高中人教版 (2019)第一节 认识有机化合物教学设计

第2课时　烷烃的性质

课后篇巩固提升

夯实基础·轻松达标

1.下列有关有机化合物的说法不正确的是(　　)

A.有机化合物都易燃烧

B.有机化合物中一定含碳元素

C.有机化合物的熔点、沸点一般较低

D.有机化合物使我们的物质世界更加丰富多彩

答案A

解析某些有机物不能燃烧,如CCl4可作灭火剂。

2.(2018全国Ⅱ)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(　　)

答案D

解析CH4和Cl2反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常温下是气体,不溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常温下是无色油状液体,不溶于水,HCl极易溶于水,故试管内气体体积减小,颜色变浅,液面上升,试管壁上有无色油状液滴出现,D项正确。

3.下列关于甲烷的叙述正确的是(　　)

A.甲烷分子的立体构型是正四面体,所以,CH2Cl2有两种不同构型

B.甲烷可以与氯气发生取代反应,因此,可以使氯水褪色

C.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸,因此,是矿井安全的重要威胁之一

D.甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色

答案C

解析A项,由于甲烷分子是正四面体结构,四个顶点上任意两个氢原子都是相邻关系,故CH2Cl2只有一种构型。B项,CH4能跟氯气在光照下反应,与氯水不反应。D项,CH4比较稳定,不能被酸性KMnO4溶液氧化。

4.鉴别甲烷、一氧化碳和氢气3种无色气体的方法是,将它们(　　)

A.先后通入溴水和澄清石灰水

B.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯

C.点燃,先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯

D.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯,通入溴水

答案C

解析CH4、CO和H2与溴水、澄清石灰水都不反应,A项不可选。CH4和CO燃烧都生成CO2,B、D项不可选。干燥的冷烧杯可检验燃烧产物中是否有水生成,涂有澄清石灰水的烧杯可检验燃烧产物中是否有CO2生成。

5.下列关于CH4和的叙述正确的是 (　　)

A.均能用通式CnH2n+2来表示

B.与所有烷烃互为同分异构体

C.它们物理、化学性质相同

D.通常情况下前者是气体,后者是液体

答案A

解析因二者均为烷烃,都符合通式CnH2n+2,A正确;它们与其他烷烃互为同系物,B错误;二者的化学性质相似,但物理性质不同,C错误;分子中所含碳原子数小于或等于4的烷烃常温下是气体,D错误。

6.有两种气态烷烃的混合物,在标准状况下,其密度为1.16 g·L-1,则关于此混合物组成的说法正确的是 (　　)

A.一定有甲烷

B.一定有乙烷

C.可能是甲烷和己烷的混合物

D.可能是乙烷和丙烷的混合物

答案A

解析标准状况下,该混合物的平均摩尔质量为22.4 L·mol-1×1.16 g·L-1=26 g·mol-1,在烷烃中,只有甲烷的摩尔质量小于26 g·mol-1,所以一定有甲烷,另一种气态烷烃不能确定。

7.取标准状况下的CH4和过量O2的混合气体840 mL点燃,将燃烧后所得的气体混合物用过量碱石灰吸收,碱石灰质量增加0.6 g。计算:

(1)经碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况下)为　　　　。 

(2)原混合气体中CH4与O2的体积比为　　　　。 

答案(1)0.336 L　(2)1∶4

解析(1)由CH4+2O2CO2+2H2O可知,完全燃烧后产生的CO2的质量为0.6 g×=0.33 g,即物质的量为0.007 5 mol,CH4与O2共有=0.037 5 mol。由化学方程式CH4+2O2CO2+2H2O可知,参与反应的混合气体的物质的量为0.007 5 mol(CH4)+0.015 mol(O2)=0.022 5 mol,故剩余氧气的物质的量为0.037 5 mol-0.022 5 mol=0.015 mol,即经碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况下)为0.015 mol×22.4 L·mol-1=0.336 L。

(2)原混合气体中CH4与O2的物质的量之比为0.007 5 mol∶(0.015+0.015)mol=0.007 5∶0.03=1∶4,由相同条件下气体的物质的量之比等于气体的体积比可知,原混合气体中CH4与O2的体积比为1∶4。

提升能力·跨越等级

1.下列叙述错误的是(　　)

A.在通常情况下,甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应

B.甲烷化学性质比较稳定,不能被任何氧化剂氧化

C.甲烷与氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4,都属于取代反应

D.甲烷的四种有机取代物都不溶于水

答案B

解析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,A正确,B错误;甲烷在光照条件下与氯气发生取代反应,生成四种有机产物,分别是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4,且均不溶于水,故C、D均正确。

2.若1 mol某链状烷烃燃烧后,测得产物中含有m mol CO2和n mol CO,则该烷烃分子中氢原子的个数为 (　　)

A.m+n B.2(m+n)

C.m-n+2 D.2(n+m+1)

答案D

解析由题意可知,该链状烷烃分子中含有(m+n)个碳原子,根据链状烷烃的通式可得该链状烷烃分子中含有2(m+n+1)个氢原子。

3.下列说法正确的是(　　)

A.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是饱和链烃

B.分子式符合CnH2n+2的碳氢化合物一定是烷烃

C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上

D.碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种

答案B

解析A项中,环烷烃也符合要求,但它不是链烃,属于环烃;C项中,由碳原子的成键方式和键角特征知,正戊烷中碳原子呈锯齿状排列,因此所有碳原子不在同一直线上;D项中,分子中n(C)∶n(H)=1∶3的烷烃必为C2H6,一定是乙烷。

4.燃烧0.1 mol两种气态碳氢化合物的混合物,生成3.58 L CO2(标准状况)和3.6 g H2O,则混合气体中(　　)

A.一定有甲烷 B.一定有乙烷

C.一定无甲烷 D.一定有丙烷

答案A

解析生成的n(CO2)==0.16 mol,生成的n(H2O)==0.2 mol,因此该气态混合物的平均分子组成为C1.6H4,而分子中碳原子数小于1.6的碳氢化合物只有甲烷,故另一种碳氢化合物应为分子中氢原子数为4、碳原子数大于或等于2的气态碳氢化合物。

5.在常温、常压下,取下列四种气态烷烃各1 mol,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是(　　)

A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C2H6

答案C

解析设此气态烷烃的分子式为CxHy,其完全燃烧的化学方程式为CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,则1 mol烷烃完全燃烧时耗氧量为(x+) mol,将上述选项中分子式中相应数值分别代入(x+) mol,比较可知C4H10耗氧量最多。

6.(1)乙烷的电子式为　　　　　　　　　　,分子式为CmH20的链状烷烃中m为　　　　　,分子式为C8Hn的链状烷烃中n为　　　　　,与CO2密度(同温同压)相同的气态链状烷烃的分子式为　。 

(2)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烷烃的质量均为1 g,在足量O2中燃烧,消耗O2最多的是　　　　　。 

答案(1)H　9　18　C3H8　(2)CH4

解析(1)根据链状烷烃通式为CnH2n+2可求出m为9,n为18,密度与CO2相同的气态链状烷烃的相对分子质量为44,由14n+2=44可求出n为3,即分子式为C3H8。

(2)若四种烷烃的质量同为1 g,消耗O2的多少取决于CxHy中“”的大小,“”的值越大,消耗O2越多,此题中消耗O2最多的是CH4。

贴近生活·拓展创新

“立方烷”是一种新合成的碳氢化合物,其分子为正方体结构,其碳架结构如图所示。

(1)立方烷的分子式为　　　　。 

(2)该立方烷与氯气发生取代反应,生成的一氯代物有　　　　种,生成的二氯代物有　　　　种。 

(3)若要使1 mol“立方烷”的所有氢原子全部被氯原子取代,需要　　　　 mol氯气。 

答案(1)C8H8　(2)1　3　(3)8

解析(1)1个立方烷分子中有8个碳原子,分布在立方烷各顶点。氢原子数目可根据碳原子最多形成4个价键来考虑。由于每个碳原子与其他碳原子均已形成3个C—C键,故只能与1个氢原子结合。

(2)由于该分子结构是正方体,8个顶点的位置全部一样,所以立方烷只有一种一氯代物。根据正方体中两顶点的相对位置只有3种情况,所以二氯代物应有3种。

(3)根据取代反应的特点,完全取代8 mol H原子,需8 mol Cl原子,同时生成8 mol氯化氢,故共需要8 mol Cl2。