第7章　有机化合物 分层作业12　有机化合物中碳原子的成键特点　烷烃的结构--2025人教版化学必修第二册同步练习题（含答案）

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2025人教版化学必修第二册
分层作业12　有机化合物中碳原子的成键特点　烷烃的结构
A 级　必备知识基础练
题组1.有机化合物中碳原子的成键特点和烷烃的结构
1.(2024·湖北十堰高一期中)下列关于有机化合物中碳原子的成键特点及成键方式的理解,正确的是(　　)
A.饱和碳原子不能发生化学反应
B.碳原子只能与碳原子形成不饱和键
C.任何烷烃中都存在极性键和非极性键
D.5个碳原子之间能够形成5个碳碳单键
2.(2024·安徽合肥高一期中)正己烷是优良的有机溶剂,其球棍模型如图,下列说法不正确的是(　　)
A.正己烷的所有原子可能共平面
B.正己烷分子中含有极性键和非极性键
C.正己烷分子中每个碳原子均与其相连的4个原子形成四面体形结构
D.正己烷与甲烷互为同系物
3.(2024·河南洛阳高一期末)如图表示a~g 7种有机化合物分子中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,碳原子上其余的化学键都是与氢结合。下列说法正确的是(　　)
A.只含4个碳原子的分子中(只含碳和氢两种元素),碳原子间的相互结合方式共有如图所示7种情况
B.以上7种物质均属于烷烃
C.c和f互为同系物
D.d与g互为同分异构体
题组2.同系物和同分异构体的判断
4.(2024·北京西城区高一期中)下列说法正确的是(　　)
A.H与H互为同分异构体
B.O2与O3互为同位素
C.丙烷(C3H8)与戊烷(C5H12)互为同系物
D.CH3CH2CH2CH3与互为同素异形体
5.(2024·浙江杭州高一期中)下列说法不正确的是(　　)
A.CH3CH2OH和CH3OCH3互为同分异构体
B.H2和D2互为同素异形体
C.12C和14C是两种不同的核素
D.C2H6与C4H10一定互为同系物
6.(2024·北京昌平区高一期末)M是一种烷烃,它的结构模型是,下列化合物中与M互为同分异构体的是(　　)
A.CH4
B.CH3CH3
C.CH3CH2CH2CH2CH3
D.CH3—CH2—CH3
7.(2024·福建三明高一期中)在下列结构的有机化合物中,属于同分异构体的组合是(　　)
①CH3—CH2—CH2—CH2—CH3
②CH3—CH2—CH2—CH2—CH2—CH3
③
④
⑤
A.①和③ B.②和③
C.①和② D.③和④
B 级　关键能力提升练
8.(2024·陕西汉中高一期末)下列是四种有机化合物(只含碳和氢两种元素)的碳骨架,关于这四种有机化合物的说法不正确的是(　　)
A.b和c属于烷烃
B.b的分子式为C5H12
C.a和c互为同分异构体
D.d分子中所有原子不可能共平面
9.(2024·陕西渭南高一期中)CCl2F2可看作是甲烷分子中的4个氢原子分别被2个氯原子和2个氟原子替代后的生成物。下列关于CH4和CCl2F2的叙述正确的是(　　)
A.CH4和CCl2F2都只有一种结构
B.CH4和CCl2F2都是正四面体结构的分子
C.CH4为正四面体结构,CCl2F2为平面形结构
D.CH4和CCl2F2都属于烷烃类物质
10.(2024·江苏无锡高一调研)对称变换是一种建模方法。依据甲烷的一氯代物只有一种,采用如下代换:
下列说法错误的是(　　)
A.a、b、c互为同系物
B.X分子符合通式CnH2n+2
C.b的同分异构体有2种(自身除外)
D.b分子中所有碳原子共平面
11.(2024·山东临沂高一期末)某链状烷烃的相对分子质量为86,如果分子中含有3个—CH3、2个—CH2—和1个,则符合该结构的烷烃有(　　)
A.2种 B.3种
C.4种 D.5种
12.(2024·安徽蚌埠高一期末)下列各组物质中:
①C3H8和C5H12　
②和
③35Cl和37Cl　
④石墨和金刚石
⑤和
⑥(CH3)2CHCH(CH3)2和(CH3)2CH(CH2)2CH3
⑦CH2CH—CH2CH3和CH3—CHCH—CH3
(1)互为同分异构体的是　　　　　　。
(2)互为同素异形体的是　　　　　　。
(3)互为同位素的是　　　　　　。
(4)属于同一种物质的是　　　　　　。
(5)互为同系物的是　　　　　　。
C 级　学科素养拔高练
13.(2024·广东江门高一期末)某实验小组对甲烷与氯气的反应进行了以下探究实验。
(1)查阅资料可知,甲烷可通过以下反应制取:CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3。
该小组使用无水乙酸钠晶体与碱石灰、二氧化锰与浓盐酸分别制备实验需要的气体,请选择相应的气体发生装置:制CH4用　　　　(填字母,下同);制Cl2用:　　　　　　。
(2)完成反应物制备后,实验小组使用图示装置完成了甲烷与氯气反应的实验。
①可观察到试管内有　　　　(填字母)等现象。
A.液面下降
B.产生白雾
C.试管壁有油状液滴
D.混合气体颜色变深
②请写出实验过程中生成气态有机产物的反应方程式:　 　　　　　　　　　。
答案：
1.D　解析 饱和碳原子可以发生化学反应,如CH4能燃烧生成CO2和H2O,A错误;碳原子可与氧、氮等原子形成不饱和键,B错误;甲烷分子中只有极性键(C—H),不存在非极性键,C错误;碳原子间可形成环状结构,5个碳原子若形成环状,可有5个碳碳单键,D正确。
2.A　解析 正己烷所有碳原子均为饱和碳原子,碳原子与其直接相连的原子形成四面体结构,所有原子不可能共平面,A错误,C正确;正己烷分子中含有极性键(C—H)和非极性键(C—C),B正确;正己烷与甲烷都属于链状烷烃,二者所含碳原子数不同,故互为同系物,D正确。
3.D　解析 4个碳原子还可以形成环状烷烃,如环丁烷等,故多于7种,A错误;题中7种物质中只有a和c属于烷烃,B错误;c和f分子中碳原子数相同,不能互为同系物,C错误;d和g分子式相同,结构不同,互为同分异构体,D正确。
4.C　解析 H与H是质子数相同而中子数不同的原子,互为同位素,A错误;O2与O3均为氧元素形成的不同的单质,故互为同素异形体,B错误;丙烷(C3H8)与戊烷(C5H12)均为链状烷烃,组成上相差2个CH2原子团,故互为同系物,C正确;CH3CH2CH2CH3与的分子式相同而结构不同,故互为同分异构体,D错误。
5.B　解析 CH3CH2OH和CH3OCH3的分子式均为C2H6O,两者具有相同的分子式和不同的结构,故互为同分异构体,A正确;同素异形体是同种元素形成的不同单质,H2和D2是氢元素的不同核素形成的同种单质,不是互为同素异形体的关系,B错误;12C和14C具有相同的质子数和不同的中子数,是碳元素的两种不同的核素,C正确;C2H6与C4H10均符合链状烷烃的通式CnH2n+2,即分子结构相似,分子组成上相差2个CH2原子团,故一定互为同系物,D正确。
6.C　解析 由M的结构模型可知,其分子式为C5H12。分子式相同,结构不同的物质互为同分异构体。CH3CH2CH2CH2CH3的分子式为C5H12,与M的分子式相同,分子结构不同,故互为同分异构体,C正确。
7.B　解析 ①和③分子式不同,都属于烷烃,分子组成上相差1个CH2原子团,互为同系物,A错误;②、③和⑤分子式相同,结构不同,互为同分异构体,B正确;①和②分子式不同,都属于烷烃,分子组成上相差1个CH2原子团,互为同系物,C错误;③和④分子式不同,都属于烷烃,分子组成上相差1个CH2原子团,互为同系物,D错误。
8.C　解析 b和c只含C—C单键,其余价键均与氢原子结合,故属于烷烃,A正确;b属于烷烃,且含5个碳原子,故其分子式为C5H12,B正确;根据有机化合物中碳原子的成键特点可知,a的分子式为C4H8,c的分子式为C4H10,二者分子式不同,不是同分异构体,C错误;d分子中C—C单键形成六元碳环,根据碳原子成键特点,每个碳原子还形成2个C—H,d分子中每个碳原子与其相连的4个原子形成四面体形结构,故分子中所有原子不可能共平面,D正确。
9.A　解析 CH4是正四面体结构,甲烷中的4个氢原子分别被2个氯原子和2个氟原子取代后,CCl2F2也是四面体结构的分子,只有一种结构,但由于碳氟键与碳氯键不同,CCl2F2不是正四面体结构,A正确,B、C错误;CCl2F2由三种元素组成,不属于烷烃类物质,D错误。
10.D　解析 根据烷烃的定义可知,a、b、c分别为碳原子数为1、5、17的烷烃,互为同系物,A正确;X为链状烷烃,则X分子符合通式CnH2n+2,B正确;b的同分异构体有CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3,共2种,C正确;b分子中含有5个碳原子,故b分子中所有碳原子不可能共平面,D错误。
11.A　解析 链状烷烃符合通式CnH2n+2,又知烷烃的相对分子质量为86,则有14n+2=86,解得n=6,该分子是己烷,符合题目要求的分子有CH3CH2CH2CH(CH3)2和
CH3CH2CH(CH3)CH2CH3,共2种。
12.答案 (1)⑥⑦　(2)④　(3)③　(4)②⑤　(5)①
解析 (1)分子式相同、结构不同的化合物互为同分异构体,互为同分异构体的是⑥⑦。(2)由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④。(3)质子数相同、中子数不同的核素互为同位素,因此互为同位素的是③。(4)分子式相同、结构也相同的物质属于同种物质,属于同一种物质的是②⑤。(5)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为同系物,互为同系物的是①。
13.答案 (1)A　C
(2)①BC　②CH4+Cl2CH3Cl+HCl
解析 (1)制备甲烷的反应为无水乙酸钠晶体与碱石灰共热反应生成碳酸钠和甲烷,该反应是固固加热制备气体的反应,所以选择装置A制备甲烷;实验室制备氯气的反应为二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯化锰、氯气和水,该反应是固液加热制备气体的反应,所以选择装置C制备氯气。
(2)①光照条件下甲烷与氯气发生取代反应生成氯代甲烷和氯化氢,实验现象为光照后,试管中产生白雾,混合气体颜色变浅,管内液面上升,试管壁出现少量油状液滴,故选BC。②氯代甲烷中只有一氯甲烷为气态,所以制备一氯甲烷的反应为光照条件下甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢,该反应的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl。
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