第3课时 烷烃的性质
新知探究(一)——烷烃的物理性质和氧化反应
1.烷烃的存在
天然气、沼气和煤层气的主要成分均为 ;护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡,其主要成分是含碳原子数较多的 。
2.烷烃的物理性质
相似性 递变性(随分子中碳原子数的增加)
熔、沸点 较低 逐渐
密度 比水 逐渐
状态 气态液态固态,常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态(常温常压下,新戊烷为气态)
溶解性 难溶于 ,易溶于汽油等
颜色 无色
3.烷烃的氧化反应
通常情况下,烷烃比较稳定,与 、 或高锰酸钾等 不发生反应。但可以燃烧发生氧化反应。CH4、C3H8完全燃烧的化学方程式分别为 、
。
[微点拨] CnH2n+2完全燃烧通式为CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O。
应用化学
正丁烷是一种重要的化工原料,正丁烷除直接用作燃料外,还用作亚临界生物技术提取溶剂、制冷剂和有机合成原料。
1.写出丁烷燃烧的化学方程式。
2.丁烷能否与强酸、强碱或者酸性高锰酸钾反应
[题点多维训练]
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)常温常压下,烷烃均为气体,沸点比H2O的低。 ( )
(2)烷烃均难溶于水。 ( )
(3)在做甲烷、乙烷燃烧实验前,气体一定要验纯。 ( )
(4)使用天然气(主要成分为CH4)的燃气灶,改用液化石油气(主要成分为C4H10),应增大进气量或减小进风量。 ( )
(5)甲烷燃烧产物只有CO2和H2O。 ( )
2.根据以下数据推断丙烷的沸点可能是 ( )
物质 甲烷 乙烷 丁烷 戊烷
沸点 -164 ℃ -89 ℃ -1 ℃ +36 ℃
A.约-40 ℃ B.低于-164 ℃
C.低于-89 ℃ D.高于+36 ℃
3.(2024·北京朝阳区高一期中)下列关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法错误的是 ( )
A.烷烃均难溶于水,相对密度均小于1
B.烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此,烷烃不能发生氧化反应
C.物质的沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷
D.甲烷分子中的4个共价键的长度相同,相互之间的夹角相等,所以甲烷的空间结构为正四面体
4.现有①甲烷,②乙烷,③丙烷,④正丁烷4种烷烃,回答下列问题:
(1)相同状况下,等体积的上述气态烷烃完全燃烧,消耗O2的量最多的是 (填序号,下同)。
(2)等质量的上述气态烷烃,在完全燃烧时,消耗O2的量最多的是 。
(3)写出正丁烷完全燃烧的化学方程式为 。
新知探究(二)——烷烃的取代反应
导学设计
甲烷的取代反应实验
实验 装置
实验 现象 A装置:试管内气体颜色逐渐 ;试管壁有 出现,试管中有少量白雾,且试管内水面上升,水槽内有固体析出 B装置:无明显现象
1.甲烷取代反应的条件是什么 写出有关的化学方程式(注明有机产物名称)。
2.有机产物溶解性和状态如何
3.CH3CH3与Cl2发生取代反应生成哪几种氯代物
[系统融通知能]
1.甲烷与氯气的取代反应
反应物 甲烷与氯气(不能用氯水)
反应条件 漫射光照射(不用太阳光直射,以防爆炸)
生成物 甲烷与氯气反应生成四种有机产物:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl,其中HCl的产量最多
反应特点 连锁反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代,各步反应同时进行,即第一步反应一旦开始,后续反应立即进行
数量关系 每取代1 mol氢原子,消耗1 mol Cl2,生成1 mol HCl
2.取代反应及其特点
(1)定义:有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
(2)特点:一下一上,有出有进。
(3)形式:X—Y+W—ZX—Z+W—Y。
3.烷烃的取代反应
在光照条件下,烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体都可以发生取代反应,生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。CnH2n+2+X2CnH2n+1X+HX,CnH2n+1X可与X2继续发生取代反应。
4.有机物的性质
物理 性质 与无机物相比,大多数有机物的熔点比较低,且难溶于水,易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂
化学 性质 大多数有机物容易燃烧,受热会发生分解;有机物的化学反应比较复杂,常伴有副反应发生,很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行
[题点多维训练]
题点(一) 甲烷与Cl2反应的实验探究
1.(2024·北京西城区高一期中)实验小组探究甲烷与氯气的取代反应,装置、现象如下:
装置 现象
ⅰ.光照后,产生白雾,混合气体颜色变浅 ⅱ.试管内液面上升 ⅲ.试管壁出现油状液滴
下列说法不正确的是 ( )
A.饱和NaCl溶液可以减少氯气的溶解
B.出现油状液滴,说明CH4全部转化为CCl4
C.产生白雾以及试管内液面上升与HCl的生成有关
D.若用铝箔套住装满CH4和Cl2的试管,一段时间后没有明显变化
2.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)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 。
题点(二) 烷烃的主要性质及取代反应
3.下列反应属于取代反应的是 ( )
①CHCl3+Cl2CCl4+HCl
②2HI+Cl22HCl+I2
③CO+2H2CH3OH
④CH3CH2CN+Cl2+HCl
⑤CH3CH2OH+HBrCH3CH2Br+H2O
A.①② B.①②③④
C.①④⑤ D.②④⑤
4.下列关于烷烃性质的叙述正确的是 ( )
A.烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低
B.烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化
C.在光照条件下,烷烃易与溴水发生取代反应
D.烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物
5.下列烷烃在光照条件下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是 ( )
A.CH3CH2CH2CH3 B.
C. D.
第3课时 烷烃的性质
新知探究(一)
1.甲烷 烷烃 2.增大 小 增大 水 有机溶剂
3.强酸 强碱 强氧化剂 CH4+2O2CO2+2H2O
C3H8+5O23CO2+4H2O
[应用化学]
1.提示:2C4H10+13O28CO2+10H2O。
2.提示:不能。烷烃具有稳定性,一般不与强酸、强碱或者酸性高锰酸钾反应。
[题点多维训练]
1.(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× 2.A
3.选B 烷烃密度均小于水,为有机物,依据相似相溶的原理可知,烷烃均难溶于水,故A正确;烷烃都可以燃烧,都能发生氧化反应,故B错误;相同C原子的烷烃,支链越多,沸点越低,则物质的沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷,故C正确;甲烷为正四面体结构,4个共价键的长度相同,相互之间的夹角相等,故D正确。
4.解析:(1)相同状况下,等体积(即物质的量相同)的气态烷烃完全燃烧时,消耗O2的量的多少取决于的值的大小,的值越大,耗氧量越多,故正丁烷完全燃烧时消耗O2的量最多。(2)等质量的烷烃完全燃烧时,耗O2量的多少取决于 的值的大小,的值越大,耗氧量越多,故甲烷完全燃烧时耗O2量最多。
答案:(1)④ (2)①
(3)2CH3CH2CH2CH3+13O28CO2+10H2O
新知探究(二)
[导学设计]
变浅 油状液滴
1.提示:光照。
CH4+Cl2HCl+CH3Cl(一氯甲烷),
CH3Cl+Cl2HCl+CH2Cl2(二氯甲烷),
CH2Cl2+Cl2HCl+CHCl3(三氯甲烷),
CHCl3+Cl2HCl+CCl4(四氯甲烷)。
2.提示:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水,CH3Cl为气态,CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液态。
3.提示:一氯乙烷:CH3CH2Cl,
二氯乙烷:CH3CHCl2、,
三氯乙烷:CH3CCl3、,
四氯乙烷:CCl3CH2Cl、CHCl2CHCl2,
五氯乙烷:CHCl2CCl3,
六氯乙烷:CCl3CCl3。
[题点多维训练]
1.选B 氯气和水的反应是可逆反应:Cl2+H2OHCl+HClO,饱和食盐水中的氯离子能使平衡左移,从而减少氯气的溶解,故A正确;CH4和Cl2混合后在光照条件下发生的取代反应是连续的:CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2CCl4+HCl,故油状液滴是二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳的混合物,故B错误;氯化氢易溶于水,可产生白雾,导致试管内液面上升,故C正确;此反应是在光照条件下发生的,若用铝箔套住装满甲烷和氯气的试管,一段时间后进行观察试管内没有明显变化,即可得出结论,故D正确。
2.解析:(1)C装置中生成CH3Cl的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl。(3)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。
答案:(1)CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(2)控制气体流速 干燥气体 (3)3 mol
3.选C ①CHCl3分子中的H原子被Cl原子取代,属于取代反应;②该反应属于置换反应;③该反应属于化合反应;④CH3CH2CN分子中“—CH2—”中的1个H原子被Cl原子取代,属于取代反应;⑤CH3CH2OH分子中的—OH被Br原子取代,属于取代反应。
4.选D 烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐升高,A错误;烷烃性质稳定,不易被酸性高锰酸钾溶液氧化,B错误;在光照条件下,烷烃与液溴发生取代反应,C错误。
5.选C A项,分子中有2种类型的氢原子,一氯代物有2种;B项,分子中有2种类型的氢原子,一氯代物有2种;C项,分子中6个甲基类型相同,氢原子只有1种类型,故一氯代物有1种;D项,分子中有4种类型的氢原子,一氯代物有4种。(共71张PPT)
第3课时 烷烃的性质
目录
新知探究(一)——烷烃的物理性质和氧化反应
新知探究(二)——烷烃的取代反应
课时跟踪检测
新知探究(一)
烷烃的物理性质和氧化反应
1.烷烃的存在
天然气、沼气和煤层气的主要成分均为 ;护肤品、医用软膏中的“凡士林”和蜡烛、蜡笔中的石蜡,其主要成分是含碳原子数较多的 。
甲烷
烷烃
2.烷烃的物理性质
相似性 递变性(随分子中碳原子数的增加)
熔、沸点 较低 逐渐_____
密度 比水___ 逐渐_____
状态 气态 →液态→固态,常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态(常温常压下,新戊烷为气态)
溶解性 难溶于 ,易溶于汽油等_________
颜色 无色
增大
增大
水
有机溶剂
小
3.烷烃的氧化反应
通常情况下,烷烃比较稳定,与 、 或高锰酸钾等_____
不发生反应。但可以燃烧发生氧化反应。CH4、C3H8完全燃烧的化学方程式分别为 、
。
[微点拨] CnH2n+2完全燃烧通式为CnH2n+2+O2 nCO2+(n+1)H2O。
强酸
CH4+2O2 CO2+2H2O
强氧
化剂
C3H8+5O2 3CO2+4H2O
强碱
应用化学
正丁烷是一种重要的化工原料,正丁烷除直接用作燃料外,还用作亚临界生物技术提取溶剂、制冷剂和有机合成原料。
1.写出丁烷燃烧的化学方程式。
提示:2C4H10+13O2 8CO2+10H2O。
2.丁烷能否与强酸、强碱或者酸性高锰酸钾反应
提示:不能。烷烃具有稳定性,一般不与强酸、强碱或者酸性高锰酸钾反应。
1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)常温常压下,烷烃均为气体,沸点比H2O的低。( )
(2)烷烃均难溶于水。( )
(3)在做甲烷、乙烷燃烧实验前,气体一定要验纯。( )
(4)使用天然气(主要成分为CH4)的燃气灶,改用液化石油气(主要成分为C4H10),应增大进气量或减小进风量。( )
(5)甲烷燃烧产物只有CO2和H2O。( )
[题点多维训练]
×
√
√
×
×
2.根据以下数据推断丙烷的沸点可能是 ( )
A.约-40 ℃ B.低于-164 ℃
C.低于-89 ℃ D.高于+36 ℃
物质 甲烷 乙烷 丁烷 戊烷
沸点 -164 ℃ -89 ℃ -1 ℃ +36 ℃
√
3.(2024·北京朝阳区高一期中)下列关于甲烷及烷烃的结构及性质的说法错误的是 ( )
A.烷烃均难溶于水,相对密度均小于1
B.烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此,烷烃不能发生氧化反应
C.物质的沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷
D.甲烷分子中的4个共价键的长度相同,相互之间的夹角相等,所以甲烷的空间结构为正四面体
√
解析:烷烃密度均小于水,为有机物,依据相似相溶的原理可知,烷烃均难溶于水,故A正确;烷烃都可以燃烧,都能发生氧化反应,故B错误;相同C原子的烷烃,支链越多,沸点越低,则物质的沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷,故C正确;甲烷为正四面体结构,4个共价键的长度相同,相互之间的夹角相等,故D正确。
4.现有①甲烷,②乙烷,③丙烷,④正丁烷4种烷烃,回答下列问题:
(1)相同状况下,等体积的上述气态烷烃完全燃烧,消耗O2的量最多的是 (填序号,下同)。
解析:相同状况下,等体积(即物质的量相同)的气态烷烃完全燃烧时,消耗O2的量的多少取决于的值的大小,的值越大,耗氧量越多,故正丁烷完全燃烧时消耗O2的量最多。
④
(2)等质量的上述气态烷烃,在完全燃烧时,消耗O2的量最多的是 。
解析:等质量的烷烃完全燃烧时,耗O2量的多少取决于 的值的大小,的值越大,耗氧量越多,故甲烷完全燃烧时耗O2量最多。
①
(3)写出正丁烷完全燃烧的化学方程式为
。
2CH3CH2CH2CH3+13O2 8CO2+10H2O
新知探究(二)
烷烃的取代反应
导学设计 甲烷的取代反应实验
实验 装置
实验 现象 A装置:试管内气体颜色逐渐 ;试管壁有 出现,试管中有少量白雾,且试管内水面上升,水槽内有固体析出
B装置:无明显现象
变浅
油状液滴
1.甲烷取代反应的条件是什么 写出有关的化学方程式(注明有机产物名称)。
提示:光照。
CH4+Cl2 HCl+CH3Cl(一氯甲烷),
CH3Cl+Cl2 HCl+CH2Cl2(二氯甲烷),
CH2Cl2+Cl2 HCl+CHCl3(三氯甲烷),
CHCl3+Cl2 HCl+CCl4(四氯甲烷)。
2.有机产物溶解性和状态如何
提示:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水,CH3Cl为气态,CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液态。
3.CH3CH3与Cl2发生取代反应生成哪几种氯代物
提示:一氯乙烷:CH3CH2Cl,二氯乙烷:CH3CHCl2、 ,
三氯乙烷:CH3CCl3、 ,四氯乙烷:CCl3CH2Cl、CHCl2CHCl2,五氯乙烷:CHCl2CCl3,六氯乙烷:CCl3CCl3。
1.甲烷与氯气的取代反应
[系统融通知能]
反应物 甲烷与氯气(不能用氯水)
反应条件 漫射光照射(不用太阳光直射,以防爆炸)
生成物 甲烷与氯气反应生成四种有机产物:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和无机物HCl,其中HCl的产量最多
反应特点 连锁反应 甲烷中的氢原子被氯原子逐步取代,各步反应同时进行,即第一步反应一旦开始,后续反应立即进行
数量关系 每取代1 mol氢原子,消耗1 mol Cl2,生成1 mol HCl
续表
2.取代反应及其特点
(1)定义:有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
(2)特点:一下一上,有出有进。
(3)形式:X—Y+W—Z X—Z+W—Y。
3.烷烃的取代反应
在光照条件下,烷烃与Cl2、Br2等卤素单质的气体都可以发生取代反应,生成多种卤代产物和相应的卤化氢气体。CnH2n+2+X2 CnH2n+1X+HX,CnH2n+1X可与X2继续发生取代反应。
4.有机物的性质
物理 性质 与无机物相比,大多数有机物的熔点比较低,且难溶于水,易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂
化学 性质 大多数有机物容易燃烧,受热会发生分解;有机物的化学反应比较复杂,常伴有副反应发生,很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行
题点(一) 甲烷与Cl2反应的实验探究
1.(2024·北京西城区高一期中)实验小组探究甲烷与氯气的取代反应,装置、现象如下:
[题点多维训练]
装置 现象
ⅰ.光照后,产生白雾,混合气体颜色变浅
ⅱ.试管内液面上升
ⅲ.试管壁出现油状液滴
下列说法不正确的是 ( )
A.饱和NaCl溶液可以减少氯气的溶解
B.出现油状液滴,说明CH4全部转化为CCl4
C.产生白雾以及试管内液面上升与HCl的生成有关
D.若用铝箔套住装满CH4和Cl2的试管,一段时间后没有明显变化
√
解析:氯气和水的反应是可逆反应:Cl2+H2O HCl+HClO,饱和食盐水中的氯离子能使平衡左移,从而减少氯气的溶解,故A正确;CH4和Cl2混合后在光照条件下发生的取代反应是连续的:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2 CCl4+HCl,故油状液滴是二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳的混合物,故B错误;氯化氢易溶于水,可产生白雾,导致试管内液面上升,故C正确;此反应是在光照条件下发生的,若用铝箔套住装满甲烷和氯气的试管,一段时间后进行观察试管内没有明显变化,即可得出结论,故D正确。
2.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:
。
解析:C装置中生成CH3Cl的化学方程式为CH4+Cl2 CH3Cl+HCl。
(2)B装置有三种功能:①混匀混合气体;② ;③ 。
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
控制气体流速
干燥气体
(3)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 。
解析: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。
3 mol
题点(二) 烷烃的主要性质及取代反应
3.下列反应属于取代反应的是( )
①CHCl3+Cl2 CCl4+HCl ②2HI+Cl2===2HCl+I2
③CO+2H2 CH3OH
④CH3CH2CN+Cl2 +HCl
⑤CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
A.①② B.①②③④
C.①④⑤ D.②④⑤
√
解析:①CHCl3分子中的H原子被Cl原子取代,属于取代反应;②该反应属于置换反应;③该反应属于化合反应;④CH3CH2CN分子中“—CH2—”中的1个H原子被Cl原子取代,属于取代反应;⑤CH3CH2OH分子中的—OH被Br原子取代,属于取代反应。
4.下列关于烷烃性质的叙述正确的是 ( )
A.烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低
B.烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化
C.在光照条件下,烷烃易与溴水发生取代反应
D.烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物
√
解析:烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐升高,A错误;烷烃性质稳定,不易被酸性高锰酸钾溶液氧化,B错误;在光照条件下,烷烃与液溴发生取代反应,C错误。
5.下列烷烃在光照条件下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是 ( )
A.CH3CH2CH2CH3 B.
C. D.
√
解析:A项,分子中有2种类型的氢原子,一氯代物有2种;B项,分子中有2种类型的氢原子,一氯代物有2种;C项,分子中6个甲基类型相同,氢原子只有1种类型,故一氯代物有1种;D项,分子中有4种类型的氢原子,一氯代物有4种。
课时跟踪检测
(选择题第1~8小题,每小题3分,第12~14小题,每小题5分,本检测满分80分)
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
15
√
12
1.据《易经》记载:“泽中有火”“上火下泽”。泽,指湖泊池沼。“泽中有火”是指“M气体”在湖泊池沼水面上起火。这里“M气体”是指 ( )
A.甲烷 B.一氧化碳
C.乙烯 D.氢气
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3
2.下列关于有机物的叙述不正确的是 ( )
A.二氯甲烷在光照条件下能和Cl2发生取代反应
B.烷烃不能与氯水发生取代反应
C.有机物均难溶于水
D.有机物的反应常常伴有副反应的发生
解析:酒精的主要成分为乙醇,乙醇属于有机物,易溶于水,C错误。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3
3.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。下列说法不正确的是 ( )
A.甲烷与丙烷互为同系物
B.煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关
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
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
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13
14
15
3
解析:甲烷与丙烷,结构相似,在分子组成上相差两个CH2原子团,互称为同系物,故A正确;煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关,必须采取通风、严禁烟火等措施,故B正确;乙烷和氯气在光照的条件下可以发生取代反应,故C正确;甲烷中只有碳氢键,只含极性共价键,乙烷、丙烷中既有碳氢键,也有碳碳单键,所以既有极性共价键,也有非极性共价键,故D错误。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3
4.(2024·成都高一检测)下列有关丙烷的说法错误的是 ( )
A.丙烷的结构简式为CH3CH2CH3
B.丙烷在光照条件下能与Cl2发生取代反应
C.等质量的丙烷和甲烷完全燃烧,丙烷的耗氧量更少
D.丙烷燃烧时将化学能完全转化为热能
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3
解析:丙烷的结构简式为CH3CH2CH3,故A正确;烷烃在光照条件下可以与卤素单质发生取代反应,丙烷在光照条件下能与Cl2发生取代反应生成卤代烃,故B正确;等质量的烷烃含氢量越多,耗氧量越多,甲烷的含氢量比丙烷的含氢量多,故丙烷的耗氧量更少,故C正确;任何燃烧都不可能将化学能完全转化为热能,会有能量的损失,故D错误。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
3
5.(2024·长沙一中期中)下列关于烷烃性质的叙述不正确的是 ( )
A.烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高,常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态 液态 固态
B.一般情况下,烷烃的密度随着相对分子质量的增大而逐渐增大
C.烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应
D.烷烃都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
解析:烷烃性质比较稳定,不能与溴水、酸性KMnO4溶液反应,但液态烷烃可以萃取溴水中的溴,D项错误。
√
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6.(2024·哈尔滨南岗区高一检测)“辛烷值”用来表示汽油的质量,汽油的辛烷值越高,抗爆性就越好。异辛烷震爆现象很小,其辛烷值定为100。如图是异辛烷的球棍模型,下列说法不正确的是 ( )
A.异辛烷所有碳原子在同一平面上
B.异辛烷与氯气发生取代反应,生成4种一氯代物
C.异辛烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.CH3CH2CH3是异辛烷的同系物
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解析:异辛烷分子中含有饱和碳原子,根据甲烷分子为正四面体结构可知,该有机物分子中不可能所有碳原子共平面,故A错误;(CH3)3
CCH2CH(CH3)2中含有4种氢原子,它的一氯代物共有4种同分异构体,故B正确;异辛烷属于烷烃,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故C正确;CH3CH2CH3与异辛烷相差5个CH2原子团,属于饱和烷烃,二者互为同系物,故D正确。
√
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7.120 ℃时,1体积某链状烷烃和4体积O2混合,完全燃烧后,恢复到原来的温度和压强,测得反应前后气体的体积不变。该链状烷烃分子中所含的碳原子数是 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
解析:链状烷烃燃烧通式为CxHy+O2 xCO2+H2O,由燃烧前后体积不变,得1+=x+,解得y=4。依题意,4体积O2为适量或过量,故x+≤4,因为y=4,故x≤3,该链状烷烃为CH4。
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8.(2024·安徽六安一中月考)在光照条件下,CH4与Cl2能发生取代反应。使1 mol CH4与Cl2反应,待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比为n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=
3∶2∶1∶4,则消耗的Cl2的物质的量为 ( )
A.1.0 mol B.1.8 mol
C.2.2 mol D.2.6 mol
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解析:1 mol CH4与Cl2发生取代反应,根据取代产物n(CH3Cl)∶
n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=3∶2∶1∶4以及碳原子守恒得n(CH3Cl)+n(CH2Cl2)+n(CHCl3)+n(CCl4)=1 mol,解得n(CH3Cl)=0.3 mol、n(CH2Cl2)=0.2 mol、n(CHCl3)=0.1 mol、n(CCl4)=0.4 mol;四种取代物中取代的n(H)=n(Cl)=0.3 mol×1+0.2 mol×2+0.1 mol×3+0.4 mol×4=2.6 mol。取代1 mol H原子消耗1 mol Cl2,则反应中消耗的n(Cl2)=2.6 mol,D项正确。
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9.(11分)某课外活动小组利用如图所示装置
探究甲烷与氯气的反应。根据题意,回答下列问题。
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是 ;若用日光直射,可能会引起 。
光照(或光亮处)
爆炸
(2)实验中可观察到的实验现象有:试管内壁出现油状液滴,饱和NaCl溶液中有少量固体析出, ,_________
等。
(3)实验中生成的油状液滴的化学式为 。
试管内黄绿色气体颜色变浅
试管内
液面上升或试管内有少量白雾
CH2Cl2、CHCl3、CCl4
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(4)若1 mol甲烷和氯气取代后得到等物质的量的四种氯代物,甲烷无剩余,则消耗的氯气为 mol。
解析:1 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氯代物,所以每种氯代物的物质的量是0.25 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;所以总共消耗氯气的物质的量=0.25×(1+2+3+4)=2.5 mol。
2.5
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(5)乙烷和甲烷性质相似,乙烷和氯气按体积比1∶1混合,光照条件下能生成纯净的一氯乙烷吗 为什么
不能,因为烷烃和氯气的反应是连锁反应,故乙烷分子中的氢原子是被氯原子逐步取代,故产物是一氯乙烷到六氯乙烷和HCl的混合物,不能得到纯净的一氯乙烷
。
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10.(10分)天然气作为清洁能源,在助力节能减排的同时,也带来“气荒”等问题,于是出现了“油改气”或“煤改气”。
(1)天然气的主要成分的分子式是 ,电子式为 ,结构
式为 ;分子里各原子的空间分布呈 结构。
CH4
正四面体
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(2)天然气的主要成分在空气中燃烧的实验现象是 ,反应的化学方程式为 。
(3)天然气的主要成分与Cl2在光照条件下反应生成一氯甲烷的化学方程式为 。
产生淡蓝色火焰
CH4+2O2 CO2+2H2O
CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
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11.(8分)有一位同学想通过如图所示的化学实验来验证甲烷的组成,设计了方案:
通过 说明甲烷中含有氢元素;通过_________
说明甲烷中含有碳元素;通过以上实验 (填“能”或“不能”)准确的说明甲烷的元素组成。若不能, 元素无法判断,要进一步判断需要下列哪些数据: (填写序号)。
无水硫酸铜变蓝色
澄清石灰
不能
水变浑浊
氧(或O)
①②③
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①甲烷的质量 ②无水硫酸铜增加的质量
③澄清石灰水增加的质量 ④甲烷的体积
解析:如果甲烷中含有H元素,则燃烧会生成水,从而能使无水硫酸铜变蓝色;如果甲烷中含有碳元素,则燃烧会生成二氧化碳,从而能使澄清石灰水变浑浊;通过产物,只能说明甲烷中含有C、H元素,但不能说明O元素是否存在,故应根据甲烷的质量和其中含有的C、H元素质量和之间的大小关系来确认有无氧元素的存在,故所需的数据为①②③。
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高阶思维训练(选做题)
12.已知有一种烃的结构类似自行车,简称“自行车烃”,如图所示,下列关于它的性质叙述正确的是( )
A.易溶于水
B.可以发生取代反应
C.其密度大于水的密度
D.与环己烷互为同系物
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解析:烷烃都难溶于水,密度比水小,可以发生取代反应,A、C错误,B正确;“自行车烃”与环己烷二者结构不同,不满足分子式相差n个CH2原子团的要求,所以和环己烷不互为同系物,D错误。
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13.(2024·青岛崂山区高一检测)实验室利用如图所示装置进行甲烷与氯气的混合气体在光照下反应的实验(忽略氯气在水中的溶解),左侧充入V(CH4)∶V(Cl2)=1∶4,光照下反应一段时间后,下列说法错误的是 ( )
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A.玻璃管起平衡气压作用,一段时间后,U形管右端的液面降低
B.一段时间后U形管内溶液中c(Na+)∶c(Cl-)=1∶1
C.若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成
D.若无甲烷剩余,且生成的四种有机取代物物质的量比值为1∶2∶3∶4,则氯气的转化率为75%
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解析:经过反应后,消耗氯气,反应中气体的物质的量减少,所以压强减小,且生成的HCl能够溶解于水,U形管右端的玻璃管中水柱降低,故A正确;生成的HCl能够溶解于水,溶液中氯离子浓度增大,一段时间后U形管内溶液中c(Na+)∶c(Cl-)<1∶1,故B错误;若水中含有Na2SiO3,生成的HCl能够溶解于水,能与Na2SiO3反应,在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成,故C正确;V(CH4)∶V(Cl2)=1∶4,设甲烷为1 mol,氯气为4 mol,光照条件下发生取代反应,生成的四种有机取代物物质的量比值为
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1∶2∶3∶4,由碳守恒得一氯甲烷的物质的量=mol=0.1 mol,二氯甲烷的物质的量=×2 mol=0.2 mol,三氯甲烷的物质的量=
×3 mol=0.3 mol,四氯甲烷的物质的量=×4 mol=0.4 mol,每取代一个氢原子需要一个氯气分子,所以所需氯气的物质的量:0.1 mol×1+0.2 mol×2+0.3 mol×3+0.4 mol×4=3 mol,氯气的转化率=
×100%=75%,故D正确。
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14.立方烷是一种新合成的烃,其分子结构为正方体,其碳架结构如图所示。下列有关立方烷的说法正确的是 ( )
A.立方烷的分子式为C8H18
B.立方烷和氯气发生取代反应,1 mol立方烷最多会生成6 mol HCl
C.1 mol立方烷完全燃烧消耗氧气的体积为224 L
D.立方烷的一氯代物只有1种,二氯代物有3种
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解析:根据碳原子成键特点,立方烷的分子式为C8H8,A项错误;
1 mol立方烷和氯气反应,最多需要8 mol氯气,生成8 mol HCl,B项错误;根据燃烧方程式C8H8+10O2 8CO2+4H2O,燃烧1 mol立方烷需要
10 mol氧气,在标准状况下为224 L,但所给选项氧气的状态不确定,不一定为标准状况,C项错误;立方烷分子是高度对称的,分子中只有一种等效氢,故其一氯代物只有1种,二氯代物有3种,D项正确。
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15.(12分)(2024·青岛莱西高一检测)某化学兴趣小组在实验室设计如图装置模拟甲烷与氯气的反应。回答下列问题:
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(1)装置C中硬质玻璃管发生的主反应类型为 ,产物中与甲烷空间结构一致的是 。
解析:C中硬质玻璃管发生的主反应类型为氯气和甲烷的取代反应,甲烷分子为正四面体结构,产物中与甲烷空间结构一致的是四氯化碳(CCl4)。
取代反应碳
四氯化碳
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(2)设=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x的取值范围是 。
解析:1分子氯气可以取代甲烷分子中的1个氢,则若理论上欲获得最多的氯化氢,则x的取值范围是x≥4。
x≥4
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(3)B装置有三种功能:控制气流速度、 、干燥混合气体。
解析:B装置中浓硫酸具有吸水性,能用作干燥剂,其有三种功能:控制气流速度、使气体混合均匀、干燥混合气体。
使气体混合均匀
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(4)D装置的石棉中均匀附着KI粉末,其作用是 。
解析:氯气能和碘化钾反应生成碘单质,故D装置的作用为吸收未反应的氯气。
吸收未反应的氯气
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(5)在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,置换出黑色小颗粒的化学方程式为
,可见有机反应有很多副反应。
解析:根据质量守恒可知,硬质玻璃管内壁的黑色小颗粒为碳,反应为CH4+2Cl2 C+4HCl。
CH4+2Cl2 C+4HCl
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(6)该小组同学又利用注射器设计简易实验装置。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,用日光照射一段时间,气体在甲中反应。
①下列是某同学预测的实验现象:
A.气体最终变为无色
B.实验过程中,甲中活塞向内移动
C.甲中内壁有油珠
D.产生火花
其中正确的是 (填字母)。
BC
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解析:反应中氯气过量,气体最终不会变为无色,故A错误;实验过程中,消耗气体生成的四氯化碳等为液体,导致装置中压强减小,故甲中活塞向内移动,故B正确;甲中生成的四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷为液体,故内壁有油珠,故C正确;该反应不会燃烧爆炸,不产生火花,故D错误。
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②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 。
解析:反应后生成的氯化氢会和硝酸银生成氯化银沉淀且反应生成不溶于水的有机物,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液体分为两层,产生白色沉淀。
液体分为两层,产生白色沉淀课时跟踪检测(十六) 烷烃的性质
(选择题第1~8小题,每小题3分,第12~14小题,每小题5分,本检测满分80分)
1.据《易经》记载:“泽中有火”“上火下泽”。泽,指湖泊池沼。“泽中有火”是指“M气体”在湖泊池沼水面上起火。这里“M气体”是指 ( )
A.甲烷 B.一氧化碳
C.乙烯 D.氢气
2.下列关于有机物的叙述不正确的是 ( )
A.二氯甲烷在光照条件下能和Cl2发生取代反应
B.烷烃不能与氯水发生取代反应
C.有机物均难溶于水
D.有机物的反应常常伴有副反应的发生
3.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。下列说法不正确的是 ( )
A.甲烷与丙烷互为同系物
B.煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关
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.(2024·成都高一检测)下列有关丙烷的说法错误的是 ( )
A.丙烷的结构简式为CH3CH2CH3
B.丙烷在光照条件下能与Cl2发生取代反应
C.等质量的丙烷和甲烷完全燃烧,丙烷的耗氧量更少
D.丙烷燃烧时将化学能完全转化为热能
5.(2024·长沙一中期中)下列关于烷烃性质的叙述不正确的是 ( )
A.烷烃的沸点随着相对分子质量的增大而逐渐升高,常温下烷烃的状态随碳原子数的增加由气态液态固态
B.一般情况下,烷烃的密度随着相对分子质量的增大而逐渐增大
C.烷烃和卤素单质在光照条件下能发生取代反应
D.烷烃都能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色
6.(2024·哈尔滨南岗区高一检测)“辛烷值”用来表示汽油的质量,汽油的辛烷值越高,抗爆性就越好。异辛烷震爆现象很小,其辛烷值定为100。如图是异辛烷的球棍模型,下列说法不正确的是 ( )
A.异辛烷所有碳原子在同一平面上
B.异辛烷与氯气发生取代反应,生成4种一氯代物
C.异辛烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.CH3CH2CH3是异辛烷的同系物
7.120 ℃时,1体积某链状烷烃和4体积O2混合,完全燃烧后,恢复到原来的温度和压强,测得反应前后气体的体积不变。该链状烷烃分子中所含的碳原子数是 ( )
A.1 B.2 C.3 D.4
8.(2024·安徽六安一中月考)在光照条件下,CH4与Cl2能发生取代反应。使1 mol CH4与Cl2反应,待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比为n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=3∶2∶1∶4,则消耗的Cl2的物质的量为 ( )
A.1.0 mol B.1.8 mol
C.2.2 mol D.2.6 mol
9.(11分)某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意,回答下列问题。
(1)CH4与Cl2发生反应的条件是 ;若用日光直射,可能会引起 。
(2)实验中可观察到的实验现象有:试管内壁出现油状液滴,饱和NaCl溶液中有少量固体析出, , 等。
(3)实验中生成的油状液滴的化学式为 。
(4)若1 mol甲烷和氯气取代后得到等物质的量的四种氯代物,甲烷无剩余,则消耗的氯气为 mol。
(5)乙烷和甲烷性质相似,乙烷和氯气按体积比1∶1混合,光照条件下能生成纯净的一氯乙烷吗 为什么 。
10.(10分)天然气作为清洁能源,在助力节能减排的同时,也带来“气荒”等问题,于是出现了“油改气”或“煤改气”。
(1)天然气的主要成分的分子式是 ,电子式为 ,结构式为 ;分子里各原子的空间分布呈 结构。
(2)天然气的主要成分在空气中燃烧的实验现象是 ,反应的化学方程式为 。
(3)天然气的主要成分与Cl2在光照条件下反应生成一氯甲烷的化学方程式为 。
11.(8分)有一位同学想通过如图所示的化学实验来验证甲烷的组成,设计了方案:
通过 说明甲烷中含有氢元素;通过 说明甲烷中含有碳元素;通过以上实验 (填“能”或“不能”)准确的说明甲烷的元素组成。若不能, 元素无法判断,要进一步判断需要下列哪些数据: (填写序号)。
①甲烷的质量 ②无水硫酸铜增加的质量
③澄清石灰水增加的质量 ④甲烷的体积
高阶思维训练(选做题)
12.已知有一种烃的结构类似自行车,简称“自行车烃”,如图所示,下列关于它的性质叙述正确的是 ( )
A.易溶于水
B.可以发生取代反应
C.其密度大于水的密度
D.与环己烷互为同系物
13.(2024·青岛崂山区高一检测)实验室利用如图所示装置进行甲烷与氯气的混合气体在光照下反应的实验(忽略氯气在水中的溶解),左侧充入V(CH4)∶V(Cl2)=1∶4,光照下反应一段时间后,下列说法错误的是 ( )
A.玻璃管起平衡气压作用,一段时间后,U形管右端的液面降低
B.一段时间后U形管内溶液中c(Na+)∶c(Cl-)=1∶1
C.若水中含有Na2SiO3,则在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成
D.若无甲烷剩余,且生成的四种有机取代物物质的量比值为1∶2∶3∶4,则氯气的转化率为75%
14.立方烷是一种新合成的烃,其分子结构为正方体,其碳架结构如图所示。
下列有关立方烷的说法正确的是 ( )
A.立方烷的分子式为C8H18
B.立方烷和氯气发生取代反应,1 mol立方烷最多会生成6 mol HCl
C.1 mol立方烷完全燃烧消耗氧气的体积为224 L
D.立方烷的一氯代物只有1种,二氯代物有3种
15.(12分)(2024·青岛莱西高一检测)某化学兴趣小组在实验室设计如图装置模拟甲烷与氯气的反应。回答下列问题:
(1)装置C中硬质玻璃管发生的主反应类型为 ,产物中与甲烷空间结构一致的是
。
(2)设=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x的取值范围是 。
(3)B装置有三种功能:控制气流速度、 、干燥混合气体。
(4)D装置的石棉中均匀附着KI粉末,其作用是 。
(5)在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,置换出黑色小颗粒的化学方程式为 ,可见有机反应有很多副反应。
(6)该小组同学又利用注射器设计简易实验装置。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,用日光照射一段时间,气体在甲中反应。
①下列是某同学预测的实验现象:
A.气体最终变为无色
B.实验过程中,甲中活塞向内移动
C.甲中内壁有油珠
D.产生火花
其中正确的是 (填字母)。
②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 。
课时跟踪检测(十六)
1.A
2.选C 酒精的主要成分为乙醇,乙醇属于有机物,易溶于水,C错误。
3.选D 甲烷与丙烷,结构相似,在分子组成上相差两个CH2原子团,互称为同系物,故A正确;煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关,必须采取通风、严禁烟火等措施,故B正确;乙烷和氯气在光照的条件下可以发生取代反应,故C正确;甲烷中只有碳氢键,只含极性共价键,乙烷、丙烷中既有碳氢键,也有碳碳单键,所以既有极性共价键,也有非极性共价键,故D错误。
4.选D 丙烷的结构简式为CH3CH2CH3,故A正确;烷烃在光照条件下可以与卤素单质发生取代反应,丙烷在光照条件下能与Cl2发生取代反应生成卤代烃,故B正确;等质量的烷烃含氢量越多,耗氧量越多,甲烷的含氢量比丙烷的含氢量多,故丙烷的耗氧量更少,故C正确;任何燃烧都不可能将化学能完全转化为热能,会有能量的损失,故D错误。
5.选D 烷烃性质比较稳定,不能与溴水、酸性KMnO4溶液反应,但液态烷烃可以萃取溴水中的溴,D项错误。
6.选A 异辛烷分子中含有饱和碳原子,根据甲烷分子为正四面体结构可知,该有机物分子中不可能所有碳原子共平面,故A错误;(CH3)3CCH2CH(CH3)2中含有4种氢原子,它的一氯代物共有4种同分异构体,故B正确;异辛烷属于烷烃,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,故C正确;CH3CH2CH3与异辛烷相差5个CH2原子团,属于饱和烷烃,二者互为同系物,故D正确。
7.选A 链状烷烃燃烧通式为CxHy+O2xCO2+H2O,由燃烧前后体积不变,得1+=x+,解得y=4。依题意,4体积O2为适量或过量,故x+≤4,因为y=4,故x≤3,该链状烷烃为CH4。
8.选D 1 mol CH4与Cl2发生取代反应,根据取代产物n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=3∶2∶1∶4以及碳原子守恒得n(CH3Cl)+n(CH2Cl2)+n(CHCl3)+n(CCl4)=1 mol,解得n(CH3Cl)=0.3 mol、n(CH2Cl2)=0.2 mol、n(CHCl3)=0.1 mol、n(CCl4)=0.4 mol;四种取代物中取代的n(H)=n(Cl)=0.3 mol×1+0.2 mol×2+0.1 mol×3+0.4 mol×4=2.6 mol。取代1 mol H原子消耗1 mol Cl2,则反应中消耗的n(Cl2)=2.6 mol,D项正确。
9.解析:(4)1 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氯代物,所以每种氯代物的物质的量是0.25 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;所以总共消耗氯气的物质的量=0.25×(1+2+3+4)=2.5 mol。
答案:(1)光照(或光亮处) 爆炸
(2)试管内黄绿色气体颜色变浅 试管内液面上升或试管内有少量白雾
(3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4
(4)2.5
(5)不能,因为烷烃和氯气的反应是连锁反应,故乙烷分子中的氢原子是被氯原子逐步取代,故产物是一氯乙烷到六氯乙烷和HCl的混合物,不能得到纯净的一氯乙烷
10.(1)CH4 H︰︰H 正四面体
(2)产生淡蓝色火焰 CH4+2O2CO2+2H2O
(3)CH4+Cl2CH3Cl+HCl
11.解析:如果甲烷中含有H元素,则燃烧会生成水,从而能使无水硫酸铜变蓝色;如果甲烷中含有碳元素,则燃烧会生成二氧化碳,从而能使澄清石灰水变浑浊;通过产物,只能说明甲烷中含有C、H元素,但不能说明O元素是否存在,故应根据甲烷的质量和其中含有的C、H元素质量和之间的大小关系来确认有无氧元素的存在,故所需的数据为①②③。
答案:无水硫酸铜变蓝色 澄清石灰水变浑浊 不能 氧(或O) ①②③
12.选B 烷烃都难溶于水,密度比水小,可以发生取代反应,A、C错误,B正确;“自行车烃”与环己烷二者结构不同,不满足分子式相差n个CH2原子团的要求,所以和环己烷不互为同系物,D错误。
13.选B 经过反应后,消耗氯气,反应中气体的物质的量减少,所以压强减小,且生成的HCl能够溶解于水,U形管右端的玻璃管中水柱降低,故A正确;生成的HCl能够溶解于水,溶液中氯离子浓度增大,一段时间后U形管内溶液中c(Na+)∶c(Cl-)<1∶1,故B错误;若水中含有Na2SiO3,生成的HCl能够溶解于水,能与Na2SiO3反应,在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成,故C正确;V(CH4)∶V(Cl2)=1∶4,设甲烷为1 mol,氯气为4 mol,光照条件下发生取代反应,生成的四种有机取代物物质的量比值为1∶2∶3∶4,由碳守恒得一氯甲烷的物质的量=mol=0.1 mol,二氯甲烷的物质的量=×2 mol=0.2 mol,三氯甲烷的物质的量=×3 mol=0.3 mol,四氯甲烷的物质的量=×4 mol=0.4 mol,每取代一个氢原子需要一个氯气分子,所以所需氯气的物质的量:0.1 mol×1+0.2 mol×2+0.3 mol×3+0.4 mol×4=3 mol,氯气的转化率=×100%=75%,故D正确。
14.选D 根据碳原子成键特点,立方烷的分子式为C8H8,A项错误;1 mol立方烷和氯气反应,最多需要8 mol氯气,生成8 mol HCl,B项错误;根据燃烧方程式C8H8+10O28CO2+4H2O,燃烧1 mol立方烷需要10 mol氧气,在标准状况下为224 L,但所给选项氧气的状态不确定,不一定为标准状况,C项错误;立方烷分子是高度对称的,分子中只有一种等效氢,故其一氯代物只有1种,二氯代物有3种,D项正确。
15.解析:(1)C中硬质玻璃管发生的主反应类型为氯气和甲烷的取代反应,甲烷分子为正四面体结构,产物中与甲烷空间结构一致的是四氯化碳(CCl4)。
(2)1分子氯气可以取代甲烷分子中的1个氢,则若理论上欲获得最多的氯化氢,则x的取值范围是x≥4。
(3)B装置中浓硫酸具有吸水性,能用作干燥剂,其有三种功能:控制气流速度、使气体混合均匀、干燥混合气体。
(4)氯气能和碘化钾反应生成碘单质,故D装置的作用为吸收未反应的氯气。
(5)根据质量守恒可知,硬质玻璃管内壁的黑色小颗粒为碳,反应为CH4+2Cl2C+4HCl。
(6)①反应中氯气过量,气体最终不会变为无色,故A错误;实验过程中,消耗气体生成的四氯化碳等为液体,导致装置中压强减小,故甲中活塞向内移动,故B正确;甲中生成的四氯化碳、三氯甲烷、二氯甲烷为液体,故内壁有油珠,故C正确;该反应不会燃烧爆炸,不产生火花,故D错误。
②反应后生成的氯化氢会和硝酸银生成氯化银沉淀且反应生成不溶于水的有机物,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液体分为两层,产生白色沉淀。
答案:(1)取代反应 四氯化碳
(2)x≥4
(3)使气体混合均匀
(4)吸收未反应的氯气
(5)CH4+2Cl2C+4HCl
(6)①BC ②液体分为两层,产生白色沉淀
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