同步精练精析鲁科版必修2：312有机化合物的结构特点
文档属性
| 名称 | 同步精练精析鲁科版必修2：312有机化合物的结构特点 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版 | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2011-03-09 18:23:00 | ||
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文档简介
3.1.2 有机化合物的结构特点
【典例导悟】
【典例1】25 ℃时某气态烃与O2混合充入密闭容器中，点燃爆炸后又恢复至25 ℃，此时容器内压强为原来的，再经NaOH溶液处理，容器内几乎成为真空。该烃的化学式为
A.CH4 B.C2H6
C.C3H8 D.C4H10
【思路点拨】解答本题要注意以下两点：
（1）容器内几乎成为真空，表明气态烃与O2恰好完全反应。
（2）容器内压强为原来的,表明生成CO2的体积为原混合气体的。
讨论：当x=1时,y=4；
x=2时，y=12，舍去；
x=3时，y=20，舍去，故选A项。
【互动探究】若将上题中“此时容器内压强为原来的 ”改为“此时容器内压强为原来的一半”，则该烃的化学式为选项中的哪一项？
讨论：当x=1时,y=0,舍去；
x=2时，y=4；
x=3时，y=8； x=4时，y=12，舍去，故选C项。
【变式训练】下列有关烷烃的叙述中，不正确的是( )
Ａ.在烷烃分子中，所有的化学键都为单键
B.所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应
C.烷烃的分子通式为CnH2n+2,符合该通式的烃不一定是烷烃
D.随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高
【解析】选C。烷烃中的碳碳键、碳氢键均为单键，且烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应，这是烷烃的结构特征和反应特征，故A、B项均正确；由于烷烃分子的通式CnH2n+2中的H原子已达饱和，所以符合CnH2n+2的有机物只可能为烷烃，故C项错误；由于随着C原子数的增加，烷烃的相对分子质量增大，其熔沸点越高，故D项正确。
【典例2】有下列各组物质：
其中，（1）属于同分异构体的是____________，（2）属于饱和烃的是___________；（3）属于同位素的是___________；（4）属于同素异形体的是_________；（5）属于同一种物质的是__________。
【规范解答】和 的质子数相同，中子数不同，是氢的两种同位素；红磷和白磷都是由磷元素组成的单质，它们是同素异形体；丁烷和环丁烷的分子结构中虽然相差2个H原子，但其中的C原子都连有4个单键，它们都是饱和烃；E中的两个结构简式都表示3-甲基戊烷，所以它们是同一种物质；F中两物质的分子式都为C6H14，但它们的结构不同，它们互为同分异构体。
答案：（1）F （2）B、D、E、F
（3）A （4）C （5）E
【变式训练】进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是（ ）
A.（CH3）2CHCH2CH2CH3
B.（CH3CH2）2CHCH3
C.（CH3）2CHCH（CH3）2
D.（CH3）3CCH2CH3
【解析】选D。若只能生成3种沸点不同的产物，则该烷烃只有3种一氯代物，按碳4价原则展开碳链，然后判断：
由A项可知a碳上6个氢原子等效，c碳上2个氢原子等效，d碳上2个氢原子等效，e碳上3个氢原子等效。故有a、b、c、d、e 5种等效氢原子，即有5种一氯取代物。同理：B项有a、b、c、d 4种氢原子，有4种一氯取代物。C项有a、b 2种氢原子，有2种一氯取代物。D项有a、b、c 3种氢原子，有3种一氯取代物。
【学业达标训练】
1.下列物质中，属于烷烃的是（ ）
【解析】选D。烷烃属于烃类，而烃类是仅由C、H两种元素组成的有机化合物，故A项错误；烷烃中碳原子间都以单键相结合成链状且碳原子的剩余价键全部由H原子来饱和，由于B项中含碳碳双键,C项中含碳环，故B、C项均错误；D项符合烷烃结构特点，故选D项。
2.（2010·湖南师大附中高一检测）正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是（ ）
A.具有相似的化学性质
B.具有相同的物理性质
C.分子具有相同的空间结构
D.分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同
【解析】选D。同分异构体是指分子式相同，但结构不同的有机化合物，即同分异构体间空间结构不同，化学性质、物理性质可能相似也可能大不相同。
3.下列烷烃的沸点是：甲烷-164 ℃,乙烷-89 ℃,
丁烷-1 ℃，戊烷+36 ℃，根据上述数据推断，丙烷的沸点可能是（ ）
A.低于-89 ℃ B.约为-42 ℃
C.高于-1 ℃ D.高于+36 ℃
【解析】选B。由烷烃的沸点变化规律可知，随着碳原子数的增加，物质的沸点升高，故丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间，根据题目所提供的数据，丙烷的沸点可能约为
-42 ℃，故选B项。
4.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的是（ ）
A.CH3Cl只代表一种物质 B.CH2Cl2只代表一种物质
C.CHCl3只代表一种物质 D.CCl4只代表一种物质
【解析】选B。对于甲烷的正四面体结构，因为其4个顶点的位置完全相同，所以它的一氯代物（CH3Cl）、二氯代物（CH2Cl2）、三氯代物（CHCl3）、四氯代物（CCl4）都只有一种。而如果甲烷是平面正方形结构，虽然4个C—H键都完全相同，但4个顶点的氢原子的位置关系却不同，可能相邻，也可能是对角关系，所以虽然CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一种，但CH2Cl2却有两种，一种是两个氯原子相邻，另一种是两个氯原子处于对角关系。由CH2Cl2只有一种这一点可以判断出CH4为正四面体结构，而不是平面正方形结构。
5.下列说法中不正确的是（ ）
A.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
B.分子式相同而分子结构不相同的有机化合物是同分异构体
C.每个碳原子的化合价都已“饱和”，碳原子之间只以单键相结合的链烃，一定是烷烃
D.分子式相同，结构又相同的有机化合物，一定是同一物质
【解析】选A。同分异构体的分子式相同，其相对分子质量相同，但相对分子质量相同，分子式不一定相同，如CO2和C3H8、H2SO4和H3PO4等的相对分子质量相同，但不是同分异构体，故A项错误、B项正确；C项叙述符合烷烃结构特点，故C项正确；分子式和结构相同的有机化合物一定是同一种物质，故D项正确。
7.（2009·宣城同步检测）如图表示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，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
（1）图中属于烷烃的是______________（填字母）。
（2）在如图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成________和_______；不仅可以形成__________，还可以形成碳环。
（3）如图中互为同分异构体的是：A与_________；B与__________；D与________。（填字母）
【解析】A的分子式为C4H10；B的分子式为C4H8，分子中存在碳碳双键；C的分子式为C4H10；D的分子式为C4H6，分子中存在碳碳叁键；E的分子式为C4H8；F的分子式为C4H8；G的分子式为C4H6；H的分子式为C4H8，分子中碳原子之间形成碳环。
答案：（1）A、C （2）碳碳双键 碳碳叁键 碳链
（3）C E、F、H G
8.室温时，20 mL某气态烃与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓H2SO4，再恢复到室温，气体体积减小了
50 mL，剩余气体再通过苛性钠溶液，体积又减少40 mL。求气态烃的分子式。
【解析】由于燃烧产物通过浓H2SO4时水蒸气被吸收，再通过苛性钠溶液时，CO2气体被吸收，所以CO2的体积为40 mL。
设烃的分子式为CxHy，则
解得y=6,所以该气态烃的分子式为C2H6。
答案：C2H6
【素能综合检测】
一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
1.有下列五种物质：①金刚石 ②氨气 ③甲烷 ④四氯化碳 ⑤乙烷。结构是正四面体型的是（ ）
A.①②③④ B.①③④
C.②③④⑤ D.全部
【解析】选B。金刚石、甲烷、四氯化碳的分子构型为正四面体型；氨气的分子构型为三角锥形；乙烷
中由于C—C键和C—H键不同，分子构
型不是四面体型，故选B项。
2.下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（ ）
A.烷烃能与氯气、溴蒸气在光照和适当的温度下发生取代反应
B.烷烃都是易燃物质
C.烷烃中除甲烷、乙烷外，其他的烷烃都能使酸性KMnO4溶液退色
D.相差一个碳原子的烷烃在分子组成上相差一个CH2
【解析】选C。由烷烃的化学通性知，A、B项均正确；所有烷烃均不能使酸性KMnO4溶液退色，故C项错误；由烷烃的通式CnH2n+2得Cn+1H2n+4知，D项正确。
3.二氟甲烷是性能优异的环保产品，可替代会破坏臭氧层的“氟利昂”，用作制冷剂。试判断二氟甲烷的分子结构（ ）
A.有4种 B.有3种 C.有2种 D.只有1种
【解析】选D。由于甲烷分子是正四面体结构，正四面体的任何两个顶点总是相邻的，所以，二氟甲烷只有1种分子结构，故选D项。
4.根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是（ ）
A.3 B.4 C.5 D.6
5.（2010·长春高一检测）已知丙烷的二氯代物有4种同分异构体，则其六氯代物的同分异构体的数目为（ ）
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
【解析】选C。二氯丙烷：丙烷（C3H8）分子主链上有两个氢原子被氯原子取代→氯原子有4种位置关系→二氯丙烷的同分异构体有4种；六氯丙烷：全氯丙烷（C3Cl8)分子主链上有两个氯原子被氢原子取代→氢原子有4种位置关系→六氯丙烷的同分异构体有4种，故选C项。
7.（10分）取标准状况下2.24 L某气态烃置于密闭容器中，再通入足量的O2，用电火花引燃，燃烧产物的定量测定实验数据如下（图中的箭头表示气体的流向）。
试通过计算回答：
(1)该烃的分子式。
(2)写出该烃的所有同分异构体的结构简式。
［实验·探究］
8.（12分）烷烃完全燃烧时生成CO2和H2O,当烷烃燃烧时氧气量不足，可能还有CO生成。用如图装置验证烷烃的燃烧产物中有CO、CO2和H2O。
试回答下列问题：
(1)应将烷烃燃烧产物依次通过（按气流从左到右顺序填装置编号）______________________。
（2）实验时可观察到装置②中A瓶的石灰水变浑浊，A瓶溶液的作用是________；B瓶溶液的作用是________；C瓶溶液的作用是________。
（3）装置③的作用是_________________________，
装置①中所盛的是________,作用是________。
（4）装置④中所盛的固体药品是________，它可以验证的产物是________。
【解析】本题以烷烃燃烧为载体，考查气体的验证。首先要分析三种气体的性质，H2O可以用无水CuSO4先验证；CO在发生氧化还原反应时可生成CO2，会干扰CO2的验证，所以先验证CO2的存在，除净CO2后再利用反应来验证CO。
答案：（1）④②③①
（２）验证CO2的存在 除去混合气体中的CO2
证明CO2已被除尽
（3）将CO氧化成CO2 澄清石灰水 检验由CO与CuO反应所生成的CO2，从而验证有CO气体
（4）无水硫酸铜 H2O
【典例导悟】
【典例1】25 ℃时某气态烃与O2混合充入密闭容器中，点燃爆炸后又恢复至25 ℃，此时容器内压强为原来的，再经NaOH溶液处理，容器内几乎成为真空。该烃的化学式为
A.CH4 B.C2H6
C.C3H8 D.C4H10
【思路点拨】解答本题要注意以下两点：
（1）容器内几乎成为真空，表明气态烃与O2恰好完全反应。
（2）容器内压强为原来的,表明生成CO2的体积为原混合气体的。
讨论：当x=1时,y=4；
x=2时，y=12，舍去；
x=3时，y=20，舍去，故选A项。
【互动探究】若将上题中“此时容器内压强为原来的 ”改为“此时容器内压强为原来的一半”，则该烃的化学式为选项中的哪一项？
讨论：当x=1时,y=0,舍去；
x=2时，y=4；
x=3时，y=8； x=4时，y=12，舍去，故选C项。
【变式训练】下列有关烷烃的叙述中，不正确的是( )
Ａ.在烷烃分子中，所有的化学键都为单键
B.所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应
C.烷烃的分子通式为CnH2n+2,符合该通式的烃不一定是烷烃
D.随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高
【解析】选C。烷烃中的碳碳键、碳氢键均为单键，且烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应，这是烷烃的结构特征和反应特征，故A、B项均正确；由于烷烃分子的通式CnH2n+2中的H原子已达饱和，所以符合CnH2n+2的有机物只可能为烷烃，故C项错误；由于随着C原子数的增加，烷烃的相对分子质量增大，其熔沸点越高，故D项正确。
【典例2】有下列各组物质：
其中，（1）属于同分异构体的是____________，（2）属于饱和烃的是___________；（3）属于同位素的是___________；（4）属于同素异形体的是_________；（5）属于同一种物质的是__________。
【规范解答】和 的质子数相同，中子数不同，是氢的两种同位素；红磷和白磷都是由磷元素组成的单质，它们是同素异形体；丁烷和环丁烷的分子结构中虽然相差2个H原子，但其中的C原子都连有4个单键，它们都是饱和烃；E中的两个结构简式都表示3-甲基戊烷，所以它们是同一种物质；F中两物质的分子式都为C6H14，但它们的结构不同，它们互为同分异构体。
答案：（1）F （2）B、D、E、F
（3）A （4）C （5）E
【变式训练】进行一氯取代反应后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是（ ）
A.（CH3）2CHCH2CH2CH3
B.（CH3CH2）2CHCH3
C.（CH3）2CHCH（CH3）2
D.（CH3）3CCH2CH3
【解析】选D。若只能生成3种沸点不同的产物，则该烷烃只有3种一氯代物，按碳4价原则展开碳链，然后判断：
由A项可知a碳上6个氢原子等效，c碳上2个氢原子等效，d碳上2个氢原子等效，e碳上3个氢原子等效。故有a、b、c、d、e 5种等效氢原子，即有5种一氯取代物。同理：B项有a、b、c、d 4种氢原子，有4种一氯取代物。C项有a、b 2种氢原子，有2种一氯取代物。D项有a、b、c 3种氢原子，有3种一氯取代物。
【学业达标训练】
1.下列物质中，属于烷烃的是（ ）
【解析】选D。烷烃属于烃类，而烃类是仅由C、H两种元素组成的有机化合物，故A项错误；烷烃中碳原子间都以单键相结合成链状且碳原子的剩余价键全部由H原子来饱和，由于B项中含碳碳双键,C项中含碳环，故B、C项均错误；D项符合烷烃结构特点，故选D项。
2.（2010·湖南师大附中高一检测）正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是（ ）
A.具有相似的化学性质
B.具有相同的物理性质
C.分子具有相同的空间结构
D.分子式相同，但分子内碳原子的连接方式不同
【解析】选D。同分异构体是指分子式相同，但结构不同的有机化合物，即同分异构体间空间结构不同，化学性质、物理性质可能相似也可能大不相同。
3.下列烷烃的沸点是：甲烷-164 ℃,乙烷-89 ℃,
丁烷-1 ℃，戊烷+36 ℃，根据上述数据推断，丙烷的沸点可能是（ ）
A.低于-89 ℃ B.约为-42 ℃
C.高于-1 ℃ D.高于+36 ℃
【解析】选B。由烷烃的沸点变化规律可知，随着碳原子数的增加，物质的沸点升高，故丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间，根据题目所提供的数据，丙烷的沸点可能约为
-42 ℃，故选B项。
4.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的是（ ）
A.CH3Cl只代表一种物质 B.CH2Cl2只代表一种物质
C.CHCl3只代表一种物质 D.CCl4只代表一种物质
【解析】选B。对于甲烷的正四面体结构，因为其4个顶点的位置完全相同，所以它的一氯代物（CH3Cl）、二氯代物（CH2Cl2）、三氯代物（CHCl3）、四氯代物（CCl4）都只有一种。而如果甲烷是平面正方形结构，虽然4个C—H键都完全相同，但4个顶点的氢原子的位置关系却不同，可能相邻，也可能是对角关系，所以虽然CH3Cl、CHCl3、CCl4都只有一种，但CH2Cl2却有两种，一种是两个氯原子相邻，另一种是两个氯原子处于对角关系。由CH2Cl2只有一种这一点可以判断出CH4为正四面体结构，而不是平面正方形结构。
5.下列说法中不正确的是（ ）
A.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
B.分子式相同而分子结构不相同的有机化合物是同分异构体
C.每个碳原子的化合价都已“饱和”，碳原子之间只以单键相结合的链烃，一定是烷烃
D.分子式相同，结构又相同的有机化合物，一定是同一物质
【解析】选A。同分异构体的分子式相同，其相对分子质量相同，但相对分子质量相同，分子式不一定相同，如CO2和C3H8、H2SO4和H3PO4等的相对分子质量相同，但不是同分异构体，故A项错误、B项正确；C项叙述符合烷烃结构特点，故C项正确；分子式和结构相同的有机化合物一定是同一种物质，故D项正确。
7.（2009·宣城同步检测）如图表示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，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。
（1）图中属于烷烃的是______________（填字母）。
（2）在如图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成________和_______；不仅可以形成__________，还可以形成碳环。
（3）如图中互为同分异构体的是：A与_________；B与__________；D与________。（填字母）
【解析】A的分子式为C4H10；B的分子式为C4H8，分子中存在碳碳双键；C的分子式为C4H10；D的分子式为C4H6，分子中存在碳碳叁键；E的分子式为C4H8；F的分子式为C4H8；G的分子式为C4H6；H的分子式为C4H8，分子中碳原子之间形成碳环。
答案：（1）A、C （2）碳碳双键 碳碳叁键 碳链
（3）C E、F、H G
8.室温时，20 mL某气态烃与过量氧气混合，完全燃烧后的产物通过浓H2SO4，再恢复到室温，气体体积减小了
50 mL，剩余气体再通过苛性钠溶液，体积又减少40 mL。求气态烃的分子式。
【解析】由于燃烧产物通过浓H2SO4时水蒸气被吸收，再通过苛性钠溶液时，CO2气体被吸收，所以CO2的体积为40 mL。
设烃的分子式为CxHy，则
解得y=6,所以该气态烃的分子式为C2H6。
答案：C2H6
【素能综合检测】
一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分）
1.有下列五种物质：①金刚石 ②氨气 ③甲烷 ④四氯化碳 ⑤乙烷。结构是正四面体型的是（ ）
A.①②③④ B.①③④
C.②③④⑤ D.全部
【解析】选B。金刚石、甲烷、四氯化碳的分子构型为正四面体型；氨气的分子构型为三角锥形；乙烷
中由于C—C键和C—H键不同，分子构
型不是四面体型，故选B项。
2.下列有关烷烃的叙述中，不正确的是（ ）
A.烷烃能与氯气、溴蒸气在光照和适当的温度下发生取代反应
B.烷烃都是易燃物质
C.烷烃中除甲烷、乙烷外，其他的烷烃都能使酸性KMnO4溶液退色
D.相差一个碳原子的烷烃在分子组成上相差一个CH2
【解析】选C。由烷烃的化学通性知，A、B项均正确；所有烷烃均不能使酸性KMnO4溶液退色，故C项错误；由烷烃的通式CnH2n+2得Cn+1H2n+4知，D项正确。
3.二氟甲烷是性能优异的环保产品，可替代会破坏臭氧层的“氟利昂”，用作制冷剂。试判断二氟甲烷的分子结构（ ）
A.有4种 B.有3种 C.有2种 D.只有1种
【解析】选D。由于甲烷分子是正四面体结构，正四面体的任何两个顶点总是相邻的，所以，二氟甲烷只有1种分子结构，故选D项。
4.根据下表中烃的分子式排列规律，判断空格中烃的同分异构体数目是（ ）
A.3 B.4 C.5 D.6
5.（2010·长春高一检测）已知丙烷的二氯代物有4种同分异构体，则其六氯代物的同分异构体的数目为（ ）
A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
【解析】选C。二氯丙烷：丙烷（C3H8）分子主链上有两个氢原子被氯原子取代→氯原子有4种位置关系→二氯丙烷的同分异构体有4种；六氯丙烷：全氯丙烷（C3Cl8)分子主链上有两个氯原子被氢原子取代→氢原子有4种位置关系→六氯丙烷的同分异构体有4种，故选C项。
7.（10分）取标准状况下2.24 L某气态烃置于密闭容器中，再通入足量的O2，用电火花引燃，燃烧产物的定量测定实验数据如下（图中的箭头表示气体的流向）。
试通过计算回答：
(1)该烃的分子式。
(2)写出该烃的所有同分异构体的结构简式。
［实验·探究］
8.（12分）烷烃完全燃烧时生成CO2和H2O,当烷烃燃烧时氧气量不足，可能还有CO生成。用如图装置验证烷烃的燃烧产物中有CO、CO2和H2O。
试回答下列问题：
(1)应将烷烃燃烧产物依次通过（按气流从左到右顺序填装置编号）______________________。
（2）实验时可观察到装置②中A瓶的石灰水变浑浊，A瓶溶液的作用是________；B瓶溶液的作用是________；C瓶溶液的作用是________。
（3）装置③的作用是_________________________，
装置①中所盛的是________,作用是________。
（4）装置④中所盛的固体药品是________，它可以验证的产物是________。
【解析】本题以烷烃燃烧为载体，考查气体的验证。首先要分析三种气体的性质，H2O可以用无水CuSO4先验证；CO在发生氧化还原反应时可生成CO2，会干扰CO2的验证，所以先验证CO2的存在，除净CO2后再利用反应来验证CO。
答案：（1）④②③①
（２）验证CO2的存在 除去混合气体中的CO2
证明CO2已被除尽
（3）将CO氧化成CO2 澄清石灰水 检验由CO与CuO反应所生成的CO2，从而验证有CO气体
（4）无水硫酸铜 H2O