高中同步测试卷·人教化学必修2：高中同步测试卷（五） word版含答案

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集训5　最简单的有机化合物——甲烷

(时间：90分钟，满分：100分)

一、选择题(本题包括16小题，每小题只有一个选项符合题意，共48分)

1．下列气体的主要成分不是甲烷的是(　　)

A．沼气  B．液化石油气

C．天然气  D．坑道气

2．下列反应不属于取代反应的是(　　)

A．C2H4＋Cl2C2H4Cl2

B．2C2H5OHC2H5—OC2H5＋H2O

C．C2H5Cl＋H2OC2H5OH＋HCl

D．CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl

3．中国石油天然气集团在四川发现了中国最大的天然气田，预计储量达7 000亿立方米。天然气的主要成分是甲烷，还含有一定量的乙烷、丙烷等可燃性气体。下列有关说法不正确的是(　　)

 A．甲烷与丙烷互为同系物

B．甲烷不能使高锰酸钾酸性溶液褪色

C．乙烷和氯气在光照的条件下可以发生取代反应

D．甲烷、乙烷、丙烷中的化学键都是极性共价键

4．在给定条件下，可与甲烷发生反应的是(　　)

A．氧气(光照)  B．氯气(光照)

C．高锰酸钾酸性溶液(常温)  D．浓硫酸(常温)

5．下列五种烃：①CH3CH2CH(CH3)2　②CH3C(CH3)3　③丙烷　④戊烷　⑤CH3CH(CH3)2，其沸点按由高到低的顺序排列正确的是(　　)

A．①②③④⑤  B．②③④⑤①

C．⑤②①③④  D．④①②⑤③

6．下列物质中互为同分异构体的是(　　)

A.C与C

B．O2与O3

7．下列气体在空气中充分燃烧后，其生成物既可使无水CuSO4变蓝，又可使澄清石灰水变浑浊的是(　　)

A．CO  B．CH4

C．H2  D．PH3

8．在同一系列中，所有同系物都具有(　　)

A．相同的相对分子质量  B．相同的物理性质

C．相似的化学性质  D．相同的最简式

9．下列关于碳氢化合物的叙述正确的是(　　)

A．碳氢化合物的通式为CnH2n＋2

B．燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物

C．碳原子间以单键相连的烃是烷烃

D．碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数

10．正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是(　　)

A．具有相似的化学性质

B．具有相同的物理性质

C．分子具有相同的空间结构

D．分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同

11．下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况(　　)

A．Ⅰ　　　　　　　　 B．Ⅱ　　　　　　　　

C．Ⅲ　　　　　　　　 D．Ⅳ

12．下列有关有机化合物的说法中正确的是(　　)

A．有机化合物都易燃烧

B．凡是含有碳元素的化合物都是有机化合物

C．易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂的物质一定是有机化合物

D．含碳原子数比丙烷多的烷烃都有同分异构体

13．已知一种有机物的分子式为C4H4，分子结构如图所示，若将该有机物与适量的氯气混合光照，则生成的卤代烃的种类共有(　　)

A．2种  B．4种

C．5种  D．6种

14．下列各组物质不属于同系物的是(　　)

15．以下四种基团：—CH3、—CH2—、可组合成烷烃分子。若某烷烃分子中同时且只存在这四种基团，则该烷烃含有的碳原子数最少为(　　)

A．4  B．5

C．8  D．9

16．一定条件下，两种气态烃的混合物共1 mol，在空气中完全燃烧生成1.5 mol CO2和2 mol水蒸气。关于该混合物的说法正确的是(　　)

A．一定有甲烷

B．一定有乙烷

C．一定含有甲烷，可能含有乙烷

D．可能是甲烷和丙烷的混合物

二、非选择题(本题包括4小题，共52分)

17．(16分)(1)分子式为C8Hm的烷烃，m值等于________；分子式为CnH22的烷烃，n值等于________；相对分子质量为212的烷烃的分子式为________。

(2)有下列几组物质：

A.H和H  B．甲烷和己烷

C．红磷和白磷  D．正丁烷和异丁烷

其中，①属于同分异构体的是________；②属于同位素的是________；③属于同素异形体的是________；④属于同一种物质的是________；⑤属于同系物的是________。

18．(14分)甲烷是最简单的有机物。

(1)在标准状况下，32 g CH4的物质的量为________mol，它的体积为________L，它所含有氢原子的数目为________。

(2)为了除去混在甲烷中的二氧化碳和水蒸气，可将混合气体先通过盛有______________(填物质名称，下同)的洗气瓶除去________；再通过盛有________的洗气瓶除去________。

19．(10分)如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲中注入10 mL CH4，同温同压下乙中注入50 mL Cl2，将乙中气体推入甲中，将该装置用日光照射一段时间，使反应充分进行。

(1)下列是某同学预测的实验现象：①气体最终变为无色；②反应结束后，甲管活塞向内移动；③甲内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是________(填序号)。

(2)甲中发生的化学反应的类型为________。

(3)反应后，用于吸收甲中剩余气体的试剂最好为________(填序号)。

A．水　　 B．氢氧化钠溶液

C．硝酸银溶液  D．饱和食盐水

(4)反应后，若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到

________________________________________________________________________。

20．(12分)美籍埃及人泽维尔用激光闪烁照相机拍摄到化学反应中化学键断裂和形成的过程，因而获得1999年诺贝尔化学奖。激光有很多用途，例如波长为10.3 μm的红外激光能切断B(CH3)3分子中的一个B—C键，使之与HBr发生取代反应：B(CH3)3＋HBrB(CH3)2Br＋CH4

而利用9.6 μm的红外激光却能切断两个B—C键并与HBr发生二元取代反应。

(1)试写出二元取代反应的方程式：

________________________________________________________________________。

(2)利用5.6 g B(CH3)3和9.72 g HBr正好完全反应，则生成物中除甲烷以外，其他两产物的物质的量之比为多少？

参考答案与解析

1．[导学号79900080]　解析：选B。液化石油气的主要成分为低级的烷烃，如丙烷。

2．[导学号79900081]　解析：选A。根据取代反应的定义和特点：“上一下一，有进有出”可知A不符合。

3．[导学号79900082]　解析：选D。A.甲烷与丙烷互为同系物，A正确；B.甲烷性质稳定，不能使高锰酸钾酸性溶液褪色，B正确；C.乙烷和氯气在光照的条件下可以发生取代反应，C正确；D.甲烷、乙烷、丙烷中的C—H化学键都是极性共价共价键，C—C化学键都是非极性共价键，D错误。答案选D。

4．[导学号79900083]　解析：选B。常温下甲烷性质稳定，与浓硫酸、高锰酸钾酸性溶液不发生反应。常温和光照条件下，氧气不能与甲烷发生反应。光照条件下氯气能与甲烷发生反应。

5．[导学号79900084]　解析：选D。方法一：烷烃的沸点，一般来说，具有不同碳原子数的烷烃，碳原子数越多沸点越高；具有相同碳原子数的烷烃，分子结构越趋于链状(支链越少)沸点越高，趋于球形(支链越多)沸点越低。方法二：所列五种烷烃，戊烷沸点最高，④应排在第一位，可排除A、B、C三项。

6．[导学号79900085]　解析：选D。同分异构体是具有相同分子式但分子结构不同的化合物的互称；同位素是具有相同质子数、不同中子数的同一元素的不同原子的互称；同素异形体是由同种元素组成的不同单质的互称。故A项为同位素，B项为同素异形体，C项为同系物。

7．[导学号79900086]　解析：选B。在空气中充分燃烧后，其生成物既可使无水CuSO4变蓝，又可使澄清石灰水变浑浊，说明该物质中有C、H两种元素，燃烧后生成CO2和H2O，甲烷符合题意。

8．[导学号79900087]　解析：选C。同系物分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，因此，同系物的相对分子质量应相差14的整数倍；同系物中碳、氢原子个数比不一定相同，即同系物的最简式不一定相同；对于同系物的化学性质，由于同系物的结构相似，所以，同系物的化学性质相似。

9．[导学号79900088]　解析：选D。CnH2n＋2是烷烃的通式，A错误；燃烧产物为二氧化碳和水的化合物不一定是碳氢化合物，化学式为CxHyOz的有机物完全燃烧的产物也是二氧化碳和水，B错误；碳原子间以单键相连的链烃才是烷烃，C错误；因为碳原子的相对原子质量为偶数，烃分子中的氢原子数也一定为偶数，所以“碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数”是正确的。

10．[导学号79900089]　解析：选D。分子式相同，结构不同的物质互称同分异构体，同分异构体的空间结构不同，化学性质也不一定相似，物理性质不相同。

11．[导学号79900090]　解析：选D。甲烷是正四面体结构，故比例模型更能反映其真实存在状况。

12．[导学号79900091]　解析：选D。大部分有机物能燃烧，少数有机化合物不能燃烧，A选项错误；有机化合物分子中都含有碳元素，部分含碳元素的化合物不是有机化合物，如CO、CO2、H2CO3、碳酸盐等，B选项错误；有机化合物易溶于有机溶剂，部分无机物也易溶于有机溶剂，如Br2和I2易溶于苯和CCl4，C选项错误；含碳原子数大于等于4的烷烃具有同分异构体，D选项正确。

13．[导学号79900092]　解析：选B。据C4H4分子结构可知分子中4个碳原子形成正四面体结构，所以分子完全对称，因此C4H3Cl、C4H2Cl2、C4HCl3、C4Cl4分子均只有一种结构，故生成的卤代烃一共有4种。

14．[导学号79900093]　解析：选C。结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物，故A、B、D均符合，而C项两者结构不相似，并且相差不是整数个CH2原子团，所以不属于同系物。

15．[导学号79900094]　解析：选C。将—CH2—、、依次连起来，剩余价键与—CH3相连。

16．[导学号79900095]　解析：选A。设混合烃的平均分子式为CxHy，则有

CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O(g)

1                 x     

1 mol             1.5 mol  2 mol

列式解得x＝1.5，y＝4

即混合烃的平均分子式为C1.5H4，则其中一定含有CH4，且另一种必须是含有4个H的烃。

17．[导学号79900096]　解析：(1)由烷烃的通式CnH2n＋2可知：n＝8，2n＋2＝18，故m＝18；2n＋2＝22，则n＝10；因12n＋(2n＋2)＝212，故相对分子质量为212的烷烃分子中的碳原子数n＝15，即分子式为C15H32。

(2)利用同位素、同素异形体、同系物及同分异构体的概念即可解答。

答案：(1)18　10　C15H32

(2)①D、F　②A　③C　④E　⑤B

18．[导学号79900097]　解析：(1)CH4的摩尔质量是16 g/mol，32 g CH4的物质的量n(CH4)＝＝2 mol，在标准状况下的体积为22.4 L/mol×2 mol＝44.8 L，它所含有的氢原子数目N(H)＝4N(CH4)＝4n(CH4)×NA＝4.816×1024。

(2)除去混在甲烷中的CO2和水蒸气，先通过盛有NaOH溶液的洗气瓶除去CO2，再通过盛有浓硫酸的洗气瓶除去水蒸气。

答案：(1)2　44.8　4.816×1024

(2)氢氧化钠溶液　二氧化碳　浓硫酸　水蒸气

19．[导学号79900098]　解析：(1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时二者恰好完全反应，而该注射器里氯气与甲烷的体积比为5∶1(>4∶1)，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气；该反应进行缓慢，不会产生火花；最终气体只有氯化氢和氯气，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲中活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子被氯原子逐一取代，故甲中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层。

答案：(1)②③　(2)取代反应　(3)B

(4)液体分为两层，产生白色沉淀

20．[导学号79900099]　解析：(1)B(CH3)3＋2HBrB(CH3)Br2＋2CH4。

(2)n[B(CH3)3]＝＝0.1 mol

n(HBr)＝＝0.12 mol

设生成B(CH3)2Br的物质的量为a，B(CH3)Br2的物质的量为b，

则：

解得：

n[B(CH3)2Br]∶n[B(CH3)Br2]＝4∶1

答案：(1)B(CH3)3＋2HBrB(CH3)Br2＋2CH4

(2)B(CH3)2Br和B(CH3)Br2的物质的量之比为4∶1