2025人教版高中化学必修第二册强化练习题--第2课时　烷烃的性质（含解析）

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2025人教版高中化学必修第二册
第2课时　烷烃的性质
基础过关练
题组一　烷烃的性质
1.(2024江西上饶横峰中学期中)下列关于烷烃的结构及性质的说法错误的是(　　)
A.烷烃均难溶于水
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.烷烃在较高温度下会发生分解
D.CH4和Cl2反应所得的产物中HCl最多
2.(经典题)(2024湖北新高考协作体期中)在1.01×105 Pa下,测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析,下列选项正确的是(　　)
烷烃 沸点/℃ 烷烃 沸点/℃
正丁烷 CH3(CH2)2CH3 -0.5 异戊烷 (CH3)2CHCH2CH3 27.8
异丁烷(CH3)3CH a 新戊烷C(CH3)4 9.5
正戊烷 CH3(CH2)3CH3 36.0 正己烷 CH3(CH2)4CH3 b
A.上表六种物质互为同系物
B.a>-0.5
C.标准状况下,22.4 L新戊烷中含16 mol共价键
D.b>36.0
题组二　烃的燃烧反应
3.(2024山东威海月考)两种气态烃以任意比例混合,在105 ℃时1 L该混合烃与9 L氧气混合,充分燃烧后恢复到原状态,所得气体体积仍是10 L。下列各组混合烃中不符合此条件的是(　　)
A.CH4与C2H4　　　　　　B.CH4与C3H4
C.C2H2与C3H6　　　　　　D.C2H4与C3H4
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),下列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　对取代反应的理解与判断
5.(2024江苏苏州震川中学月考)下列反应属于取代反应的是(　　)
①CH3CH2OH+HBr CH3CH2Br+H2O
②2HI+Cl2 2HCl+I2
③CH3CH3+Cl2 CH3CH2Cl+HCl
④CH3CH2CN+Cl2 +HCl
A.①③④　B.①④　C.①②④　D.①②③④
6.(2024四川南充期中)用如图所示装置,收集一试管甲烷和氯气的混合气体,光照后观察实验现象。
(1)该反应的反应类型为　　　　　　。
(2)该反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(只写第一步)。
(3)水槽中盛放的液体应为　　　(填字母)。
A.水　　　　　　 B.饱和石灰水
C.饱和食盐水　　　　　　D.饱和NaHCO3溶液
(4)该实验的实验现象为　　　　　　　　　　　　　　、　　　　　　　　　、试管壁上出现油状液滴。
(5)该油状液滴中含有的有机产物共有　　　　种。
能力提升练
题组一　烷烃的性质及相关计算
1.(2024山东聊城期中)甲烷是天然气的主要成分,下列关于甲烷及其同系物的说法正确的是(　　)
A.1 mol甲烷全部转化成CCl4,最多消耗2 mol Cl2
B.正戊烷的五个碳原子可以在同一条直线上
C.等质量的甲烷与丙烷完全燃烧,丙烷消耗O2的量多
D.用一根蘸有浓氨水的玻璃棒伸入甲烷与氯气反应后的集气瓶内有白烟产生
2.(经典题)(2024黑龙江双鸭山一中开学考)若2 mol甲烷和氯气发生取代反应,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的物质的量依次增大0.2 mol,则需要Cl2的物质的量为(　　)
A.4 mol　　　B.5 mol　　　C.6 mol　　　D.8 mol
3.(2024辽宁鞍山月考)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4 mol HCl
C.标准状况下,1 mol立方烷完全燃烧消耗氧气的体积为224 L
D.立方烷能够使酸性高锰酸钾溶液褪色
题组二　探究甲烷等烷烃性质的综合实验
4.(2024上海中学月考)实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。
光照下反应一段时间后,下列装置示意图中能正确反映实验现象的是(　　)
5.(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。回答下列问题:
Ⅰ.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,夹紧硬质玻璃管两端的弹簧夹,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)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中硬质玻璃管内的实验现象是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(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的结构有　　　种。
Ⅱ.验证CH4是否具有还原性。
某小组设计了如下实验:
(6)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　　　　　　　　　　　。
答案与分层梯度式解析
第2课时　烷烃的性质
基础过关练
1.B　烷烃可以燃烧,其完全燃烧生成CO2和H2O,所以烷烃能发生氧化反应。
2.D　正丁烷和异丁烷互为同分异构体,正戊烷、异戊烷、新戊烷互为同分异构体,A错误;由题表中数据可知沸点高低为正戊烷>异戊烷>新戊烷,可推测沸点高低为正丁烷>异丁烷,即a<-0.5,B错误;新戊烷在标准状况下呈液态,无法利用气体摩尔体积计算其物质的量,进而无法计算所含共价键的物质的量,C错误;由题表中数据可推知,正己烷的沸点应高于正戊烷,即b>36.0,D正确。
3.C　设混合烃的平均分子式为CxHy,在105 ℃时H2O呈气态,由CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O和反应前后气体总体积保持不变,可知1+x+,解得y=4,即混合烃中平均含有H原子数为4,A、B、D项中各物质中所含H原子数都为4,符合以任意比例混合的要求,C项中只有二者1∶1混合时燃烧前后体积不变,不符合以任意比例混合的要求,故选C。
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,另一个烃分子中所含氢原子数也为4,所以混合物中一定含有甲烷,一定不含乙烷、丙烷。
5.A　①CH3CH2OH中—OH被—Br取代,属于取代反应;②属于置换反应;③CH3CH3分子中有1个氢原子被氯原子取代,属于取代反应;④CH3CH2CN分子的中间碳原子上有1个氢原子被氯原子取代,属于取代反应。
6.答案　(1)取代反应
(2)CH4+Cl2 CH3Cl+HCl
(3)C
(4)试管内气体颜色逐渐变浅　试管内液面上升
(5)4
解析　(1)甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应。(2)甲烷与氯气在光照条件下反应生成一氯甲烷和氯化氢的化学方程式为CH4+Cl2 CH3Cl+HCl。
(3)氯气在饱和食盐水中的溶解度较小,水槽中盛放的液体应为饱和食盐水,故选C。
(4)甲烷和氯气发生取代反应,氯气被消耗,故试管内气体颜色逐渐变浅;生成的HCl极易溶于水,所以试管内液面上升;反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是无色油状液体,综上可观察到的实验现象是试管内气体颜色逐渐变浅、试管内液面上升、试管内壁出现油状液滴。
(5)反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油状液体,CH3Cl虽然是气体,但也能溶于CH2Cl2等有机溶剂中,故该油状液滴中含有的有机产物共有4种。
能力提升练
1.D　1 mol CH4全部转化成CCl4,最多消耗4 mol Cl2,A错误;正戊烷分子中的五个碳原子呈锯齿形排列,不在同一条直线上,B错误;等质量的烃完全燃烧时,烃中含氢的质量分数越大耗氧量越多,等质量的甲烷和丙烷燃烧时,CH4消耗O2的量多,C错误;CH4与Cl2反应有HCl生成,HCl与NH3化合产生NH4Cl,有白烟产生,D正确。
2.C　设反应生成CH3Cl为a mol,则CH2Cl2、CHCl3和CCl4分别为(a+0.2) mol、(a+0.4) mol和(a+0.6) mol,根据碳原子守恒可得4a+1.2=2,则a=0.2,则CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4中含n(Cl)=(0.2+0.4×2+0.6×3+0.8×4) mol=6 mol,发生题述取代反应需要Cl2的物质的量为6 mol。
3.C　根据碳原子成键特点,可知其分子式为C8H8,A错误;1 mol立方烷和Cl2发生取代反应,最多需8 mol Cl2,生成8 mol HCl,B错误;由C8H8+10O2 8CO2+4H2O可知,1 mol立方烷完全燃烧需要消耗
10 mol O2,10 mol氧气在标准状况下的体积为224 L,C正确;立方烷中含碳碳单键和碳氢键,不能被酸性KMnO4溶液氧化,不能使其褪色,D错误。
4.D　在光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代甲烷,由于Cl2被消耗,气体的颜色逐渐变浅;生成的氯化氢极易溶于水,所以液面会上升;但氯代甲烷是不溶于水的无色气体或油状液体,所以最终水不会充满试管,故选D。
5.答案　(1)除去Cl2中混有的氯化氢气体
(2)CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl
(3)硬质玻璃管内壁上出现油状液滴,气体颜色变浅
(4)5
(5)4
(6)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。实验中可观察到气体颜色变浅,硬质玻璃管内壁上出现油状液滴。
(4)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的结构有4种。
(6)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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