人教版高中化学必修2第三章第一节 最简单的有机化合物-甲烷能力提升训练

第三章第一节最简单的有机物-甲烷能力提升训练
一、选择题（48分）
1、下列大小比较正确的是（　　）
A．稳定性：HI＞HBr＞HCl＞HF
B．元素非金属性：Si＞P＞S＞Cl
C．沸点：正丁烷＞异丁烷＞丙烷
D．碱性：NaOH＞KOH＞Ca（OH）2＞Ba（OH）2
2、下列叙述中正确的是（　 ）
A. 含5个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成4个C-C键
B. 正戊烷分子中所有碳原子均在一条直线上
C. 碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n＋2
D. 分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物
3、分子中有3个—CH3的C5H12，其可能的烷烃结构有（ ）
A． 1种 B． 2种 C． 3种 D． 4种
4、0.2mol某烷烃完全燃烧后，生成的气体缓缓通过盛有0.5L 2mol / LNaOH溶液中，生成的 Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1：3，则该烷烃为（ ）
A． 甲烷 B． 乙烷 C． 丙烷 D． 丁烷
5、下列说法正确的是（ ）
A．CaCl2中既有离子键又有共价键，所以属于离子化合物
B．H2O汽化成水蒸气、分解为H2和O2，都需要破坏共价键
C．C4H10的两种同分异构体因为分子间作用力大小不同，因而沸点不同
D．CH3COOH和CH3COOCH3互为同系物
6、能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是（ ）
A． 甲烷分子中4个C—H键的强度相同
B． 甲烷分子中4个C—H键的长度相同
C． 甲烷的一氯代物只有1种
D． 甲烷的二氯代物只有1种
7、下列有关丙烷的叙述中不正确的是（　　）
A. 光照下能够发生取代反应 B. 分子中所有碳原子一定在同一平面上
C. 与CH3CH2CH2CH(CH3)2 互为同系物 D. 比丁烷更易液化

8、下列烷烃在光照下与氯气反应，生成3种二氯代烃的是（ ）

A. A B. B C. C D. D
9、在光照的条件下，将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为a mol，b mol，c mol，该反应中消耗的氯气的物质的量是( )
A. (1+a+b+c)mol B. (2a＋3b＋4c)mol
C. (1＋a＋2b＋3c) mol D. (a＋b＋c)mol
10、下列说法中错误的是：（　　）
①化学性质相似的有机物是同系物
②分子组成相差一个或几个CH2原子团的有机物是同系物
③若烃中碳．氢元素的质量分数相同，它们必定是同系物
④互为同分异构体的两种有机物的物理性质有差别，但化学性质必定相似．
A．①②③④ B．只有②③
C．只有③④ D．只有①②③
11、一定条件下某混合气体由两种气态烃组成．2.24L该混合气体完全燃烧后，得到4.48L二氧化碳(气体已折算成标准状况)和4.5g水．则这两种气体可能是( )
A． CH4和C2H4 B． C2H4 和C5H8
C． C2H4 和C3H4 D． C2H4 和C2H6
12、我国科研人员提出了由CO2和CH4转化为高附加值产品CH3COOH的催化反应历程。该历程示意图如下。

下列说法不正确的是（ ）
A． 生成CH3COOH总反应的原子利用率为100%
B． CH4→CH3COOH过程中，有C―H键发生断裂
C． ①→②吸收能量并形成了C―C键
D． 该催化剂选择性活化了甲烷分子
二、填空题（52分）
13、（6分）篮烷分子的键线式如图所示，试回答：

①写出篮烷分子的化学式 ;
②篮烷分子的一氯取代物是种数为 ．
14、（16分）(1)下列各组物质：
① O2和O3 ② H2、D2、T2 ③ 12C和14C ④ CH3CH2CH2CH3 和 (CH3)2CHCH3 ⑤乙烷和丁烷 ⑥ CH3CH2CH2CH(C2H5)CH3和 CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5
互为同分异构体的是________________， 互为同位素的是__________， 互为同素异形体的是______________，是同一物质的是_______________。
(2)有机物 CH3CH(CH2CH3) CH(CH2CH3)CH( CH3)2的系统命名为_______________
(3) 烷烃分子可看成由—CH3、—CH2—、和等结构组成的。如果某烷烃分子中同时存在这4种基团，所含碳原子数又最少，这种烃分子应含__________个碳原子。

15、（15分）（1）某烃A的蒸气密度是同条件下氢气密度的64倍，则 A的分子式可能为　 　，若A中含有6个甲基，但不可能是烯烃与氢气的加成产物，则A的结构简式为　 　；
（2）已知1mol烃B中所含电子总数为42NA，且C、H两种元素的质量比为5：1，则其分子式为　 　，它有　 　种同分异构体，在它的同分异构体中，沸点最高的是　 　（写结构简式）；一氯代物只有一种的是　 　 （写习惯名称）．
16、（15分）研究性学习小组进行CH4的性质探究实验。
(1)通入高锰酸钾酸性溶液，现象是_________________________________。
(2)在无色玻璃集气瓶中与Cl2混合后光照，现象是_______________________________。
(3)为了验证CH4是否具有还原性，某小组设计了如下实验：

实验过程中还观察到无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为______________________________________。
(4)研究小组将CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是____________________________________________________________________。
请设计一个实验方案证明你的结论(用文字表示，不必画实验装置图)______________________________________________________。




参考答案
1、【答案】C
【解析】解：本题考查元素周期律的递变规律、晶体性质．
A、同主族元素，自上而下非金属性减弱，所以非金属性F＞Cl＞Br＞I，氢化物稳定性HF＞HCl＞HBr＞HI，故A错误；
B、同周期随原子序数增大，金属性减弱，非金属性增强，所以非金属性Si＜P＜S＜Cl，故B错误；
C、分子晶体中，相对分子质量越大，沸点越高，烷烃同分异构体中支链越多，沸点越低，相对分子质量正丁烷=异丁烷＞丙烷，但异丁烷支链多，所以沸点低，即沸点为正丁烷＞异丁烷＞丙烷，故C正确；
D、根据元素周期律可知金属性K＞Na，Ba＞Ca，所以碱性KOH＞NaOH，Ba（OH）2＞Ca（OH）2，故D错误．
故选C．
2、【答案】D
【解析】解：本题考查烃的组成及结构的知识。A．含5个碳原子的有机物，每个分子中最多可形成5个C—C键，例如环戊烷，A错误；B．由于饱和碳原子是正四面体结构，所以正戊烷分子中所有原子不可能在一条直线上，B错误；C．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的链状烃是饱和链烃，若不是链状，则可能是环烷烃，C错误；D．分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定是烷烃，二者互为同系物，D正确，答案选D。
3、【答案】A
【解析】
【分析】
C5H12是戊烷，其同分异构体有3种，分别为正戊烷、异戊烷、新戊烷，根据这三种戊烷的结构式可判断。
【详解】
C5H12是戊烷，其同分异构体有3种，分别为正戊烷(CH3CH2CH2CH2CH3)、异戊烷[CH3CH(CH3)CH2CH3]、新戊烷[C(CH3)4]，根据这三种戊烷的结构简式可判断分子中有3个-CH3的只有异戊烷。答案选A。
4、【答案】D
【解析】
试题分析：0.5L 2mol / LNaOH溶液中溶质的物质的量是1mol，则根据Na2CO3和NaHCO3的物质的量之比为1：3，可知，碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量分别是0.2mol和0.6mol，则碳原子的物质的量是0.8mol，因此该烷烃分子中碳原子数是4个，答案选D。
5、【答案】C
【解析】
【详解】
A项，CaCl2中只有离子键，CaCl2属于离子化合物，A项错误；
B项，H2O汽化成水蒸气破坏分子间作用力和氢键，H2O分解为H2和O2需要破坏共价键，B项错误；
C项，C4H10有正丁烷和异丁烷两种同分异构体，两种同分异构体的分子间作用力大小不同，所以两种同分异构体的沸点不同，C项正确；
D项，CH3COOH中官能团为羧基，CH3COOH属于羧酸，CH3COOCH3中官能团为酯基，CH3COOCH3属于酯类，CH3COOH和CH3COOCH3的结构不相似，两者不互为同系物，D项错误；
答案选C。
6、【答案】D
【解析】
【详解】
A、如果甲烷空间结构为正方形，4个C－H键的强度也是相同，故A错误；B、如果甲烷的空间结构为正方形，4个C－H键的长度也是相同，故B错误；C、如果甲烷的空间构型为正方形，其一氯代物也只有一种，故C错误；D、甲烷的空间构型为正四面体，其二氯代物只有1种，如果甲烷的空间构型为正方形，二氯代物为2种，故D正确。
7、【答案】D
【解析】
8、【答案】B
【解析】试题分析：A.CH3CH2CH2CH3生成的二氯代烃的是CHCl2CH2CH2CH3;CH3CCl2CH2CH3;CH2ClCHClCH2CH3; CH2ClCH2CHClCH3；CH2ClCH2CH2CH2Cl；CH3CHClCClCH3,不符合题意，正确；B.两个Cl原子可以都在甲基上，也可以一个在甲基上，另一个在与甲基连接大C原子上两种不同的位置，符合题意，正确；C转移一种位置的H原子，所以二氯代烃只有一种，错误；D.的二氯代烃的是、、、、、、、、，种类多于三种，错误。
9、【答案】C
【解析】
根据碳原子守恒可知生成一氯甲烷的物质的量是(1－a－b－c)mol。根据取代反应的特点可知：1mol甲烷与一定量的氯气充分混合，生成几氯甲烷就消耗多少mol的氯气，因此消耗的氯气的物质的量为：(1－a－b－c)mol＋2a mol＋3b mol＋4c mol＝(1＋a＋2b＋3c)mol，答案为C。
10、【答案】A
【解析】解：本题考查芳香烃、烃基和同系物；同分异构现象和同分异构体．
同系物化学性质相似，但化学性质相似物质不一定是同系物，如乙烯与1，3﹣丁二烯，故①错误；
同系物在分子组成上析出相差一个或若干个CH2原子团，但相差一个或若干个CH2原子团的有机物不一定是同系物，如乙酸与乙酸乙酯，故②错误；
同系物中碳、氢元素的质量分数不一定对应相同，如甲烷与乙烷．烃中碳、氢元素的质量分数对应相同，不一定是同系物如乙炔与苯，故③错误；
互为同分异构体的两种有机物的物理性质有差别，但化学性质不一定相似，如乙酸与甲酸甲酯，故④错误．
故选：A．
11、【答案】D
【解析】
分析：标准状况下2.24 L该混合气体的物质的量为: 2.24 L /22.4( L .mol-1)=0.1mol,完全燃烧得到4.48 L二氧化碳和4.5 g水,生成二氧化碳的物质的量为: 4.48 L /22.4( L.mol-1)=0.2mol ,水的物质的量为: 4.5 g /(18g.mol-1)=0.25mol,则说明混合气体平均分子式为C2H5,。
详解A.CH4和C2H4的平均C原子数小于2,平均H原子数为4,不可能为C2H5,故A错误;B. C2H4和C5H8的平均C原子数一定大于2,分子式不可能为C2H5,,故B错误;C. C2H4和C3H4的平均C原子数大于2,平均H原子数为4,不可能为C2H5,故C错误;D. C2H4和C2H6的平均C原子数为2,平均H原子数可以为5,所以平均分子式可以为C2H5,故D正确; 所以本题答案为D。
12、【答案】C
【解析】
【详解】
A项，根据图示CH4与CO2在催化剂存在时生成CH3COOH，总反应为CH4+CO2CH3COOH，只有CH3COOH一种生成物，原子利用率为100%，A项正确；
B项，CH4选择性活化变为①的过程中，有1个C-H键发生断裂，B项正确；
C项，根据图示，①的总能量高于②的总能量，①→②放出能量，对比①和②，①→②形成C-C键，C项错误；
D项，根据图示，该催化剂选择性活化了甲烷分子，D项正确；
答案选C。
13、【答案】① C10H12；
② 4．
【解析】解：①交点为碳原子，用H原子饱和碳的四价结构，由蓝烷的结构可知，分子中含有10个C原子、12个H原子，分子式为C10H12，
故答案为：C10H12；
②该有机物分子属于高度对称结构，如图所示：含4种H原子，则其一氯代物有4种，故答案为：4．
14、【答案】（1）④，③，①，⑥；
（2）2，4-二甲基-3-乙基己烷；
（3）8
15、【答案】（1）C9H20或C10H8；（CH3）3CCH2C（CH3）3；
（2）C5H12；3；CH3CH2CH2CH2CH3； 新戊烷．
【解析】（1）因气体的密度之比等于摩尔质量之比，烃A蒸气的摩尔质量为2g/mol×64=128g/mol，若为烷烃，则12n+2n+2=128，解得n=9，所以烷烃A的分子式为C9H20，若为芳香烃，12个氢用1个碳代替，分子式变为C10H8；若A不可能是氢气与烯烃加成的产物，说明A中两个C间不可能存在C=C键，C只能构成4个键因此得到A的结构简式：
（CH3）3CCH2C（CH3）3，故答案为：C9H20或C10H8；（CH3）3CCH2C（CH3）3；
（2）C、H两种元素的质量比为5：1，则C、H两种元素的物质的量比为：=5：12，可知该烃的实验式为：C5H12，电子总数为42（由于C已达饱和结构）所以实验式即为该烃的分子式；B的分子式为C5H12，有3种同分异构体，分别为正戊烷、异戊烷、新戊烷．支链越多，沸点越低，沸点最高的为正戊烷，一氯代物只有一种的是新戊烷．
故答案为：C5H12；3；CH3CH2CH2CH2CH3； 新戊烷．
16、【答案】(1)高锰酸钾酸性溶液不褪色
(2)集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成
(3)CH4＋4CuOCO2＋4Cu＋2H2O
(4)溴单质与甲烷发生了取代反应　用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者发生了取代反应(或溴单质被甲烷气体带走　用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质被甲烷气体带走)
【解析】(4)题是开放性试题，应从两个方面进行考虑：溴水中的溴挥发、溴水中的溴发生化学反应。因为溴水与甲烷如果发生反应只能发生取代反应，则生成HBr，使溶液pH降低。