烷烃

本页讲解中五碳化合物一章的内容标准 10.3：烷烃。烷烃是最简单的同系列，也是你每天使用的燃料，天然气、汽油和柴油大多是烷烃。

学会它的通式、性质趋势和两个可考的反应，会给你一个清晰的模板，用于后面每一族。

什么是烷烃？

烷烃是饱和烃：只含碳和氢（烃），且只有碳–碳单键（饱和）。每个碳原子都与尽可能多的氢原子结合，这就是「饱和」的意思。

通式：CₙH₂ₙ₊₂。 代入 n 的值即可得到任一成员。n = 1 时为 CH₄；n = 2 时为 C₂H₆；n = 3 时为 C₃H₈；n = 4 时为 C₄H₁₀。

你必须掌握的头四个成员是：

名称	分子式	n
甲烷	CH₄	1
乙烷	C₂H₆	2
丙烷	C₃H₈	3
丁烷	C₄H₁₀	4

物理性质

烷烃遵循同系列的常见趋势：

• 状态。 头几个成员（甲烷到丁烷）在室温下是气体；中间成员是液体；更高的成员是固体。
• 沸点与熔点沿系列升高，因为较大的分子之间有更强的范德华力，分开它们需要更多能量。
• 溶解度。 烷烃不溶于水，但溶于有机溶剂。
• 密度低，沿系列逐渐增大。

化学性质

因为烷烃只有强的 C–C 与 C–H 单键、没有活泼的官能团，它相对不活泼。课程标准考两个反应。

1. 燃烧

烷烃是优良的燃料。在充足的氧气供应下，烷烃发生完全燃烧，生成二氧化碳和水，并释放大量热：

CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O

在有限的氧气供应下，发生不完全燃烧，生成一氧化碳（CO），一种有毒气体，和／或**烟灰（碳，C）**以及水。这就是为什么燃烧燃料的器具必须通风良好。

2. 与卤素的取代反应

在紫外光（阳光）存在下，烷烃通过取代与卤素（如氯）反应：一个氢原子被一个卤素原子取代，同时生成氯化氢：

CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl

这是取代反应，因为一个原子取代了另一个原子的位置。注意需要紫外光，这是考题最爱的细节。

例题

问题。 写出丙烷（C₃H₈）完全燃烧的配平方程式，并说出两种产物。

第一步，写出反应物和产物。 完全燃烧意味着丙烷与氧反应生成二氧化碳和水：

C₃H₈ + O₂ → CO₂ + H₂O

第二步，配平碳。 丙烷有 3 个碳，所以需要 3 CO₂：

C₃H₈ + O₂ → 3CO₂ + H₂O

第三步，配平氢。 丙烷有 8 个氢，所以需要 4 H₂O（4 × 2 = 8 H）：

C₃H₈ + O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

第四步，配平氧。 右边有 (3 × 2) + 4 = 10 个氧原子，所以需要 5 O₂：

C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O

答案。 C₃H₈ + 5O₂ → 3CO₂ + 4H₂O。

两种产物是二氧化碳和水。

练习题

问题。 解释为何烷烃被描述为相对不活泼，并说出烷烃与氯反应所需的条件。

答案。 烷烃是饱和的：每个碳–碳键都是单键，且没有活泼的官能团（没有双键）。C–C 与 C–H 单键强、不易断裂，所以烷烃相对不活泼。要让烷烃与氯反应，需要紫外光（阳光）；反应是取代，其中一个氢原子被一个氯原子取代，例如 CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl。

考试提示

两个答案能稳拿分。对于燃烧，要把氧气供应说准：充足的氧给出完全燃烧（CO₂ + 水）；有限的氧给出不完全燃烧（CO 和／或烟灰 + 水）。

对于卤素反应，永远把它命名为取代，并永远说出条件，紫外光。一个很常见的陷阱是把它与烯烃的加成反应混淆：烷烃是饱和的，所以只能取代，绝不加成。

配平燃烧方程式时，先配碳、再配氢、最后配氧最容易。

前后如何衔接

烷烃是你贯穿全章的参照点。当你遇到烯烃（标准 10.4）时，关键对比就是烯烃不饱和、发生加成，而烷烃只取代。

当你比较不饱和化合物较多烟灰的火焰时，燃烧会再次出现。因为燃烧与配平方程式在整个 SPM化学 里都会考，你在这里做的练习会远远超出这一条标准。

本节定位

这是 碳化合物 一章的内容标准 10.3，是总论之后第一个具体的族。在本章 例题 里练更多配平方程式，并用 常见错误 页面确保你避开取代与加成的混淆。

在我们的在线一对一 SPM化学课上，以英文授课，每小时 RM50 起，老师会反复练习燃烧配平与取代条件，直到两者都变成自动，因为它们是本章最常考的要点之一。

快速回顾

• 烷烃是饱和烃，通式 CₙH₂ₙ₊₂。
• 头几个成员：甲烷、乙烷、丙烷、丁烷（CH₄、C₂H₆、C₃H₈、C₄H₁₀）。
• 沿系列沸点升高（较大分子间的力更强）。
• 完全燃烧 → CO₂ + H₂O；不完全燃烧 → CO／烟灰 + H₂O。
• 与卤素的取代需要紫外光：CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl。
• 因为饱和、只有强单键，所以相对不活泼。