烷烃与烯烃

化学· 11.4, 11.5 (2026-2028 syllabus)· 18 分钟阅读

1. 核心内容：烷烃与烯烃的结构和分类★★☆☆☆⏱ 5 min

烷烃和烯烃是两类最简单的烃同系物系列，烃是仅由碳原子和氢原子构成的化合物。

📘 定义

饱和烃

所有碳原子之间仅以单共价键相连的烃类，其结构中无法再接入额外的原子。

例:

甲烷 ( $C H_{4}$ )、乙烷 ( $C_{2} H_{6}$ )

烷烃是通式为 $C_{n} H_{2 n + 2}$ 的饱和烃，其中 $n$ 为碳原子数（ $n \geq 1$ ）。烯烃是含有一个 C=C 双键官能团的不饱和烃，通式为 $C_{n} H_{2 n}$ ，其中 $n \geq 2$ （形成双键至少需要2个碳原子）。

📐 例题

写出丙烷（含3个碳原子的烷烃）和丙烯（含3个碳原子的烯烃）的分子式。

1
对于丙烷（烷烃）：使用通式 $C_{n} H_{2 n + 2}$ ，取 $n = 3$ 。代入计算： $2 (3) + 2 = 8$ ，因此分子式为 $C_{3} H_{8}$ 。
2
对于丙烯（烯烃）：使用通式 $C_{n} H_{2 n}$ ，取 $n = 3$ 。代入计算： $2 (3) = 6$ ，因此分子式为 $C_{3} H_{6}$ 。

Exam tip:

请记住烯烃比对应的烷烃少两个氢原子，原因是 C=C 双键取代了一个 C-C 单键和两个 C-H 单键。

2. 核心内容：烷烃的核心反应★★☆☆☆⏱ 4 min

烷烃的反应活性较低，你只需要牢记两类核心反应：完全燃烧，以及在紫外线（UV）照射下与卤素发生的取代反应。

完全燃烧：烷烃在过量氧气中燃烧生成二氧化碳和水，同时释放大量能量，因此被广泛用作家用燃料和交通燃料。
与卤素的取代反应：在紫外线照射下（例如直射阳光），烷烃可与氯、溴等卤素发生反应。烷烃中的一个氢原子被卤素原子取代，生成卤代烃和卤化氢。

📐 例题

写出甲烷完全燃烧的文字方程式，以及甲烷与氯气在紫外线照射下反应的文字方程式。

1
甲烷的完全燃烧： $methane + oxygen \to carbon dioxide + water$
2
甲烷与氯气的取代反应： $methane + chlorine \to chloromethane + hydrogen chloride$

Exam tip:

如果氧气不足，不完全燃烧会生成一氧化碳或炭黑而非二氧化碳，但在核心层级的考题中你只需要掌握完全燃烧的反应方程式即可。

3. 核心内容：烯烃的核心反应与不饱和度检验★★★☆☆⏱ 5 min

由于 C=C 双键的存在，烯烃的反应活性比烷烃更高：双键可以断裂形成单键，接入新的原子，该过程被称为加成反应。

📘 定义

加成反应

小分子在双键（或三键）两端发生加成，断裂双键中的一根键形成两个新的单键，最终仅生成一种饱和产物的反应。

燃烧反应：烯烃在过量氧气中燃烧生成二氧化碳和水，但由于其碳氢比更高，燃烧时的火焰比烷烃更黄、烟更浓。
溴水不饱和度检验：橙色的溴水可以在烯烃的 C=C 双键两端发生加成，生成无色的二溴代烷，因此溴水与烯烃混合后橙色会褪去。溴水与烷烃不发生反应，因此橙色会保持不变。

📐 例题

一名学生向两支试管中分别加入溴水，两支试管分别盛有己烷（烷烃）和己烯（烯烃）。描述两支试管中的现象，并解释发生的反应。

1
盛有己烷的试管：橙色溴水保持橙色。由于烷烃是饱和烃，无法发生加成反应，因此没有反应发生。
2
盛有己烯的试管：橙色溴水变为无色。发生加成反应，溴在己烯的 C=C 双键两端加成，生成无色的二溴己烷。

Exam tip:

描述烯烃的阳性检验结果时，你必须明确说明溴水从橙色变为无色。仅说明溴水“变澄清”无法拿到全部分数，因为澄清的溶液仍然可能带有颜色。

4. 仅拓展内容：烯烃的其他反应与裂化过程★★★★☆Extended 专属⏱ 6 min

对于拓展层级的考试，你需要牢记另外两类烯烃加成反应，以及从大分子烷烃制备烯烃的工业裂化工艺。

氢化反应（加氢加成）：烯烃在150°C、镍催化剂的条件下与氢气反应，生成对应的烷烃。该反应用于将液态的不饱和植物油转化为固态人造黄油。
水合反应（加蒸汽加成）：烯烃在300°C、60-70大气压、磷酸催化剂的条件下与水蒸气反应，生成醇。这是工业上由乙烯制备乙醇的方法。
裂化反应：原油中提取的利用率较低的大分子烷烃，在600-700°C、氧化铝催化剂（或仅高温）的条件下分解为更小的烷烃和烯烃。裂化生成的烯烃可用于生产塑料和其他工业化学品。

📐 例题

写出乙烯氢化反应和乙烯水合反应的文字方程式，同时注明每个反应所需的条件。

1
乙烯的氢化反应： $ethene + hydrogen \to ethane$ 。反应条件：150°C，镍催化剂。
2
乙烯的水合反应： $ethene + steam \to ethanol$ 。反应条件：300°C，60-70大气压，磷酸催化剂。

Exam tip:

回答拓展层级的工业反应相关问题时，务必写出完整的反应条件，这类条件通常在考题中单独占1-2分。

5. 常见陷阱

错误做法:

将通式 $C_{n} H_{2 n}$ 用于烷烃而非烯烃

原因:

混淆了两个同系列的通式

正确做法:

记住烷烃是饱和的（氢原子数达到最大值），因此使用 $C_{n} H_{2 n + 2}$ ；烯烃含有一个C=C双键，因此使用 $C_{n} H_{2 n}$

错误做法:

描述不饱和度测试时称溴水'变澄清'而非'从橙色变为无色'

原因:

考官要求明确提及颜色变化，'澄清'无法确认发生了颜色改变

正确做法:

始终写出完整的颜色变化：烯烃测试阳性的现象是橙色变为无色

错误做法:

将一氧化碳或炭黑写为完全燃烧的产物

原因:

混淆了完全燃烧和不完全燃烧反应

正确做法:

完全燃烧在氧气充足的条件下发生，仅生成二氧化碳和水；一氧化碳/炭黑是氧气不足时不完全燃烧的产物

错误做法:

认为烯烃可以发生取代反应

原因:

烯烃含有高活性的C=C双键，发生的是加成反应而非取代反应

正确做法:

烷烃在紫外光条件下与卤素发生取代反应；烯烃无需紫外光即可与卤素发生加成反应

错误做法:

忘记拓展阶段要求的氢化/水合反应所需的催化剂和反应条件

原因:

考试中反应条件单独占分

正确做法:

熟记每个拓展阶段工业反应的精确温度、压力和催化剂要求

6. 速查表

性质	烷烃	烯烃
通式	$C_{n} H_{2 n + 2}$ ( $n \geq 1$ )	$C_{n} H_{2 n}$ ( $n \geq 2$ )
键型	仅含C-C单键（饱和）	含一个C=C双键（不饱和）
反应活性	相对不活泼	更活泼
燃烧火焰	明亮蓝色火焰	带烟黄色火焰
溴水测试	无变化（保持橙色）	橙色→无色
核心反应	燃烧、取代（紫外光条件）	燃烧、加成（溴单质）
拓展反应	裂化原料	氢化、水合、聚合

7. 常见问题

饱和烃和不饱和烃的区别是什么？

饱和烃（例如烷烃）的碳原子之间仅存在单共价键，结构中无法再添加更多原子。不饱和烃（例如烯烃）至少含有一个C=C双键，因此可以发生加成反应引入更多原子。

在考试题目中我该如何区分烷烃和烯烃？

使用溴水测试：向样品中加入橙色的溴水并振荡。如果橙色保持不变，样品为烷烃（无反应发生）。如果橙色溶液变为无色，样品为烯烃（发生了溴的加成反应）。

深入阅读

syllabusCIE IGCSE 化学 0620 2026-2028 教学大纲参考第11.4和11.5节

下一步

在你掌握了烷烃和烯烃的结构与反应之后，就可以进入有机化学的下一个同系列内容：醇与羧酸，这部分内容建立在你已经学到的官能团反应原理之上。对于拓展层级的学生，你还可以将烯烃相关知识应用到聚合反应中，小分子烯烃单体连接形成长聚合物链，用于制造塑料和工业材料。请务必练习绘制碳原子数不超过4的无支链烷烃和烯烃的展开式，书写所有核心和拓展反应的文字方程式，这些内容在第3卷（核心）和第4卷（拓展）考试中都高频出现。定期复习溴水测试相关内容，这是两个层级考试中都常见的2-3分考题。