必修2第三章第一节最简单的有机化合物-甲烷同步练习（带解析）

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第三章第一节最简单的有机化合物-甲烷同步练习（带解析）
第I卷（选择题）
一、单选题
1．将等物质的量的CH4和Cl2混合后，在光照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是(　　)
A．CH2Cl2
B．CH3Cl
C．HCl
D．CCl4
2．下列物质中属于有机物的是(　　)
①乙醇
②氯化钠
③石墨
④甲烷
⑤乙酸
⑥水
⑦一氧化碳
⑧碳酸钙
A．①②④⑤
B．①④⑤
C．①③④⑤⑦⑧
D．①④⑤⑥
3．下列各组物质互为同系物的是(　　)
A．和
B．和
C．和
D．和
4．下列有机物的化学用语正确的是(　　)
A．表示正丁烷的结构简式
B．氯乙烷分子的结构简式：
C．表示四氯化碳的电子式
D．可表示乙酸()的球棍模型
5．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)
A．甲烷与氯气混合发生取代反应只生成
B．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物中最多
C．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物为混合物
D．1mol甲烷全部转化为消耗2mol氯气
6．把纯净的甲烷与氯气混合气放在集气瓶中，用玻璃片盖好瓶口，放在光亮的地方一段时间后，下列说法中，不正确的是(　　)
A．气体发生爆炸反应
B．瓶内气体的颜色变浅
C．用一根蘸有浓氨水的玻璃棒伸入瓶内时有白烟产生
D．集气瓶壁有油状液体生成
7．下列关于甲烷的叙述中，错误的是(　　)
A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应
B．甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化
C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应
D．甲烷的四种有机取代产物都难溶于水
8．通过甲烷分子的球棍模型不能得出的信息是(　　)
A．C﹣H的共用电子对偏向C原子
B．正四面体结构
C．非极性分子
D．二氯取代物只有一种
9．下列说法正确的是（　　）
A．甲烷分子是正四面体结构
B．甲烷分子中C、H间是非极性键
C．甲烷的结构式为CH4
D．甲烷可发生加成反应
10．在光照条件下，将1molCH4与1molCl2混合后，经充分时间的光照，得到的液态产物为
（
）
A．CH2Cl2、CHCl3、CCl4
B．CCl4
C．CH3Cl、CH2Cl2
、CHCl3、CCl4
D．CH3Cl
11．下列关于同系物、同分异构体的叙述不正确的是（
）
A．同系物之间也可以互为同分异构体
B．同分异构体具有相同的相对分子质量
C．两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍
D．同系物具有相似的化学性质
12．某气态烷烃是20mL，完全燃烧时，正好消耗同温、同压下的氧气100mL，该烷烃的化学式是（
）
A．C2H6
B．C3H8
C．C4H10
D．C5H12
13．将1
mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成CH3
Cl、CH2
Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次减少0.1
mol，则参加反应的Cl2的物质的量为(
)
A．2
mol
B．3
mol
C．4
mol
D．5
mol
14．一定质量的甲烷在不充足的氧气中燃烧，甲烷完全反应，生成物只有CO、CO2和H2O，且总质量为20.8g，其中H2O的质量为10.8g，则CO2的质量为（
）
A．5.6g
B．8.8g
C．4.4g
D．4.8g
15．下列说法错误的是(
)
A．甲烷和乙烷具有相似的化学性质
B．丙烷分子中的碳原子不在一条直线上
C．用酸性溶液可鉴别甲烷和氢气
D．烷烃的熔沸点随碳原子数的增加而升高
16．下列物质互为同分异构体的是(　　)
A．甲烷和乙烷
B．红磷和白磷
C．乙烷和乙烯
D．正丁烷和异丁烷
17．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，下列说法正确的是(　　)
A．反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红说明生成的一氯甲烷具有酸性
B．产物之一氯仿在常温下为液态
C．甲烷和氯气在光照条件下反应，只能生成四种含氯的化合物
D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体可能会充满试管
18．已知正四面体形分子E与线形分子G反应，生成四面体形分子L和直线形分子M。组成E分子中的元素的原子序数都小于10，组成G分子的元素为第三周期的元素。反应过程示意图如下，则下列判断中正确的是(
)。
A．常温常压下，E是一种液态有机物
B．M是一种含有非极性键的分子
C．干燥的G能漂白湿润的有色物质
D．上述反应的类型是加成反应
19．下列烷烃在光照下与氯气反应，生成一氯代烃种类最多的是(
)
A．
B．
C．CH3CH2CH2CH3
D．
20．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．(1＋a＋2b＋3c)
mol
C．(2a＋3b＋4c)mol
D．(a＋b＋c)mol
第II卷（非选择题）
二、填空题
21．下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在空格上。
①金刚石与“足球烯”C60；②氧气(O2)与臭氧(O3)；③16O、17O和18O；④CH4和CH3CH2CH3；⑤乙烯和乙烷；⑥和；⑦和；
(1)同位素_______________；
(2)同系物___________；
(3)同素异形体___________；
(4)同分异构体___________。
22．(1)通常所说的化石燃料有________、________、________(至少写三种)。我国东海和南海的海底有大量“可燃冰”，它是甲烷分子居于水分子形成的笼中的产物(如图所示)，“可燃冰”是否属于化石燃料________(填“是”或“否”)。
(2)甲烷在0℃的海水中，只要压强达到3Mpa就能形成“可燃冰”。已知海底每增加10m，压强就增大0.1Mpa，在这一温度下，多深的海底可能找到“可燃冰”________
(3)在“可燃冰”中，平均每46个水分子构成8个笼，每个笼里容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子。若这8个笼中有6个笼容纳的是CH4分子，另外2个笼容纳的是H2O分子，则“可燃冰”的平均组成是下列各项中的________
A．CH4?2H2O
B．CH4?6H2O
C．CH4?8H2O
D．CH4?10H2O
23．(1)下列各图均能表示甲烷的分子结构,按要求回答下列问题:
①上述哪一种更能反映其真实存在状况______
(填字母,下同)。
a.I
b.II
c.III
d.IV
②下列事实能证明甲烷分子是正四面体结构的是_____。
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
(2)分子式为CmH20的烷烃中m为_____，与CO2密度(同温同压)相同的烷烃分子式为________。
(3)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烃各为1g，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是_____。
24．如图是几种烷烃的球棍模型，试回答下列问题：
(1)
A、B、C
三者的关系是_______________
(2)
A
的分子式为_______________，C
的名称为______________
(3)写出C
的同分异构体的结构简式______________
(4)
B
是
2008
年北京奥运会火炬燃料的主要成分，若
22g
B
气体完全燃烧，生成
CO2
气体和液态水，放出
1108
kJ
热量，则其燃烧的热化学方程式为_______________________________________________________________________．
(5)D
为六个碳的烷烃，且其一氯代物只有两种，写出
D
的结构简式_______________
25．(1)相对分子质量为100的烷烃的分子式是____________________________。
(2)立方烷的结构简式为，其一氯代物有_____________种，它的六氯代物有__________________种。
(3)下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是___________________。
①
②
③
④
A．②④①③
B．④②①③
C．④③②①
D．②④③①
参考答案
1．C
解析：
假设甲烷和氯气的物质的量都是1mol，1mol甲烷和1mol氯气在光照条件下发生完全反应，生成有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳原子守恒知，生成的各种氯代烃的物质的量都小于1mol，但生成的氯化氢的物质的量1mol，所以生成物中物质的量最多的产物是HCl，答案选C。
2．B
解析：
大多数含碳元素的化合物属于有机化合物，但少数含碳元素的化合物(如CO、、、碳酸盐等)的组成和性质与无机物相似，通常把它们归为无机物。氯化钠、水中不含碳元素，石墨、一氧化碳、碳酸钙三种物质虽含碳元素，但性质与无机物相似且石墨为单质，故均不属于有机物。综上所述属于有机物的有：①④⑤，故选B。
答案选B
3．D
解析：
A．和互为同素异形体，故A不选；
B．和的分子式相同，但结构不同，二者互为同分异构体，故B不选；
C．和互为同位素，故C不选；
D．和的结构相似，在分子组成上相差1个原子团，二者互为同系物，故选D。
答案选D
4．D
解析：
A．中含有1个支链，为异丁烷，正丁烷的结构简式为，故A不选；
B．题中为氯乙烷的结构式，结构式中表示单键的短线“—”省略后得到的式子才是结构简式，故B不选；
C．1个四氯化碳分子中存在4个键，Cl原子最外层都达到8电子稳定结构、四氯化碳的电子式应为，故C不选；
D．乙酸分子中，碳原子半径最大，其次是氨原子，氢原子半径最小，则乙酸的球棍模型为，故选D。
答案选D
5．C
解析：
A．与一旦发生取代反应就不会停止在某一步，连续发生四个反应，会生成四种氯代产物，故并非只生成，故A不选；
B．与的反应中每取代1mol
H原子，消耗1mol，生成1mol
HCl，故产物中HCl最多，故B不选；
C．与发生取代反应得到、等多种物质，产物为混合物，故选C；
D．每取代1molH，消耗1molCl2，故1mol全部转化为消耗4mol氯气，故D不选；
答案选C。
6．A
解析：
A.
氯气与甲烷的反应不剧烈，反应比较缓慢，变化不发生爆炸现象，故A错误；
B.
由于黄绿色的氯气参加了反应，物质的量减小，所以瓶内气体的颜色变浅，故B正确；
C.
甲烷和氯气反应生成了氯化氢气体，所以用一根蘸有浓氨水的玻璃棒伸入瓶内时有白烟产生，故C正确；
D.
反应生成了不溶于水的二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳等液体，所以集气瓶壁有油状液体生成，故D正确；
故选：A。
7．B
解析：
A．甲烷化学性质不活泼，通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应，A正确；
B．甲烷的性质比较稳定，在通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，但甲烷能在空气中燃烧，B错误；
C．甲烷分子中的氢可以发生取代反应，甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应，C正确；
D．甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4均不溶于水，D正确；
故选B。
8．A
解析：
A．根据甲烷分子的球棍模型，只能看出碳原子、氢原子通过单键连接，不能得出C﹣H的共用电子对偏向C原子，故选A；
B．根据甲烷分子的球棍模型，可知甲烷是正四面体结构，故不选B；
C．根据甲烷分子的球棍模型，可知甲烷分子结构对称，为非极性分子，故不选C；
D．根据甲烷分子的球棍模型，可知甲烷分子中4个氢原子等效，二氯取代物只有一种，故不选D；
选A。
9．A
解析：
A．甲烷分子的空间结构是正四面体结构，故A正确；
B．由不同种非金属元素形成的共价键为极性共价键，甲烷分子中
C、H
间是极性键，故B错误；
C．甲烷的分子式为CH4，结构式为，故C错误；
D．甲烷可发生取代反应，不能发生加成反应，故D错误；
答案选A。
10．A
解析：
甲烷和氯气的取代产物有4种有机物一种无机物，其中一氯甲烷和氯化氢是气体，其余是液体，所以正确的答案是A。
11．A
解析：
A.
同系物在组成上相差1个或若干个CH2原子团，分子式不可能相同，而同分异构体的分子式相同，故同系物之间不可能互为同分异构体，故A错误；
B.
同分异构体的分子式相同，则一定具有相同的相对分子质量，故B正确；
C.
互为同系物的物质在组成上相差1个或若干个CH2原子团，其相对分子质量相差14n(n≥1，且为整数)，故C正确；
D.
互为同系物的物质，结构相似，属于同一类物质，化学性质相似，故D正确。
综上所述，答案为A。
12．B
解析：
某气态烃20mL完全燃烧时，正好消耗同温同压下的O2100mL，则消耗氧气的物质的量为烃的物质的量的5倍，设烷烃烃的分子式为CnH2n＋2，燃烧时发生：CnH2n＋2+O2→nCO2+（n＋1）H2O，则＝5，解得n＝3，答案选B。
13．A
解析：
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减小0.1mol，可以设其物质的量分别是nmol、(n-0.1)mol、(n-0.2)mol、(n-0.3)mol；根据碳原子守恒可知：1mol=n+n-0.1+n-0.2+n-0.3，解得：n=0.4mol，发生取代反应时，一半的Cl进入HCl，消耗氯气的物质的量为0.4mol+2×0.3mol+3×0.2mol+4×0.1mol=2mol，故答案为：A。
14．C
解析：
甲烷(CH4)中碳、氢元素的质量比是12∶4=3∶1，所以生成物中碳元素和氢元素的质量比也为3∶1，10.8
g
H2O中氢元素的质量为10.8
g×=1.2
g,则CO和CO2中总的碳元素的质量为1.2
g×3=3.6
g，设生成的CO的质量是x，CO2的质量为y，则x+y=20.8g-10.8g=10g，x+y=3.6g，解得x=5.6g，y=4.4g，故CO2的质量为4.4
g，故答案选C。
15．C
解析：
A.
甲烷与乙烷都是烷烃，互为同系物，具有相似的结构，具有相似的化学性质，故A正确；
B.
甲烷是正四面体结构，则甲烷分子中的任意两个氢原子与中心碳原子不可能在一条直线上，丙烷分子相当于甲烷分子中的两个氢原子被两个甲基取代，所以丙烷分子中的所有碳原子不在一条直线上，故B正确；
C.
甲烷和氢气与酸性高锰酸钾溶液均不反应，不能用酸性高锰酸钾溶液鉴别甲烷和氢气，故C错误；
D.
一般来说，烷烃的熔沸点随碳原子数的增加而升高，故D正确；
故选C。
16．D
解析：
A．甲烷分子式是CH4，乙烷分子式是C2H6，二者分子式不同，因此不能互为同分异构体，A不符合题意；
B．红磷和白磷是同一元素形成的不同性质的单质，二者互为同素异形体，不是同分异构体，B不符合题意；
C．乙烷分子式是C2H6，乙烯分子式是C2H4，二者分子式不同，因此不能互为同分异构体，A不符合题意；
D．正丁烷和异丁烷分子式都是C4H10，正丁烷结构简式是CH3CH2CH2CH3，异丁烷分子结构简式是，二者分子式相同，结构不同，因此互为同分异构体，D符合题意；
故合理选项是D。
17．B
解析：
在光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应，生成的一氯甲烷可以与氯气进一步反应，依次生成难溶于水的油状液体：二氯甲烷、三氯甲烷(氯仿)和四氯甲烷(四氯化碳)，一氯甲烷、氯化氢是气体，据此分析解答。
A.
甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体中，只有HCl能使湿润的石蕊试纸变红，不是一氯甲烷，故A错误；
B.
氯仿在常温下为液态，故B正确；
C.
甲烷和氯气在光照条件下反应，生成HCl和四种氯代烃，共五种含氯的化合物，故C错误；
D.
反应生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷均难溶于水，一氯甲烷为气体，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷为油状液体，氯化氢极易溶于水，故CH4和Cl2完全反应后液面上升，但是液体不会充满试管，故D错误；
故选B。
18．C
解析：
从E的结构式看，中心原子形成4个共价键，则应为碳(C)，其它原子为氢(H)；组成G分子的元素为第三周期的元素，两原子间形成一对共用电子，则其为氯(Cl)。
A．常温常压下，E(CH4)是一种气态有机物，A不正确；
B．M(HCl)是一种含有极性键的分子，B不正确；
C．干燥的G遇到湿润的有色物质，能与水先反应生成HClO，从而漂白有色物质，C正确；
D．上述反应的类型是取代反应，D不正确；
故选C。
19．B
解析：
只有一种等效氢，生成一种一氯代烃；
有三种等效氢，生成三种一氯代烃；CH3CH2CH2CH3有两种等效氢，生成两种一氯代烃；
有两种等效氢，生成两种一氯代烃；故选B。
20．B
解析：
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，被取代的H原子的物质的量等于消耗氯气的物质的量，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，故选项B正确，答案为B。
21．③
④⑥
①②
⑦
解析：
同位素质子数相同，中子数不同的原子；同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质；同素异形体指的是由同种元素形成的结构不同的单质；同分异构体是分子式相同，结构不同的化合物，据此分析判断。
①金刚石与“足球烯”C60都是由碳元素形成的结构不同的单质，为同素异形体；
②氧气(O2)与臭氧(O3)都是由氧元素形成的结构不同的单质，为同素异形体；
③16O、17O和18O为质子数相同，中子数不同的原子，属于同位素；
④CH4和CH3CH2CH3为烷烃，分子组成上相差两个CH2原子团，属于同系物；
⑤乙烯和乙烷，是化合物，分子式不同，结构不同，既不是同分异构体，也不是同系物；
⑥和为烷烃结构，分子组成上相差一个CH2原子团，属于同系物；
⑦和的分子式相同，结构不同(碳链异构)，属于同分异构体；
(1)属于同位素的是③，故答案为：③；
(2)属于同系物的是④⑥，故答案为：④⑥；
(3)属于同素异形体的是①②，故答案为：①②；
(4)属于同分异构体的是⑦，故答案为：⑦；
22．煤
石油
天然气
是
300m以下
C
解析：
⑴化石燃料也称矿石燃料，是一种烃或烃的衍生物的混合物，通常所说的化石燃料有煤、石油、天然气。我国东海和南海的海底有大量“可燃冰”，它是甲烷分子居于水分子形成的笼中的产物(如图所示)，“可燃冰”是化石燃料。；故答案为：煤；石油；天然气；是。
⑵甲烷在0℃的海水中，只要压强达到3Mpa就能形成“可燃冰”。已知海底每增加10m，压强就增大0.1Mpa，在这一温度下，的海底可能找到“可燃冰”；故答案为：300m以下。
⑶在“可燃冰”中，平均每46个水分子构成8个笼，每个笼里容纳1个CH4分子或1个游离的H2O分子。若这8个笼中有6个笼容纳的是CH4分子，另外2个笼容纳的是H2O分子，则8个笼中有6个笼容纳的是CH4分子，总共有48个水分子，组成为6CH4?48H2O，因此“可燃冰”的平均组成是CH4?8H2O；故答案为：C。
23．d
b
9
C3H8
CH4
解析：
(1)①这几种形式中，
分子结构示意图、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空间构型，但其中填充模型更能形象地表达出H、C的位置及所占比例，电子式只反映原子的最外层电子的成键情况。
答案选d；
②如果甲烷是平面正方形结构，则CH3Cl、CHCl3、CC14都只有一种结构，但CH2Cl2却有两种结构，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。所以，CH2Cl2只有一种结构，可以判断CH4应为正四面体结构，而不是平面正方形结构；
答案选b；
(2)
据烷烃的通式CnH（2n+2），分子式为CmH20的烷烃中H为20，则2m+2=20，所以m=9；
同温同压下，密度之比等于摩尔质量之比，与CO2密度（同温同压）相同的烷烃分子，其相对分子质量应该和二氧化碳的相等，即为44，分子式为C3H8；
(3)若同为1g烃，消耗O2的多少取决于CxHy中“x+”的大小，“x+”的值越大，消耗O2越多，此题中消耗O2最多的是CH4。
24．同
系
物
C2H6；
正丁烷
C3H8(g)+5O2(g)
→
3CO2(g)
+
4H2O(l)
ΔH=
-2216kJ/mol
解析：
烷烃由C和H元素组成，大球表示C，小球表示H，其通式为CnH2n+2，所以A、B、C的结构简式为CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3；
(1)三者的关系为碳原子数不同的烷烃，应属同系物；
(2)根据图示可知，A的分子式为：C2H6，C的名称为正丁烷；
(3)丁烷的同分异构体为异丁烷，其结构简式为：；
(4)22g丙烷的物质的量为=0.5mol，则1mol丙烷完全燃烧，生成
CO2
气体和液态水，放出热量为1108
kJ×=2216kJ，则其燃烧的热化学方程式为C3H8(g)+5O2(g)
→
3CO2(g)
+
4H2O(l)
ΔH=
-2216kJ/mol；
(5)D
为六个碳的烷烃，且其一氯代物只有两种，说明该烷烃分子结构中含有2种等效氢，则其结构简式为。
25．
1
3
A
解析：
(1)烷烃的通式是，设C原子数为n，则12n+2n+2=100，解得n=7，则相对分子质量为100的烷烃的分子式是C7H16，故答案为：C7H16；
(2)根据立方烷的结构简式可知，该物质是高度对称的，分子中所有H原子等效，有1种等效H，所以其一氯代物只有1种；二氯代物有一条棱、面对角线、体对角线上3种位置，即二氯代物有3种，分子中共含有8个H原子，则六氯代物与二氯代物的同分异构体数目相同，同分异构体数目为3，故答案为：1；3；
(3)烷烃的沸点随着分子中碳原子数的增加逐渐升高；碳原子数相同的烃，支链越多，熔沸点越低。①、③中碳原子都是4个，①无支链，③中有支链，沸点①③；②、④中碳原子数都是5，②无支链，④中有支链，沸点②④；②、④中碳原子数为5，比①、③中碳原子数都多，则沸点较高，故沸点由高到低的排列顺序是②④①③，故答案为：A。
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