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2026苏教版高中化学必修第二册
专题8 有机化合物的获得与应用
第一单元 化石燃料与有机化合物
第1课时 天然气的利用 甲烷
基础过关练
题组一 甲烷的组成与结构
1.(2024黑龙江哈尔滨期中)下列有关说法中错误的是( )
A.1个甲烷分子中含有4个C—H共价键
B.甲烷的电子式为H····H
C.甲烷是正四面体结构,键角是60°
D.CH2Cl2不存在同分异构体
2.(2025江苏苏州阶段练习)下列事实中,能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构而不是平面正方形结构的是( )
A.甲烷的四个碳氢键的键长相等
B.甲烷分子中的四个氢原子都能被氯原子取代
C.甲烷的一氯代物只有一种
D.甲烷的二氯代物只有一种
题组二 甲烷的性质
3.(2025河北衡水月考)下列说法正确的是( )
A.CH3Cl中含有Cl-
B.甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色
C.甲烷能与氯气发生取代反应并生成H2
D.深海中,甲烷和水在高压、低温的条件下可形成类冰状结晶物质“可燃冰”
4.(2025河北邯郸期中)把1体积甲烷和4体积氯气组成的混合气体充入大试管中,将此试管倒立在盛有硝酸银溶液的水槽中,放在光亮处进行实验。下列说法错误的是( )
A.试管内黄绿色变浅,试管内壁上有油状液滴出现
B.水槽中产生白色沉淀可证明CH4和Cl2在光照条件下发生取代反应
C.试管内液面会上升
D.向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液可以观察到溶液变红
题组三 烷烃
5.(2025广东广州期中)下列关于烷烃的结构及性质的说法错误的是( )
A.烷烃难溶于水
B.烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,因此烷烃不能发生氧化反应
C.物质的沸点:正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷
D.丙烷的结构简式为CH3CH2CH3
6.(易错题)(2025江苏镇江阶段练习)下列关于链状烷烃的说法正确的有( )
①在链状烷烃分子中,所有的化学键都是单键
②分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物都是链状烷烃
③丙烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上
④链状烷烃中所有原子可能共平面
⑤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有机物一定是链状烷烃
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
题组四 同系物
7.(2025江苏常州期中)图中表示碳原子连接的几种方式。小圆球表示碳原子,小棍表示化学键,假如碳原子上其余的化学键都与氢原子结合,则下列说法正确的是( )
abcde
A.图中a和c属于同系物
B.图中b和d互为同分异构体
C.属于链状烷烃的物质有:a、b、c、d
D.分子通式符合CnH2n的物质有:b、d、e
能力提升练
题组一 甲烷的取代反应
(2024上海中学月考)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( )
2.(2025天津期中)将1 mol甲烷和适量的氯气混合后光照,充分反应后生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳四种有机物的物质的量依次增大0.1 mol,则反应生成的HCl的物质的量为( )
A.1.5 mol B.3 mol C.4.5 mol D.6 mol
3.(2025江苏淮安、宿迁七校联考)利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品生产盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,所设计的装置如下图所示:
(1)A中制取Cl2的化学方程式: 。
(2)B装置有三种功能:①控制气流速度;②混合气体;③ 。
(3)在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,写出置换出黑色小颗粒的化学方程式: 。
(4)设V(Cl2)/V(CH4)=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x 。(填范围)
(5)常温常压下,1.6 g甲烷完全燃烧生成二氧化碳和水放出89.03 kJ热量,则甲烷燃烧的热化学方程式可表示为CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH= kJ·mol-1。
题组二 烷烃
4.(2025湖北荆州期中)2008年北京奥运会“祥云”火炬用的是环保型燃料——丙烷,悉尼奥运会火炬所用燃料为65%丁烷和35%丙烷。下列有关物质说法正确的是( )
A.等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时,前者耗氧量大
B.正丁烷、异丁烷和丙烷互为同系物
C.正丁烷和异丁烷中碳原子均不可能共平面
D.所有链状烃分子中,碳原子之间形成的共用电子对数均比碳原子数目少1
5.(2024江苏无锡江阴联考)下列有关烷烃的叙述中不正确的是( )
A.CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2互为同分异构体
B.烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液褪色
C.分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃
D.分子式为C6H14的烷烃共有5种结构
6.已知某链状烷烃分子的电子数为42。
(1)该烷烃的分子式为 。
(2)该烷烃分子的结构中,满足一氯代物有4种的是 (写结构简式)。
(3)该烷烃的同分异构体中,在相同条件下沸点最低的是 (写名称)。
答案与分层梯度式解析
专题8 有机化合物的获得与应用
第一单元 化石燃料与有机化合物
第1课时 天然气的利用 甲烷
基础过关练
1.C 由甲烷的结构式可知1个甲烷分子中含4个C—H共价键,A正确;甲烷的电子式为H····H,B正确;甲烷为正四面体结构,键角是109°28',C错误;CH2Cl2只有一种结构,不存在同分异构体,D正确。
2.D 如果甲烷是平面正方形结构,甲烷的四个碳氢键的键长也相等,A错误;甲烷分子中的四个氢原子能被氯原子取代,与甲烷分子是否为正四面体结构无关,B错误;如果甲烷是平面正方形结构,其一氯代物也只有一种,C错误;如果甲烷是平面正方形结构,其二氯代物有两种,而甲烷的二氯代物只有一种,可以证明甲烷分子是正四面体结构,D正确。
3.D 一氯甲烷是共价化合物,其不含氯离子,A错误;甲烷不能与酸性高锰酸钾溶液反应,B错误;光照条件下,甲烷与氯气发生取代反应生成一系列甲烷的氯代物和氯化氢,不能生成氢气,C错误。
4.B 甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、氯仿、四氯化碳和氯化氢,其中二氯甲烷、氯仿、四氯化碳为油状液体,故可观察到试管内黄绿色变浅,试管内壁上有油状液滴出现,A正确;即使氯气和甲烷不反应,氯气和水也会发生反应生成Cl-,Cl-和Ag+结合能产生白色沉淀,B错误;产物中二氯甲烷、氯仿、四氯化碳是油状液体,HCl易溶于水,试管内压强会减小,液面上升,C正确;反应后的溶液显酸性,紫色石蕊试液遇酸变红,D正确。
5.B 烷烃完全燃烧生成CO2和水,烷烃的燃烧属于氧化反应,B错误。
知识拓展 烷烃沸点高低的一般规律
①烷烃的碳原子数越多,其沸点越高,如沸点:丁烷>乙烷。
②相同碳原子数的烷烃,支链越多、沸点越低,如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
6.A 链状烷烃分子中只存在C—C键和C—H键,①正确;链状烷烃的分子通式为CnH2n+2(n≥1),符合该通式的有机物都是链状烷烃,②正确;丙烷分子中3个碳原子不在同一条直线上,③错误;链状烷烃中的碳原子均为饱和碳原子,均具有类似CH4的立体结构,所有原子不可能共面,④错误;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有机物,也可能是环烷烃(易错点),⑤错误;故选A。
7.A 图中a和c分别是CH3CH2CH3、CH(CH3)3,结构相似,分子组成相差1个CH2原子团,属于同系物,故A正确;图中b的分子式为C4H10,d的分子式为C4H8,分子式不同,不互为同分异构体,故B错误;d是,不属于链状烷烃,故C错误;d、e的分子式均为C4H8,分子通式符合CnH2n,b的分子式为C4H10,不符合分子通式CnH2n,故D错误。
能力提升练
1.D 在光照条件下氯气与甲烷发生取代反应生成氯化氢和四种氯代甲烷,由于Cl2被消耗,气体的颜色逐渐变浅;生成的氯化氢极易溶于水,所以液面会上升;但氯代甲烷是不溶于水的无色气体或油状液体,所以最终水不会充满试管,故选D。
2.B 甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应时,生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的物质的量依次增大0.1 mol,而甲烷的物质的量为1 mol,由碳原子守恒可知CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量分别为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol(解题技法),则生成氯化氢的物质的量为0.1 mol+0.2 mol×2+0.3 mol×3+0.4 mol×4=3 mol,选B。
3.答案 (1)MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)干燥混合气体
(3)CH4+2Cl2 C+4HCl
(4)大于或等于4
(5)-890.3
解析 (1)MnO2与浓盐酸反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓) MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)生成的氯气中含有水蒸气,浓硫酸具有吸水性,所以B装置除了控制气流速度、混合气体外,还有干燥混合气体的作用。(3)甲烷和氯气反应生成的黑色小颗粒为碳单质(破题关键),根据原子守恒可知还生成HCl,据此写出方程式为CH4+2Cl2 C+4HCl。(4)甲烷可以和氯气发生取代反应,产物为一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl,CH4~Cl2~CH3Cl~HCl、CH4~2Cl2~CH2Cl2~2HCl、CH4~3Cl2~CHCl3~3HCl、CH4~4Cl2~CCl4~4HCl,由此可以看出理论上欲获得最多的氯化氢,要尽可能地生成CCl4,x应大于或等于4。(5)1.6 g(即0.1 mol) CH4完全燃烧生成二氧化碳和水放出89.03 kJ热量,则1 mol CH4完全燃烧生成二氧化碳和H2O(l)放出890.3 kJ热量,据此写出甲烷燃烧的热化学方程式:CH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(l) ΔH=-890.3 kJ·mol-1。
4.A 等质量的丙烷(C3H8)和丁烷(C4H10),丙烷的H含量更高,完全燃烧时丙烷耗氧量更大,A正确;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,它们均与丙烷互为同系物,B错误;单键可以旋转,正丁烷分子中的四个碳原子可以共平面,C错误;链状烃中若含碳碳双键或碳碳三键(如乙烯、乙炔),则碳原子之间形成的共用电子对数不等于碳原子数减1,D错误。
5.B CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2的分子式相同而结构不同,互为同分异构体,A正确;烷烃性质稳定,不能使酸性KMnO4溶液褪色,B错误;分子通式为CnH2n+2的烃是链状烷烃,C正确;分子式为C6H14的烃是分子中含六个碳原子的烷烃,其有5种结构:、、、、(键线式,端点和折角处均表示碳原子,氢原子省略),D正确。
6.答案 (1)C5H12
(2)(CH3)2CHCH2CH3
(3)新戊烷
解析 (1)链状烷烃的通式为CnH2n+2,电子数为42,则6n+2n+2=42,n=5,该烷烃的分子式为C5H12。
(2)C5H12有3种结构,分别为CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4,CH3CH2CH2CH2CH3有3种一氯代物,(CH3)2CHCH2CH3有4种一氯代物,C(CH3)4有1种一氯代物。
(3)碳原子数相同的烷烃,支链越多,沸点越低,所以在相同条件下沸点最低的是C(CH3)4,其名称为新戊烷。
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