2025年高中化學(xué)新教材同步必修第二冊 第7章　第2節(jié)　第3課時　烴的性質(zhì)比較及烴分子中原子共線、共面的判斷

第3課時烴的性質(zhì)比較及烴分子中原子共線、共面的判斷[核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)]1.掌握烴的性質(zhì)，了解烴的燃燒及應(yīng)用。2.能根據(jù)烴分子中碳原子的成鍵特點分析原子共線、共面問題。一、烴的化學(xué)性質(zhì)比較1.烷烴、烯烴、炔烴的化學(xué)性質(zhì)比較烴烷烴烯烴炔烴活潑性較穩(wěn)定較活潑較活潑取代反應(yīng)能夠被鹵素取代-加成反應(yīng)不能發(fā)生能與H2、X2、HX、H2O、HCN等加成(X代表鹵素原子)氧化反應(yīng)淡藍(lán)色火焰燃燒時火焰明亮，有黑煙燃燒時火焰明亮，有濃煙不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)能使酸性高錳酸鉀溶液褪色加聚反應(yīng)不能發(fā)生能發(fā)生鑒別不能使溴水、酸性高錳酸鉀溶液褪色能使溴水、酸性高錳酸鉀溶液褪色2.烴的燃燒思考10.1L某氣態(tài)烴完全燃燒，在相同條件下測得生成0.1LCO2和0.2L水蒸氣，該烴的分子式是。

答案CH4解析在同溫、同壓條件下，氣體的體積之比等于其物質(zhì)的量之比，故該烴分子中n(CxHy)∶n(C)∶n(H)=0.1∶0.1∶(0.2×2)=1∶1∶4，1mol該烴中含C、H分別為1mol、4mol，即該烴為CH4。思考2常溫下，10mL某氣態(tài)鏈狀烷烴與85mL過量O2充分混合，點燃后生成液態(tài)水，在相同條件下測得氣體體積變?yōu)?0mL，該烴的分子式是。

答案C2H6解析根據(jù)化學(xué)方程式CxHy(g)+(x+y4)O2(g)xCO2(g)+y2H2O(l)Δ1 1+y10mL 25mL解得：y=6，鏈狀烷烴通式為CnH2n+2，2n+2=6，n=2，則該烴的分子式為C2H6。1.(2024·浙江湖州高一段考)甲烷、乙烯和乙炔是常見的烴，下列說法正確的是()A.甲烷不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故不能發(fā)生氧化反應(yīng)B.乙烯和乙炔均能與溴的四氯化碳溶液發(fā)生取代反應(yīng)而使其褪色C.乙烯和乙炔均能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，且褪色原理相同D.等物質(zhì)的量的乙烯和乙炔在足量氧氣中燃燒，乙炔消耗的氧氣多答案C解析甲烷的燃燒也是氧化反應(yīng)，A錯誤；乙烯和乙炔均能與溴的四氯化碳溶液發(fā)生加成反應(yīng)而使其褪色，B錯誤；假設(shè)1mol的C2H4和C2H2完全燃燒，乙烯消耗3mol氧氣，乙炔消耗2.5mol氧氣，乙烯消耗的氧氣多，D錯誤。2.現(xiàn)有CH4、C2H4、C2H6三種有機(jī)化合物：(1)等質(zhì)量的以上三種物質(zhì)完全燃燒時消耗O2最多的是。

(2)常溫常壓下，同體積的以上三種物質(zhì)完全燃燒時消耗O2最多的是。

(3)等質(zhì)量的以上三種物質(zhì)完全燃燒時，生成二氧化碳最多的是，生成水最多的是。

(4)在120℃、1.01×105Pa下，以上三種物質(zhì)中的兩種和足量的氧氣混合點燃，相同條件下測得反應(yīng)前后氣體體積沒有發(fā)生變化，這兩種氣體是。

答案(1)CH4(2)C2H6(3)C2H4CH4(4)CH4和C2H4解析(1)等質(zhì)量的烴(CxHy)完全燃燒時，yx的值越大，耗氧越多。CH4、C2H4、C2H6的yx的值依次為4、2、3，故等質(zhì)量的CH4、C2H4、C2H6完全燃燒時消耗O2最多的是CH4。(2)等物質(zhì)的量的烴(CxHy)完全燃燒時，x+y4的值越大，耗氧量越多。三種物質(zhì)的x+y4的值依次為2、3、3.5，故常溫常壓下，同體積的以上三種物質(zhì)完全燃燒時消耗O2最多的是C2H6。(3)質(zhì)量相同時，烴(CxHy)的xy的值越大，生成二氧化碳越多；yx的值越大，生成的水越多。故生成二氧化碳最多的是C2(4)由題意可知，在120℃、1.01×105Pa下，CxHy+(x+y4)O2xCO2+y2H2O(g1x+y4x由于ΔV=0，則1+x+y4=x+y2，得y=4，即該條件下，當(dāng)烴分子中含有4個氫原子時，該烴完全燃燒前后氣體體積不變。故符合要求的兩種烴為CH4和C2H二、常見烴分子中原子共線、共面的判斷1.常見分子構(gòu)型(1)甲烷型：正四面體→凡是碳原子形成4個共價單鍵時，其空間結(jié)構(gòu)都是四面體形，5個原子中最多有3個原子共平面。(2)乙烯型：平面結(jié)構(gòu)→碳碳雙鍵直接相連的4個原子與2個碳原子共平面。(3)乙炔型：直線結(jié)構(gòu)→碳碳三鍵直接相連的2個原子與2個碳原子共直線。(4)苯型：平面結(jié)構(gòu)→位于苯環(huán)上的12個原子共平面，位于對角線位置上的4個原子共直線。2.原子共面的分析方法(1)甲烷、乙烯、苯三種分子中的氫原子如果被其他原子取代，則取代后的分子結(jié)構(gòu)基本不變。(2)共價單鍵可以自由旋轉(zhuǎn)，共價雙鍵和共價三鍵不能旋轉(zhuǎn)。(3)根據(jù)分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵之間的夾角畫出分子中原子的相對位置，如。1.分子中，在同一平面上的碳原子至少有()A.7個B.8個C.9個D.14個答案C解析苯環(huán)是平面正六邊形結(jié)構(gòu)，分子中12個原子共平面，且處于對位的4個原子共直線。分析的結(jié)構(gòu)時，容易受苯環(huán)書寫形式的局限而認(rèn)為至少有8個碳原子共平面，實質(zhì)上4、7、8、11四個碳原子共直線，至少有9個碳原子共平面。2.已知某有機(jī)分子(C11H10)的結(jié)構(gòu)簡式為，則該分子中：(1)可能共面的C原子最多有個，一定共面的C原子最多有個。

(2)可能共面的原子最多有個，一定共面的原子最多有個。

(3)一定共直線的C原子最多有個，一定共直線的原子最多有個。

答案(1)118(2)1912(3)44解析根據(jù)CH4、、和的空間結(jié)構(gòu)，可知該有機(jī)物分子中原子空間位置有如下特點：(1)由此可知，苯環(huán)和乙烯基團(tuán)所在平面內(nèi)的所有碳原子，即11個碳原子都有可能共面，根據(jù)苯的結(jié)構(gòu)，一定共面的C原子最多有8個。(2)因為單鍵可以旋轉(zhuǎn)，甲基(—CH3)上的3個H原子，最多有一個H原子可以旋入苯環(huán)和乙烯基團(tuán)所在的平面內(nèi)，故可能共面的原子最多為19個，一定共面的原子最多應(yīng)為苯環(huán)平面的原子，共12個。(3)苯環(huán)對位及對位上連接的兩個碳原子共4個C原子一定共直線，乙炔基團(tuán)及所連接的一個C原子和一個H原子也一定共直線。判斷烴分子中原子共面的方法1.(2024·江西宜春高一月考)化合物甲()、乙()、丙()的分子式均為C7H8，下列說法正確的是()A.互為同系物B.互為同分異構(gòu)體C.三種有機(jī)物分子中所有原子可能共平面D.化合物乙的一氯代物有四種(不考慮立體異構(gòu))答案B解析三種化合物的分子式均為C7H8，互為同分異構(gòu)體，A錯誤，B正確；都含有飽和碳原子，具有甲烷分子的結(jié)構(gòu)特點，則三種化合物分子中所有原子不可能處于同一平面，C錯誤；化合物乙中有三種氫原子，故其一氯代物有三種，D錯誤。2.已知乙烯分子為平面形結(jié)構(gòu)，C2H2為直線形結(jié)構(gòu)。則有機(jī)物M()分子中，共直線和共平面的原子數(shù)最多分別為()A.6、11 B.5、10C.4、9 D.4、11答案C解析根據(jù)乙炔、乙烯和甲烷的結(jié)構(gòu)，有機(jī)物M的分子結(jié)構(gòu)為，則最多有4個原子共直線，因為單鍵可以旋轉(zhuǎn)，甲基上3個H原子中，可以有一個H原子旋進(jìn)平面內(nèi)，因此最多有9個原子共面。3.(2024·濟(jì)南高一段考)烷烴M的結(jié)構(gòu)簡式為，M是單烯烴R和H2發(fā)生加成反應(yīng)的產(chǎn)物，則R可能的結(jié)構(gòu)有(不考慮立體異構(gòu))()A.7種B.6種C.5種D.4種答案C解析根據(jù)烯烴與H2加成反應(yīng)的原理，推知該烷烴分子中相鄰碳原子上均帶氫原子的碳原子間是對應(yīng)烯烴存在碳碳雙鍵的位置，故符合條件的烯烴分子有5種：，故選C。4.(1)(2024·福建泉州高一月考)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四種烴各為1mol，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是(填化學(xué)式，下同)；上述四種烴各為1g，在足量O2中燃燒，消耗O2最多的是；1molC3H8在足量O2中燃燒，消耗的O2是mol。

(2)中，可能共面的碳原子最多有個，一定共面的碳原子有個，可能共面的原子最多有個，一定共面的原子最多有個。

答案(1)C4H10CH45(2)971712解析(1)由關(guān)系式C~O2~CO2、4H~O2~2H2O可得到以下關(guān)系式，1molCH4~2molO2、1molC2H6~3.5molO2、1molC3H8~5molO2、1molC4H10~6.5molO2，則1mol四種烴在足量O2中燃燒時消耗O2最多的是C4H10；上述四種烴各為1g時，氫元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高則耗氧量越大，故消耗O2最多的是CH4。課時對點練[分值：100分](選擇題1~8題，每小題4分，9~13題，每小題8分，共72分)題組一常見烴的化學(xué)性質(zhì)比較1.區(qū)別CH4、CH2=CH2、CH≡CH的最簡易方法是()A.分別通入溴水B.分別通入酸性高錳酸鉀溶液C.分別在空氣中點燃D.分別通入盛有堿石灰的干燥管答案C解析CH2=CH2和CH≡CH都能使溴水和酸性高錳酸鉀溶液褪色，A、B錯誤；三種氣體通過盛有堿石灰的干燥管均無現(xiàn)象，D錯誤；最簡易的方法是點燃，因為燃燒時火焰的明亮程度和有無黑煙、濃煙這兩個方面的現(xiàn)象區(qū)別是非常明顯的，C正確。2.(2024·深圳高一期中)某種烷烴完全燃燒后生成了8.8gCO2和4.5gH2O，下列對于該烷烴的說法中正確的是()A.該烷烴的分子式可能為C2H5B.該烷烴分子中只含有極性共價鍵C.該烷烴的分子結(jié)構(gòu)只有一種D.該烷烴的相對分子質(zhì)量為58答案D解析CO2的物質(zhì)的量為8.8g44g·mol-1=0.2mol，H2O的物質(zhì)的量為4.5g18g·mol-1=0.25mol，故n(C)∶n(H)=2∶5，根據(jù)鏈狀烷烴的通式可知其分子式為C4H10，A錯誤，D正確；該烷烴分子中有C—3.有A、B兩種烴，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，下列關(guān)于A和B的敘述中正確的是()A.A和B一定互為同分異構(gòu)體B.A和B不可能互為同系物C.A和B的最簡式相同D.A和B各1mol完全燃燒生成的二氧化碳的質(zhì)量一定相等答案C解析因烴中只有碳、氫兩種元素，碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，所以氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相同，則兩種烴的最簡式相同，C正確；最簡式相同的烴，可能互為同分異構(gòu)體，如丙烯與環(huán)丙烷，也可能不互為同分異構(gòu)體，如乙炔和苯，A錯誤；最簡式相同的烴，可能互為同系物，如乙烯與丙烯，B錯誤；若互為同分異構(gòu)體，則A和B各1mol完全燃燒生成的二氧化碳的質(zhì)量一定相等，若互為同系物，則A和B各1mol完全燃燒生成的二氧化碳的質(zhì)量一定不相等，D錯誤。4.(2024·河北張家口高一段考)由乙烯可推測1，3?丁二烯(CH2=CH—CH=CH2)的結(jié)構(gòu)或性質(zhì)，下列說法正確的是()A.1，3?丁二烯分子中所有的原子可能共平面B.1，3?丁二烯使酸性高錳酸鉀溶液和溴水褪色的原理相同C.1，3?丁二烯的加聚產(chǎn)物不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色D.乙烯與1，3?丁二烯互為同系物答案A解析乙烯是平面結(jié)構(gòu)，則1，3?丁二烯(CH2=CH—CH=CH2)分子中所有的原子可能共平面，A正確；1，3?丁二烯與酸性高錳酸鉀溶液發(fā)生氧化反應(yīng)，與溴水發(fā)生加成反應(yīng)，褪色原理不同，B錯誤；1，3?丁二烯的加聚產(chǎn)物中仍含有碳碳雙鍵，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，C錯誤；乙烯與1，3?丁二烯含有碳碳雙鍵數(shù)目不同，結(jié)構(gòu)不相似，不互為同系物，D錯誤。題組二原子共面、共線的判斷5.下列物質(zhì)的所有原子，不可能處于同一平面內(nèi)的是()A.CH2Cl2B.CH2=CH2C.D.答案A解析根據(jù)已有知識，乙烯和苯都屬于平面形結(jié)構(gòu)，所有原子都處于同一平面內(nèi)，碳原子形成4個共價單鍵時為四面體結(jié)構(gòu)，所有原子不可能處于同一平面內(nèi)。6.下列說法正確的是()A.丙烷是直鏈烴，所以分子中3個碳原子也在一條直線上B.丙烯分子中所有原子均在同一平面上C.所有碳原子一定在同一平面上D.分子中所有碳原子可能在同一平面上答案D解析丙烯中含甲基，甲基為四面體結(jié)構(gòu)，則所有原子一定不共面，B項錯誤；環(huán)上含4個四面體結(jié)構(gòu)的C，所有碳原子不可能在同一平面上，C項錯誤；雙鍵為平面結(jié)構(gòu)、三鍵為直線結(jié)構(gòu)，且直接相連，則所有碳原子可能在同一平面上，D項正確。7.下列有關(guān)分子的說法不正確的是()A.6個碳原子有可能在一條直線上B.在一條直線上的碳原子最多有4個C.6個碳原子可能在同一平面上D.該分子能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色答案A解析的空間結(jié)構(gòu)為平面形，題給有機(jī)物的所有碳原子不可能在一條直線上。8.甲烷分子中的4個氫原子都可以被取代，若甲烷分子中的4個氫原子被苯基取代，則可得到的分子如圖所示，下列描述中正確的是()A.分子式為C25H24B.所有原子都在同一平面上C.此物質(zhì)屬芳香烴類物質(zhì)D.最多有3個碳原子在同一平面上答案C解析由結(jié)構(gòu)可知該物質(zhì)的分子式為C25H20，A項錯誤；分子中中心C原子與4個苯環(huán)相連構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu)，則所有原子不可能共平面，B項錯誤；只含C、H元素，且含苯環(huán)，為芳香烴類物質(zhì)，C項正確；最多2個苯環(huán)與中間的C共面，則最多有13個碳原子共面，D項錯誤。9.(2024·安徽淮北高一段考)某有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)該分子的說法中不正確的是()A.該有機(jī)物的分子式為C5H4B.該分子中的碳原子不可能在同一平面內(nèi)C.1mol該有機(jī)物最多可與2molBr2發(fā)生加成反應(yīng)D.與其互為同分異構(gòu)體，且只含碳碳三鍵的鏈烴有一種答案D解析該分子中的中心碳原子與周圍碳原子構(gòu)成四面體結(jié)構(gòu)，則該分子中的碳原子不可能在同一平面內(nèi)，B正確；1mol該有機(jī)物含有2mol碳碳雙鍵，最多可與2molBr2發(fā)生加成反應(yīng)，C正確；與其互為同分異構(gòu)體，且只含碳碳三鍵的鏈烴有CH≡C—CH2—C≡CH或CH≡C—C≡C—CH3，可見其符合要求的同分異構(gòu)體不止一種，D錯誤。10.某烴的結(jié)構(gòu)簡式為，下列說法不正確的是()A.1mol該烴完全燃燒消耗11molO2B.與氫氣完全加成后的產(chǎn)物中含2個甲基C.1mol該烴完全加成消耗3molBr2D.分子中一定共平面的碳原子有6個答案B解析該烴的分子式為C8H12，1mol該烴完全燃燒消耗11molO2，A正確；與氫氣完全加成后的產(chǎn)物中含有3個甲基，B不正確；分子中含有一個碳碳雙鍵和一個碳碳三鍵，所以1mol該烴完全加成需要消耗3molBr2，C正確；根據(jù)乙烯和乙炔的結(jié)構(gòu)可判斷該烴分子中一定共平面的碳原子有6個，D正確。11.下列關(guān)于烴的說法正確的是()A.共面的C原子最多為14個B.共直線的C原子只有4個C.1mol該烴最多可以和6molH2發(fā)生加成反應(yīng)D.1mol該烴最多可以和6molBr2發(fā)生加成反應(yīng)答案C解析苯環(huán)上所有原子共平面、直接連接碳碳雙鍵兩端的原子共平面、直接連接碳碳三鍵兩端的原子共直線，則該分子中最多有13個C原子共面，A項錯誤；苯環(huán)上對稱位置碳原子及其連接的原子共直線，碳碳三鍵中碳原子及其連接的原子共直線，共直線的C原子最多有6個，B項錯誤；苯環(huán)、碳碳三鍵和碳碳雙鍵都能和氫氣發(fā)生加成反應(yīng)，則1mol該烴最多可以和6molH2發(fā)生加成反應(yīng)，C項正確；該分子中只有碳碳雙鍵和碳碳三鍵能和溴發(fā)生加成反應(yīng)，D項錯誤。12.下列有關(guān)有機(jī)化合物分子中原子的共線共面說法正確的是()A.甲苯分子中最多有5個原子共線B.中所有碳原子一定都在同一平面上C.四苯乙烯()分子中所有碳原子不可能位于同一平面D.分子最多有7個碳原子共面，最多3個碳原子共線答案D解析四苯乙烯分子中含有4個苯環(huán)平面和一個碳碳雙鍵平面，四個苯環(huán)平面通過單鍵旋轉(zhuǎn)可以共面，即分子中所有碳原子可能位于同一平面，C錯誤；分子中含有碳碳雙鍵平面和碳碳三鍵直線，故最多有7個碳原子共面，最多3個碳原子共線，D正確。13.(2024·焦作高一段考)丙烯是一種重要的有機(jī)化工原料，其部分轉(zhuǎn)化關(guān)系如圖。下列說法正確的是()A.可以用溴水鑒別X與YB.Z中所有碳原子共平面C.1mol丙烯在氧氣中完全燃燒時，消耗O2的質(zhì)量為96gD.Z的結(jié)構(gòu)簡式為答案A解析根據(jù)丙烯轉(zhuǎn)化關(guān)系圖可知，X為Br—CH2CH=CH2，Y為CH3CHBrCH2Br，Z為，D錯誤；1mol丙烯完全燃燒消耗O2的物質(zhì)的量為4.5mol，質(zhì)量為4.5mol×32g·mol-1=144g，C錯誤。14.(16分)(2024·山東聊城高一期末)2?丁烯()是石油裂解的產(chǎn)物之一，是一種重要的有機(jī)化工原料，按要求回答下列問題：(1)在催化劑作用下，2?丁烯與溴水反應(yīng)的化學(xué)方程式為，

反應(yīng)類型為，2?丁烯在一定條件下合成一種高分子的化學(xué)方程式為，反應(yīng)類型為。

(2)烯烴A是2?丁烯的一種同分異構(gòu)體，它在催化劑作用下與氫氣反應(yīng)的產(chǎn)物不是正丁烷，則A的結(jié)構(gòu)簡式為；A分子中共平面的碳原子個數(shù)最多為，A與HBr發(fā)生加成反應(yīng)生成兩種結(jié)構(gòu)的一溴代物，它們的結(jié)構(gòu)簡式分別為和。

答案(1)+Br2→加成反應(yīng)加聚反應(yīng)(2)4解析(2)烯烴A為，根據(jù)乙烯分子中6個原子在同一平面上，則烯烴A中4個碳原子一定在同一平面上。因為分子中“”