高中化学第一节 认识有机化合物第2课时习题

第2课时　烷烃的性质

基础过关练

题组一　烷烃的性质

1.有关烷烃的叙述:①都是可燃物;②特征反应是取代反应;③碳原子数相邻的两种烷烃在分子组成上相差一个甲基。其中正确的是(　　)

A.①和③ B.②和③

C.只有① D.①和②

2.下列反应中,光照对反应几乎没有影响的是(　　)

A.氯气与氢气反应

B.次氯酸分解

C.甲烷与氯气反应

D.甲烷与氧气反应

3.天然气的主要成分CH4是一种会产生温室效应的气体,对于分子数相同的CH4和CO2,CH4产生的温室效应更明显。下面有三条关于天然气的叙述:①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源;②等质量的CH4和CO2产生的温室效应前者更明显;③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是(　　)

A.①和② B.只有①

C.只有③ D.①②③

4.(2019湖南醴陵二中等高一下期中联考)下列有关烷烃的叙述中,不正确的是(　　)

A.在烷烃分子中,所有的化学键都为单键

B.所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应

C.烷烃分子的通式为CnH2n+2,符合该通式的烃不一定是烷烃

D.随着碳原子数的增加,烷烃的熔、沸点逐渐升高

题组二　有机物的燃烧规律

5.(2019山东德州第二中学高一下期中)燃烧法是测定有机物分子式的一种重要方法。完全燃烧0.2 mol某烃后,测得生成17.92 L(标准状况下)二氧化碳和18 g水,则该烃的分子式为(　　)

A.C2H6 B.C3H8

C.C4H10 D.C8H18

6.在常温、常压下,取下列四种气态烃各1 mol,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是(　　)

A.CH4　 B.C3H8　

C.C4H10　 D.C2H6

7.某气态烃在密闭容器内与氧气混合完全燃烧,如果燃烧前后容器内(温度高于100 ℃)压强保持不变,该烃可能是(　　)

A.C2H6　　B.C2H4　

C.C3H8　    D.C3H6

8.在标准状况下,11.2 L甲烷和22.4 L氧气混合后点燃,恢复到原状况时,气体的体积共(　　)

A.11.2 L　   B.22.4 L

C.33.6 L       D.44.8 L

题组三　对取代反应的理解

9.下列反应中,不属于取代反应的是(　　)

A.CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl

B.CH4+2O2CO2+2H2O

C.CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBr

D.C2H6+Cl2C2H5Cl+HCl

10.下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(深度解析)

A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1,混合发生取代反应,只生成CH3Cl

B.甲烷与氯气的取代反应,生成的产物中CH3Cl最多

C.甲烷与氯气的取代反应,生成的产物为混合物

D.1 mol甲烷生成CCl4最多消耗2 mol氯气

11.(2019江西南昌第二中学高一下月考)下列烷烃在光照条件下与氯气反应,能生成两种一氯代物的是(　　)

A.CH3CH2CH2CH3

B.CH3CH2CH(CH3)CH3

C.C(CH3)4

D.CH3C(CH3)2CH2CH3

12.(2019北京师大附中高一下期中)CH4和Cl2按照一定比例充入大试管中。将此试管倒立在盛有AgNO3溶液的水槽中,放在光亮处,片刻后发现试管内液面上升且内壁上有油状液滴出现。

(1)CH4的电子式为　　　　　。 

(2)CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。反应类型是　　　　　。 

(3)若要使0.5 mol CH4完全和Cl2发生取代反应,并生成相同物质的量的四种取代产物,则需要Cl2的物质的量为　　　　mol。 

(4)结合化学用语说明水槽中溶液发生的变化及原因:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

能力提升练

题组一　烷烃的性质

1.(2020辽宁鞍山高一期中,)下列关于链状烷烃的说法正确的有(　　)

①在链状烷烃分子中,所有的化学键都是单键

②分子组成满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是烷烃

③丙烷分子中所有的碳原子可能在同一平面上

④烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,说明烷烃不能发生氧化反应

⑤CH3CH(CH3)CH2CH3的一氯代物有四种

⑥碳原子间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物一定是链状烷烃

A.3个 B.4个 

C.5个 D.6个

2.(2019吉林长春外国语学校高一下月考,)硅与碳属于同族元素,有一类由Si和H形成的有机硅化合物称为“硅烷”,硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似。下列叙述中不正确的是(　　)

A.硅烷的通式为SinH2n+2(n≥1)

B.乙硅烷(SiH3SiH3)的二氯代物有两种

C.甲硅烷(SiH4)沸点比甲烷(CH4)低

D.甲硅烷热稳定性小于甲烷

3.()已知正四面体形分子E和直线形分子G反应,生成四面体形分子L和直线形分子M(组成E分子的元素原子序数小于10,组成G分子的元素为第三周期的元素)。如下图所示,则下列判断中正确的是(深度解析)

A.常温常压下,L是一种液态有机物

B.E是一种含有非极性键的分子

C.干燥的G能漂白有色物质

D.上述反应的类型是取代反应

题组二　有机物的燃烧规律

4.(2019黑龙江哈尔滨第六中学高一下月考,)某两种气态烃组成的混合物,取2.24 L(标准状况下)充分燃烧,得到0.16 mol二氧化碳气体和3.6 g液态水。下列分析中不正确的是(　　)

A.此气体中一定含有甲烷

B.此气体若是乙烯(CH2CH2)与甲烷的混合气体,则甲烷与乙烯的体积比为2∶3

C.此混合气体中一定不含有丙烷

D.此混合气体中可能含有乙烷

5.()已知某种气态化石燃料中含有碳和氢两种元素。为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量分数,可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧,并使产生的气体全部通入如图所示的装置,得到如表所列的实验数据(U形管中干燥剂只吸收水蒸气且假设产生的气体完全被吸收)。

根据实验数据计算:

(1)实验完毕后,生成物中水的质量为　　　　g。假设集气瓶里生成一种正盐,其质量为　　　　g。 

(2)生成的水中氢元素的质量为　　　　g。 

(3)生成的CO2中碳元素的质量为　　　　g。 

(4)该气态化石燃料中碳元素与氢元素的质量比为　　　。 

题组三　烷烃取代反应的原理与应用

6.(2019江西高安中学高一下期末,)利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下:

试回答下列问题:

(1)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)B装置有三种功能:①混匀混合气体;②　　　　　　;③　　　　　　　。 

(3)E装置中除盐酸外,还含有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法为　　　　(填字母)。 

a.分液法　　　b.蒸馏法　　　c.结晶法

(4)将1 mol CH4与Cl2发生取代反应,充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol,则参加反应的Cl2的物质的量为

　　　　　　。 

(5)已知丁烷与氯气发生取代反应的产物之一为C4H8Cl2,其有　　　　　种同分异构体。 

答案全解全析

基础过关练

1.D　①烷烃都是可燃物,正确;②烷烃的特征反应是取代反应,正确;③碳原子数相邻的两种烷烃在分子组成上相差一个“CH2”,故正确的是①②,选项D正确。

2.D　氯气与氢气可在光照或点燃条件下发生化合反应生成氯化氢,A不符合题意;次氯酸具有不稳定性,在光照条件下发生反应:2HClO 2HCl+O2↑,B不符合题意;光照条件下,氯气与甲烷发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等有机物和氯化氢,C不符合题意;甲烷与氧气在点燃的条件下反应,光照条件下不反应,D符合题意。

3.A　①天然气燃烧时生成的污染物与煤、柴油相比较少,天然气是较清洁的能源,正确;②CH4的相对分子质量为12+4=16,CO2的相对分子质量为12+16×2=44,分子数相同的CH4和CO2,CH4产生的温室效应更明显,相同质量的CH4和CO2,CH4的物质的量更大,产生的温室效应更明显,正确;③天然气燃烧不会导致酸雨,错误。

4.C　烷烃中只有碳碳单键和碳氢键,A正确;在光照条件下和卤素单质发生取代反应是烷烃的通性,B正确;符合CnH2n+2通式的烃一定是烷烃,C错误;随着碳原子数的增加,烷烃分子间作用力增大,熔、沸点升高,D正确。

5.C　生成标准状况下二氧化碳的体积为17.92 L,则0.2 mol烃中含碳原子的物质的量n(C)==0.8 mol,生成水的质量为18 g,则0.2 mol烃中含氢原子的物质的量n(H)=×2=2 mol,则1 mol烃中n(C)=0.8 mol×5=4 mol,n(H)=2 mol×5=10 mol,则该烃的分子式为C4H10。

6.C　设气态烃的分子式为CxHy,则其完全燃烧的化学方程式为CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O,则1 mol气态烃完全燃烧时耗氧量为(x+) mol,将题给物质分别代入,比较可知C4H10耗氧量最多。

7.B　设气态烃的分子式为CxHy,则其完全燃烧的化学方程式为CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O(g),燃烧前后压强不变,说明燃烧前后气体总体积不变,即1+x+=x+,得y=4,所以B正确。

8.A　甲烷燃烧的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O,标准状况下,水不是气体,11.2 L甲烷与22.4 L氧气恰好完全反应,反应后气体只有生成的二氧化碳,其体积为11.2 L。

9.B　反应CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl符合取代反应要求,属于取代反应,A不符合题意;反应CH4+2O2CO2+2H2O不符合取代反应要求,属于氧化反应,B符合题意;反应CH3CH2Br+H2OCH3CH2OH+HBr符合取代反应要求,属于取代反应,C不符合题意;反应C2H6+Cl2C2H5Cl+HCl符合取代反应要求,属于取代反应,D不符合题意。

10.C　甲烷与氯气一旦开始发生取代反应就不会停止在某一步,四种有机物都会产生,故得不到纯净的CH3Cl,A错误,C正确;甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子,消耗1 mol氯气,生成1 mol HCl,故产物中HCl最多,B错误;1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯气,D错误。

知识拓展　甲烷与氯气发生的取代反应的特征是产物的量具有不确定性,如甲烷与氯气的反应,生成物中既有一氯甲烷,也有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳,这些生成物的存在与甲烷和氯气的物质的量之比无关。所以在分析甲烷与氯气反应产物的时候,我们不难发现,最多的产物为HCl,而有机产物中哪一种物质的量最多是无法确定的。

11.A　CH3CH2CH2CH3中有2种氢原子,所以一氯代物有2种,A正确; CH3CH2CH(CH3)CH3中有4种氢原子,所以一氯代物有4种,B错误;C(CH3)4中有1种氢原子,所以一氯代物有1种,C错误;CH3C(CH3)2CH2CH3中有3种氢原子,所以一氯代物有3种,D错误。

12.答案　(1)H····H

(2)CH4+Cl2 CH3Cl+HCl　取代反应

(3)1.25

(4)CH4和Cl2在光照条件下反应生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,生成的HCl溶于水与AgNO3溶液反应:Ag++Cl- AgCl↓,溶液中有白色沉淀产生

解析　(3)0.5 mol甲烷完全与氯气发生取代反应,若生成相同物质的量的四种取代物,则每种取代物的物质的量是0.125 mol,甲烷和氯气的取代反应中,被取代的氢原子的物质的量与氯气的物质的量相等,所以生成0.125 mol一氯甲烷需要氯气0.125 mol,生成0.125 mol二氯甲烷需要氯气0.25 mol,生成0.125 mol三氯甲烷需要氯气0.375 mol,生成0.125 mol四氯化碳需要氯气0.5 mol,所以共消耗氯气0.125 mol+0.25 mol+0.375 mol+0.5 mol=1.25 mol。(4)CH4和Cl2在光照条件下反应生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,随着反应的进行,Cl2不断被消耗,黄绿色逐渐变浅,又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下均为无色液体,难溶于水,因此试管壁上有油状液滴;因生成的HCl易溶于水,反应后,试管内气体压强减小,试管内水位上升,但不完全充满试管;HCl溶于水后与AgNO3溶液反应:Ag++Cl- AgCl↓,所以观察到水槽中的溶液中有白色沉淀产生。

能力提升练

1.B　①烷烃分子中每个碳原子形成的四个共价键全是单键,正确;②分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是烷烃,正确;③丙烷分子中3个碳原子一定不在同一直线上,但可以在同一平面上,正确;④烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,但能与O2发生氧化反应,错误;⑤CH3CH(CH3)CH2CH3有4种不同化学环境的氢,其一氯代物有四种,正确;⑥碳原子间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物可能是链状烷烃或环烷烃,错误。

2.C　由烷烃通式CnH2n+2(n≥1)可推知硅烷的通式为SinH2n+2(n≥1),A正确;乙硅烷(SiH3SiH3)的二氯代物有两种,B正确;甲硅烷(SiH4)的相对分子质量比甲烷(CH4)的大,则甲硅烷(SiH4)的沸点比甲烷(CH4)的高,C不正确;非金属性Si<C,则甲硅烷热稳定性小于甲烷,D正确。

3.D　本题实为用图像考查甲烷与氯气的反应。L为CH3Cl,常温常压下是一种气态有机物,A错误;E为甲烷,只含有极性键,不含有非极性键,B错误;G为氯气,干燥的氯气不能漂白有色物质,C错误;图示反应属于取代反应,D正确。

规律方法　对于涉及模型的题目,我们首先需要正确判断题给模型所代表的具体物质,再在此基础上进行分析。如本题所给的物质E,从结构特征上分析E可能为CH4或者SiH4,再由G为第三周期元素组成的单质可知,G一定为Cl2,因为原子半径Si>Cl,所以E就不可能为SiH4。作出上述判断后,解题过程就会变得简单。

4.D　标准状况下,2.24 L气体的物质的量为0.1 mol,3.6 g液态水的物质的量为0.2 mol,因此n(烃)∶n(C)∶n(H)=1∶1.6∶4,所以混合物的平均分子式为C1.6H4,根据碳原子数可知,混合烃中一定含有甲烷(CH4),又根据氢原子数可知另一种气态烃分子中氢原子数为4,A、C正确,D错误;设乙烯(CH2 CH2)和甲烷(CH4)物质的量之比为x∶y,则有=1.6,解得x∶y=3∶2,B正确。

5.答案　(1)1.8　5　(2)0.2　(3)0.6　(4)3∶1

解析　(1)生成水的质量为102.9 g-101.1 g=1.8 g,生成正盐即CaCO3的质量为×100 g·mol-1=5 g。

(2)生成的水中氢元素的质量为×2 g·mol-1=0.2 g。

(3)生成的CO2中碳元素的质量为×12 g·mol-1=0.6 g。

(4)碳元素与氢元素的质量比为0.6∶0.2=3∶1。

6.答案　(1)CH4+Cl2 CH3Cl+HCl

(2)控制气体流速　干燥气体

(3)a　(4)3 mol　(5)9

解析　(1)C装置中生成CH3Cl的化学方程式为CH4+Cl2 CH3Cl+HCl。(3)氯代烃不溶于水,而HCl极易溶于水,可以采用分液法分离出盐酸。(4)根据充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol,可以设其物质的量分别是x mol、(x+0.1) mol、(x+0.2) mol、(x+0.3) mol,则x mol+(x+0.1) mol+(x+0.2) mol+(x+0.3) mol=1 mol,解得x=0.1,参加反应的氯气的物质的量为0.1 mol+(2×0.2) mol+(3×0.3) mol+(4×0.4) mol=3 mol。(5)丁烷有两种结构,则确定C4H8Cl2的同分异构体数目可以采取“定一移一”法:、、,共有9种同分异构体。