第7章　有机化合物 分层作业13　烷烃的性质--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13　烷烃的性质
A 级　必备知识基础练
题组1.甲烷的结构与性质
1.(2024·河北邯郸示范高中高一联考)将等体积的甲烷与氯气混合于集气瓶中,加盖后置于光亮处,下列有关的实验现象和结论中,正确的是(　　)
①反应后Cl2完全反应而CH4有剩余
②瓶内壁有油状液滴生成
③最后有CH4、Cl2、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl七种物质共存
④只有CH3Cl和HCl两种产物
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
2.(2024·山西吕梁高一期末)某同学利用如图装置进行甲烷与氯气反应的实验,下列说法正确的是(　　)
A.U形管内气体颜色逐渐变深
B.U形管左边液面下降
C.若反应中氯气不足,则只生成一种有机化合物
D.U形管内壁上有油状液滴生成
3.(2024·湖北黄石高一期末)如图所示,用排饱和食盐水法在试管中先后充入等体积的甲烷和氯气,将装置放在光亮处(避免阳光直射),观察到以下实验现象。下列对实验现象的解释不正确的是(　　)
选项 实验现象 解释
A 试管中液面上方形成白雾 产物中含有HCl,HCl与水蒸气形成白雾
B 试管内液面缓缓上升,最终充满试管 反应生成的HCl极易溶于水,且生成的有机产物常温下均为液态,所以试管内压强减小,液面上升,最终充满试管
C 试管内壁出现油状液滴,一些液滴沉入水槽底部 反应中有难溶于水的油状液体生成,且密度大于水
D 试管内壁油状液滴呈黄绿色 因为溶解了Cl2而呈黄绿色
题组2.烷烃的结构与性质
4.(教材改编题)乙烷与甲烷互为同系物,其化学性质相似。在一定条件下,下列物质能与乙烷发生化学反应的是(　　)
A.氯水 B.NaOH溶液
C.O2 D.酸性KMnO4溶液
5.(2024·吉林省实验中学高一检测)下列说法不正确的是(　　)
A.正丁烷与异丁烷互为同分异构体
B.正丁烷与环丁烷都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.异丁烷与环丁烷(　)都满足烷烃通式CnH2n+2
D.异丁烷的沸点低于正丁烷
6.(2024·湖北武汉高一期末)常温下,1 mol某链状烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应,若在适当的条件下,完全取代需要消耗6 mol Cl2,下列判断正确的是(　　)
A.该烷烃的分子式为C5H12
B.可以用AgNO3溶液检验反应生成的无机产物
C.该烷烃的二氯代物有1种
D.反应容器中,一氯代物所占的物质的量分数最大
题组3.判断烷烃的一氯代物种类
7.(2024·北京顺义区高一期末)发生一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的有机产物的烷烃是(　　)
A.(CH3)2CHCH2CH3
B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2
D.(CH3)3CCH2CH3
8.(2024·湖南岳阳高一期末)下列烃的一氯代物的同分异构体数目最多的是(　　)
A.乙烷
B.2-甲基丙烷()
C.2,2-二甲基丙烷()
D.2,2-二甲基丁烷()
B 级　关键能力提升练
9.(2024·湖北荆门高一期末)烷烃与氯气的取代反应属于常见的自由基反应,其中甲烷与氯气反应的部分历程如下:
①引发:Cl2Cl·+Cl·等;
②链反应:Cl·+CH4·CH3+HCl,·CH3+Cl2Cl·+CH3Cl等;
③终止:Cl·+Cl·Cl2,Cl·+·CH3CH3Cl等。
下列说法错误的是(　　)
A.引发时可以通过热辐射、光照等条件
B.生成物二氯甲烷没有同分异构体
C.生成物中一氯甲烷和四氯化碳互为同系物
D.生成物中可能出现CH3CH2Cl
10.(2024·湖南张家界高一期末)一定量的CH4恰好与一定量的O2完全反应得CO2、CO、H2O(g),产物总质量为49.6 g,将其通过装有足量浓硫酸的洗气瓶后,洗气瓶增重25.2 g。若CH4完全燃烧还需O2的体积(标准状况下)为(　　)
A.8.96 L B.2.24 L
C.4.48 L D.6.72 L
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,试管壁上有油状液滴产生
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,最终液体充满试管
(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和HCl中1 mol H—Cl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比中C—H更　　　　　(填“难”或“易”)断裂。
(5)能说明甲烷是正四面体结构而非正方形平面结构的是　　　　　(填序号)。
①其一氯代物不存在同分异构体　②其二氯代物不存在同分异构体
答案：
1.B　解析 有机化学反应进行不彻底,故反应后有CH4和Cl2剩余,产物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl。
2.D　解析 甲烷与Cl2在光照条件下发生反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl、CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl、CHCl3+Cl2CCl4+HCl,产物都为无色,HCl易溶于水,CH3Cl为难溶于水的气体,其余氯代物都呈液态、密度比水大、难溶于水。随着反应的进行,Cl2的浓度不断减小,故U形管内气体颜色逐渐变浅,A错误;随着反应的进行,气体的体积减小,U形管左边液面上升,B错误;不管氯气与甲烷的相对量如何,四个反应都会发生,则四种有机产物都会生成,C错误;反应生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4都难溶于水,附着在管壁上,故U形管内壁上有油状液滴生成,D正确。
3.B　解析 CH4与Cl2反应生成的CH3Cl是气体,CH2Cl2、CHCl3和CCl4都是液体,CH3Cl难溶于水,故观察到试管内液面上升,但不能充满试管,B错误。试管内壁出现的油状液滴是CH2Cl2、CHCl3和CCl4的混合物,它们的密度均大于水,可以沉到水槽底部,C正确;试管内壁的油状液滴因为Cl2溶于其中而呈黄绿色,D正确。
4.C　解析 乙烷与甲烷互为同系物,二者化学性质相似。甲烷在光照条件下与Cl2发生取代反应,能与O2发生燃烧,推测乙烷也能与Cl2取代,也能燃烧,但不能与氯水发生反应,A错误、C正确。甲烷的化学性质稳定,不能与强碱反应,不能被酸性KMnO4溶液氧化,推测乙烷也不能,故B、D错误。
5.C　解析 正丁烷与异丁烷分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体,A正确;正丁烷与环丁烷都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B正确;异丁烷满足烷烃通式CnH2n+2,而环丁烷不满足通式CnH2n+2,C错误;互为同分异构体的烷烃,支链越多,沸点越低,因为异丁烷有支链,分子间距离较大,分子间作用力较小,故异丁烷的沸点低于正丁烷,D正确。
6.B　解析 根据题意可知,1个该烷烃分子中含有6个H原子,该烷烃的分子式为C2H6,A错误;反应生成的无机产物为氯化氢,氯化氢能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀,可以用AgNO3溶液检验反应生成的无机产物,B正确;该烷烃的二氯代物有2种,分别为CH3CHCl2、ClCH2CH2Cl,C错误;完全取代后反应容器中氯化氢所占的物质的量分数最大,D错误。
7.D　解析 (CH3)2CHCH2CH3中有4种位置不同的氢原子,其一氯代物有4种,能生成4种沸点不同的产物,A错误;(CH3CH2)2CHCH3中有4种位置不同的氢原子,其一氯代物有4种,能生成4种沸点不同的产物,B错误;
(CH3)2CHCH(CH3)2含有2种位置不同的氢原子,其一氯代物有2种,能生成2种沸点不同的有机物,C错误;(CH3)3CCH2CH3中有3种位置不同的氢原子,其一氯代物有3种,能生成3种沸点不同的产物,D正确。
8.D　解析 四种物质分子中氢原子种类分别是1种、2种、1种、3种,因此一氯代物分别有1种、2种、1种、3种,D项最多。
9.C　解析 引发过程需要断裂Cl—Cl,可以通过热辐射、光照等条件实现,A正确;二氯甲烷可视为甲烷中的两个氢原子被两个氯原子取代,故二氯甲烷为四面体结构,没有同分异构体,B正确;一氯甲烷和四氯化碳结构不相似,不是互为同系物,C错误;在光照条件下,2个·CH3可形成CH3CH3,继续被氯原子取代得到CH3CH2Cl,D正确。
10.C　解析 由题中洗气瓶增重25.2 g可知,H2O的物质的量为1.4 mol,根据H原子守恒,则CH4的物质的量为0.7 mol,这样就知道CH4完全燃烧时生成CO2的物质的量也是0.7 mol。用0.7 mol CO2的质量减去已经生成的CO和CO2两者的总质量,就是CH4完全燃烧还需O2的质量,即m(O2)=0.7 mol×44 g·mol-1-(49.6 g-25.2 g)=6.4 g,即n(O2)==0.2 mol,V(O2)=0.2 mol×22.4 L·mol-1=4.48 L。
11.答案 (1)AC
(2)CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(3)①·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·　②吸收
(4)难
(5)②
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,试管内壁上有油状液滴。反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅,试管壁上有油滴产生,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与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吸收439 kJ热量,形成1 mol H—Cl则释放出431 kJ能量,显然吸收热量更多,故该反应吸收热量。
(4)根据图示中能量变化可知,—CH3中C—H比中C—H更难断裂。
(5)能说明甲烷是正四面体结构而非正方形平面结构的是二氯代物不存在同分异构体,选②。
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