备战2021 高考化学 考点49 常见烃的结构与性质（解析版）24页

考点 49 常见烃的结构与性质
一、甲烷的结构和性质
1．甲烷的存在和用途
（1）甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。
2．甲烷的分子结构
（1）组成与结构
分子式 电子式 结构式 球棍模型 比例模型
CH4
（2）空间结构
空间结构示意图 结构特点及空间构型
4 个 C—H 键的长度和强度相同，夹角相等，是正四面体结
构；碳原子位于正四面体的中心，4 个氢原子位于 4 个顶点
（1）用短线“—”来表示一对共用电子的图式叫做结构式。省略了部分或全部短线“—”的结构式叫做结
构简式。甲烷的结构简式为 CH4(它也是甲烷的分子式)。
（2）甲烷分子中 4 个 C—H 键完全等同，5 个原子不在同一平面上，其中最多有 3 个原子在同一平面
上。
（3）CH4 的电子式和结构式表示了分子中原子间的连接顺序和成键方式；结构简式是结构式的简化形
式，它们不能表示分子真实的空间结构；球棍模型和比例模型以逼真的形式表示了分子中原子间的连接方
式以及原子的相对体积和空间分布。
3．甲烷的性质

（1）物理性质
颜色 气味 状态 水溶性 密度
无色 无味 气态 难溶 比空气的小
（2）化学性质
在通常情况下，甲烷性质比较稳定，与酸性 KMnO4等强氧化剂以及强酸、强碱都不反应。但在特定条
件下也会发生某些反应。
①甲烷的氧化反应——可燃性
CH4+2O2 CO2+2H2O
现象：燃烧时放出大量的热，还伴有淡蓝色火焰。
注意：
（1）CH4属于可燃性气体，在点燃之前一定要验纯，防止出现爆炸事故。
（2）根据 CH4的物理性质，CH4可采用排水法和向下排空气法收集。
（3）在火焰上方罩一个干燥的小烧杯，内壁有水珠生成说明可燃物中含有 H 元素；将小烧杯迅速倒转
过来，向其中加入少量澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明可燃物中含有 C 元素。
②甲烷的取代反应
a.甲烷与氯气的取代反应
实验操作
实验现象
(A)装置
a.色变浅：试管内气体的颜色逐渐变浅，最终变为无色；
b.出油滴，生白雾：试管内壁有油状液滴出现，同时试管中有少量白雾；
c.水上升：试管内液面逐渐上升。
(B)装置：无明显现象

现象分析
a.色变浅：说明氯气参与了反应，导致混合气体的黄绿色变浅；
b.出油滴：说明反应后有难溶于水的有机物生成；
c.生白雾：说明有 HCl 生成；
d.水上升：说明反应后气体体积减小而使水位上升
实验结论
光照条件下，甲烷与 Cl2发生反应：
CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl
CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl
CHCl3+Cl2 CCl4+HCl
b.甲烷的四种氯代产物
名称 一氯甲烷 二氯甲烷 三氯甲烷 四氯甲烷
状态 常温时呈气态 常温时均呈液态
俗称 —— —— 氯仿 四氯化碳
结构式
空间构型 均是四面体(不是正四面体) 正四面体
水溶性 均不溶于水
密度 —— 均比水的大
用途 —— —— 有机溶剂 有机溶剂、灭火剂
注意：
（1）CH3Cl、CH2Cl2 、CHCl3的结构为四面体，而非正四面体。
（2）CH2Cl2只有一种结构的实质可说明 CH4为正四面体结构，而非平面结构。
4．注意事项
（1）有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此有机反应方程式常用“―→”。

（2）CH4与 Cl2的反应逐步进行，应分步书写。
（3）当 n(CH4)∶n(Cl2)=1∶1 时，反应并不只发生 CH4+Cl2 CH3Cl+HCl，其他反应仍发生。
5．取代反应与置换反应的比较
取代反应 置换反应
可与化合物发生取代，生成物中不一定有单质 反应物、生成物中一定都有单质
反应能否顺利进行受催化剂、温度、光照等外界
条件的影响较大。
在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非
金属活动性顺序
分步取代，很多反应是可逆的 反应一般是单向进行
二、烷烃的结构和性质
1．烷烃
（1）烷烃的概念
烃分子中的碳原子之间只以碳碳单键结合成链状，剩余价键均与氢原子结合，从而使每个碳原子的化
合价都达到“饱和”。这样的烃叫做饱和烃，也称为烷烃。
（2）烷烃的通式
CnH2n+2(n 为正整数)，符合此通式的烃一定是烷烃。相邻烷烃分子在组成上相差一个 CH2原子团。
（3）烷烃的结构特点
a.烷烃分子中 C 原子间只以单键相连接，每个 C 原子都是以 4 个共价单键与其他 C (或 H)原子相连，
如
乙...