2024人教版高中化学必修第二册同步练习题--第一节　认识有机化合物

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2024人教版高中化学必修第二册同步
第七章　有机化合物
第一节　认识有机化合物
第1课时　有机化合物中碳原子的成键特点　烷烃的结构
基础过关练
题组一　有机化合物中碳原子的成键特点
1.(2022河北石家庄期中)下列说法与含碳化合物种类繁多的原因无关的是(　　)
A.碳原子种类的多样性
B.碳原子间连接方式的多样性
C.碳原子和其他原子成键方式的多样性
D.碳原子间成键方式的多样性
2.(2023江西赣州联考)从碳原子成键情况分析,下列物质的结构式不合理的是(　　)
A.　　　　B.
C.　　　　D.
题组二　烷烃的结构
3.(2023浙江杭州师大附中期中)下面是4个碳原子相互结合的5种方式(氢原子没有画出),其中符合通式CnH2n+2的是(　　)
A.②③　　　　B.①⑤　　　　C.②③④　　　　　D.①
4.(2022江西临川二中期中)能证明CH4分子的空间结构为正四面体形,而非平面正方形的事实是(　　)
A.CH4的二氯代物只有一种结构
B.CH3Cl分子只有一种结构
C.C原子与四个H原子的距离一样
D.CH4分子中的四个碳氢键一样
5.按要求回答下列问题:
(1)乙烷的结构式为　　　　。
(2)丙烷的结构简式为　　　　。
(3)1个分子中含有30个氢原子的饱和链状烷烃的分子式为　　　　。
(4)相对分子质量为58的饱和链状烷烃的结构有　　　　种,分别写出它们的结构简式:　　　　　　　　　　　　　　。
(5)分子式为C5H12的直链烷烃的名称为　　　　,其一氯代物只有一种的同分异构体的结构简式为　　　　。
题组三　同系物和同分异构体
6.(2022黑龙江铁人中学开学考)下列有关同系物、同分异构体的说法正确的是(　　)
A.分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质互为同系物
B.结构不同,相对分子质量相同的物质一定是同分异构体
C.同系物的化学性质相似,同分异构体的化学性质一定不相似
D.组成元素的质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物,一定互为同分异构体
7.下列说法正确的是　(　　)
A.H2、D2和T2互称为同素异形体
B.和互称为同分异构体
C.35Cl和37Cl互称为同位素
D.CH3CH2OH和互为同系物
能力提升练
题组一　有机化合物的组成与结构
1.(2023辽宁朝阳月考)下列关于CH4和的叙述正确的是(　　)
A.均能用通式CnH2n+2来表示
B.二者互为同分异构体
C.都属于烷烃,分子中既有极性共价键又有非极性共价键
D.都是平面形分子,所有原子都处于同一平面内
2.(2023山东淄博期中联考)有人设想合成具有以下结构(结构中只表示出碳碳键,省略了C、H原子和碳氢键)的四种烃分子,下列有关说法不正确的是(　　)
甲　　乙　　丙　　丁
A.1 mol甲分子内含有6 mol非极性共价键
B.由乙分子构成的物质能发生氧化反应
C.丙分子中只含非极性键
D.丁分子不能合成
题组二　同系物与同分异构体的判断
3.(2023广东汕尾中学期中)在下列有机化合物中:
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
③
④
⑤
不属于同分异构体的组合是(　　)
A.①和④　　　　B.②和⑤
C.①和②　　　　D.②和③
4.(2023湖南长沙雅礼中学期中)如图为含4个碳原子的6种烃分子模型(氢原子没有画出),下列各组物质的相互关系描述正确的是　(　　)
A.与d互为同分异构体的是c
B.b、f的分子式均为C4H8
C.b和c互为同系物
D.同分异构体分子式相同,所以其性质一定相同
5.(2023山东淄博实验中学月考,)几种烷烃分子的球棍模型如图:
(1)E的分子式是　　　　。
(2)与C互为同分异构体的有　　　　(填字母,下同),其中沸点最低的是　　　　。
(3)C7H16有多种同分异构体,其中主链含有五个碳原子,有两个甲基作支链的烷烃有　　　　种,其中有一种同分异构体的一氯代物有4种结构,请写出符合要求的烷烃的结构简式:　　　　　　　　　　。
第2课时　烷烃的性质
基础过关练
题组一　烷烃的性质
1.下列有关烷烃性质的叙述不正确的是(　　)
A.常温下烷烃与酸、碱、强氧化剂不反应
B.烷烃都具有还原性,能被氧气氧化
C.烷烃都能燃烧生成二氧化碳和水
D.烷烃能使酸性高锰酸钾溶液褪色
2.(2023山东烟台奇山中学月考)下列说法正确的是(　　)
A.甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合时发生取代反应只生成CH3Cl
B.1 mol甲烷生成CCl4,最多消耗2 mol氯气
C.CH4和Cl2反应属于取代反应,产物中HCl最多
D.CH4化学性质很稳定,不能被溴水、酸性KMnO4等强氧化剂氧化,所以CH4不能发生氧化反应
题组二　有机物的燃烧反应
3.(2022宁夏石嘴山一中期末)相同物质的量的下列气态烃完全燃烧,消耗氧气最多的是(　　)
A.C3H8　　　　B.C3H6
C.C2H4　　　　D.CH4
4.(2023河北石家庄正定中学月考)两种气态烃的混合物共1 L,在空气中完全燃烧生成1.5 L CO2气体和2 L水蒸气(均在120 ℃下测定),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,不一定含有乙烷
D.可能是甲烷和丙烷的混合物
题组三　取代反应的理解与判断
5.(2022上海黄浦期末)下列反应中,属于取代反应的是(　　)
A.CH3CHCH2+Br2CH3CHBrCH2Br
B.CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O
C.CH3CH3+Cl2CH3CH2Cl+HCl
D.CH4+2O2CO2+2H2O
6.(2023北京西城期中)实验小组探究甲烷与氯气的取代反应,装置、现象如下:
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.若用铝箔套住充满CH4和Cl2的试管,一段时间后没有明显变化
7.(2023安徽芜湖一中月考)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
能力提升练
题组一　烷烃的性质及相关计算
1.(2023安徽安庆一中月考)以下说法中,正确的是(　　)
①一氯甲烷分子具有正四面体结构
②二氯甲烷有两种同分异构体
③甲烷与Cl2在光照条件下发生取代反应,取代1 mol H需0.5 mol Cl2
④甲烷分子中四个C—H键,任意两个之间的键角均相等
A.④　　　　B.②③　　　　C.③④　　　　D.①④
2.(2022河北衡水期中)立方烷是一种新合成的烷烃,其分子结构为。下列有关它的说法错误的是(　　)
A.分子式为C8H8
B.能燃烧
C.能发生取代反应
D.一氯代物有2种
题组二　探究甲烷等烷烃性质的综合实验
3.(2023湖南108所学校期中联考,)某小组欲研究烷烃的某些性质设计了一些实验装置。回答下列问题:
一、烷烃可以发生取代反应。
向下图的B中通入一定量的氯气和甲烷气体,混合均匀后通入C中硬质玻璃管中,夹紧两个弹簧夹,用强光照射硬质玻璃管。
(1)将实验室制得的Cl2先通过饱和食盐水的目的是　　　　　　　　　　　　　。
(2)装置C中CH2Cl2与Cl2反应生成氯仿的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)一段时间后,C中玻璃管内的实验现象:
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　。
(4)若2 mol CH4与Cl2发生取代反应,测得生成4种有机取代产物的物质的量相等,则消耗的氯气的物质的量是　　　mol。
(5)某丁烷与氯气发生反应的产物之一为C4H9Cl,则分子式为C4H9Cl的同分异构体有　　　种。
二、烷烃可以发生氧化反应。
将一定量的某烷烃在足量氧气中充分燃烧,并使产生的气体全部通入下图装置,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,不考虑空气对实验的干扰)。
实验前 实验后
干燥剂+U形管的质量 101.1 g 102.9 g
石灰水+广口瓶的质量 312.0 g 315.3 g
(6)试写出该烷烃燃烧的化学方程式:　　　　　　　　　　　。
三、验证CH4是否具有还原性。
某小组设计了如下实验:
(7)实验过程中观察到无水CuSO4逐渐变蓝,澄清石灰水出现浑浊现象,则CH4与CuO反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。
第七章　有机化合物
第一节　认识有机化合物
第1课时　有机化合物中碳原子
的成键特点　烷烃的结构
基础过关练
1.A 2.C 3.B 4.A 6.D 7.C
1.A　碳元素虽存在多种核素,但与含碳化合物种类繁多无关,A项符合题意。
2.C　碳原子最外层有4个电子,可与周围原子形成4对共用电子对,中带“ ”的碳原子形成了5对共用电子对,不符合“碳四价”原则。
3.B　CnH2n+2为链状烷烃的通式,即分子中碳原子均以单键连接成链状(可带支链)。②③④中均含有碳碳双键,不符合该通式,故选B。
4.A　若CH4的空间结构为平面正方形,其二氯代物有两种,而CH4的二氯代物只有一种结构,说明其空间结构为正四面体形,A项正确;无论CH4分子结构是正四面体形还是平面正方形,CH3Cl分子都只有一种结构,C原子与四个H原子的距离都一样,分子中四个碳氢键都一样,B、C、D项均错误。
5.答案　(1)
(2)CH3CH2CH3
(3)C14H30
(4)2　CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2
(5)正戊烷　C(CH3)4
解析　(1)乙烷的分子式为C2H6,其结构式为。(2)丙烷的分子式为C3H8,其结构简式为CH3CH2CH3。(3)由烷烃的分子通式Cn可得2n+2=30,解得n=14,故该烷烃的分子式为C14H30。(4)根据烷烃的分子通式得12n+2n+2=58,解得n=4,则该烃的分子式为C4H10;该烃有2种同分异构体,分别为CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2。 (5)分子式为C5H12的直链烷烃为正戊烷,其一氯代物只有一种的同分异构体,即分子中只有一种化学环境的氢原子,结构简式为C(CH3)4。
6.D　互为同系物的有机物除了分子组成上相差一个或若干个CH2原子团之外,还要求结构相似,A错误;CO和N2相对分子质量都是28,但它们不互为同分异构体,B错误;互为同分异构体的有机物化学性质也可能相似,C错误;不同化合物组成元素的质量分数相同,且相对分子质量也相同,则分子式相同,互为同分异构体,D正确。
易错辨析　注意概念的辨析:结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物互称为同系物;具有相同分子式而结构不同的化合物互称为同分异构体。
7.C　H2、D2和T2均是氢气分子,不互为同素异形体,A错误;甲烷是正四面体结构,其二氯代物不存在同分异构体,B错误;35Cl和37Cl的质子数相同,中子数不同,二者互称为同位素,C正确;CH3CH2OH和不互为同系物,D错误。
能力提升练
1.A 2.C 3.C 4.B
1.A　CH4和都属于烷烃,其组成均能用通式CnH2n+2表示,A正确;二者分子式不同,不互为同分异构体,B错误;CH4分子中只有极性共价键,C错误;CH4是正四面体结构,所有原子不可能处于同一平面,中含有甲基,具有四面体结构,所有原子不可能处于同一平面,D错误。
2.C　题中所示“线”均为碳碳单键,1个甲分子中含有6个碳碳单键,碳碳单键为非极性共价键,因此1 mol甲分子内含有6 mol非极性共价键,A正确;乙分子属于烃,能在氧气中燃烧生成CO2和H2O,烃的燃烧属于氧化反应,B正确;丙分子中含有碳碳非极性键和碳氢极性键,C错误;碳原子最多能形成4个共价键,而丁分子中有碳原子形成5个共价键,故丁分子不能合成,D正确。
3.C　分子式相同而结构不同的有机化合物互为同分异构体。②、③和⑤分子式相同,均为C6H14,三者结构不同,互为同分异构体;①和④分子式均为C5H12,二者结构不同,互为同分异构体。
4.B　d的分子式为C4H6,c的分子式为C4H8,分子式不同,不是同分异构体,A错误;b、f的分子式均为C4H8,B正确;b和c的分子式都是C4H8,结构不同,互为同分异构体,C错误;互为同分异构体的分子结构不同,导致化学性质和物理性质均有一定差异,如正丁烷和异丁烷的熔、沸点不同,D错误。
5.答案　(1)C5H12
(2)DE　E
(3)4　
解析　根据球棍模型知,A是丙烷,B是正丁烷,C是正戊烷,D是异戊烷,E是新戊烷。
(1)由E的球棍模型可知,E的分子式是C5H12。
(2)由球棍模型可知,C、D、E三种有机物的分子式相同而结构不同,互为同分异构体;碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低,则其中沸点最低的是E。
(3)符合条件的同分异构体有:、、、,其中有四种不同化学环境的氢原子的是。
第2课时　烷烃的性质
基础过关练
1.D 2.C 3.A 4.A 5.C 6.B 7.D
1.D　烷烃性质稳定,常温下与酸、碱、强氧化剂不反应,A正确、D错误;烷烃都能在氧气中燃烧,表现出还原性,B正确;烷烃为碳、氢元素组成的化合物,在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和水,C正确。
2.C　甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应,反应产物有多种,得不到纯净的CH3Cl,A错误;甲烷与氯气发生取代反应时,每取代1 mol H原子,需要消耗1 mol Cl2,1 mol甲烷生成CCl4,最多消耗4 mol氯气,B错误;CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应,生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳的同时,均有HCl生成,所以生成物中HCl最多,C正确;CH4化学性质很稳定,不能被溴水、酸性KMnO4等强氧化剂氧化,但甲烷可燃,能发生氧化反应,D错误。
3.A　设烃的分子式为CxHy,完全燃烧的化学方程式为CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O。设C3H8、C3H6、C2H4、CH4均为1 mol,完全燃烧消耗O2的物质的量分别为5 mol、4.5 mol、3 mol、2 mol,故选A。
4.A　由1 L气态烃的混合物在空气中完全燃烧得到1.5 L二氧化碳和2 L水蒸气可知其平均分子式为C1.5H4,烃分子中碳原子数小于1.5的只有甲烷,则混合物中一定含有甲烷,由一个甲烷分子中含4个氢原子可知,另一个烃分子的氢原子个数也为4,所以混合物中一定含有甲烷,一定不含乙烷、丙烷。
5.C　取代反应是指有机物分子中的原子或原子团被其他原子或原子团替代的反应,根据定义,可判断C项符合要求。
6.B　氯气和水的反应是可逆反应:Cl2+H2OHCl+HClO,饱和NaCl溶液中的氯离子能减少氯气的溶解,A正确;CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应:CH4+Cl2 CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2 CCl4+HCl,油状液滴是二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳的混合物,B错误;反应生成的HCl遇水蒸气,形成HCl小液滴,即产生白雾,HCl易溶于水,导致试管内液面上升,C正确;CH4和Cl2的取代反应是在光照条件下发生的,若用铝箔套住充满CH4和Cl2的试管,反应无法发生,进而观察不到明显变化,D正确。
易错警示　甲烷与卤素单质发生取代反应时易错的四个方面
(1)反应物:卤素单质和甲烷,不能是卤素单质的水溶液。
(2)生成物:卤化氢和卤代甲烷(四种)的混合物,其中卤化氢的物质的量最多。
(3)反应条件:光照(室温下在暗处不发生反应)。
(4)反应特点:用“ ”而不用“ ”,仍遵守质量守恒定律,需要配平。
7.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。
能力提升练
1.A　一氯甲烷中碳氯键和碳氢键键长不同,一氯甲烷是四面体结构,①错误;二氯甲烷为四面体结构,无同分异构体,②错误;甲烷与Cl2在光照条件下发生取代反应,生成一氯甲烷等的同时有HCl生成,取代1 mol H时需要1 mol Cl2,③错误;甲烷分子为正四面体结构,键角为109°28',任意两个碳氢键的键角都相等,④正确。
2.D　由立方烷的结构可知,其分子式为C8H8,A正确;该物质属于烷烃,能燃烧,B正确;立方烷中每个碳原子上含有氢原子,可以发生取代反应,C正确;该分子中只有1种化学环境的氢原子,其一氯代物只有1种,D错误。
3.答案　(1)降低Cl2的溶解度,除去Cl2中混有的氯化氢气体
(2)CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl
(3)玻璃管内壁上出现油状液滴、黄绿色气体颜色变浅
(4)5
(5)4
(6)C3H8+5O2 3CO2+4H2O
(7)CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O
解析　(3)甲烷和氯气反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。实验中可观察到玻璃管内的实验现象为黄绿色气体颜色变浅、玻璃管内壁上出现油状液滴。(4)将2 mol CH4与Cl2发生取代反应,测得4种有机取代产物的物质的量相等,则生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量均为0.5 mol,故消耗氯气的物质的量是0.5 mol×1+0.5 mol×2+0.5 mol×3+0.5 mol×4=5 mol。(5)丁烷的同分异构体有正丁烷和异丁烷,正丁烷和异丁烷的一氯代物都有2种,则分子式为C4H9Cl的同分异构体有4种。(6)实验前后干燥剂和U形管的质量差为烷烃燃烧生成水的质量,n(H2O)==0.1 mol;实验前后石灰水和广口瓶的质量差为烷烃燃烧生成二氧化碳的质量,n(CO2)==0.075 mol;根据原子守恒得n(C)∶n(H)=0.075∶0.2=3∶8,该烷烃为C3H8;C3H8燃烧的化学方程式为C3H8+5O2 3CO2+4H2O。(7)五水硫酸铜为蓝色,无水CuSO4逐渐变蓝,说明有水生成,澄清石灰水出现浑浊,说明有二氧化碳生成,根据原子守恒和得失电子守恒得CH4与CuO反应的化学方程式为CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O。
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