烷烃的化学性质
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2023年3月2日发(作者：电脑桌面日历壁纸)烷烃知识点总结
第一节烷烃甲烷
一、甲烷的存在和能源
（1）甲烷是由C、H元素组成的最简单的烃，是含
氢量最高的有机物。是天然气、沼气、油田气、煤
矿坑道气的主要成分。俗名又叫沼气、坑气，由腐
烂物质发酵而成。天然气是一种高效、低耗、污染
小的清洁能源.
（2）世界上20%的能源需求是由天然气供给的，
我国的天然气主要分布在东西部（西气东输）
二、物理性质：
甲烷是一种没有颜色，没有气味的气体（天
然气为臭味是因为掺杂了H
2
S等气体），标准状
况下密度是0.717g/L（可求出甲烷的摩尔质量为
16g/moL），极难溶于水（两个相似相溶原理都可
解释）。
三、甲烷分子的组成及结构：
1、组成：如何确定甲烷属于烃，即如何确定有机物有
哪些元素组成？通常采用燃烧法。
CH
4
+2O
2
点燃CO
2
+2H
2
O
那么可以肯定甲烷中一定有C、H两元素，
而不能确定是否有O元素，于是需要实验数据：
如1.6g甲烷气体点燃后产物使浓硫酸增重3.6g，
使碱石灰增重4.4g。
计算：甲烷中C元素为0.1mol，1.2g，H元
素为0.4mol，0.4g，；两者加起来刚好等于甲烷
的质量，故甲烷中只含C、H两元素。且两者比
例为1：4，但1：4的物质有很多如CH
4
、C
2
H
8
、
C
3
H
12
等，如何确定究竟为哪个，则设甲烷化学式
为C
x
H
4x
（CH
4
为最简式），要求出x值还需知道
其相对分子质量。由标准状况下密度是0.717g/L，
可求出甲烷的摩尔质量为16g/moL，故得到x=1。
于是甲烷的化学式为CH
4
。
2、结构
知道了甲烷的组成，究竟甲烷的空间构型如何？到
底是平面正四边形还是立体正四面体，科学家为了弄
清楚这个问题，分析了甲烷的二氯代物CH
2
Cl
2
的种
类。如果甲烷是正四边形，那么CH
2
Cl
2
应该有两种产
物(邻位和对位)必有熔沸点等物理性质不同，但如果是
立体正四面体，其二氯代物就只有一种。事实上科学
家发现CH
2
Cl
2
确实只有一种，所以确定甲烷的空间构
型为正四面体，在甲烷分子中一碳原子为中心，四个
氢原子为顶点形成的正四面体，键角为109°28’。
分子
式
电子
式
结构
式
结构
简式
空间结
构
CH
4
CH
4
结构简式（在结构式的基础上省略C—H单键）：CH
4
HC
H
H
H
最简式（各元素原子个数的最简单的比值）：CH
4
[展示]甲烷的球棍模型、比例模型。
四、甲烷的实验室制法：（本部份内容教材已经删去，仅作介绍）
（1）原料：无水醋酸钠、碱石灰（NaOH、CaO的混
合物）
（2）反应原理：
CH
3
COONa+NaOHNa
2
CO
3
+
CH
4
↑
（3）装置原理：固体+固体气体（类似制氧气、氨
气）
（4）气体收集：向下排空气法或排水法
注：①原料醋酸钠必须是无水的，否则NaOH易电离：Na—
—H==Na++OH—上述反应不能发生。
②碱石灰中CaO的作用：
吸水剂——保持原料干燥、无水
稀释剂——稀释NaOH，减少NaOH与试管接触
Ca
而使试管受热腐蚀
疏松剂——防止NaOH结块，有利于气体逸出
五、化学性质：
[实验]CH
4
酸性高锰酸钾（不褪色）溴水（不
褪色）点燃
1、通常状况下，甲烷很稳定，不能被酸性高锰酸钾、
溴水、浓硫酸等强氧化剂氧化，也不能与酸、碱
反应。所以甲烷可用浓硫酸干燥。
2、氧化反应——可燃性：
在空气中或氧气中点燃甲烷，完全燃烧生成CO
2
和
H
2
O，同时放出大量的热，还伴有淡蓝色火焰
CH
4
+2O
2
点燃CO
2
+2H
2
O光照的条件下甲烷与
空气或氧气不反应
甲烷燃烧注意事项：
（1）甲烷具有可燃性，甲烷在空气中或氧气中达
到一定值时，与火花就发生爆炸，故点燃前一定
要检验其纯度，其他可燃性气体点燃前也应该检
验其纯度。
（2）验纯的方法：用排水法收集一小试管甲烷气
体，用拇指堵住，移近火焰，移开拇指点火，听
到尖叫爆鸣声，证明气体不纯，如听到“噗”的
声响，证明气体纯净。
（3）燃烧时火焰呈淡蓝色的物质有CH
4
、H
2
、H
2
S等
气体，还有固态硫、液态酒精等。CO在空气中燃烧
火焰呈蓝色。
[例题]
1、甲烷在空气中的爆炸极限为5%—16%，爆炸最剧烈时
气中含甲烷的体积分数（9.5%）
2、一定量的甲烷燃烧之后得到的产物为CO、CO
2
和水蒸气，此混合气体重49.6g，当其缓缓通过足
量无水氯化钙时，氯化钙固体增重25.2g，原混合
气体中CO
2
的质量为（13.2g）
3、等质量的下列烷烃，完全燃烧耗氧量最多的是
（B）
A、2molCH
4
B、1、5molC
2
H
6
C、1molC
3
H
D、0、5molC
4
H
10
3、取代反应：光照下甲烷与氯气的反应
a.实验装置
b.实验现象量筒内壁有疣状液滴出现，并伴有少量
白雾；试管内气体颜色逐渐变浅，最后无色（氯气淡
黄色）；试管内液面逐渐上升，说明反应总气体在减小。
c.反应
d.甲烷的四种取代物比较
化学
式
CH
3
Cl
CH
2
Cl
2
CHC
l
3
C
Cl
4
名称一氯
甲烷
二氯
甲烷
三氯
甲烷
（氯
仿）
四氯甲烷
（四氯化
碳）
溶解
性
不溶于水，可
溶于有机溶剂
不溶于水，是重要
的有机溶剂
常温
状态
气液液液
重点把握：取代反应
①取代反应：有机分子里的某些原子或原子团被其它
原子或原子团所代替的反应。（概括
为：一进一出，取而代之）
取代反应与置换反应的区别为：
取代反应置换反应
生成
物
生成物中不一定有单质
（一般为两种化合物）
生成物中一定有单
质
反应
条件
反应受温度、光照、催化
剂等外界条件影响大
在水溶液中进行，
遵循金属或非金属
活动性顺序
反应
物
化合物与单质或化合物一种单质一种化合
物
方向反应逐步进行，很多反应
是可逆的
反应一般为单方向
进行
电子
得失
不一定有一定有电子的得失
或移动
②取代反应条件：纯净的卤素单质且光照，在室温暗处不反应
但也不能用强光直接照射否则会爆炸。氯水、溴水不能反应
但液氯、液溴可以反应。
③此反应一旦进行，将连续发生下去，共生成五种取
代产物；其中HCl、CH
3
Cl为气体，CH
2
Cl
2
、CHCl
3
、
CCl
4
为液体。CHCl
3
、CCl
4
是重要的有机溶剂。其
中最多的为HCl。
④实验现象：黄绿色气体颜色变浅、倒置的量筒内液
面上升、量筒内壁出现油状液滴、量筒
内有白雾、水槽中有白色晶体析出
（NaCl）。
⑤每一摩氯气反应只有一个氯原子进入有机物，另一
个形成氯化氢。
⑥1mol有机物C
x
H
y
与Cl
2
发生完全取代反应时，消耗
Cl
2
的最大的物质的量为ymol
[例题]1molCH
4
和1molCl
2
光照下反应生成相同物
质的量的四种有机取代物，则消耗的Cl
2
的物
质的量为（2.5mol），生成HCl的物质的量为
（2.5mol）。
4、受热分解：在隔绝空气加热至1000摄氏度的条件
下，甲烷分解生成炭黑和氢气。
CH
4
高温C+2H
2
生成的碳黑用于制颜料、油漆。氢气是合成氨的
原料。
练习：
1、某烃分子中有40个电子，它燃烧只生成等体积的
CO
2
和H
2
O蒸汽，则该烃化学式为（C
5
H
10
），若没
指明为烃，可能还是哪些有机物？（C
4
H
8
O、C
3
H
6
O
2
、
C
2
H
4
O
3
）
2
、5.4gH
2
O，则此有机物的最简式为（C
2
H
6
O）
第二节烷烃
●教学目的：
1、了解烷烃的组成、结构和通式。
2、使学生了解烷烃的性质的递变规律。
3、使学生了解烷基、同系物、同分异构现象和同分
异构体。
4、使学生了解烷烃的命名方法。
5、培养学生的空间想象能力；概括、分析能力。
●教学重点：烷烃的性质、同分异构体的写法、烷烃
的命名。
教学过程：
一、烷烃的结构和性质
[复习引入]回忆甲烷的结构和组成。在黑板上画出乙
烷、丙烷、丁烷、异戊烷的结构式，并
展示乙烷、丙烷、异戊烷的球棍模型。
[学生]请对比模型归纳它们结构的共同特点，并找出分子中
和H个数之间的关系。
[总结]定义：烃分子里，碳原子之间都以碳碳单键结
合成链状，碳原子剩余的价键全部跟氢原子相结合，
这样的烃叫做饱和链烃，又叫烷烃。
対烷烃的理解：
①碳碳结合成链状（不是直线状，是锯齿型）
链上还可分出支链。
②形成C—CC---H单键，即每一个碳周
围有四个单键
③C其余价键全被H饱和。（烷
．
：即饱和、
完全的意思）
④烷烃是饱和烃，在具有相同碳原子的有机物
分子里，烷烃含氢量最大
2、通式：C
n
H
2n+2
(n≥1的正整数)符合其通式的烃一定是烷烃
3、书写：为了书写方便，常采用结构简式。写出上述
结构的结构简式：
CH
3
CH
3
、CH
3
CH
2
CH
3
、CH
3
CH
2
CH
2
CH
[或CH
3
（CH
2
）
2
CH
3
]
（CH
3
）CH
2
CH
3
或
CH
3
CH
总之，C—H单键省略，C—C在横的方向上可省可不
省，而在纵方向不省略。
4、性质
物理性质：随C数增加，即随分子量增加，烷烃的密
度、熔沸点升高。四个碳以下（和新戊烷）
一般为气体，十六个碳以下一般为液体。
当分子式相同即含C数一样多的烷烃，支
链越多，熔沸点越低。如熔沸点：正戊烷
＞异戊烷＞新戊烷。
化学性质：烷烃的化学性质类似于典型代表物——甲烷。在此
不多说。
6、环烷烃
C、C之间也以单键连接，其余的也与H原子配对，也属于饱
和烃，但它不是链状而是环状，如，命名为环己烷，其通式
为通式：C
n
H
2n
(n≥3)，其性质类似烷烃。
二、同系物
定义：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH
2
原子团
的物质互称为同系物。
强调：①结构相似指C与C的连接方式一样，官能团的种类和
数目相同。
②同系物属于同一类物质，具有相同的通式。分子组成
上n个CH
2
原子团。
③有相似的化学性质
如：最后一组正确。
三、烃基
烃基：烃失去一个氢原子后所剩余的原子团。
甲基：—CH
3
；乙基：—CH
2
CH
3
（—C
2
H
5
）；
异丙基：—CH(CH
3
)
2
（丙基不可写成—C
3
H
7
）
（“—”代表一个电子）
注意基与根、原子团之间的区别。
根：带电荷的原子或原子团，都是离子，主要存在于离子化合
物中，性质较稳定
基：电中性的原子或原子团，基中必有某原子含有未
成对电子，基不能电离，但在特殊的条件下如光
照等可解离出自由基，基不稳定。
原子团：由多个原子组成的集团，所以只要是由多个原子组成
的根或基都属于原子团。
五、同分异构体
1、定义：
化合物具有相同的分子式，但具有不同的结构式
的现象，叫做同分异构现象；具有同分异构现象的化
合物互称为同分异构体。（命名不同）
2、书写规则：（注意找对称轴）
官能团异构
官能团位置异构
主链由长到短
碳链异构支链由繁到简
支链位置由心到边
[讲解]烷烃只存在碳链异构，按照主链由长到短，支链由繁到简
支链位置由心到边的规则书写。
[强调]（1）、同分异构体的书写主要是防止重写和陋写。
为了防止陋写，书写时特别注意找对称轴。
用系统命名法得到同一名称的为重写。
（2）、—CH
3
中三个H是等同的即等效的。
[举例]书写分子式为C
6
H
14
的烷烃的同分异构体。
主链6个C：①CH
3
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
3
主链5个C：
②
CH
3
—CH
2
—CH
2
—CH
2
—CH
3
③
CH
3
CH
2
CHCH
2
CH
3
CH
3
CH
3
CH
2
CH
2
CHCH
3
CH
3
对称轴
主链4个C：
④
CH
3
—CH
2
——CH
2
—
CH
3
⑤
对称轴
书写同分异构体时，端碳上不能有取代基，2位碳上不
能有乙基，3位上不能有丙基……依次类推。
2、2，2—二甲基丁烷与氯气发生取代反应，生成的一
氯代物有（）
A、1种B、2种C、3种
D、4种
CH
3
CHCHCH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CH
3
CCH
2
CH
3
3、碳原子数为十以内的烷烃，其一卤代物不存在同分
异构体的有种；
CH
4
CH
3
—CH
3
新戊烷
2，2，4，4—四甲基丁烷
5、已知丙烷的二氯代物有四种异构体，则其六氯代物
的异构体有4种。
6、“立方烷”是一种新合成的烃，其分子为正方体结
构，
其碳骨架如右图所示：
（1）“立方烷”的分子式为
（2）该立方烷的一氯代物（填有、没
有）同分异构体，
其二氯代物具有同分异构体数目为种。
7、某非金属R与C元素可形成CR
x
，分子中各原子
的最外层电子数之和为32，核外电子总数为74，则
R为元素，x=
8、某烃发生氯代反应，其一氯代物只有一种，7.2g该
烃进行氯代反应完全转化为一氯代物时，放出的气
体通入500mL0.2mol/L的NaOH溶液中恰好完全中
和，此烃不能使Br
2
水褪色，求该烃的化学式，结
构简式。（）
9、C
6
H
14
的五种同分异构体中，所含甲基数和它的一
氯代物的数目相符合的是（）
A、2个甲基，能生成四种一氯代物B、3个
甲基，能生成四种一氯代物
C、3个甲基，能生成五种一氯代物D、4个
甲基，能生成四种一氯代物