第30讲常见的烃——甲烷、乙烯、苯目录第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆第三部分：典型例题剖析高频考点1考查常见烃分子的组成、结构、性质与应用高频考点2考查有机反应类型的判断高频考点3考查同系物的判断与性质高频考点4考查同分异构体的书写与数目判断的方法高频考点5考查化石燃料的综合利用高频考点6考查合成有机高分子正文第一部分：网络构建（总览全局）第二部分：知识点精准记忆知识点一常见烃的结构与性质1．有机化合物和烃(1)有机化合物：含有碳元素的化合物。(2)烃：仅含有碳、氢两种元素的化合物，甲烷、乙烯、苯分别是烷烃、烯烃和芳香烃的代表物。2．常见烃的组成和结构甲烷乙烯苯分子式CH4C2H4C6H6球棍模型比例模型结构式结构简式CH4CH2===CH2空间构型正四面体形平面形平面正六边形3.三种烃的物理性质烃类颜色状态气味密度水溶性甲烷无色气态无味比空气小难溶乙烯气态稍有气味比空气小难溶苯液态特殊气味比水小难溶4.三种烃的化学性质(1)甲烷①稳定性：分子中只含有碳氢键，比较稳定，与强酸、强碱和强氧化剂等一般不发生化学反应。②可燃性：CH4＋2O2eq\o(――→,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O(产生淡蓝色火焰)。③取代反应：在光照条件下与Cl2发生取代反应，第一步反应的方程式为CH4＋Cl2eq\o(――→,\s\up7(光照))CH3Cl＋HCl，继续反应依次又生成了CH2Cl2、CHCl3、CCl4。(2)乙烯分子中含有碳碳双键和碳氢键，性质较为活泼。写出下列反应的化学方程式：①可燃性：CH2===CH2＋3O2eq\o(――→,\s\up7(点燃))2CO2＋2H2O。(火焰明亮且伴有黑烟)③加聚反应：nCH2===CH2eq\o(――→,\s\up7(催化剂))。(3)苯分子中碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，易发生取代反应，能发生加成反应，难发生氧化反应。写出下列反应的化学方程式：①燃烧反应：2C6H6＋15O2eq\o(――→,\s\up7(点燃))12CO2＋6H2O(火焰明亮，带浓烟)。②取代反应：A.苯与液溴反应：；B.苯的硝化反应：。③加成反应：一定条件下与H2加成：。5．烷烃(1)烷烃的结构与性质通式CnH2n＋2(n≥1)结构①链状(可带支链)分子中碳原子呈锯齿状排列；②碳原子间以单键相连，其余价键均被氢原子饱和物理性质①密度：随分子中碳原子数的增加而增大，但都小于水的密度②熔沸点：随分子中碳原子数的增加而升高③状态：气态→液态→固态，碳原子数小于5的烷烃常温下呈气态化学性质①取代反应；②氧化反应(燃烧)；③分解反应(高温裂化、裂解)(2)烷烃的习惯命名法①当碳原子数n≤10时，用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示；当n＞10时，用汉字数字表示。②当碳原子数n相同时，用正、异、新来区别。如CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷，(CH3)2CHCH2CH3称为异戊烷，C(CH3)4称为新戊烷。知识点二碳的成键特点 同系物和同分异构体1．有机化合物中碳原子的成键特点(1)成键数目：碳原子的最外层有4个电子，可与其他原子形成4条共价键，而且碳原子之间也能相互形成共价键。(2)成键种类：碳原子不仅可以形成单键，还可以形成双键和三键。(3)连接方式：多个碳原子可以相互结合形成碳链，也可以形成碳环，碳链或碳环上还可以连有支链。2．同系物(1)概念：结构相似，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。(2)烷烃同系物：分子式都符合CnH2n＋2(n≥1)，如CH4、CH3CH3、互为同系物。(3)同系物的化学性质相似，物理性质呈现一定的递变规律。(4)同系物的判断方法：①一差：分子组成上至少相差一个CH2原子团。②二(相)似：结构相似，化学性质相似。③三相同：组成元素相同，官能团种类和个数相同，分子组成的通式相同。3．同分异构体(1)概念：具有相同的分子式，但具有不同结构的化合物互称为同分异构体。(2)常见烷烃的同分异构体：甲烷、乙烷、丙烷无同分异构现象；丁烷的同分异构体有2种；戊烷的同分异构体有3种。4．有机物结构的表示方法(1)球棍模型：用来表现化学分子的三维空间分布。棍代表共价键，球表示构成有机物分子的原子。如下图分别为丙烷、乙烯的球棍模型。(2)比例(填充)模型：是一种与球棍模型类似，用来表现分子三维空间分布的分子模型。球代表原子，大和小代表原子直径的大小，球和球紧靠在一起。比例模型表示的是原子的相对大小及连接形式，更接近分子的真实结构。如图分别是甲烷和乙酸的比例模型。(3)结构式：用元素符号和短线表示有机物分子中原子的排列和结合方式的式子。例如：乙烷、乙烯的结构式分别为、。(4)结构简式：结构简式是结构式的简单表达，应能表现该物质的官能团。例如丙烷、乙烯、乙醇的结构简式分别为：CH3CH2CH3、CH2=CH2、CH3CH2OH。(5)键线式：碳碳键用线段来体现，拐点或端点表示碳原子。碳原子上的氢原子不必标出，其他原子或其他原子上氢原子都要指明。例如：丙烯、正丙醇的键线式分别为、知识点三化石燃料、合成有机高分子1．煤的综合利用(1)煤的组成煤是由有机物和少量无机物组成的复杂混合物，主要含有碳元素，还含有少量氢、氧、氮、硫等元素。(2)煤的干馏：①含义把煤隔绝空气加强热使其分解的过程，是一个复杂的物理、化学变化过程。②产物(3)煤的气化将煤转化为可燃性气体的过程，目前主要方法是利用碳和水蒸气反应制水煤气。化学方程式为：C(s)＋H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高温))CO(g)＋H2(g)。(4)煤的液化①直接液化：煤＋氢气eq\o(――→,\s\up8(催化剂),\s\do6(高温))液体燃料②间接液化：煤＋水eq\o(――→,\s\up8(高温))水煤气eq\o(――→,\s\up8(催化剂),\s\do8(高温))甲醇等2．石油的综合利用(1)石油的成分：由多种碳氢化合物组成的混合物，主要成分是烷烃、环烷烃和芳香烃。所含元素以C、H为主，还含有少量N、S、P、O等。(2)石油的加工方法过程目的分馏把原油中各组分分离成沸点不同的分馏产物获得各种燃料用油裂化把相对分子质量大的烃断裂成相对分子质量小的烃得到更多的汽油等轻质油裂解深度裂化，产物呈气态得到乙烯、丙烯、甲烷等化工原料3．天然气的综合利用(1)天然气的主要成分是甲烷，它是一种清洁的化石燃料，更是一种重要的化工原料。(2)天然气与水蒸气反应制取H2原理：CH4＋H2O(g)eq\o(――→,\s\up8(高温),\s\do5(催化剂))CO＋3H2。4．高分子材料的合成及应用(1)三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维。(2)聚合反应合成聚乙烯的化学方程式：nCH2===CH2eq\o(――→,\s\up7(催化剂))，单体为CH2===CH2，链节为—CH2—CH2—，聚合度为n。(3)完成下列反应的化学方程式①氯乙烯的聚合反应：；②苯乙烯的聚合反应：。(4)应用：包装材料、食品周转箱、农用薄膜、衣料等。知识点四简单有机物的空间结构1．熟记几种简单有机物的空间结构(1)甲烷是正四面体；(2)乙烯是平面形，6个原子位于同一平面上；(3)乙炔是直线形，4个原子位于同一直线上；(4)苯环是平面形，12个原子位于同一平面上，三条对角线四原子共线。2．碳原子的成键方式与分子的空间结构(1)当1个碳原子与其他4个原子连接时，构成以这个碳原子为中心的四面体结构。(2)当碳原子之间或碳原子与其他原子之间形成双键或三键时，形成该双键的碳原子以及与之直接相连的原子处于同一平面上；形成三键的碳原子以及与之直接相连的原子在同一直线上。(3)判断原子是否在同一平面的关键：判断分子中是否存在饱和碳原子，若分子中有饱和碳原子，则分子中所有的原子一定不共面。第三部分：典型例题剖析高频考点1考查常见烃分子的组成、结构、性质与应用例1.（2022·河北·模拟预测）关于化合物X()的说法正确的是A．X的化学式为C10H6 B．分子中的所有原子一定在同一平面C．X的苯环上的一氯取代物有2种 D．能使酸性KMnO4溶液褪色和发生加聚反应【解析】A．由X的结构简式可知，X的分子式为，A错误；B．碳碳双键和苯环均为平面结构，碳碳单键可以旋转，分子中的所有原子可能在同一平面，但不能说一定在同一平面，B错误；C．X的苯环上只有一种化学环境的氢原子，X的苯环上的一氯取代物有1种，C错误；D．氯的电负性弱于氧，使得羧基中羟基的极性增强，容易电离出氢离子，酸性增强，故X分子中含有碳碳双键，能发生加聚反应，苯环上有侧链乙烯基，能被酸性溶液氧化而使之褪色，D正确；故选D。【答案】D【名师点睛】本题需要注意的是选项B，苯及乙烯中所有原子共面，考生们就容易错选B，忽略了苯环平面与乙烯平面是由单键连接，可以旋转，使苯环平面与乙烯平面不一定在同一平面。【变式训练】（2021·湖南·模拟预测）关于苯乙烯()的下列叙述，正确的是①能使KMnO4酸性溶液褪色；②可发生加聚反应；③可溶于水；④可溶于苯中；⑤能与浓硝酸发生取代反应；⑥所有的原子可能共平面A．①②④⑤ B．①②③⑥C．①②④⑤⑥ D．全部正确【解析】①苯乙烯含有碳碳双键，能使KMnO4酸性溶液褪色，故①正确；②苯乙烯含有碳碳双键，可发生加聚反应，故②正确；③苯乙烯属于烃，烃不溶于水，故③错误；④有机物易溶于有机溶剂，苯乙烯可溶于苯中，故④正确；⑤苯乙烯含有苯环，能与浓硝酸发生取代反应，故⑤正确；⑥苯环是平面结构、乙烯是平面结构，单键可以旋转，所以苯乙烯所有的原子可能共平面，故⑥正确；故选C。【答案】C高频考点2考查有机反应类型的判断例2.（2022·湖南省临澧县第一中学模拟预测）下列有关乙烯的反应中属于加聚反应的是A．在空气中完全燃烧 B．使酸性高锰酸钾溶液褪色C．在一定条件下生成聚乙烯 D．使溴的四氯化碳溶液褪色【解析】A．燃烧为氧化反应，故A不选；B．使酸性高锰酸钾溶液褪色，为氧化反应，故B不选；C．生成聚乙烯为加聚反应，故C选；D．使溴的四氯化碳溶液褪色，发生加成反应，故D不选；故选：C。【答案】C【方法归纳】有机反应类型的判断方法(1)依据概念及所含官能团判断①取代反应取代反应的特点是“有上有下”，反应中一般有副产物生成；卤代、水解、硝化、酯化均属于取代反应。②加成反应加成反应的特点是“只上不下”，反应物中一般含碳碳双键、碳碳三键、苯环等。③氧化反应主要包括有机物的燃烧，碳碳不饱和键被酸性KMnO4溶液氧化，葡萄糖(含醛基)与新制Cu(OH)2悬浊液、银氨溶液的反应，醇的催化氧化等。(2)依据反应条件判断①当反应条件是稀酸并加热时，通常为酯或糖类的水解反应。②当反应条件为Cu或Ag作催化剂、加热，并有O2参加反应时，通常为醇的催化氧化。③当反应条件为催化剂并有H2参加反应时，通常为碳碳双键、碳碳三键、苯环的加成反应。④当反应条件为光照时且与卤素单质(Cl2或溴蒸气)反应时，通常为烷烃或苯环侧链烷烃基上的氢原子发生的取代反应。⑤当反应条件为铁或FeX3作催化剂且与X2反应时，通常为苯环上的氢原子被取代，发生取代反应。【变式训练】（2022·全国·高三专题练习）下列关于苯及其同系物的说法正确的是A．苯和苯的同系物都能与溴水发生取代反应B．苯和苯的同系物都能使酸性KMnO4溶液褪色C．苯和苯的同系物都能与H2发生加成反应D．苯的同系物比苯更易发生取代反应是由于苯环对烷基影响的结果【解析】A．苯与苯的同系物不能与溴水发生化学反应，发生溴代反应时必须使用液溴，故A项错误；B．苯的同系物大都能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色，但苯不能使酸性KMnO4溶液褪色，故B项错误；C．苯和苯的同系物都能发生苯环上的加成反应，故C项正确