第1章　有机化合物的结构特点与研究方法 分层作业5　（含答案）烷烃--2025人教版化学选择性必修3同步练习题

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2025人教版化学选择性必修3
分层作业5　烷烃
A级必备知识基础练
题组1.烷烃的结构
1.下列关于CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3的叙述正确的是(　　)
A.均能用CnH2n+2组成通式来表示
B.与所有烷烃互为同素异形体
C.因为它们的结构相似,所以它们的化学性质相似,物理性质相同
D.通常状况下,它们都是气态烷烃
2.关于烃基的说法不正确的是(　　)
A.烃分子失去一个氢原子的剩余基团称为烃基
B.—CH3的电子式为·H
C.甲基、乙基和丙基均只有一种结构
D.丁基有4种不同结构
3.对于反应CH4+Cl2CH3Cl+HCl,下列说法正确的是(　　)
A.C3H8和CH4互为同系物
B.CH3Cl的俗称为氯仿
C.CH4的球棍模型为
D.—CH2CH3的电子式为H
题组2.烷烃的性质
4.[2024山西长治高二检测]下列有关烷烃的叙述正确的是(　　)
A.常温常压下,所有烷烃都为气态
B.烷烃在空气中都能燃烧,但不一定产生淡蓝色火焰
C.在光照条件下,烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应
D.大多数烷烃都能使酸性KMnO4溶液褪色
5.[2024陕西西安高二检测]异辛烷是优良的发动机燃料,其结构简式如图,下列说法正确的是(　　)
A.异辛烷系统命名为2,4,4-三甲基戊烷
B.异辛烷的沸点低于正辛烷
C.异辛烷的一氯代物种类为5种
D.异辛烷可溶于水和酒精
6.烷烃甲烷、乙烷、丁烷、戊烷的沸点依次为-164 ℃、-89 ℃、-0.5 ℃、36 ℃。根据以上数据推断丙烷的沸点可能是(　　)
A.-42 ℃ B.-185 ℃
C.-128 ℃ D.78 ℃
题组3.烷烃的命名
7.某有机化合物的名称是2,2,3,3-四甲基戊烷,下列有关其结构简式的书写正确的是(　　)
A.(CH3)3CCH(CH3)2
B.(CH3)3CCH2C(CH3)3
C.(CH3)3CC(CH3)2CH2CH3
D.(CH3)3CC(CH3)3
8.(1)的名称是　　　　　　　　　　。
(2)2,4,6-三甲基-5-乙基辛烷的分子中共有　　　　　个甲基。
(3)分子中有6个甲基而一溴代物只有1种的烷烃的分子式是　　　　　　,其结构简式是　　　　　　　　　　,名称是　。
9.(1)烹调油烟中含有十一烷,该烷烃的分子式是　　　　　　　　　　。
(2)烷烃的分子式为　　　　,它与甲烷的关系是　　　　　。请用系统命名法对其命名: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)2,2,4,4-四甲基戊烷的结构简式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
其一氯代物有　　　种。
(4)的名称是　　　　　　　　　　　　　　　　　　,
其一氯代物有　　　种。
B级关键能力提升练
10.用如图装置进行甲烷和氯气反应的实验,将该装置放在日光灯下,一段时间后(不考虑水与氯气的反应),下列叙述正确的是(　　)
A.液柱和气柱可能都不会发生变化
B.气柱缩小,右端液柱下降
C.溶液很快变成蓝色
D.气柱膨胀,右端玻璃管中液体溢出
11.正己烷是优良的有机溶剂,其球棍模型为,X是它的一种同分异构体,且X分子的主链上含有4个碳原子,下列有关说法正确的是(　　)
A.X分子中可能含有3个甲基
B.X的一氯代物可能有3种
C.X的沸点比正己烷高
D.标准状况下,11.2 L X含2.5NA个C—C
12.某烷烃一个分子里含有9个碳原子,其一氯代物只有两种,这种烷烃的名称是(　　)
A.正壬烷
B.2,6-二甲基庚烷
C.2,3,4-三甲基己烷
D.2,2,4,4-四甲基戊烷
13.[2024安徽蚌埠高二检测]现有有机化合物: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,对这五种物质,以下说法正确的是 (　　)
A.①③无支链,且分子中碳原子共直线
B.③④⑤互为同分异构体
C.①②③互为同系物
D.沸点比较:⑤>④>③>②>①
14.下列有关烷烃的说法正确的是(　　)
A.戊烷的同分异构体有3种,其习惯命名分别为正戊烷、异戊烷、辛戊烷
B.沸点:正丁烷<异丁烷
C.符合通式CnH2n+2(n≥0)的物质一定是烷烃的同系物
D.随着碳原子数的依次增加,链状烷烃中碳元素的质量分数逐渐增大,无限趋近于
15.某有机化合物的名称是3,4,5,5-四甲基辛烷,下列有关其结构简式的书写正确的是(　　)
A.CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)C(CH3)2CH2CH3
B.CH3CH2CH(CH3)CH(CH3)C(CH3)2CH3
C.CH3CH2CH2C(CH3)2CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3
D.CH3CH2C(CH3)2CH2C(CH3)2CH2CH2CH3
16.将1 mol甲烷和适量的Cl2混合后进行光照,充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量相等,则生成的HCl的物质的量为(　　)
A.1.5 mol B.2.5 mol
C.3 mol D.4 mol
17.关于烷烃的命名正确的是(　　)
A.3,3,5-三甲基-5-乙基辛烷
B.3,5-二甲基-5-乙基-3-丙基己烷
C.4,6,6-三甲基-4-乙基辛烷
D.2,4-二甲基-2,4-二乙基庚烷
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C及其同分异构体均呈气态,C的二氯代物有三种;
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CCl4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　　　　,其二溴代物有　　　　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　　　　　。
19.[2024上海复旦附中高二检测]烷烃广泛存在于自然界中,例如苹果表面的蜡状物质、石蜡和凡士林等物质中都含有烷烃。
(1)写出下列各烷烃的分子式。
①烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍:　　　　　　　。
②烷烃B的一个分子中含有200个氢原子:　　　　　　　。
③单个分子中含有22个共价键的烷烃C为　　　　　　　。
④0.1 mol烷烃D完全燃烧,消耗标准状况下的O2 11.2 L:　　　　　　　。
(2)下列关于烷烃的叙述正确的是　　　　　。
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
(3)下列物质的沸点由高到低的顺序为　　　　　(填入编号)。
①CH3(CH2)3CH3　②(CH3)4C　③2,3,4-三甲基戊烷　④(CH3)2CHCH2CH2CH3
(4)用系统命名法命名下面的烃E:　　　　　　　　　　　　　　　;E的一氯代物有　　　　　　　种。
E
(5)某烷烃的相对分子质量为114,与氯气发生取代反应所得的一氯代物只有一种。写出生成一氯代物的化学方程式(注意有机化合物要写结构简式)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
C级学科素养拔高练
20.利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如图:
试回答下列问题:
(1)写出C装置中生成CH2Cl2的总反应的化学方程式: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)B装置有三种功能:
①均匀混合气体;
②　　　　　　　　　　　　　　　　　　;
③　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)D装置的名称为　　　　　　　　,其作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)E装置中除盐酸外,还含有机化合物,从E中分离出盐酸的最佳方法为　　　　　　　(填字母)。
a.分液法
b.蒸馏法
c.结晶法
(5)足量CH4与Cl2发生取代反应,充分反应后消耗1 mol CH4,生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol,则参加反应的Cl2的物质的量为　　　　　　　。
(6)已知丁烷与氯气的取代反应的产物之一为C4H8Cl2,则C4H8Cl2有　　　　　　　种同分异构体。
参考答案
分层作业5　烷烃
1.A　解析 CH4和CH3CH(CH3)CH2CH3均为链状烷烃,分子组成均符合CnH2n+2通式,故A正确;CH4和
CH3CH(CH3)CH2CH3互为同系物,故B错误;CH4和
CH3CH(CH3)CH2CH3均为烷烃,所以它们的化学性质相似,但物理性质不相同,故C错误;通常状况下,甲烷为气态烷烃,而CH3CH(CH3)CH2CH3为液态烷烃,故D错误。
2.C　解析 丙基有2种结构,分别为—CH2CH2CH3和,C错误。
3.A　解析 C3H8和CH4都是烷烃,两者结构相似,分子组成相差2个CH2原子团,两者互为同系物,A正确;CHCl3俗称氯仿,B错误;CH4中C原子半径大于H原子,CH4为正四面体结构,C在正四面体体心,其球棍模型错误,C错误;—CH2CH3的电子式为·H,D错误。
4.B　解析 在常温常压下,随着碳原子数的增大,烷烃由气态逐渐过渡到液态、固态,A错误;烷烃中氢元素含量较高时燃烧会产生淡蓝色火焰,但不是所有的烷烃燃烧都能产生淡蓝色火焰,B正确;在光照条件下,烷烃不能与溴水发生反应,C错误;烷烃均不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,故不会使其褪色,D错误。
5.B　解析 异辛烷系统命名为2,2,4-三甲基戊烷,有4种不同化学环境的氢原子,故其一氯代物有4种,A、C错误;同分异构体之间比较熔、沸点时,支链越多熔、沸点越低,故异辛烷的沸点低于正辛烷,B正确;异辛烷属于烃,难溶于水,易溶于酒精,D错误。
6.A　解析 由给出的烷烃沸点数据可以看出,烷烃分子中碳原子个数越多,沸点越高,故丙烷的沸点应高于乙烷而低于丁烷,即介于-89~-0.5 ℃之间,故选A。
7.C　解析 2,2,3,3-四甲基戊烷的结构简式为,也可写成
(CH3)3CC(CH3)2CH2CH3。
8.答案 (1)2,5-二甲基-3-乙基己烷
(2)6
(3)C8H18　(CH3)3C—C(CH3)3　2,2,3,3-四甲基丁烷
解析 (1)按照系统命名法,此有机化合物的名称为2,5-二甲基-3-乙基己烷。
(2)有3个甲基支链,乙基上有1个甲基,另外主链两端也各有1个甲基,共有6个甲基。
(3)6个甲基至少要有8个碳原子,即其中有2个碳原子都连接3个甲基,这样结构刚好对称,一溴代物也就只有1种,因此其分子式为C8H18,结构简式为(CH3)3C—C(CH3)3,名称是2,2,3,3-四甲基丁烷。
9.答案 (1)C11H24
(2)C8H18　互为同系物　2,4-二甲基己烷
(3)　2
(4)2,3,3-三甲基戊烷　5
10.B　解析 甲烷与氯气在光照条件下生成氯化氢和卤代烃,产物中除一氯甲烷外其他卤代烃均为液体,并且HCl易溶于水,所以U形管左侧气体压强减小,U形管左侧液面上升,右侧液柱下降,故A、D错误,B正确;因生成的HCl易溶于水,溶液显酸性,所以石蕊溶液变红,故C错误。
11.B　解析 由题意可知,X的结构简式可能为或。二者分子中均含4个甲基,A错误;前者一氯代物有3种,后者一氯代物有2种,B正确;X分子中含支链,沸点较正己烷低,C错误;标准状况下,二者均为液态,D错误。
12.D　解析 烷烃的一个分子里含有9个碳原子,其一氯代物只有2种,则结构对称,只有2种等效H原子。正壬烷的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH3,其分子中含有5种等效氢原子,一氯代物有5种,故A错误;2,6-二甲基庚烷的结构简式为CH3CH(CH3)CH2CH2CH2CH(CH3)CH3,分子中含有4种等效H原子,其一氯代物有4种,故B错误;2,3,4-三甲基己烷的结构简式为CH3CH(CH3)CH(CH3)CH(CH3)CH2CH3,其分子中含有8种等效H原子,一氯代物有8种,故C错误;2,2,4,4-四甲基戊烷的结构简式为(CH3)3CCH2C(CH3)3,其分子中含有2种等效H原子,一氯代物只有2种,故D正确。
13.B　解析 含3个或3个以上碳原子的链状烷烃分子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、⑤2,2-二甲基丙烷的分子式相同,而结构不同,互为同分异构体,故B正确。结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物间互为同系物,故①正丁烷、②2-甲基丙烷不是同系物,而是互为同分异构体,故C错误。互为同系物的烷烃,碳原子数越多,熔、沸点越高,则③④⑤的沸点高于①②;互为同分异构体的烷烃,支链越多,熔、沸点越低,则①的沸点高于②,③④⑤的沸点是③>④>⑤,因此沸点由高到低的顺序为③>④>⑤>①>②,故D错误。
14.D　解析 戊烷存在3种同分异构体:正戊烷、异戊烷和新戊烷,故A错误;碳原子数相同时,直链烃的沸点高于有支链的沸点,正丁烷的沸点高于异丁烷的沸点,故B错误;符合通式CnH2n+2(n≥0)的物质,当n=0时,该物质为氢气,氢气不是烷烃的同系物,故C错误;链状烷烃分子的通式为CnH2n+2(n≥1),故烷烃分子中碳元素的质量分数为,所以随着碳原子数的依次增加,烷烃中碳元素的质量分数逐渐增大,无限趋近于,故D正确。
15.C　解析 根据有机化合物的名称可知,C项结构简式正确。
16.B　解析 甲烷与氯气发生取代反应时,一半的Cl生成HCl,一半的Cl在有机化合物中,根据充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量相等,依据碳原子个数守恒可知生成四种氯代物物质的量均为0.25 mol,则消耗氯气的物质的量为0.25 mol×(1+2+3+4)=2.5 mol,含有氯原子5 mol,则生成氯化氢物质的量为2.5 mol。
17.A　给烷烃命名时应选择最长的碳链为主链,从距离支链较近的一端开始编号。由此对题给有机化合物主链上的碳原子进行编号,如图所示:,其名称应为3,3,5-三甲基-5-乙基辛烷,故A正确。
18.答案 (1)CH3　C2H6　2
(2)　
(3)　2,2,3,3-四甲基丁烷
解析 (1)B完全燃烧的产物n(CO2)∶n(H2O)=2∶3,则B中C和H的个数比=2∶(3×2)=1∶3,B的最简式为CH3;烃分子中H原子数一定为偶数,则B的分子式至少为C2H6;由于H原子数已经达到饱和,则B的分子式为C2H6。
(2)C为饱和链烃,通常状况下呈气态,则C中含有的C原子数≤4,根据C的二氯代物有三种,可推知烃C为异丁烷,其二氯代物的结构简式为、、。
(3)A是B分子中的氢原子被甲基取代的产物,则A的结构简式为,该物质分子中最长碳链上有4个碳原子,从左端为起点,给主链上的碳原子编号,以确定支链(—CH3)连接在主链碳原子上的位置,该物质名称为2,2,3,3-四甲基丁烷。
19.答案 (1)①C6H14　②C99H200　③C7H16　④C3H8
(2)C　(3)③④①②
(4)2,2,6-三甲基-4-乙基辛烷　10
(5)(CH3)3C—C(CH3)3+Cl2(CH3)3C—C(CH3)2CH2Cl+HCl
解析 (1)①相同的温度和压强时,气体的密度之比=摩尔质量之比=相对分子质量之比,烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍,则A的相对分子质量为2×43=86,令烷烃的组成为CnH2n+2,则A的相对分子质量为14n+2=86,n=6,即该烷烃的分子式为C6H14;②烷烃的组成为CnH2n+2,烷烃B的分子中含有200个氢原子,即2n+2=200,解得n=99,所以B的分子式为C99H200;③烷烃的组成为CnH2n+2,含有的共价键数目为3n+1,该烷烃有22个共价键,则3n+1=22,解得n=7,所以该烷烃分子中碳原子数目为7,分子式为C7H16;④0.1 mol烷烃D完全燃烧消耗O2为=0.5 mol,所以1 mol该烃完全燃烧可消耗5 mol氧气,根据反应CnH2n+2+()O2nCO2+(n+1)H2O可知,=5,n=3,即D的分子式为C3H8。(2)烷烃中含有碳、氢元素,完全燃烧产物为二氧化碳和水,氧气不足时,烷烃不完全燃烧,产物可能为一氧化碳和水,A错误;在光照条件下,烷烃不能与溴水反应,不能使溴水褪色,B错误;烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物,一般会产生多种卤代烃,C正确;烷烃不含不饱和的碳碳双键或碳碳三键等,不能使酸性KMnO4溶液褪色,D错误。(3)烷烃的物理性质随着分子中碳原子数的递增呈规律性变化,沸点逐渐升高;碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低,③2,3,4-三甲基戊烷中碳原子是8个,沸点最高,④(CH3)2CHCH2CH2CH3中碳原子是6个,沸点次之,①CH3(CH2)3CH3和②(CH3)4C中碳原子都是5个,且②中支链较多,沸点最低,故沸点由高到低的顺序为③④①②。(4)E分子中最长碳链有8个碳,第2个碳上有2个甲基,第6个碳上有一个甲基,第4个碳上有一个乙基,用系统命名法命名为2,2,6-三甲基-4-乙基辛烷;分子中有10种不同化学环境的氢原子,一氯代物有10种。(5)链状烷烃的通式为CnH2n+2,根据相对分子质量可知12n+2n+2=114,则n=8,该烷烃的分子式应为C8H18,与氯气反应生成的一氯代物只有一种,说明结构对称,分子中只含有一种化学环境的H原子,符合条件的烷烃的结构简式为,生成一氯代物的化学方程式为(CH3)3C—C(CH3)3+Cl2(CH3)3C—C(CH3)2CH2Cl+HCl。
20.答案 (1)CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl
(2)②控制气流速度　③干燥混合气体
(3)球形干燥管　防止倒吸　(4)a
(5)3 mol　(6)9
解析 (1)C装置中生成CH2Cl2的总反应的化学方程式为CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl。(2)浓硫酸具有吸水性,因为甲烷和氯气中含有水蒸气,所以浓硫酸可干燥混合气体,还可以控制气流速度,能均匀混合气体。(3)D装置的名称为球形干燥管,其作用是防止倒吸。(4)卤代烃难溶于水,而HCl极易溶于水,可以采用分液方法分离提纯,故选a。(5)根据充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol,其物质的量分别是0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol;发生取代反应时,一半的Cl进入HCl,则消耗氯气的物质的量为0.1 mol+2×0.2 mol+3×0.3 mol+4×0.4 mol=3 mol。(6)C4H8Cl2的同分异构体可以采取“定一移一”法分析:、、,由图可知C4H8Cl2共有9种同分异构体。
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