第3课时 烃的燃烧计算与有机物分子的共面共线分析
命题热点(一)——烃燃烧的有关计算
所有的烃都能与氧气发生氧化反应(即燃烧)。烃完全燃烧生成二氧化碳和水。设烃的分子式为CxHy,烃完全燃烧时的通式为CxHy+O2xCO2+H2O。结合该反应方程式,可以得到如下结论:
(1)烃完全燃烧前后气体体积的变化规律
①燃烧后温度高于100 ℃时,水为气态:
ΔV=V后-V前=-1。
当y=4时,ΔV=0,体积不变,对应气态烃为CH4等;
当y>4时,ΔV>0,体积增大;
当y<4时,ΔV<0,体积减小。
②燃烧后温度低于100 ℃,水为液态:
ΔV=V前-V后=1+,体积总是减小。
③无论水为气态,还是液态,燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子数有关,而与烃分子中的碳原子数无关。
(2)烃完全燃烧时消耗氧气的量的规律
①相同条件下等物质的量的烃完全燃烧时,值越大,耗氧量越多。
②质量相同的烃,其含氢百分率越大,耗氧量越多。
[典例] 某链状烷烃完全燃烧后生成了17.6 g CO2和9.0 g H2O,下列对于该烷烃的说法中错误的是 ( )
A.该烷烃的分子式为C4H10
B.该烷烃与氯气在光照时可以发生取代反应
C.该烷烃有两种不同的结构
D.该烷烃分子中只有极性键
听课记录:
[题点多维训练]
题点(一) 烃分子式的确定
1.0.1 mol两种气态烃组成的混合物完全燃烧可生成3.584 L(标准状况下)CO2和3.6 g H2O,则该混合物中 ( )
A.一定含有C3H4 B.一定含有CH4
C.可能含有C3H8 D.一定不含C2H4
2.10 mL某气态烃,在50 mL O2中完全燃烧,得到液态水和体积为35 mL的混合气体(所有气体体积均在同温、同压下测定),该气态烃是 (写分子式)。
题点(二) 耗氧量的比较
3.等质量的下列烃完全燃烧,消耗氧气最多的是 ( )
A.CH4 B.C2H6
C.C3H6 D.C6H6
4.现有A、B、C三种烃,其球棍模型如图:
(1)等质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是 (填对应字母,下同)。
(2)同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是 。
(3)等质量的以上三种物质燃烧时,生成二氧化碳最多的是 ,生成水最多的是 。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下时,有两种气态烃和足量的氧气混合点燃,相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化,这两种气体是 。
命题热点(二)——常见烃分子中的原子共面、共线分析
原子共面、共线四种基本类型
甲烷型 正四面体凡是碳原子形成4个共价单键时,其空间结构都是四面体形,5个原子中最多有3个原子共平面
乙烯型 平面结构碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面
乙炔型 —C≡C— 直线结构碳碳三键直接相连的2个原子与2个碳原子共直线
苯型 平面结构位于苯环上的12个原子共平面,位于对角线位置上的4个原子共直线
[微点拨] ①共价单键可以自由旋转,共价双键和共价三键不能旋转。②根据分子的结构和化学键之间的夹角画出分子中原子的相对位置,如。③若分子中出现饱和碳原子,所有原子不可能共面。
[典例] 下列关于有机物的叙述不正确的是 ( )
A.分子中9个碳原子可能位于同一平面内
B.该物质能使酸性KMnO4溶液褪色
C.分子中最多有8个氢原子共平面
D.该物质能使溴水褪色是因为该物质将溴从其水溶液中萃取出来
听课记录:
|思维建模|判断烃分子中原子共面的方法
[题点多维训练]
1.下列说法正确的是 ( )
A.丙烷是直链烃,所以分子中3个碳原子也在一条直线上
B.丙烯分子中所有原子均在同一平面上
C.所有碳原子一定 在同一平面上
D.CH3—CHCH—C≡C—CH3分子中所有碳原子可能在同一平面上
2.化合物M(如图所示)在热熔胶、黏合剂、橡胶等多行业有广泛应用。下列关于M的说法不正确的是 ( )
A.属于芳香烃
B.能发生加成反应
C.所有的碳原子不可能处于同一平面
D.可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
3.已知某有机分子(C11H10)的结构简式为,则该分子中:
(1)可能共面的C原子最多有 个,一定共面的C原子最多有 个。
(2)可能共面的原子最多有 个,一定共面的原子最多有 个。
(3)一定共直线的C原子最多有 个,一定共直线的原子最多有 个。
第3课时 烃的燃烧计算与有机物分子的共面共线分析
命题热点(一)
[典例] 选D 17.6 g CO2的物质的量为=0.4 mol,9.0 g H2O的物质的量为=0.5 mol,故N(C)∶N(H)=0.4 mol∶(0.5 mol×2)=2∶5;链状烷烃的通式为CnH2n+2,故符合N(C)∶N(H)=2∶5的烷烃的分子式为C4H10,A正确;烷烃与氯气在光照时可以发生取代反应,B正确;该烷烃有正丁烷和异丁烷两种不同的结构,C正确;该烷烃分子中有C—H极性键和C—C非极性键,D错误。
[题点多维训练]
1.选B 标准状况下,3.584 L CO2的物质的量为0.16 mol,3.6 g H2O的物质的量为0.2 mol,设该混合物的平均组成为CxHy,则:
0.1 mol CxHy0.16 mol CO2+0.2 mol H2O
根据碳原子守恒:0.1x=0.16
根据氢原子守恒:0.1y=0.4
故该混合物的平均组成为C1.6H4,平均碳原子数为1.6,说明这两种烃的碳原子数一个比1.6大,一个比1.6小,故该混合物中一定含有甲烷。
2.解析:设气态烃的分子式为CxHy。
CxHy+O2xCO2+H2O 体积差
1 x 1+
10 ×10 60-35=25
=,y=6。×10≤50,x≤3.5,故气态烃为C2H6或C3H6。
答案:C2H6或C3H6
3.选A 烃完全燃烧时,每4 g H可以消耗1 mol O2,每12 g C可以消耗1 mol O2,所以当烃的质量恒定时,H占比越大,燃烧时耗氧量越大。
4.解析:(1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧时,的值越大,耗氧量越多。CH4、C2H4、C2H6的的值依次为4、2、3,故等质量的CH4、C2H4、C2H6完全燃烧时消耗O2的量最多的是CH4。
(2)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时,x+的值越大,耗氧量越多。三种物质的x+的值依次为2、3、3.5,故常温常压下,同体积的CH4、C2H4、C2H6三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是C2H6。
(3)质量相同时,烃(CxHy)中的值越大,生成二氧化碳的量越多;的值越大,生成水的量越多,故生成二氧化碳的量最多的是C2H4;生成水的量最多的是CH4。
(4)由题意可知,在120 ℃、1.01×105 Pa下,
CxHy+O2xCO2+H2O(g)
1 x+ x
由于ΔV=0,则1+x+=x+,得y=4,即该条件下,当烃分子中含有4个氢原子时,该烃完全燃烧前后气体体积不变,故符合要求的两种烃为CH4和C2H4。
答案:(1)A (2)C (3)B A (4)A、B
命题热点(二)
[典例] 选D 苯和乙烯都是平面形结构,因此分子中9个碳原子可能共面,A正确;该有机物中含有碳碳双键,能与酸性高锰酸钾溶液反应,B正确;该有机物分子中苯环上的氢原子和—CHCH2中的氢原子都可以在苯环所在的平面上,甲基中有1个氢原子可以在苯环所在的平面上,所以该分子中共平面的氢原子最多有8个,C正确;该有机物使溴水褪色的原因是发生了加成反应,D错误。
[题点多维训练]
1.D
2.选A M中含有氧,不属于烃,没有苯环,也不属于芳香烃,A错误。
3.解析:根据CH4、CH2CH2、和CH≡CH的空间结构,可知该有机物分子中原子空间位置有如下特点:
(1)由此可知,苯环和乙烯基团所在平面内的所有碳原子,即11个碳原子都有可能共面,根据苯的结构,一定共面的C原子共有8个。(2)因为单键可以旋转,甲基(—CH3)上的3个H原子,最多有一个H原子可以旋入苯环和乙烯基团所在的平面内,故可能共面的原子最多为19个,一定共面的原子应为苯环和与其连接的2个C原子,共12个。(3)苯环对位及对位上连接的两个碳原子共4个C原子一定共直线,乙炔基团及所连接的一个C原子和一个H原子也一定共直线。
答案:(1)11 8 (2)19 12 (3)4 4(共55张PPT)
第3课时 烃的燃烧计算与有机物分子
的共面共线分析
目录
命题热点(一)——烃燃烧的有关计算
命题热点(二)——常见烃分子中的原子共面、共线分析
课时跟踪检测
命题热点(一)
烃燃烧的有关计算
所有的烃都能与氧气发生氧化反应(即燃烧)。烃完全燃烧生成二氧化碳和水。设烃的分子式为CxHy,烃完全燃烧时的通式为CxHy+
O2 xCO2+H2O。结合该反应方程式,可以得到如下结论:
(1)烃完全燃烧前后气体体积的变化规律
①燃烧后温度高于100 ℃时,水为气态:ΔV=V后-V前=-1。
当y=4时,ΔV=0,体积不变,对应气态烃为CH4等;
当y>4时,ΔV>0,体积增大;
当y<4时,ΔV<0,体积减小。
②燃烧后温度低于100 ℃,水为液态:
ΔV=V前-V后=1+,体积总是减小。
③无论水为气态,还是液态,燃烧前后气体体积的变化都只与烃分子中的氢原子数有关,而与烃分子中的碳原子数无关。
(2)烃完全燃烧时消耗氧气的量的规律
①相同条件下等物质的量的烃完全燃烧时, 值越大,耗氧量越多。
②质量相同的烃,其含氢百分率 越大,耗氧量越多。
[典例] 某链状烷烃完全燃烧后生成了17.6 g CO2和9.0 g H2O,下列对于该烷烃的说法中错误的是 ( )
A.该烷烃的分子式为C4H10
B.该烷烃与氯气在光照时可以发生取代反应
C.该烷烃有两种不同的结构
D.该烷烃分子中只有极性键
√
[解析] 17.6 g CO2的物质的量为=0.4 mol,9.0 g H2O的物质的量为=0.5 mol,故N(C)∶N(H)=0.4 mol∶(0.5 mol×2)=
2∶5;链状烷烃的通式为CnH2n+2,故符合N(C)∶N(H)=2∶5的烷烃的分子式为C4H10,A正确;烷烃与氯气在光照时可以发生取代反应,B正确;该烷烃有正丁烷和异丁烷两种不同的结构,C正确;该烷烃分子中有C—H极性键和C—C非极性键,D错误。
题点(一) 烃分子式的确定
1.0.1 mol两种气态烃组成的混合物完全燃烧可生成3.584 L(标准状况下)CO2和3.6 g H2O,则该混合物中( )
A.一定含有C3H4 B.一定含有CH4
C.可能含有C3H8 D.一定不含C2H4
[题点多维训练]
√
解析:标准状况下,3.584 L CO2的物质的量为0.16 mol,3.6 g H2O的物质的量为0.2 mol,设该混合物的平均组成为CxHy,则:
0.1 mol CxHy―→0.16 mol CO2+0.2 mol H2O
根据碳原子守恒:0.1x=0.16
根据氢原子守恒:0.1y=0.4
故该混合物的平均组成为C1.6H4,平均碳原子数为1.6,说明这两种烃的碳原子数一个比1.6大,一个比1.6小,故该混合物中一定含有甲烷。
2.10 mL某气态烃,在50 mL O2中完全燃烧,得到液态水和体积为35 mL的混合气体(所有气体体积均在同温、同压下测定),该气态烃是 (写分子式)。
C2H6或C3H6
题点(二) 耗氧量的比较
3.等质量的下列烃完全燃烧,消耗氧气最多的是( )
A.CH4 B.C2H6 C.C3H6 D.C6H6
解析:烃完全燃烧时,每4 g H可以消耗1 mol O2,每12 g C可以消耗1 mol O2,所以当烃的质量恒定时,H占比越大,燃烧时耗氧量越大。
√
4.现有A、B、C三种烃,其球棍模型如图:
(1)等质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是 (填对应字母,下同)。
解析:等质量的烃(CxHy)完全燃烧时,的值越大,耗氧量越多。CH4、C2H4、C2H6的的值依次为4、2、3,故等质量的CH4、C2H4、C2H6完全燃烧时消耗O2的量最多的是CH4。
A
(2)同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是 。
解析:等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时,x+的值越大,耗氧量越多。三种物质的x+的值依次为2、3、3.5,故常温常压下,同体积的CH4、C2H4、C2H6三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是C2H6。
C
(3)等质量的以上三种物质燃烧时,生成二氧化碳最多的是 ,生成水最多的是 。
解析:质量相同时,烃(CxHy)中的值越大,生成二氧化碳的量越多;的值越大,生成水的量越多,故生成二氧化碳的量最多的是C2H4;生成水的量最多的是CH4。
B
A
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa条件下时,有两种气态烃和足量的氧气混合点燃,相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化,这两种气体是 。
解析:由题意可知,在120 ℃、1.01×105 Pa下,
CxHy+ (x+)O2 xCO2+H2O(g)
1 x+ x
由于ΔV=0,则1+x+=x+,得y=4,即该条件下,当烃分子中含有4个氢原子时,该烃完全燃烧前后气体体积不变,故符合要求的两种烃为CH4和C2H4。
A、B
命题热点(二)
常见烃分子中的原子共面、共线分析
原子共面、共线四种基本类型
甲烷型 正四面体→凡是碳原子形成4个共价单键时,其空间结构都是四面体形,5个原子中最多有3个原子共平面
乙烯型 平面结构→碳碳双键直接相连的4个原子与2个碳原子共平面
乙炔型 —C≡C— 直线结构→碳碳三键直接相连的2个原子与2个碳原子共直线
苯型 平面结构→位于苯环上的12个原子共平面,位于对角线位置上的4个原子共直线
续表
[微点拨] ①共价单键可以自由旋转,共价双键和共价三键不能旋转。②根据分子的结构和化学键之间的夹角画出分子中原子的相对位置,如 。③若分子中出现饱和碳原子,所有原子不可能共面。
[典例] 下列关于有机物 的叙述不正确的是( )
A.分子中9个碳原子可能位于同一平面内
B.该物质能使酸性KMnO4溶液褪色
C.分子中最多有8个氢原子共平面
D.该物质能使溴水褪色是因为该物质将溴从其水溶液中萃取出来
√
[解析] 苯和乙烯都是平面形结构,因此分子中9个碳原子可能共面,A正确;该有机物中含有碳碳双键,能与酸性高锰酸钾溶液反应,B正确;该有机物分子中苯环上的氢原子和—CH CH2中的氢原子都可以在苯环所在的平面上,甲基中有1个氢原子可以在苯环所在的平面上,所以该分子中共平面的氢原子最多有8个,C正确;该有机物使溴水褪色的原因是发生了加成反应,D错误。
|思维建模|判断烃分子中原子共面的方法
1.下列说法正确的是 ( )
A.丙烷是直链烃,所以分子中3个碳原子也在一条直线上
B.丙烯分子中所有原子均在同一平面上
C. 所有碳原子一定在同 一平面上
D.CH3—CH CH—C≡C—CH3分子中所有碳原子可能在同一平面上
[题点多维训练]
√
√
2.化合物M(如图所示)在热熔胶、黏合剂、橡胶等多行业有广泛应用。下列关于M的说法不正确的是 ( )
A.属于芳香烃
B.能发生加成反应
C.所有的碳原子不可能处于同一平面
D.可以使酸性高锰酸钾溶液褪色
解析:M中含有氧,不属于烃,没有苯环,也不属于芳香烃,A错误。
3.已知某有机分子(C11H10)的结构简式为 ,则该分子中:
(1)可能共面的C原子最多有 个,一定共面的C原子最多有 ___个。
解析:根据CH4、CH2==CH2、 和CH≡CH的空间
结构,可知该有机物分子中原子空间位置有如下特点:
(1)由此可知,苯环和乙烯基团所在平面内的所有
碳原子,即11个碳原子都有可能共面,根据苯的结构,
一定共面的C原子共有8个。
11
8
(2)可能共面的原子最多有 个,一定共面的原子最多有 个。
解析:根据CH4、CH2==CH2、 和CH≡CH的空间
结构,可知该有机物分子中原子空间位置有如下特点:
(2)因为单键可以旋转,甲基(—CH3)上的3个H原子,
最多有一个H原子可以旋入苯环和乙烯基团所在的平面内,故可能共面的原子最多为19个,一定共面的原子应为苯环和与其连接的2个C原子,共12个。
19
12
(3)一定共直线的C原子最多有 个,一定共直线的原子最多有 个。
解析:根据CH4、CH2==CH2、 和CH≡CH的空间
结构,可知该有机物分子中原子空间位置有如下特点:
(3)苯环对位及对位上连接的两个碳原子共4个C原子一定共直线,乙炔基团及所连接的一个C原子和一个H原子也一定共直线。
4
4
课时跟踪检测
(选择题第1~8小题,每小题3分,第11~14小题,每小题5分,本检测满分60分)
14
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
13
√
12
1.下列烃完全燃烧,生成烟最多的是 ( )
A.CH4 B.C2H6
C.C2H4 D.C6H6
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
2.下列各组中的两种有机物,无论以何种比例混合,只要混合物总质量不变,完全燃烧时生成的水的质量也不变的是 ( )
A.C2H4、C4H8 B.C8H10、C4H10
C.C2H4、C2H4O D.C8H8、C4H8
解析:要使混合物总质量一定,生成水的量不变,必须满足有机物中H的含量相等。A项,C2H4和C4H8二者最简式相同,分子中含H量相同,生成H2O的量相同;B、C、D三项中有机物的最简式不相同,含氢量都不相同,故生成水的量一定会变,错误。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
3.下列物质的所有原子,不可能处于同一平面内的是 ( )
A.CH2Cl2 B.CH2==CH2
C. D.
解析:根据已有知识,乙烯和苯都属于平面形结构,所有原子都处于同一平面内,而甲烷分子是正四面体结构,所有原子不可能处于同一平面内。同理,我们可以将C项看作是乙烯中的一个氢原子被苯环取代,从而得出C项中物质的所有原子可能处于同一平面内。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
4.0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成13.44 L CO2(已换算成标准状况下),下列说法正确的是 ( )
A.该烷烃的分子式为C6H12
B.该烷烃的同分异构体有6种
C.1 mol该烷烃完全燃烧需要消耗2.5 mol O2
D.该烷烃与甲烷属于同系物
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
解析:标准状况下,13.44 L CO2的物质的量为0.6 mol,即0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成0.6 mol CO2,即该烃分子中含有6个碳原子,根据链状烷烃的通式CnH2n+2可知,含有6个碳原子的烷烃分子式为C6H14,该烷烃的同分异构体有5种,1 mol该烷烃完全燃烧需要消耗O2的量为6+=9.5 mol,故A、B、C均错误;甲烷属于饱和烃,存在单键,C6H14也属于饱和烃,存在单键,且分子组成上相差5个CH2原子团,二者属于同系物,故D正确。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
5.一种气态烷烃和一种气态烯烃,它们分子里的碳原子数相等。将1.0体积这种烷烃和烯烃组成的混合气体在氧气中完全燃烧,生成2.0体积的CO2和2.4体积的水蒸气(气体体积均在相同状况下测定),则混合气体中烷烃和烯烃的体积比为 ( )
A.3∶1 B.1∶3
C.2∶3 D.3∶2
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
解析:根据阿伏加德罗定律,相同状况下,气体的体积之比等于物质的量之比。可知1 mol混合烃充分燃烧生成2 mol CO2和2.4 mol H2O(g),则混合烃的平均分子组成为C2H4.8。又知烷烃和烯烃分子里的碳原子数相同,可以判定它们分别是C2H6和C2H4。无论C2H6与C2H4以怎样的体积比混合,它们的平均碳原子数都是2。因此符合题意的烷烃和烯烃的体积比将由它们分子里所含的H原子数决定。可用十字交叉法求解:
,=。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
6.近来发现了一种新的星际分子氰基辛炔,其结构简式为
,下列对该物质的判断不正确的是( )
A.属于不饱和烃
B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.所有原子可能在同一条直线上
D.可以发生加成反应
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
解析:该有机物中除了含有C、H元素外还含有N元素,所以不属于烃,A项错误;含有碳碳三键,碳碳三键能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色,B项正确;该分子中一个碳碳三键连接一个碳碳单键,且为直链结构,单键可以旋转,具有乙炔结构特点,所以该分子中所有原子可能处于同一直线上,C项正确;碳碳三键和碳氮三键都能发生加成反应,D项正确。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
12
11
13
14
3
7.有机物 分子中共面原子最多有( )
A.16个 B.17个
C.18个 D.19个
解析: 最多有18个共面原子。
√
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
8.某烃的结构简式为 ,下列说法不正确的是( )
A.1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2
B.与氢气完全加成后的产物中含3个甲基
C.1 mol该烃完全加成消耗3 mol Br2
D.分子中一定共平面的碳原子有5个
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
3
解析:该烃的分子式为C8H12,1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2,A正确;与氢气完全加成后的产物中含有3个甲基,B正确;分子中含有一个碳碳双键和一个碳碳三键,所以1 mol该烃完全加成需要消耗3 mol Br2,C正确;根据乙烯和乙炔的结构可判断该烃分子中一定共平面的碳原子有6个,D不正确。
1
2
4
5
6
7
8
9
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11
12
13
14
3
9.(10分)现有①甲烷、②乙烯、③苯、④丙炔4种有机物,请用序号并按题中要求作答:
(1)分子中所有原子一定都共面的是 。
解析:乙烯、苯分子中所有原子均处于同一平面上。
②③
(2)含氢量最高的有机化合物是 ,其电子式为 。
解析:所有有机物中,甲烷的含氢量最高。
①
H︰︰H
1
2
4
5
6
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8
9
10
11
12
13
14
3
(3)完全燃烧后生成的CO2和水的物质的量之比为1∶1的化合物是 。
解析:完全燃烧后生成CO2和H2O的物质的量之比是1∶1,则有机物分子中C、H原子个数比为1∶2,CH2==CH2符合要求。
(4)能够发生加聚反应的是 。
解析:丙炔的化学性质与乙烯相似,二者都可以发生加聚反应。
②
②④
1
2
4
5
6
7
8
9
10
11
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13
14
3
10.(6分)某烃的相对分子质量小于80,现取3.6 g该烃完全燃烧,将全部产物依次通过足量的浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重5.4 g,碱石灰增重11 g,则:
(1)该烃的分子式为 。
解析:设该烃的最简式为CxHy,3.6 g该烃完全燃烧后,将产物依次通过浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重5.4 g,则生成水的质量为5.4 g,n(H)=2n(H2O)=
0.6 mol,碱石灰增重11 g,则生成CO2的质量为11 g,n(C)=n(CO2)=0.25 mol,则n(C)∶n(H)=5∶12,所以该烃的最简式为C5H12,已知该烃的相对分子质量小于80,则该烃的分子式为C5H12。
C5H12
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(2)已知该烃的一氯代物只有一种,写出该烃的结构简式:
。
解析:C5H12有三种同分异构体,一氯代物只有一种的是
。
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(3)CH3CH2CH2CH2CH3分子中共面原子数最多有 个。
解析: ,最多有7个原子共面。
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√
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高阶思维训练(选做题)
11.下列关于烃
的说法正确的是( )
A.共面的C原子最多为13个
B.共直线的C原子只有4个
C.1 mol该烃最多可以和5 mol H2发生加成反应
D.1 mol该烃最多可以消耗6 mol Br2
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解析:苯环上所有原子共平面、直接连接碳碳双键两端的原子共平面、直接连接碳碳三键两端的原子共直线,则该分子中最多有13个C原子共面,A项正确;苯环上对称位置碳原子及其连接的原子共直线,碳碳三键中碳原子及其连接的原子共直线,共直线的C原子最多有6个,B项错误;苯环和碳碳三键、碳碳双键都能和氢气发生加成反应,则1 mol该烃最多可以和6 mol H2发生加成反应,C项错误;该分子中只有碳碳双键和碳碳三键能和溴发生加成反应,1 mol该烃最多可以消耗3 mol Br2,D项错误。
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12.有机物燃烧产生的CO2的量与含碳量有关。某同学绘制了不同类别的有机物分子中的碳原子数与含碳量的关系图。若取等质量的碳元素的质量分数为0.75的有机物A在足量的氧气中分别完全燃烧,生成的CO2的质量相等,则A的分子中所含碳原子数不可能是 ( )
A.1 B.8 C.9 D.18
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解析:图中除CnH2n之外其余四类物质的碳元素的质量分数都有可能为0.75,根据计算可得碳元素的质量分数为0.75的烷烃为甲烷(CH4),若有机物为CnH2nO,则碳元素的质量分数为0.75时,分子式为C8H16O,若有机物为CnH2n+2O,则碳元素的质量分数为0.75时,分子式为C9H20O,若有机物为CnH2n+2O2,则碳元素的质量分数为0.75时,分子式为C17H36O2。综上,碳原子数可以为1、8、9、17。
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13.甲烷分子中的4个氢原子都可以被取代,若甲烷分子中的4个氢原子被苯基取代,则可得到的分子如图所示,下列描述中正确的是 ( )
A.分子式为C25H24
B.所有原子都在同一平面上
C.此物质属芳香烃类物质
D.最多有3个碳原子在同一平面上
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解析:由结构可知该物质的分子式为C25H20,A项错误;分子中与4个苯环相连的C为四面体结构,则所有原子不可能共平面,B项错误;只含C、H元素,且含苯环,为芳香烃类物质,C项正确;最多有2个苯环与中间的C共面,则最多有13个碳原子共面,D项错误。
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14.(2024·昆明月考)柠檬烯具有特殊香味,可溶于乙醇,难溶于水,其结构简式如图所示,下列有关柠檬烯的说法正确的是 ( )
A.柠檬烯的分子式为C10H18
B.柠檬烯分子中所有碳原子处于同一个平面上
C.柠檬烯能与酸性高锰酸钾溶液发生取代反应
D.柠檬烯在一定条件下能发生加聚反应
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解析:由柠檬烯的结构简式可知其分子式为C10H16,A项错误;柠檬烯分子中含连有3个C原子的饱和碳原子,与之相连的原子具有类似甲烷的四面体结构,即所有碳原子不可能在同一个平面上,B项错误;柠檬烯能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,C项错误;柠檬烯分子中含碳碳双键,在一定条件下,能发生加聚反应而生成高聚物,D项正确。课时跟踪检测(十九) 烃的燃烧计算与有机物分子的共面共线分析
(选择题第1~8小题,每小题3分,第11~14小题,每小题5分,本检测满分60分)
1.下列烃完全燃烧,生成烟最多的是 ( )
A.CH4 B.C2H6
C.C2H4 D.C6H6
2.下列各组中的两种有机物,无论以何种比例混合,只要混合物总质量不变,完全燃烧时生成的水的质量也不变的是 ( )
A.C2H4、C4H8 B.C8H10、C4H10
C.C2H4、C2H4O D.C8H8、C4H8
3.下列物质的所有原子,不可能处于同一平面内的是 ( )
A.CH2Cl2 B.CH2CH2
C. D.
4.0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成13.44 L CO2(已换算成标准状况下),下列说法正确的是 ( )
A.该烷烃的分子式为C6H12
B.该烷烃的同分异构体有6种
C.1 mol该烷烃完全燃烧需要消耗2.5 mol O2
D.该烷烃与甲烷属于同系物
5.一种气态烷烃和一种气态烯烃,它们分子里的碳原子数相等。将1.0体积这种烷烃和烯烃组成的混合气体在氧气中完全燃烧,生成2.0体积的CO2和2.4体积的水蒸气(气体体积均在相同状况下测定),则混合气体中烷烃和烯烃的体积比为 ( )
A.3∶1 B.1∶3
C.2∶3 D.3∶2
6.近来发现了一种新的星际分子氰基辛炔,其结构简式为,下列对该物质的判断不正确的是 ( )
A.属于不饱和烃
B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.所有原子可能在同一条直线上
D.可以发生加成反应
7.有机物分子中共面原子最多有 ( )
A.16个 B.17个
C.18个 D.19个
8.某烃的结构简式为,下列说法不正确的是 ( )
A.1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2
B.与氢气完全加成后的产物中含3个甲基
C.1 mol该烃完全加成消耗3 mol Br2
D.分子中一定共平面的碳原子有5个
9. (10分)现有①甲烷、②乙烯、③苯、④丙炔4种有机物,请用序号并按题中要求作答:
(1)分子中所有原子一定都共面的是 。
(2)含氢量最高的有机化合物是 ,其电子式为 。
(3)完全燃烧后生成的CO2和水的物质的量之比为1∶1的化合物是 。
(4)能够发生加聚反应的是 。
10.(6分)某烃的相对分子质量小于80,现取3.6 g该烃完全燃烧,将全部产物依次通过足量的浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重5.4 g,碱石灰增重11 g,则:
(1)该烃的分子式为 。
(2)已知该烃的一氯代物只有一种,写出该烃的结构简式: 。
(3)CH3CH2CH2CH2CH3分子中共面原子数最多有 个。
高阶思维训练(选做题)
11. 下列关于烃
的说法正确的是 ( )
A.共面的C原子最多为13个
B.共直线的C原子只有4个
C.1 mol该烃最多可以和5 mol H2发生加成反应
D.1 mol该烃最多可以消耗6 mol Br2
12.有机物燃烧产生的CO2的量与含碳量有关。某同学绘制了不同类别的有机物分子中的碳原子数与含碳量的关系图。若取等质量的碳元素的质量分数为0.75的有机物A在足量的氧气中分别完全燃烧,生成的CO2的质量相等,则A的分子中所含碳原子数不可能是 ( )
A.1 B.8
C.9 D.18
13.甲烷分子中的4个氢原子都可以被取代,若甲烷分子中的4个氢原子被苯基取代,则可得到的分子如图所示,下列描述中正确的是 ( )
A.分子式为C25H24
B.所有原子都在同一平面上
C.此物质属芳香烃类物质
D.最多有3个碳原子在同一平面上
14.(2024·昆明月考)柠檬烯具有特殊香味,可溶于乙醇,难溶于水,其结构简式如图所示,下列有关柠檬烯的说法正确的是 ( )
A.柠檬烯的分子式为C10H18
B.柠檬烯分子中所有碳原子处于同一个平面上
C.柠檬烯能与酸性高锰酸钾溶液发生取代反应
D.柠檬烯在一定条件下能发生加聚反应
课时跟踪检测(十九)
1.D
2.选A 要使混合物总质量一定,生成水的量不变,必须满足有机物中H的含量相等。A项,C2H4和C4H8二者最简式相同,分子中含H量相同,生成H2O的量相同;B、C、D三项中有机物的最简式不相同,含氢量都不相同,故生成水的量一定会变,错误。
3.选A 根据已有知识,乙烯和苯都属于平面形结构,所有原子都处于同一平面内,而甲烷分子是正四面体结构,所有原子不可能处于同一平面内。同理,我们可以将C项看作是乙烯中的一个氢原子被苯环取代,从而得出C项中物质的所有原子可能处于同一平面内。
4.选D 标准状况下,13.44 L CO2的物质的量为0.6 mol,即0.1 mol某链状烷烃完全燃烧生成0.6 mol CO2,即该烃分子中含有6个碳原子,根据链状烷烃的通式CnH2n+2可知,含有6个碳原子的烷烃分子式为C6H14,该烷烃的同分异构体有5种,1 mol该烷烃完全燃烧需要消耗O2的量为6+=9.5 mol,故A、B、C均错误;甲烷属于饱和烃,存在单键,C6H14也属于饱和烃,存在单键,且分子组成上相差5个CH2原子团,二者属于同系物,故D正确。
5.选C 根据阿伏加德罗定律,相同状况下,气体的体积之比等于物质的量之比。可知1 mol混合烃充分燃烧生成2 mol CO2和2.4 mol H2O(g),则混合烃的平均分子组成为C2H4.8。又知烷烃和烯烃分子里的碳原子数相同,可以判定它们分别是C2H6和C2H4。无论C2H6与C2H4以怎样的体积比混合,它们的平均碳原子数都是2。因此符合题意的烷烃和烯烃的体积比将由它们分子里所含的H原子数决定。可用十字交叉法求解:
,=。
6.选A 该有机物中除了含有C、H元素外还含有N元素,所以不属于烃,A项错误;含有碳碳三键,碳碳三键能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色,B项正确;该分子中一个碳碳三键连接一个碳碳单键,且为直链结构,单键可以旋转,具有乙炔结构特点,所以该分子中所有原子可能处于同一直线上,C项正确;碳碳三键和碳氮三键都能发生加成反应,D项正确。
7.选C 最多有18个共面原子。
8.选D 该烃的分子式为C8H12,1 mol该烃完全燃烧消耗11 mol O2,A正确;与氢气完全加成后的产物中含有3个甲基,B正确;分子中含有一个碳碳双键和一个碳碳三键,所以1 mol该烃完全加成需要消耗3 mol Br2,C正确;根据乙烯和乙炔的结构可判断该烃分子中一定共平面的碳原子有6个,D不正确。
9.解析:(1)乙烯、苯分子中所有原子均处于同一平面上。(2)所有有机物中,甲烷的含氢量最高。(3)完全燃烧后生成CO2和H2O的物质的量之比是1∶1,则有机物分子中C、H原子个数比为1∶2,CH2CH2符合要求。(4)丙炔的化学性质与乙烯相似,二者都可以发生加聚反应。
答案:(1)②③ (2)① H︰︰H (3)② (4)②④
10.解析:(1)设该烃的最简式为CxHy,3.6 g该烃完全燃烧后,将产物依次通过浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重5.4 g,则生成水的质量为5.4 g,n(H)=2n(H2O)=0.6 mol,碱石灰增重11 g,则生成CO2的质量为11 g,n(C)=n(CO2)=0.25 mol,则n(C)∶n(H)=5∶12,所以该烃的最简式为C5H12,已知该烃的相对分子质量小于80,则该烃的分子式为C5H12。
(2)C5H12有三种同分异构体,一氯代物只有一种的是。
(3),最多有7个原子共面。
答案:(1)C5H12 (2) (3)7
11.选A 苯环上所有原子共平面、直接连接碳碳双键两端的原子共平面、直接连接碳碳三键两端的原子共直线,则该分子中最多有13个C原子共面,A项正确;苯环上对称位置碳原子及其连接的原子共直线,碳碳三键中碳原子及其连接的原子共直线,共直线的C原子最多有6个,B项错误;苯环和碳碳三键、碳碳双键都能和氢气发生加成反应,则1 mol该烃最多可以和6 mol H2发生加成反应,C项错误;该分子中只有碳碳双键和碳碳三键能和溴发生加成反应,1 mol该烃最多可以消耗3 mol Br2,D项错误。
12.选D 图中除CnH2n之外其余四类物质的碳元素的质量分数都有可能为0.75,根据计算可得碳元素的质量分数为0.75的烷烃为甲烷(CH4),若有机物为CnH2nO,则碳元素的质量分数为0.75时,分子式为C8H16O,若有机物为CnH2n+2O,则碳元素的质量分数为0.75时,分子式为C9H20O,若有机物为CnH2n+2O2,则碳元素的质量分数为0.75时,分子式为C17H36O2。综上,碳原子数可以为1、8、9、17。
13.选C 由结构可知该物质的分子式为C25H20,A项错误;分子中与4个苯环相连的C为四面体结构,则所有原子不可能共平面,B项错误;只含C、H元素,且含苯环,为芳香烃类物质,C项正确;最多有2个苯环与中间的C共面,则最多有13个碳原子共面,D项错误。
14.选D 由柠檬烯的结构简式可知其分子式为C10H16,A项错误;柠檬烯分子中含连有3个C原子的饱和碳原子,与之相连的原子具有类似甲烷的四面体结构,即所有碳原子不可能在同一个平面上,B项错误;柠檬烯能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,C项错误;柠檬烯分子中含碳碳双键,在一定条件下,能发生加聚反应而生成高聚物,D项正确。
4 / 4
