第七章 有机化合物
第一节 认识有机化合物
第2课时 烷烃的性质
一、选择题
1.1834年迈克尔·法拉第首次制造了乙烷,但他错误地以为这个产物是甲烷。在1847年和1849年间阿道夫·威廉·赫尔曼·科尔贝和爱德华·弗兰克兰利用其他方法制造了乙烷。同样他们错误地以为产物是甲基自由基。1864年卡尔·肖莱马校正了这个错误,他证明这些反应的所有产物都是乙烷。
下列物质在一定条件下可与乙烷发生化学反应的是 ( )
A.氯气 B.溴水
C.氯水 D.酸性高锰酸钾溶液
【解析】选A。类比甲烷的化学性质,乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应,和溴水、氯水、酸性高锰酸钾溶液不反应。
2.某烃分子的球棍模型如图所示,关于该烃的说法不正确的是 ( )
A.分子式为C3H8
B.该烃含有碳碳双键
C.结构简式为CH3CH2CH3
D.化学性质与甲烷相似
【解析】选B。根据该烃分子的球棍模型可知,分子中含有3个C原子和8个H原子,分子式为C3H8,故A正确;分子中只存在碳碳单键,没有碳碳双键,该烃属于烷烃,故B错误;根据分子的球棍模型可知,该烃分子的结构简式为CH3CH2CH3,故C正确;分子中只存在碳碳单键,没有碳碳双键,该烃属于烷烃,化学性质与甲烷相似,故D正确。
3.将甲烷与氯气按体积比为1∶1混合后反应,下列有关描述错误的是 ( )
A.反应条件为光照
B.共有5种生成物
C.容器内气体颜色变浅
D.生成物中只有一氯甲烷难溶于水
【解析】选D。甲烷和氯气在光照条件下发生的取代反应是逐步进行的,CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl,共得到5种生成物,氯气的量不断减少,颜色变浅,生成的氯代烃均难溶于水。
4.在常温下,把一个盛有一定量甲烷和氯气混合气体的密闭玻璃容器放在光亮的地方,两种气体发生反应,下列叙述中正确的是 ( )
A.因为有氯化氢生成,故容器内壁上有油状液滴产生
B.容器内分子数发生改变
C.反应前后容器内压强不变
D.发生的反应都属于取代反应
【解析】选D。该反应因有CH2Cl2、CHCl3、CCl4生成而试管内壁上有油状液滴产生,故A错误;如CH4与Cl2发生取代反应,结合其反应化学方程式分析可知,反应前后分子总数相等,容器内分子数不变,故B错误 ;CH4与Cl2发生取代反应,由于CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液态产物,因此容器内压强减小,故C错误;CH4与Cl2发生的反应都属于取代反应,故D正确。
5.下列关于CH4和叙述正确的是 ( )
A.互为同素异形体
B.均能用组成通式CnH2n+2来表示
C.它们的物理性质和化学性质均相同
D.常温下,都能与酸性高锰酸钾溶液反应
【解析】选B。CH4和互为同系物,故A错误;CH4和都是烷烃,烷烃通式为CnH2n+2,故B正确;CH4和互为同系物,所以二者化学性质相似,物理性质不同,故C错误;烷烃性质稳定,不能被酸性高锰酸钾氧化,二者都不能与酸性高锰酸钾溶液反应,故D错误。
6.20 mL某气态烷烃完全燃烧时,恰好消耗同温同压下的氧气100 mL,该烃的化学式是 ( )
A.CH4 B.C3H8
C.C4H10 D.C5H12
【解析】选B。设烷烃分子式为CnH2n+2
CnH2n+2 + O2nCO2+(n+1)H2O
1
20 mL 100 mL
即=
解得n=3,所以分子式为C3H8。
7.下列烷烃在光照条件下与氯气反应,只生成2种一氯代物的是 ( )
A.CH3CH3
B.
C.
D.
【解析】选B。A项的一氯代物只有一种;B项的一氯代物有两种;C项的一氯代物只有一种;D项的一氯代物有四种。
8.下列有关烷烃的叙述正确的是 ( )
①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键
②烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液褪色
③通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃
④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色
A.①③⑤ B.②③ C.①④ D.①②④
【解析】选C。烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键,都是单键,①说法正确;烷烃属饱和烃,其化学性质一般比较稳定,通常烷烃不与强酸、强碱、强氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应,也不能与溴水发生取代反应,②⑤说法不正确;因通式CnH2n+2中的碳原子已完全饱和,因此符合通式CnH2n+2的有机物一定是烷烃,③说法不正确;烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应,这是烷烃的主要特性之一,④说法正确。
9.为验证甲烷分子中含碳、氢两种元素,可将其燃烧产物通过①浓硫酸、②澄清石灰水、③无水硫酸铜,正确的顺序是 ( )
A.①②③ B.②③ C.②③① D.③②
【解析】选D。甲烷燃烧的产物为CO2和H2O,用澄清石灰水检验CO2,用无水CuSO4检验H2O,为防止澄清石灰水中的水对实验产生干扰,应先检验H2O再检验CO2。
10.在1.01×105 Pa下,测得某些烷烃的沸点见表。据表分析下列选项正确的是 ( )
物质名称 沸点(℃)
正丁烷CH3(CH2)2CH3 -0.5
正戊烷CH3(CH2)3CH3 36.0
异戊烷CH3CH2CH(CH3)2 27.8
新戊烷C(CH3)4 9.5
正己烷CH3(CH2)4CH3 69.0
A.在标准状况下,新戊烷是气体
B.在1.01×105 Pa、20 ℃下,C5H12是液体
C.随着碳原子数的增加,烷烃的沸点逐渐降低
D.C5H12随支链的增加,沸点逐渐降低
【解析】选D。根据表中信息知,在1.01×105 Pa下,新戊烷的沸点为9.5 ℃,故在标准状况下不是气体,而在20 ℃时新戊烷是气体,所以A、B两项均错误;随着碳原子数的增加,烷烃的沸点逐渐升高,C项错误;C5H12随支链的增加,沸点逐渐降低,D项正确。
11.可燃冰属于甲烷的水合物,其结构如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.可燃冰中CH4与H2O以共价键的形式相结合
B.使用可燃冰时应注意安全
C.甲烷的一氯代物、三氯代物和四氯代物都是正四面体
D.空间填充模型为的有机物能与溴水发生取代反应
【解析】选B。A项,CH4与H2O以分子间作用力结合在一起形成可燃冰,错误;B项,CH4易燃、易爆,所以使用过程中要注意安全,正确;C项,CH3Cl、CHCl3是四面体结构但不是正四面体结构,CCl4为正四面体结构,错误;D项,该有机物的结构简式为,属于烷烃,其性质与CH4相似,所以该有机物在光照下能与溴蒸气发生取代反应,与溴水不反应,错误。
12.在光照的条件下,将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合,经过一段时间,甲烷和氯气均无剩余,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢,若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为amol、bmol、cmol,该反应中消耗的氯气的物质的量是 ( )
A.(1+a+b+c) mol
B.(2a+3b+4c) mol
C.(1+a+2b+3c) mol
D.(a+b+c) mol
【解析】选C。根据碳原子守恒可知,生成一氯甲烷的物质的量是(1-a-b-c) mol。根据取代反应的特点可知,消耗的氯气的物质的量为(1-a-b-c)mol+2amol+
3b mol+4cmol=(1+a+2b+3c) mol。
13.正己烷是优良的有机溶剂,其某种模型如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.正己烷的分子式为C6H12
B.正己烷的一氯代物有3种
C.正己烷能与溴水发生取代反应
D.正己烷中的所有碳原子位于同一条直线
【解析】选B。由球棍模型可知正己烷的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3,分子式为C6H14,故A错误;CH3CH2CH2CH2CH2CH3中含有3种H原子,则一氯代物有3种,故B正确;正己烷与溴水不反应,可在光照条件下与溴蒸气发生取代反应,故C错误;正己烷为饱和烃,具有甲烷的结构特点,则所有碳原子不可能在一条直线上,故D错误。
二、非选择题
14.晋朝人常璩在《华阳国志》里有这样一段话:“临邛县……有火井,夜时光映上昭。民欲其火,先以家火投之。顷许,如雷声,火焰出,通耀数十里。以竹筒盛其火藏之,可拽行终日不灭也……”。请回答下列问题。
(1)话中描述的物质是一种最简单有机物——甲烷,其分子的结构式为________________。
(2)写出“顷许,如雷声,火焰出”涉及反应的化学方程式:___________。
(3)下列有关甲烷的说法正确的是______(填选项字母)。
A.它属于化石能源
B.它的分子中含有非极性键
C.它的分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构
D.(2)中反应发生时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成
(4)甲烷不仅可以直接用来燃烧,还是重要的化工原料,它可以与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2),反应的化学方程式为__________________________,反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为________。
【解析】(2)“顷许,如雷声,火焰出”叙述的是甲烷燃烧,涉及反应的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O。(3)甲烷属于化石能源,A正确;甲烷分子中只含有极性键,B错误;甲烷分子中只有碳原子的最外层达到了8电子稳定结构,氢原子最外层是2电子稳定结构,C错误;甲烷燃烧时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成,D正确。(4)甲烷与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2),反应的化学方程式为CH4+H2OCO+3H2,反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为=。
答案:(1)
(2)CH4+2O2CO2+2H2O
(3)AD
(4)CH4+H2OCO+3H2 14∶3
15.如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4,同温同压下乙管中注入50 mL Cl2,将乙管气体推入甲管中,气体在甲管中反应,试管放在光亮处一段时间。
(1)下列是某同学预测的实验现象:
①气体最终变为无色;②实验过程中,甲管活塞向内移动;③甲管内壁有油珠;④产生火花。其中正确的是__________。
(2)甲管中发生化学反应的类型为____________________。
(3)反应后,甲管中剩余可溶于水的气体能用下列试剂吸收的是________(选填字母)。
A.水 B.NaOH溶液
C.AgNO3溶液 D.饱和食盐水
(4)反应后,若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中,会观察到
___________________________________________________________________;
若再向其中滴入几滴石蕊溶液,又观察到________________________________。
【解析】在光照条件下,甲烷与氯气发生反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl。
(1)理论上,甲烷与氯气体积比为1∶4时,二者恰好完全反应,而甲中甲烷与氯气体积比为1∶5,说明氯气过量,反应后仍有氯气剩余。该反应进行缓慢,不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体,所以气体的总物质的量减小,内部压强减小,甲管活塞向内移动。
(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代,故甲管中发生的是取代反应。
(3)剩余可溶于水的气体为氯气和氯化氢,可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。
(4)甲管中的氯气、氯化氢溶于水,氯气与水反应生成盐酸和次氯酸,溶液呈酸性,Cl-与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀,同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层,由于溶液含有次氯酸,若加入几滴石蕊溶液,溶液会先变红后褪色。
答案:(1)②③ (2)取代反应
(3)B
(4)液体分为两层,产生白色沉淀 溶液先变红后褪色
16.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。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如图:
根据设计要求回答:
(1)B装置有三种功能:
①控制气流速度;
②均匀混合气体;
③________________。
(2)D装置的石棉中均匀混有淀粉-KI溶液,其作用是______________。
(3)E装置的作用是________(填编号)。
A.收集气体 B.吸收氯气
C.防止倒吸 D.吸收氯化氢
(4)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,写出生成黑色小颗粒的化学方程式:__________________________。
(5)E装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气主要成分为________(填编号)。
a.CH4 b.CH3Cl c.CH2Cl2 d.CHCl3 e.CCl4
【解析】(1)B装置的三个作用为①控制气流速度从而达到合适的反应比例;②均匀混合气体,便于后续实验;③干燥混合气体。(2)氯气具有强氧化性,能将碘离子氧化,生成碘单质,淀粉-KI溶液的作用是吸收多余的Cl2,防止过量的氯气排入空气中污染环境。(3)E装置既吸收反应生成的HCl气体,同时还防止倒吸。(4)据信息可知生成的黑色小颗粒为炭黑,说明在强光照射下可发生反应CH4+2Cl2C+4HCl。
(5)最后从D中分离出的气体有易溶于水的HCl和难溶于水的CH4以及取代产物CH3Cl。
答案:(1)干燥混合气体 (2)吸收过量的氯气 (3)CD (4)CH4+2Cl2C+4HCl (5)a、b 第七章 有机化合物
第一节 认识有机化合物
第2课时 烷烃的性质
一、选择题
1.1834年迈克尔·法拉第首次制造了乙烷,但他错误地以为这个产物是甲烷。在1847年和1849年间阿道夫·威廉·赫尔曼·科尔贝和爱德华·弗兰克兰利用其他方法制造了乙烷。同样他们错误地以为产物是甲基自由基。1864年卡尔·肖莱马校正了这个错误,他证明这些反应的所有产物都是乙烷。
下列物质在一定条件下可与乙烷发生化学反应的是 ( )
A.氯气 B.溴水
C.氯水 D.酸性高锰酸钾溶液
2.某烃分子的球棍模型如图所示,关于该烃的说法不正确的是 ( )
A.分子式为C3H8
B.该烃含有碳碳双键
C.结构简式为CH3CH2CH3
D.化学性质与甲烷相似
3.将甲烷与氯气按体积比为1∶1混合后反应,下列有关描述错误的是 ( )
A.反应条件为光照
B.共有5种生成物
C.容器内气体颜色变浅
D.生成物中只有一氯甲烷难溶于水
4.在常温下,把一个盛有一定量甲烷和氯气混合气体的密闭玻璃容器放在光亮的地方,两种气体发生反应,下列叙述中正确的是 ( )
A.因为有氯化氢生成,故容器内壁上有油状液滴产生
B.容器内分子数发生改变
C.反应前后容器内压强不变
D.发生的反应都属于取代反应
5.下列关于CH4和叙述正确的是 ( )
A.互为同素异形体
B.均能用组成通式CnH2n+2来表示
C.它们的物理性质和化学性质均相同
D.常温下,都能与酸性高锰酸钾溶液反应
6.20 mL某气态烷烃完全燃烧时,恰好消耗同温同压下的氧气100 mL,该烃的化学式是 ( )
A.CH4 B.C3H8
C.C4H10 D.C5H12
7.下列烷烃在光照条件下与氯气反应,只生成2种一氯代物的是 ( )
A.CH3CH3
B.
C.
D.
8.下列有关烷烃的叙述正确的是 ( )
①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键
②烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液褪色
③通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃
④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色
A.①③⑤ B.②③ C.①④ D.①②④
9.为验证甲烷分子中含碳、氢两种元素,可将其燃烧产物通过①浓硫酸、②澄清石灰水、③无水硫酸铜,正确的顺序是 ( )
A.①②③ B.②③ C.②③① D.③②
10.在1.01×105 Pa下,测得某些烷烃的沸点见表。据表分析下列选项正确的是 ( )
物质名称 沸点(℃)
正丁烷CH3(CH2)2CH3 -0.5
正戊烷CH3(CH2)3CH3 36.0
异戊烷CH3CH2CH(CH3)2 27.8
新戊烷C(CH3)4 9.5
正己烷CH3(CH2)4CH3 69.0
A.在标准状况下,新戊烷是气体
B.在1.01×105 Pa、20 ℃下,C5H12是液体
C.随着碳原子数的增加,烷烃的沸点逐渐降低
D.C5H12随支链的增加,沸点逐渐降低
11.可燃冰属于甲烷的水合物,其结构如图所示。
下列说法正确的是 ( )
A.可燃冰中CH4与H2O以共价键的形式相结合
B.使用可燃冰时应注意安全
C.甲烷的一氯代物、三氯代物和四氯代物都是正四面体
D.空间填充模型为的有机物能与溴水发生取代反应
12.在光照的条件下,将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合,经过一段时间,甲烷和氯气均无剩余,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢,若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为amol、bmol、cmol,该反应中消耗的氯气的物质的量是 ( )
A.(1+a+b+c) mol
B.(2a+3b+4c) mol
C.(1+a+2b+3c) mol
D.(a+b+c) mol
13.正己烷是优良的有机溶剂,其某种模型如图所示。下列有关说法正确的是 ( )
A.正己烷的分子式为C6H12
B.正己烷的一氯代物有3种
C.正己烷能与溴水发生取代反应
D.正己烷中的所有碳原子位于同一条直线
二、非选择题
14.晋朝人常璩在《华阳国志》里有这样一段话:“临邛县……有火井,夜时光映上昭。民欲其火,先以家火投之。顷许,如雷声,火焰出,通耀数十里。以竹筒盛其火藏之,可拽行终日不灭也……”。请回答下列问题。
(1)话中描述的物质是一种最简单有机物——甲烷,其分子的结构式为________________。
(2)写出“顷许,如雷声,火焰出”涉及反应的化学方程式:___________。
(3)下列有关甲烷的说法正确的是______(填选项字母)。
A.它属于化石能源
B.它的分子中含有非极性键
C.它的分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构
D.(2)中反应发生时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成
(4)甲烷不仅可以直接用来燃烧,还是重要的化工原料,它可以与水在高温条件下反应制得水煤气(CO和H2),反应的化学方程式为__________________________,反应得到的水煤气中CO和H2的质量比为________。
15.如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4,同温同压下乙管中注入50 mL Cl2,将乙管气体推入甲管中,气体在甲管中反应,试管放在光亮处一段时间。
(1)下列是某同学预测的实验现象:
①气体最终变为无色;②实验过程中,甲管活塞向内移动;③甲管内壁有油珠;④产生火花。其中正确的是__________。
(2)甲管中发生化学反应的类型为____________________。
(3)反应后,甲管中剩余可溶于水的气体能用下列试剂吸收的是________(选填字母)。
A.水 B.NaOH溶液
C.AgNO3溶液 D.饱和食盐水
(4)反应后,若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中,会观察到
___________________________________________________________________;
若再向其中滴入几滴石蕊溶液,又观察到________________________________。
16.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。某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如图:
根据设计要求回答:
(1)B装置有三种功能:
①控制气流速度;
②均匀混合气体;
③________________。
(2)D装置的石棉中均匀混有淀粉-KI溶液,其作用是______________。
(3)E装置的作用是________(填编号)。
A.收集气体 B.吸收氯气
C.防止倒吸 D.吸收氯化氢
(4)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,写出生成黑色小颗粒的化学方程式:__________________________。
(5)E装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气主要成分为________(填编号)。
a.CH4 b.CH3Cl c.CH2Cl2 d.CHCl3 e.CCl4
