在狀況________(填字母,下同)。a.Ⅰb.Ⅱc.Ⅲd.Ⅳ②下列事實(shí)能證明甲烷分子是正四面體結(jié)構(gòu)的是_____。a.CH3Cl只代表一種物質(zhì)b.CH2Cl2只代表一種物質(zhì)c.CHCl3只代表一種物質(zhì)d.CCl4只代表一種物質(zhì)（2）烴分子中的碳原子與氫原子結(jié)合的方式是_____。a.形成4對共用電子對b.通過1個(gè)共價(jià)鍵c.通過2個(gè)共價(jià)鍵d.通過離子鍵和共價(jià)鍵（3）乙烷的電子式為__________，分子式為CmH20的烷烴中m為________，分子式為C8Hn的烷烴中n為________，與CO2密度(同溫同壓)相同的烷烴分子式為____，若上述四種烴各為1mol，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是_____。（4）若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四種烴各為1g，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是_____。15．某研究小組為了探究甲烷和氯氣反應(yīng)的情況，設(shè)計(jì)了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，請?zhí)顚懴铝锌瞻祝海▽?shí)驗(yàn)一）用如