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2025鲁科版化学必修第二册
分层作业15 有机化合物的一般性质与碳原子的成键特点
A级必备知识基础练
以下选择题只有一个选项符合题目要求。
题组1.有机化合物的一般性质与碳原子的成键特点
1.(2024陕西师大附中高一月考)下列表示正确的是( )
A.丁烷的结构简式:CH3CH2CH2CH2CH3
B.次氯酸的电子式:
C.丙烷分子中含有3个碳原子,球棍模型为
D.空间填充模型可以表示甲烷分子,也可以表示四氯化碳分子
2.有关有机化合物中碳原子的成键特点,下列说法错误的是( )
A.碳原子最外层有4个电子,每个碳原子形成4个价键
B.碳原子间只能形成碳链,不能形成碳环
C.在CH4分子中,四个碳氢共价键的长度和强度均相同
D.在丁烷分子中,4个碳原子形成的碳链为锯齿形,不为直线形
3.如图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
(1)图中属于链状烷烃的是 (填字母编号)。
(2)在上图的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成 和 ;不仅可以形成碳链,还可以形成 。
(3)上述物质分子式相同的是A与 ,B与 ,D与 。(填字母)
(4)上述物质A名称: 。
题组2.几种常见的烃、同系物 甲烷的性质
4.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.下列说法正确的是( )
A.碳原子间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃
B.分子组成符合CnH2n+2(n≥1,n为正整数)的烃一定是烷烃
C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
D.碳、氢原子个数比为1∶3的烃有两种
6.(2024江苏苏大附中高一月考)下列物质属于同系物的是( )
A.CH2CH2与CH2CH—CHCH2
B.C2H6与C6H14
C.与
D.CH3CHClCH2Cl与CH3CH2Cl
B级关键能力提升练
以下选择题有一个或两个选项符合题目要求。
7.下列关于CH4和CCl2F2(商品名称为氟利昂-12)的叙述正确的是( )
A.CH4和CCl2F2都是四面体形结构的分子
B.CH4为正四面体形结构,CCl2F2为平面形结构
C.CH4和CCl2F2都只有一种结构
D.CH4和CCl2F2都是易燃易爆物质
8.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a mol、b mol、c mol,该反应中消耗的氯气的物质的量是( )
A.(1-a-b-c) mol B.(1+a+2b+3c) mol
C.(2a+3b+4c) mol D.(a+b+c) mol
9.关于CH4和的叙述正确的是( )
A.均能用通式CnH2n+2来表示
B.二者互为同系物
C.因为它们结构相似,所以它们的化学性质相似,物理性质相同
D.通常情况下它们都是气态烷烃
10.Ⅰ.有下列各组物质(在横线上填相应的序号):
①O2和O3 ②H2、D2、T2 ③12C和14C
④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH2CH3 ⑤癸烷和十六烷 ⑥CH3CH2CH3和
CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5 ⑦和
(1)互为同位素的是 。
(2)互为同系物的是 。
(3)互为同素异形体的是 。
(4)为同一种物质的是 。
Ⅱ.写出下列烷烃的分子式:
(1)含有30个氢原子的烷烃: 。
(2)假如某烷烃的相对分子质量为142,则该烷烃的分子式为 。
(3)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍: 。
Ⅲ.(1)甲烷的电子式为 ,任意两个碳氢键之间的夹角均为 。
(2)甲烷和氯气在光照条件下发生反应,生成 种产物,产物中 常用作灭火剂。
(3)试写出三溴甲烷在光照条件下与溴蒸气反应的化学方程式: 。
C级学科素养拔高练
11.(2024广东江门高一期中)CH4在光照条件下与Cl2反应,可得到各种氯代甲烷。取一支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气,并置于光亮处(如图)。回答下列问题:
(1)下列说法正确的是 (填字母)。
A.反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅,试管壁上有油珠产生
B.将该装置放在黑暗处,CH4与Cl2也能反应
C.该实验发生了取代反应
D.CH4和Cl2完全反应后试管内液面上升,液体充满试管
(2)生成CH3Cl的化学方程式为 。
(3)CH4氯代的机理为自由基(带有单电子的原子或原子团,如Cl·、·CH3)反应,包括以下几步:
Ⅰ.链引发 Ⅱ.链传递 Ⅲ.链终止
Cl22Cl· Cl·+CH4 ·CH3+HCl ·CH3+Cl2CH3Cl+Cl· …… 2Cl·Cl2 Cl·+·CH3CH3Cl ……
①写出由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式: CH3Cl+Cl·→·CH2Cl+HCl、 。
②已知:常温常压下,断裂CH4中1 mol C—H键和HCl中1 mol H—Cl键吸收的能量分别为439 kJ和431 kJ,则反应Cl·+CH4→·CH3+HCl完全反应 (填“放出”或“吸收”)热量。
(4)丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如图。
分析上图可知,—CH3中C—H键比中C—H键更 (填“难”或“易”)断裂。
分层作业15 有机化合物的一般性质与碳原子的成键特点
1.C 解析 丁烷的结构简式为CH3CH2CH2CH3,故A错误;次氯酸的电子式为,故B错误;丙烷分子中含有3个碳原子,球棍模型为,故C正确;碳原子半径小于氯原子半径,故不能表示四氯化碳分子,故D错误。
2.B 解析 碳原子间可以形成碳链,也可以形成碳环,故B项错误。
3.答案 (1)A、C (2)碳碳双键 碳碳三键 碳环
(3)C E、F、H G
(4)丁烷
解析 依据图示和信息,可知一根小棍表示碳碳单键,两根表示碳碳双键,三根表示碳碳三键,同时根据碳原子能形成4对共用电子,把碳原子剩余价键用氢原子补全,即得到相应的烃。(1)碳原子间以单键形式连接的链烃为链状烷烃,符合此要求的物质为A、C。(2)由题给图示可知,碳原子间可形成碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键;不仅可以形成碳链,还可以形成碳环。(3)题述八种物质的分子式依次为C4H10、C4H8、C4H10、C4H6、C4H8、C4H8、C4H6、C4H8,因此与A分子式相同的是物质C;与B分子式相同的是E、F、H;与D分子式相同的是G。(4)A的名称为丁烷。
4.D 解析 CH4与Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常温下是气体,难溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下是无色油状液体,难溶于水,HCl极易溶于水,故试管内气体体积减小,颜色变淡,液面上升,试管壁上有无色油状液滴出现,D项正确。
5.B 解析 A项所述还可能是环烷烃;C项中由碳原子的成键方式和键角特征知,饱和链烃中碳原子呈“锯齿状”排列,因此正戊烷中所有碳原子不可能都在同一条直线上;D项中n(C)∶n(H)=1∶3的烃必为C2H6,一定是乙烷。
6.B 解析 同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物;A中两者含有的官能团的个数不同,分别为烯烃和二烯烃,不是同系物,A错误;B中由分子式可知,两者均为烷烃,结构相似,在分子组成中相差4个CH2原子团,是同系物,B正确;C中两者为同一物质,不是同系物,C错误;D中两者含有的官能团的个数不同,不是同系物,D错误。
7.AC 解析 CCl2F2可以认为是CH4分子中的H被Cl和F代替后的物质,故空间结构和CH4一样为四面体结构,两者空间结构都只有一种,故A、C项正确,B项错误;CH4易燃易爆,但CCl2F2化学性质稳定不易燃烧,故D项错误。
8.B 解析 根据取代反应的特点可知,光照条件下,1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合,生成几氯甲烷就消耗几摩尔的氯气,因此消耗氯气的物质的量为(1-a-b-c) mol+2a mol+3b mol+4c mol=(1+a+2b+3c) mol,B项正确。
9.AB 解析 CH4和都为烷烃,互为同系物,均满足CnH2n+2通式,故A、B正确;它们结构相似,故化学性质相似,但物理性质不相同,通常CH4为气态,而为液态,故C、D错误。
10.答案 Ⅰ.(1)③ (2)④⑤⑥ (3)① (4)②⑦
Ⅱ.(1)C14H30 (2)C10H22 (3)C5H12
Ⅲ.(1)HH 109°28'
(2)5 CCl4
(3)CHBr3+Br2CBr4+HBr
解析 Ⅰ.(1)同位素是质子数相同、中子数不同的同一元素的不同核素,互为同位素的是12C和14C。
(2)同系物是结构相似,分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物,④中两种物质分子式分别为C4H10、C5H12,都属于烷烃,互为同系物。⑤中两种物质都属于烷烃,故互为同系物。⑥中两种物质分子式为C3H8、C7H16,都属于烷烃,故也互为同系物,因此互为同系物的是④⑤⑥。
(3)同种元素组成的不同单质互为同素异形体,互为同素异形体的是①。
(4)属于同一种物质的是②⑦。
Ⅱ.(1)根据烷烃的通式CnH2n+2可知,含有30个H原子的烷烃为C14H30。
(2)设该烷烃的分子式为CnH2n+2,其相对分子质量为14n+2=142,解得n=10,该烷烃的分子式为C10H22。
(3)烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的36倍,则该烷烃的相对分子质量为72,设A的分子式为CnH2n+2,其相对分子质量为14n+2=72,解得n=5,该烷烃的分子式为C5H12。
Ⅲ.(1)CH4的电子式为HH,分子结构为正四面体形,任意两个碳氢键之间的夹角均为109°28'。
(2)甲烷和氯气在光照条件下发生反应,生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)、四氯化碳和氯化氢五种,其中CCl4可用作灭火剂。
11.答案 (1)AC
(2)CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(3)①·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl· ②吸收
(4)难
解析 (1)甲烷与氯气在光照条件下反应得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,其中CH3Cl为气体,CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体,随着反应的进行,黄绿色变浅,试管壁上有油状液体。反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅,试管壁上有油珠产生,A正确; 将该装置放在黑暗处,CH4与Cl2不能反应,B错误; CH4与Cl2发生了取代反应,C正确; CH4和Cl2完全反应后试管内液面上升,CH3Cl为气体,CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体,液体不能充满试管,D错误。
(2)生成CH3Cl的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl。
(3)反应Cl·+CH4·CH3+HCl中断裂1 mol C—H键吸收439 kJ热量,形成1 mol H—Cl键释放出431 kJ能量,显然吸收热量更多,故该反应吸收热量。
(4)根据图示,该过程中断裂1 mol C—H键、形成1 mol H—Cl键,则放出热量越多、断键时吸收的热量越少,故—CH3中C—H键比中C—H键更难断裂。
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