人教版高一化学必修一第三章第一节最简单的有机化合物——甲烷

课时作业16　最简单的有机化合物——甲烷

时间：45分钟　　分值：100分

一、选择题(每小题4分，共48分)
1．上海环保部门为了使城市生活垃圾得到合理利用，近年来逐步实施了生活垃圾分类投放的方法。其中塑料袋、废纸、旧橡胶制品等属于(　　)
A．无机物　　　　　　　 B．有机化合物
C．盐类 D．非金属单质
[答案]B
2．下列烷烃在光照条件下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是(　　)

[解析]烷烃分子中的每个氢原子都有可能被氯原子取代，所以生成一氯代烃的种类分别为：A为两种、B有两种、C有一种、D有四种。
[答案]C
3．在1.013×105 Pa下，测得的某些烷烃的沸点见下表。据表分析，下列选项正确的是(　　)
物质名称 沸点(℃)
正丁烷CH3(CH2)2CH3 －0.5
正戊烷CH3(CH2)3CH3 36.1
异戊烷CH3CH2CHCH3CH3 27.8
9.5
69.0
A.在标准状况下，新戊烷是气体
B．在1.013×105 Pa,20℃时，C5H12都是液体
C．烷烃随碳原子数增加，沸点降低
D．C5H12随支链增加，沸点降低
[答案]D
4．下列说法正确的是(　　)
A．凡是分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质，彼此一定是同系物
B．两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则二者一定是同分异构体
C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体
D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体
[解析](1)分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，其分子结构不一定相似，如

(2)若两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同。最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能是非同分异构体，如CH3(CH2)2CH3、CH3CH(CH3)2，CH2===CH2、CH2===CH—CH3；(3)相对分子质量相同的物质是很多的，如无机物中的H2SO4和H3PO4，又如有机物中的C2H6O(乙醇)与CH2O2(甲酸)，这些物质都具有相同的相对分子质量，但由于它们的分子组成不同，所以它们不是同分异构体；(4)当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体。
[答案]D
5．进行一氯取代后，只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]一氯取代只生成三种沸点不同的产物的烷烃分子中有三种等效氢。A项中有5种，B项有4种，C项有2种，D项有3种。
[答案]D
6．瓦斯爆炸是当空气中含甲烷5%～15%时遇到火源所产生的爆炸。当发生最强烈爆炸时，甲烷在空气中所占的体积分数约为(　　)
A．15% B．10.5%
C．9% D．5%
[解析]当瓦斯发生最强烈爆炸时，说明一定量的甲烷和空气中的氧气恰好完全反应，设甲烷的物质的量为1 mol，根据反应方程式CH4＋2O2CO2＋2H2O可知耗氧气2 mol，设空气中O2的体积分数为20%，则n(CH4)n(空气)＝1?(10＋1)，此时甲烷的体积分数约为9%。
[答案]C
7．仔细分析下列表格中烃的排列规律，判断排列在第15位烃的分子式是(　　)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 …
C2H2 C2H4 C2H6 C3H4 C3H6 C3H8 C4H6 C4H8 C4H10 …
A.C6H12 B．C6H14
C．C7H12 D．C7H14
[解析]规律：①碳原子数逐渐增多，②炔烃、烯烃、烷烃逐渐循环；发现了以上规律， 很容解出第15位烃的分子式。
[答案]B
8．某气态烷烃20 mL，完全燃烧时，正好消耗同温同压下的氧气100 mL，该烃的化学式是(　　)
A．C2H6 B．C3H8
C．C4H10 D．C5H12
[解析]气态烷烃的燃烧方程式为
CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O
　1　　　
20 mL　　100 mL
即＝，解得n＝3。
[答案]B
9．已知甲烷与氯气发生取代反应最多可形成四种有机取代产物，你认为乙烷(CH3CH3)与氯气发生取代反应最多可形成的有机取代产物的种数是(　　)
A．4种 B．6种
C．9种 D．12种
[解析]一氯乙烷有1种，二氯乙烷有2种，三氯乙烷有2种，四氯乙烷有2种，五氯乙烷有1种，六氯乙烷有1种。
[答案]C
10．将O2、CH4、Na2O2置于密闭容器中，在250℃下用电火花引发化学反应。反应停止后使容器内恢复至250℃，容器内气压为零。由此得出的结论正确的是(　　)
A．原O2、CH4、Na2O2物质的量之比为1:2:6，反应后容器内生成的固体是Na2CO3和NaHCO3
B．原O2、CH4、Na2O2物质的量之比为2:1:4，反应后容器内生成的固体是Na2CO3和NaOH
C．原O2、CH4、Na2O2物质的量之比为1:2:6，反应后容器内生成的固体是Na2CO3和NaOH
D．原O2、CH4、Na2O2物质的量之比为2:1:4，反应后容器内生成的固体是NaHCO3和NaOH
[解析]发生反应为
CH4＋2O2CO2＋2H2O(g)
2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2
反应后气体为零，则气体无剩余，设CH4的物质的量为n，则n(Na2O2)＝3n，
n(O2)＝2n－－n＝
故n(O2)︰n(CH4)︰n(Na2O2)＝︰n︰3n＝1?︰2?︰6
固体为Na2CO3和NaOH。
[答案]C
11．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．烷烃分子的通式为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]烷烃是饱和链烃，分子通式为CnH2n＋2，符合该通式的烃一定是烷烃。
[答案]C

12．如图所示，一端封闭的U型管，封闭着的一端有一段CH4和Cl2的混合气体，在水平部分有一段气柱，其他两段为液柱，已知液体与气体不反应，使CH4和Cl2在稍暗的光线下缓慢反应，则中间气柱的长度如何变化(假设中间气柱未移出U型管的水平部分)(　　)
A．变大 B．变小
C．不变 D．难以确定
[答案]A
二、非选择题(共52分)
13．在下列物质中，互为同系物的有________；互为同分异构体的有________；属于同素异形体的有________；属于同位素的有________；属于同一种物质的有________。
①液氯　②氯气　③白磷　④红磷　⑤D　⑥T

[答案]⑦⑧　⑨⑩　③④　⑤⑥　①②
14．(1)乙烷(CH3CH3)可认为是甲基(—CH3)取代了甲烷中的1个氢原子生成的，丙烷 (CH3CH2CH3)可认为是甲基取代了乙烷中的1个氢原子生成的，依次类推。请结合甲烷的结构特点分析：丙烷分子中的3个碳原子能在一条直线上吗？正丁烷(CH3CH2CH2CH3)的4个碳原子最可能的构型是怎样的？
(2)键线结构式是以线表示共价键，每个折点和线端点处表示一个碳原子，并省略书写氢原子的一种表示有机化合物结构的方式，如：异丁烷()要表示为“”，请分析这一表示方式的要领，试用键线结构式写出戊烷(C5H12)的同分异构体________、________、________。
[解析](1)正丁烷的4个碳原子应呈锯齿状“”排列。
(2)戊烷的3种同分异构体的结构简式分别为：CH3CH2CH2CH2CH3、
，结合键线结构式的表示方式分别写作


[答案](1)不能　呈锯齿状
(2)　　




分子中，n1＝6，n2＝1，n3＝2，n4＝1。试根据不同烷烃的组成结构，分析出烷烃(除甲烷外)各原子数的关系。
(1)烷烃分子中氢原子数n0与n1、n2、n3、n4之间的关系是n0＝________或n0＝________。
(2)四种碳原子数之间的关系为n1＝________。
(3)若分子中n2＝n3＝n4＝1，则该分子的结构简式可能为
________________________________________________________________________。
[解析](1)由氢原子守恒可得n0＝3n1＋2n2＋n3；由烷烃的通式CnH2n＋2，可得n0＝2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2。(2)由(1)中的两式相等，3n1＋2n2＋n3＝2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2，可得出n1＝n3＋2n4＋2。(3)由(2)中关系代入数据得

[答案](1)3n1＋2n2＋n3　2(n1＋n2＋n3＋n4)＋2　(2)n3＋2n4＋2

16．常温常压下，20 mL某气态烃和100 mL足量的氧气混合，引燃后该烃充分燃烧，残留气体为70 mL(相同状况下)，恢复到原状况后将残留气体通过足量的碱石灰，得到30 mL气体，求该烃的结构简式。
[解析]常温下水为液态，设该气态烃的分子式为CxHy，依据题意，最后剩余的30 mL气体为过量的氧气，即氧气实际消耗的体积为：100 mL－30 mL＝70 mL，生成二氧化碳的体积为：70 mL－30 mL＝40 mL，因此有：n(CxHy)n(O2)n(CO2)＝V(CxHy)V(O2)V(CO2)＝20 mL?70 mL?40 mL＝2?7?4，则有：2CxHy＋7O24CO2＋yH2O，依据元素守恒关系求得：x＝2，y＝6，即该烃为C2H6，其结构简式为：CH3—CH3。
[答案]CH3—CH3