第1章 有机化合物的结构与性质 烃 分层作业5（含答案） 烷烃及其性质--2025鲁科版化学选择性必修3同步练习题
文档属性
| 名称 | 第1章 有机化合物的结构与性质 烃 分层作业5（含答案） 烷烃及其性质--2025鲁科版化学选择性必修3同步练习题 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 679.6KB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2025-04-29 09:24:03 | ||
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文档简介
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2025鲁科版化学选择性必修3
分层作业5 烷烃及其性质
A级必备知识基础练
题组1.烷烃的结构和物理性质
1.(2024·日照高二检测)在1.013×105Pa下,测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析,下列说法错误的是( )
物质 结构简式 沸点/℃
正丁烷 CH3(CH2)2CH3 -0.5
正戊烷 CH3(CH2)3CH3 36.0
异戊烷 27.8
新戊烷 9.5
正己烷 CH3(CH2)4CH3 69.0
A.在标准状况下,正丁烷是气体
B.在1.013×105 Pa、20 ℃时,C5H12都是液体
C.随碳原子数的增加,烷烃沸点升高
D.C5H12随支链的增加,沸点降低
2.下列各项均能表示甲烷的分子结构,其中能反映其真实存在状况的是( )
A.结构示意图:
B.电子式:H
C.球棍模型:
D.空间填充模型:
3.下列有关丙烷的叙述正确的是( )
A.丙烷的分子式是C3H6
B.丙烷分子中的碳原子在一条直线上
C.丙烷在光照条件下能够与氯气发生取代反应
D.丙烷的沸点比乙烷低
4.①正丁烷 ②2-甲基丙烷 ③正戊烷 ④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷,对于这五种物质,以下说法正确的是( )
A.①、③无支链,且分子中碳原子共直线
B.③、④、⑤互为同分异构体
C.①、②、③互为同系物
D.①、②、⑤的一氯代物均有两种
题组2.烷烃的化学性质
5.下列关于烷烃的叙述中正确的是( )
A.都是易燃物,燃烧产物一定为二氧化碳和水
B.在光照条件下,能使溴水褪色
C.烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物
D.能使酸性KMnO4溶液褪色
6.将1 mol乙烷和4 mol Cl2混合在光照下完全反应,产物有( )
A.7种 B.8种 C.9种 D.10种
7.在1.01×105 Pa、120 ℃时,1体积某气态烃和8体积O2混合点燃,充分燃烧后恢复至原状况,混合气体变为10体积,则原气态烃的分子式可能是( )
①C3H8 ②C2H6 ③C2H2 ④C4H8
A.①④ B.①② C.②④ D.③④
8.已知烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。
(1)该烷烃A的分子式为 。
(2)写出A可能的结构简式: 。
(3)若A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种。
①B的系统名称为 。
②B与Cl2发生反应生成一氯代物的化学方程式为 。
③B燃烧的化学方程式为 。
(4)烷烃C与烷烃A相差一个碳原子,比烷烃A中碳元素的质量分数高。
①C的分子式为 。
②烷烃C的某同分异构体D与氯气发生取代反应,所得某二氯代物中,有两个碳原子没有碳氢键。则烷烃D的结构简式是 。
B级关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
9.两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随混合烃的总物质的量的变化如图所示,则下列对混合烃的判断正确的是( )
①一定有乙烯 ②一定有甲烷 ③一定有丙烷
④一定无乙烷 ⑤可能有乙烷 ⑥可能有丙炔
A.②③⑤ B.⑤⑥ C.②④⑥ D.①④
10.已知丙烷的二氯代物有4种,丙烷与有机物M()互为同系物。下列说法错误的是( )
A.丙烷的六氯代物有4种
B.有机物M的名称为2-乙基丁烷
C.有机物M的一氯代物有4种
D.有机物M的同分异构体有5种(不含M)
11.常温常压下,完全燃烧某脂肪烃A,生成0.88 g CO2和0.54 g H2O,下列关于烃A的说法正确的是( )
A.A与甲烷互为同系物
B.A能发生取代反应,不能发生氧化反应
C.A的二氯代物有两种
D.A与溴水发生取代反应的条件为光照
12.n L三种气态烃混合物与足量氧气混合点燃后,恢复到原来状态(常温、常压),体积共缩小2n L,这三种烃不可能的组合是( )
A.CH4、C2H4、C3H4以任意比混合
B.C2H6、C4H6、C2H2以2∶1∶2的物质的量之比混合
C.C3H8、C4H8、C2H2以11∶14∶26的质量之比混合
D.CH4、C3H6、C2H2以a∶b∶b的体积比混合
13.下列关于烷烃的说法正确的是( )
A.两种烷烃的沸点不同,则两种烷烃一定互为同系物
B.某烷烃常温下是气体,其一氯代物有两种,则该烷烃一定是丙烷
C.烷烃C5H12的一氯代物只有一种,则该烷烃含有正四面体结构
D.等质量的烷烃,碳元素的质量分数越高,完全燃烧放出的热量越多,所以等质量的甲烷与乙烷完全燃烧,甲烷放出的热量多
14.烷烃广泛存在于自然界中,蚂蚁分泌的信息素的主要化学成分是十一烷和十三烷。下列有关说法错误的是( )
A.十一烷和十三烷均难溶于水
B.相同条件下,十一烷和十三烷完全燃烧,十三烷生成的二氧化碳的体积大
C.十一烷的某同分异构体中没有支链,则该同分异构体中所有碳原子可能在同一平面内
D.十一烷和十三烷均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
15.某有机化合物的结构简式如图,下列说法不正确的是( )
A.该有机化合物名称为3,3-二甲基戊烷
B.1 mol该烃最多与16 mol Cl2发生取代反应
C.常温常压下,该烃的密度大于己烷,但小于水
D.该烃的最简单同系物的二氯代物有两种
16.烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应,原理如图所示:
某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例,结果如图:
+
下列说法正确的是( )
A.异丁烷的二溴代物有三种
B.异丁烷在光照条件下发生溴代反应,生成的一溴代物中,2-甲基-1-溴丙烷含量更高
C.反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定
D.光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代烃反应的关键步骤
17.如图所示表示页岩气中某些烃分子的结构模型:
(1)有机化合物乙的名称为 ,有机化合物甲与有机化合物乙互为 。
(2)有机化合物甲的二氯取代物有 种;写出甲与氯气反应生成任意一种一氯代物的化学方程式: 。
(3)请你根据甲烷分子的空间结构推测,有机化合物乙中最多有 个C原子在同一平面内。
(4)有机化合物甲和乙的沸点:甲 (填“>”“=”或“<”)乙,1 mol甲和乙的混合气体完全燃烧消耗O2的物质的量为 mol,写出甲燃烧的化学方程式: 。
18.有A、B、C三种烃,已知:
①B完全燃烧的产物n(CO2)∶n(H2O)=2∶3;
②C为饱和链烃,通常状况下呈气态,其二氯代物有三种;
③A是B分子中的氢原子全部被甲基取代后的产物;A遇Br2的四氯化碳溶液不褪色,其一氯代物只有一种。
请回答下列问题:
(1)B的最简式为 ,分子式为 ,其二氯代物有 种。
(2)C的三种二氯代物的结构简式分别为 、 、 。
(3)A的结构简式为 ,名称为 。
C级学科素养拔高练
19.烷烃分子中可能存在以下结构单元:—CH3、—CH2—、、。其中的碳原子分别被称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用n1、n2、n3、n4表示。请根据不同烷烃的组成和结构,分析烷烃(除甲烷外)中各种原子数的关系。
(1)有机物X的结构简式为
①该分子中的n1= ,n2= ,n3= ,n4= 。
②该分子的系统命名为 ,其一氯代物有 种。
(2)烷烃分子中的氢原子数为N(H),则N(H)与n1、n2、n3、n4的关系是N(H)= 或N(H)= 。
(3)若某烷烃的n2=n3=n4=1,写出满足此等式可能的结构简式,并用系统命名法对其进行命名: 。
(4)有机物Y是有机物X的同分异构体,有机物Y的一氯代物有2种不同的结构,则有机物Y的结构简式为 。
参考答案
分层作业5 烷烃及其性质
1.B 解析 正丁烷的沸点是-0.5 ℃,标准状况下是气体,A说法正确;20 ℃时新戊烷是气体,B说法错误;随碳原子数的增加,烷烃沸点升高,C说法正确;C5H12的三种同分异构体中,随支链数增加,沸点逐渐降低,D说法正确。
2.D 解析 甲烷分子的空间填充模型不但反映了CH4分子中C、H原子的相对位置,也反映了C、H原子的相对大小,能反映CH4分子的真实结构,故选D。
3.C 解析 丙烷的分子式为C3H8,A错误;甲烷是正四面体结构,丙烷相当于甲烷中的两个氢原子被两个甲基取代,所以丙烷分子中的碳原子不在一条直线上,B错误;烷烃能和氯气发生取代反应生成氯代烃,所以丙烷在光照条件下能够发生取代反应,C正确;烷烃分子中随着碳原子数的递增,沸点逐渐升高,则丙烷的沸点大于乙烷,D错误。
4.B 解析 碳原子数≥3的链状烷烃中碳链呈锯齿形结构,不是直线形结构,故A错误;③正戊烷、④2-甲基丁烷、⑤2,2-二甲基丙烷互为同分异构体,故B正确;①正丁烷、②2-甲基丙烷不是同系物,二者互为同分异构体,故C错误;①CH3CH2CH2CH3和②的一氯代物均有两种,⑤C(CH3)4的一氯代物只有一种,故D错误。
5.C 解析 烷烃是碳氢化合物,都是易燃物,完全燃烧产物为二氧化碳和水,若不完全燃烧,可能生成CO和水,故A错误;烷烃性质稳定,烷烃和溴水不能发生化学反应,故B错误;烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物,故C正确;烷烃性质稳定,不能使酸性KMnO4溶液褪色,故D错误。
6.D 解析 1 mol乙烷和4 mol Cl2混合在光照下完全反应,可以生成一氯乙烷1种:CH3—CH2Cl,二氯乙烷2种:CH3—CHCl2、CH2Cl—CH2Cl,三氯乙烷2种:CH3—CCl3、CH2Cl—CHCl2,四氯乙烷2种:CH2Cl—CCl3、CHCl2—CHCl2,五氯乙烷1种:CHCl2—CCl3,六氯乙烷1种:CCl3—CCl3,取代后均生成HCl,故产物共10种,故为D。
7.A 解析 根据题意,1 mol C4H8完全燃烧消耗O2为6 mol,因此,1体积气态烃和8体积O2混合点燃时,烃完全反应,O2过量。
根据烃燃烧的反应可得
CxHy(g)+(x+)O2(g)xCO2(g)+H2O(g)
1 x+ x
剩余O2为8-x-体积,因此x++8-x-=10,解得y=8,所以原气态烃可能为C3H8或C4H8,故选A。
8.答案 (1)C5H12
(2)CH3CH2CH2CH2CH3、、
(3)①2,2-二甲基丙烷 ②+Cl2+HCl
③C5H12+8O25CO2+6H2O
(4)①C6H14 ②
解析 (1)烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍,则A的相对分子质量为36×2=72。
设烷烃A的分子式为CnH2n+2,则12n+2n+2=72,解得n=5,因此A的分子式为C5H12。
(3)A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种,则B为。
(4)①烷烃C比烷烃A中碳元素的质量分数高,说明烷烃C比烷烃A中碳原子数多,烷烃C与烷烃A相差一个碳原子,所以烷烃C的分子式是C6H14。②烷烃D(C6H14)与氯气发生取代反应,所得二氯代物中,有两个碳原子没有碳氢键,说明烷烃D中有两个碳原子只与一个氢原子成键,所以烷烃D的结构简式为。
9.C 解析 由题给图示可知n(烃)∶n(CO2)∶n(H2O)=1∶1.6∶2,所以n(烃)∶n(C)∶n(H)=1∶1.6∶4,所给混合气体的平均组成为C1.6H4,则一定含有CH4,另一种烃应为CxH4,即一定没有乙烷、丙烷,可能有乙烯或丙炔。
10.BD 解析 丙烷的分子式为C3H8,C3H6Cl2和C3H2Cl6的同分异构体数目必然相同,均为4种,A项正确;有机物M的名称为3-甲基戊烷,B项错误;有机物M中有4种不同化学环境的H原子,,其一氯代物有4种,C项正确;M的同分异构体除M外,碳骨架还有4种:C—C—C—C—C—C、、、,D项错误。
11.AC 解析 CO2的物质的量为0.02 mol,则A中含碳原子0.02 mol;水的物质的量为0.03 mol,则A中含H 0.06 mol,A中的C和H的原子个数比为1∶3,所以A为乙烷(C2H6)。乙烷和甲烷互为同系物,故A正确;乙烷属于烷烃,能和氯气在光照下发生取代反应,也能燃烧,被氧气氧化,故B错误;乙烷的二氯代物有两种:1,1-二氯乙烷和1,2-二氯乙烷,故C正确;乙烷不能和溴水发生取代反应,可以和溴蒸气在光照下发生取代反应,故D错误。
12.B 解析 设混合烃的平均分子组成为CxHy
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(l) ΔV
1 1+
n L 2n L
则1+=2,解得y=4,即1 mol混合气体分子中平均含有4 mol H原子。CH4、C2H4、C3H4以任意比混合时分子中平均含有4个H原子,故A不符合题意;C2H6、C4H6、C2H2以2∶1∶2的物质的量之比混合,分子中平均含有个H原子,故B符合题意;C3H8、C4H8、C2H2以11∶14∶26的质量之比混合时,物质的量之比为1∶1∶4,分子中平均含有4个H原子,故C不符合题意;CH4、C3H6、C2H2以a∶b∶b的体积比混合,分子中平均含有4个H原子,故D不符合题意。
13.C 解析 烷烃同分异构体之间的沸点不同,A错误;丙烷、正丁烷和异丁烷的一氯代物均为两种,B错误;烷烃C5H12的一氯代物只有一种,说明该烃为新戊烷,含正四面体结构,C正确;等质量的烷烃,碳元素的质量分数越低,完全燃烧放出的热量越多,D错误。
14.B 解析 十一烷和十三烷均难溶于水,均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A、D正确;十一烷和十三烷的物质的量未知,不能比较两者完全燃烧生成的二氧化碳的物质的量的多少,B错误;若烷烃没有支链,则烷烃中所有碳原子可能在同一平面内,C正确。
15.D 解析 该烃的最简单同系物是甲烷,甲烷的二氯代物只有一种,D错误。
16.AD 解析 异丁烷的二溴代物有、、三种结构,A正确;根据烷烃卤代反应的机理,异丁烷在光照条件下发生溴代反应,生成的一溴代物中,2-甲基-2-溴丙烷含量更高,B错误;根据烷烃卤代反应的机理,可知形成的自由基越稳定,得到的自由基越多,形成相应卤代烃的量就越多,异丁烷形成的自由基比稳定,C错误;根据烷烃卤代反应的机理,在光照条件下卤素单质分子中化学键断裂形成·X是引发卤代反应的关键步骤,D正确。
17.答案 (1)异丁烷(或2-甲基丙烷) 同分异构体
(2)6 CH3CH2CH2CH3+Cl2CH3CH2CH2CH2Cl+HCl(或CH3CH2CH2CH3+Cl2CH3CH2CHClCH3+HCl)
(3)3 (4)> 6.5 2C4H10+13O28CO2+10H2O
解析 (1)根据有机化合物乙的空间填充模型可知,乙的结构简式为,名称为异丁烷(或2-甲基丙烷);根据有机化合物甲的球棍模型可知,甲的结构简式为CH3—CH2—CH2—CH3,有机化合物甲和乙的分子式相同,均为C4H10,而结构不同,二者互为同分异构体。
(2)二氯代物数目的判断可用“定一动一”的方法。首先可确定甲中有两类氢原子,碳骨架结构为(两类氢原子分别用α、β表示),则第一个氯原子连接的位置有两个,即α位和β位。
当第一个氯原子连在α位时,第二个氯原子可连接的位置有4种,如图:;
当第一个氯原子连在β位时,第二个氯原子不能连接到α位,否则出现重复,可连接的位置有2种,如图:,因此甲的二氯代物有6种。
(3)根据CH4分子的空间结构分析可知,CH4分子中最多有3个原子在同一平面内,相当于CH4分子中的3个H原子被3个—CH3取代,则有机化合物乙分子中最多有3个C原子在同一平面内。
(4)甲和乙互为同分异构体,甲没有支链,乙有支链,因此沸点甲>乙。甲和乙的分子式均为C4H10,1 mol C4H10完全燃烧消耗6.5 mol O2。
18.答案 (1)CH3 C2H6 2
(2)
(3) 2,2,3,3-四甲基丁烷
19.答案 (1)①6 1 2 1 ②2,3,4,4-四甲基己烷 7
(2)2(n1+n2+n3+n4)+2 3n1+2n2+n3
(3):2,2,3-三甲基戊烷;:2,2,4-三甲基戊烷;:2,3,3-三甲基戊烷
(4)
解析 (1)①在分子中,含有6个—CH3,1个—CH2—,1个,1个,所以n1=6,n2=1,n3=2,n4=1。
②该分子的主链上有6个碳原子,在2、3、4三个主链碳原子上分别连有1、1、2个甲基,系统命名为2,3,4,4-四甲基己烷,其分子中有7种不同环境的氢原子,所以其一氯代物有7种。
(2)烷烃分子中的氢原子数为N(H),伯、仲、叔、季碳原子数分别为n1、n2、n3、n4,则依据公式CnH2n+2,可求出N(H)=2(n1+n2+n3+n4)+2;依据伯碳原子上有3个H原子、仲碳原子上有2个H原子,叔碳原子上有1个H原子,季碳原子上没有H原子,可求出N(H)=3n1+2n2+n3。
(3)某烷烃的n2=n3=n4=1,则表示分子中有1个—CH2—,1个,1个,则除甲基外的碳骨架可能为、、,则其可能结构简式和名称分别为:2,2,3-三甲基戊烷;:2,2,4-三甲基戊烷;:2,3,3-三甲基戊烷。
(4)有机物Y的一氯代物有2种不同的结构,说明有机物Y的分子结构高度对称,存在一个碳原子连接多个甲基的情况,符合条件的Y的结构简式为。
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2025鲁科版化学选择性必修3
分层作业5 烷烃及其性质
A级必备知识基础练
题组1.烷烃的结构和物理性质
1.(2024·日照高二检测)在1.013×105Pa下,测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析,下列说法错误的是( )
物质 结构简式 沸点/℃
正丁烷 CH3(CH2)2CH3 -0.5
正戊烷 CH3(CH2)3CH3 36.0
异戊烷 27.8
新戊烷 9.5
正己烷 CH3(CH2)4CH3 69.0
A.在标准状况下,正丁烷是气体
B.在1.013×105 Pa、20 ℃时,C5H12都是液体
C.随碳原子数的增加,烷烃沸点升高
D.C5H12随支链的增加,沸点降低
2.下列各项均能表示甲烷的分子结构,其中能反映其真实存在状况的是( )
A.结构示意图:
B.电子式:H
C.球棍模型:
D.空间填充模型:
3.下列有关丙烷的叙述正确的是( )
A.丙烷的分子式是C3H6
B.丙烷分子中的碳原子在一条直线上
C.丙烷在光照条件下能够与氯气发生取代反应
D.丙烷的沸点比乙烷低
4.①正丁烷 ②2-甲基丙烷 ③正戊烷 ④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷,对于这五种物质,以下说法正确的是( )
A.①、③无支链,且分子中碳原子共直线
B.③、④、⑤互为同分异构体
C.①、②、③互为同系物
D.①、②、⑤的一氯代物均有两种
题组2.烷烃的化学性质
5.下列关于烷烃的叙述中正确的是( )
A.都是易燃物,燃烧产物一定为二氧化碳和水
B.在光照条件下,能使溴水褪色
C.烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物
D.能使酸性KMnO4溶液褪色
6.将1 mol乙烷和4 mol Cl2混合在光照下完全反应,产物有( )
A.7种 B.8种 C.9种 D.10种
7.在1.01×105 Pa、120 ℃时,1体积某气态烃和8体积O2混合点燃,充分燃烧后恢复至原状况,混合气体变为10体积,则原气态烃的分子式可能是( )
①C3H8 ②C2H6 ③C2H2 ④C4H8
A.①④ B.①② C.②④ D.③④
8.已知烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍。
(1)该烷烃A的分子式为 。
(2)写出A可能的结构简式: 。
(3)若A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种。
①B的系统名称为 。
②B与Cl2发生反应生成一氯代物的化学方程式为 。
③B燃烧的化学方程式为 。
(4)烷烃C与烷烃A相差一个碳原子,比烷烃A中碳元素的质量分数高。
①C的分子式为 。
②烷烃C的某同分异构体D与氯气发生取代反应,所得某二氯代物中,有两个碳原子没有碳氢键。则烷烃D的结构简式是 。
B级关键能力提升练
以下选择题中有1~2个选项符合题意。
9.两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随混合烃的总物质的量的变化如图所示,则下列对混合烃的判断正确的是( )
①一定有乙烯 ②一定有甲烷 ③一定有丙烷
④一定无乙烷 ⑤可能有乙烷 ⑥可能有丙炔
A.②③⑤ B.⑤⑥ C.②④⑥ D.①④
10.已知丙烷的二氯代物有4种,丙烷与有机物M()互为同系物。下列说法错误的是( )
A.丙烷的六氯代物有4种
B.有机物M的名称为2-乙基丁烷
C.有机物M的一氯代物有4种
D.有机物M的同分异构体有5种(不含M)
11.常温常压下,完全燃烧某脂肪烃A,生成0.88 g CO2和0.54 g H2O,下列关于烃A的说法正确的是( )
A.A与甲烷互为同系物
B.A能发生取代反应,不能发生氧化反应
C.A的二氯代物有两种
D.A与溴水发生取代反应的条件为光照
12.n L三种气态烃混合物与足量氧气混合点燃后,恢复到原来状态(常温、常压),体积共缩小2n L,这三种烃不可能的组合是( )
A.CH4、C2H4、C3H4以任意比混合
B.C2H6、C4H6、C2H2以2∶1∶2的物质的量之比混合
C.C3H8、C4H8、C2H2以11∶14∶26的质量之比混合
D.CH4、C3H6、C2H2以a∶b∶b的体积比混合
13.下列关于烷烃的说法正确的是( )
A.两种烷烃的沸点不同,则两种烷烃一定互为同系物
B.某烷烃常温下是气体,其一氯代物有两种,则该烷烃一定是丙烷
C.烷烃C5H12的一氯代物只有一种,则该烷烃含有正四面体结构
D.等质量的烷烃,碳元素的质量分数越高,完全燃烧放出的热量越多,所以等质量的甲烷与乙烷完全燃烧,甲烷放出的热量多
14.烷烃广泛存在于自然界中,蚂蚁分泌的信息素的主要化学成分是十一烷和十三烷。下列有关说法错误的是( )
A.十一烷和十三烷均难溶于水
B.相同条件下,十一烷和十三烷完全燃烧,十三烷生成的二氧化碳的体积大
C.十一烷的某同分异构体中没有支链,则该同分异构体中所有碳原子可能在同一平面内
D.十一烷和十三烷均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
15.某有机化合物的结构简式如图,下列说法不正确的是( )
A.该有机化合物名称为3,3-二甲基戊烷
B.1 mol该烃最多与16 mol Cl2发生取代反应
C.常温常压下,该烃的密度大于己烷,但小于水
D.该烃的最简单同系物的二氯代物有两种
16.烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应,原理如图所示:
某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例,结果如图:
+
下列说法正确的是( )
A.异丁烷的二溴代物有三种
B.异丁烷在光照条件下发生溴代反应,生成的一溴代物中,2-甲基-1-溴丙烷含量更高
C.反应过程中异丁烷形成的自由基比稳定
D.光照条件下卤素单质分子中化学键断裂是引发卤代烃反应的关键步骤
17.如图所示表示页岩气中某些烃分子的结构模型:
(1)有机化合物乙的名称为 ,有机化合物甲与有机化合物乙互为 。
(2)有机化合物甲的二氯取代物有 种;写出甲与氯气反应生成任意一种一氯代物的化学方程式: 。
(3)请你根据甲烷分子的空间结构推测,有机化合物乙中最多有 个C原子在同一平面内。
(4)有机化合物甲和乙的沸点:甲 (填“>”“=”或“<”)乙,1 mol甲和乙的混合气体完全燃烧消耗O2的物质的量为 mol,写出甲燃烧的化学方程式: 。
18.有A、B、C三种烃,已知:
①B完全燃烧的产物n(CO2)∶n(H2O)=2∶3;
②C为饱和链烃,通常状况下呈气态,其二氯代物有三种;
③A是B分子中的氢原子全部被甲基取代后的产物;A遇Br2的四氯化碳溶液不褪色,其一氯代物只有一种。
请回答下列问题:
(1)B的最简式为 ,分子式为 ,其二氯代物有 种。
(2)C的三种二氯代物的结构简式分别为 、 、 。
(3)A的结构简式为 ,名称为 。
C级学科素养拔高练
19.烷烃分子中可能存在以下结构单元:—CH3、—CH2—、、。其中的碳原子分别被称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用n1、n2、n3、n4表示。请根据不同烷烃的组成和结构,分析烷烃(除甲烷外)中各种原子数的关系。
(1)有机物X的结构简式为
①该分子中的n1= ,n2= ,n3= ,n4= 。
②该分子的系统命名为 ,其一氯代物有 种。
(2)烷烃分子中的氢原子数为N(H),则N(H)与n1、n2、n3、n4的关系是N(H)= 或N(H)= 。
(3)若某烷烃的n2=n3=n4=1,写出满足此等式可能的结构简式,并用系统命名法对其进行命名: 。
(4)有机物Y是有机物X的同分异构体,有机物Y的一氯代物有2种不同的结构,则有机物Y的结构简式为 。
参考答案
分层作业5 烷烃及其性质
1.B 解析 正丁烷的沸点是-0.5 ℃,标准状况下是气体,A说法正确;20 ℃时新戊烷是气体,B说法错误;随碳原子数的增加,烷烃沸点升高,C说法正确;C5H12的三种同分异构体中,随支链数增加,沸点逐渐降低,D说法正确。
2.D 解析 甲烷分子的空间填充模型不但反映了CH4分子中C、H原子的相对位置,也反映了C、H原子的相对大小,能反映CH4分子的真实结构,故选D。
3.C 解析 丙烷的分子式为C3H8,A错误;甲烷是正四面体结构,丙烷相当于甲烷中的两个氢原子被两个甲基取代,所以丙烷分子中的碳原子不在一条直线上,B错误;烷烃能和氯气发生取代反应生成氯代烃,所以丙烷在光照条件下能够发生取代反应,C正确;烷烃分子中随着碳原子数的递增,沸点逐渐升高,则丙烷的沸点大于乙烷,D错误。
4.B 解析 碳原子数≥3的链状烷烃中碳链呈锯齿形结构,不是直线形结构,故A错误;③正戊烷、④2-甲基丁烷、⑤2,2-二甲基丙烷互为同分异构体,故B正确;①正丁烷、②2-甲基丙烷不是同系物,二者互为同分异构体,故C错误;①CH3CH2CH2CH3和②的一氯代物均有两种,⑤C(CH3)4的一氯代物只有一种,故D错误。
5.C 解析 烷烃是碳氢化合物,都是易燃物,完全燃烧产物为二氧化碳和水,若不完全燃烧,可能生成CO和水,故A错误;烷烃性质稳定,烷烃和溴水不能发生化学反应,故B错误;烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物,故C正确;烷烃性质稳定,不能使酸性KMnO4溶液褪色,故D错误。
6.D 解析 1 mol乙烷和4 mol Cl2混合在光照下完全反应,可以生成一氯乙烷1种:CH3—CH2Cl,二氯乙烷2种:CH3—CHCl2、CH2Cl—CH2Cl,三氯乙烷2种:CH3—CCl3、CH2Cl—CHCl2,四氯乙烷2种:CH2Cl—CCl3、CHCl2—CHCl2,五氯乙烷1种:CHCl2—CCl3,六氯乙烷1种:CCl3—CCl3,取代后均生成HCl,故产物共10种,故为D。
7.A 解析 根据题意,1 mol C4H8完全燃烧消耗O2为6 mol,因此,1体积气态烃和8体积O2混合点燃时,烃完全反应,O2过量。
根据烃燃烧的反应可得
CxHy(g)+(x+)O2(g)xCO2(g)+H2O(g)
1 x+ x
剩余O2为8-x-体积,因此x++8-x-=10,解得y=8,所以原气态烃可能为C3H8或C4H8,故选A。
8.答案 (1)C5H12
(2)CH3CH2CH2CH2CH3、、
(3)①2,2-二甲基丙烷 ②+Cl2+HCl
③C5H12+8O25CO2+6H2O
(4)①C6H14 ②
解析 (1)烷烃A的密度是相同条件下H2密度的36倍,则A的相对分子质量为36×2=72。
设烷烃A的分子式为CnH2n+2,则12n+2n+2=72,解得n=5,因此A的分子式为C5H12。
(3)A的某种同分异构体B的一氯代物只有一种,则B为。
(4)①烷烃C比烷烃A中碳元素的质量分数高,说明烷烃C比烷烃A中碳原子数多,烷烃C与烷烃A相差一个碳原子,所以烷烃C的分子式是C6H14。②烷烃D(C6H14)与氯气发生取代反应,所得二氯代物中,有两个碳原子没有碳氢键,说明烷烃D中有两个碳原子只与一个氢原子成键,所以烷烃D的结构简式为。
9.C 解析 由题给图示可知n(烃)∶n(CO2)∶n(H2O)=1∶1.6∶2,所以n(烃)∶n(C)∶n(H)=1∶1.6∶4,所给混合气体的平均组成为C1.6H4,则一定含有CH4,另一种烃应为CxH4,即一定没有乙烷、丙烷,可能有乙烯或丙炔。
10.BD 解析 丙烷的分子式为C3H8,C3H6Cl2和C3H2Cl6的同分异构体数目必然相同,均为4种,A项正确;有机物M的名称为3-甲基戊烷,B项错误;有机物M中有4种不同化学环境的H原子,,其一氯代物有4种,C项正确;M的同分异构体除M外,碳骨架还有4种:C—C—C—C—C—C、、、,D项错误。
11.AC 解析 CO2的物质的量为0.02 mol,则A中含碳原子0.02 mol;水的物质的量为0.03 mol,则A中含H 0.06 mol,A中的C和H的原子个数比为1∶3,所以A为乙烷(C2H6)。乙烷和甲烷互为同系物,故A正确;乙烷属于烷烃,能和氯气在光照下发生取代反应,也能燃烧,被氧气氧化,故B错误;乙烷的二氯代物有两种:1,1-二氯乙烷和1,2-二氯乙烷,故C正确;乙烷不能和溴水发生取代反应,可以和溴蒸气在光照下发生取代反应,故D错误。
12.B 解析 设混合烃的平均分子组成为CxHy
CxHy+(x+)O2xCO2+H2O(l) ΔV
1 1+
n L 2n L
则1+=2,解得y=4,即1 mol混合气体分子中平均含有4 mol H原子。CH4、C2H4、C3H4以任意比混合时分子中平均含有4个H原子,故A不符合题意;C2H6、C4H6、C2H2以2∶1∶2的物质的量之比混合,分子中平均含有个H原子,故B符合题意;C3H8、C4H8、C2H2以11∶14∶26的质量之比混合时,物质的量之比为1∶1∶4,分子中平均含有4个H原子,故C不符合题意;CH4、C3H6、C2H2以a∶b∶b的体积比混合,分子中平均含有4个H原子,故D不符合题意。
13.C 解析 烷烃同分异构体之间的沸点不同,A错误;丙烷、正丁烷和异丁烷的一氯代物均为两种,B错误;烷烃C5H12的一氯代物只有一种,说明该烃为新戊烷,含正四面体结构,C正确;等质量的烷烃,碳元素的质量分数越低,完全燃烧放出的热量越多,D错误。
14.B 解析 十一烷和十三烷均难溶于水,均不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A、D正确;十一烷和十三烷的物质的量未知,不能比较两者完全燃烧生成的二氧化碳的物质的量的多少,B错误;若烷烃没有支链,则烷烃中所有碳原子可能在同一平面内,C正确。
15.D 解析 该烃的最简单同系物是甲烷,甲烷的二氯代物只有一种,D错误。
16.AD 解析 异丁烷的二溴代物有、、三种结构,A正确;根据烷烃卤代反应的机理,异丁烷在光照条件下发生溴代反应,生成的一溴代物中,2-甲基-2-溴丙烷含量更高,B错误;根据烷烃卤代反应的机理,可知形成的自由基越稳定,得到的自由基越多,形成相应卤代烃的量就越多,异丁烷形成的自由基比稳定,C错误;根据烷烃卤代反应的机理,在光照条件下卤素单质分子中化学键断裂形成·X是引发卤代反应的关键步骤,D正确。
17.答案 (1)异丁烷(或2-甲基丙烷) 同分异构体
(2)6 CH3CH2CH2CH3+Cl2CH3CH2CH2CH2Cl+HCl(或CH3CH2CH2CH3+Cl2CH3CH2CHClCH3+HCl)
(3)3 (4)> 6.5 2C4H10+13O28CO2+10H2O
解析 (1)根据有机化合物乙的空间填充模型可知,乙的结构简式为,名称为异丁烷(或2-甲基丙烷);根据有机化合物甲的球棍模型可知,甲的结构简式为CH3—CH2—CH2—CH3,有机化合物甲和乙的分子式相同,均为C4H10,而结构不同,二者互为同分异构体。
(2)二氯代物数目的判断可用“定一动一”的方法。首先可确定甲中有两类氢原子,碳骨架结构为(两类氢原子分别用α、β表示),则第一个氯原子连接的位置有两个,即α位和β位。
当第一个氯原子连在α位时,第二个氯原子可连接的位置有4种,如图:;
当第一个氯原子连在β位时,第二个氯原子不能连接到α位,否则出现重复,可连接的位置有2种,如图:,因此甲的二氯代物有6种。
(3)根据CH4分子的空间结构分析可知,CH4分子中最多有3个原子在同一平面内,相当于CH4分子中的3个H原子被3个—CH3取代,则有机化合物乙分子中最多有3个C原子在同一平面内。
(4)甲和乙互为同分异构体,甲没有支链,乙有支链,因此沸点甲>乙。甲和乙的分子式均为C4H10,1 mol C4H10完全燃烧消耗6.5 mol O2。
18.答案 (1)CH3 C2H6 2
(2)
(3) 2,2,3,3-四甲基丁烷
19.答案 (1)①6 1 2 1 ②2,3,4,4-四甲基己烷 7
(2)2(n1+n2+n3+n4)+2 3n1+2n2+n3
(3):2,2,3-三甲基戊烷;:2,2,4-三甲基戊烷;:2,3,3-三甲基戊烷
(4)
解析 (1)①在分子中,含有6个—CH3,1个—CH2—,1个,1个,所以n1=6,n2=1,n3=2,n4=1。
②该分子的主链上有6个碳原子,在2、3、4三个主链碳原子上分别连有1、1、2个甲基,系统命名为2,3,4,4-四甲基己烷,其分子中有7种不同环境的氢原子,所以其一氯代物有7种。
(2)烷烃分子中的氢原子数为N(H),伯、仲、叔、季碳原子数分别为n1、n2、n3、n4,则依据公式CnH2n+2,可求出N(H)=2(n1+n2+n3+n4)+2;依据伯碳原子上有3个H原子、仲碳原子上有2个H原子,叔碳原子上有1个H原子,季碳原子上没有H原子,可求出N(H)=3n1+2n2+n3。
(3)某烷烃的n2=n3=n4=1,则表示分子中有1个—CH2—,1个,1个,则除甲基外的碳骨架可能为、、,则其可能结构简式和名称分别为:2,2,3-三甲基戊烷;:2,2,4-三甲基戊烷;:2,3,3-三甲基戊烷。
(4)有机物Y的一氯代物有2种不同的结构,说明有机物Y的分子结构高度对称,存在一个碳原子连接多个甲基的情况,符合条件的Y的结构简式为。
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