化学第一单元 化石燃料与有机化合物第1课时练习题

专题8　有机化合物的获得与应用

第一单元　化石燃料与有机化合物

第1课时　天然气的利用　甲烷

基础过关练

题组一　甲烷的组成与结构

1.(2020四川射洪中学高一下期中)下列各项均能表示甲烷的分子结构,更能反映其真实存在状况的是(　　)

A.甲烷分子结构示意图

B.H····H甲烷分子的电子式

C.甲烷的球棍模型

D.甲烷的空间填充模型

2.(2021河北张家口宣化一中高一月考)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.甲烷的四个碳氢键的键长相等

B.甲烷分子中的四个氢原子都能被氯原子取代

C.甲烷的一氯代物只有一种

D.甲烷的二氯代物只有一种

题组二　甲烷的性质

3.下列反应中,光照对反应几乎没有影响的是 (　　)

A.氯气与氢气反应 B.硝酸分解

C.甲烷与氧气反应 D.甲烷与氯气反应

4.(2021四川成都蓉城名校联盟高一下期中联考)下列有关叙述错误的是 (　　)

A.甲烷与氯气光照,有机取代产物中一氯甲烷是气态

B.甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色

C.天然气的主要成分是甲烷

D.北京奥运会火炬的主要燃料是丙烷

5.(2021浙江杭州高一期中)下列说法正确的是 (　　)

A.等体积的甲烷与氯气混合,在光照下反应只生成一氯甲烷和氯化氢

B.相同质量的烷烃完全燃烧时,甲烷的耗氧量最少

C.通常情况下,烷烃能够使酸性高锰酸钾溶液褪色

D.烷烃的熔、沸点一般随着分子中碳原子数的增加而升高

6.(2020安徽蚌埠二中高二下开学检测)在光照下,将等物质的量的CH4和Cl2充分反应,得到产物的物质的量最多的是              (　易错　)

A.CH3Cl B.CH2Cl2 C.CCl4 D.HCl

题组三　烷烃

7.(2020河南鹤壁高中高一月考)下列说法错误的是 (　　)

A.烷烃的通式为CnH2n+2

B.分子式为C2H6和分子式为C5H12的烷烃的一氯代物的种数不可能相同

C.丙烷的球棍模型为

D.和属于同种物质

题组四　同系物

8.(2020陕西咸阳实验中学高一月考)下列有关同系物、同分异构体的说法正确的是              (　　)

A.分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质互为同系物

B.结构不同,相对分子质量相同的物质一定互为同分异构体

C.同系物的化学性质相似,同分异构体的化学性质一定不相似

D.正丁烷的一氯代物有2种,二氯代物有6种

9.(2020黑龙江鸡西第一中学高一下期中)下列各组物质中互为同系物的是 (　　)

A.CH3—CH2—CH3和CH3—CH2—CH2—CH3

B.CH3—CH3和

C.CH3—CH2—CH3和

D.和CH3—CH2—CH2—CH3

能力提升练

题组一　甲烷的取代反应

1.(2020河南郑州登封实验高级中学高一期中,)如图所示,U形透明玻璃管的左端被溶液和胶塞封闭有甲烷和氯气的混合气体,将该装置放在日光灯下。一段时间后(不考虑水与氯气的反应),下列关于U形管中可能出现的现象的叙述正确的是              (　　)

A.液柱和气柱可能都不会发生变化

B.溶液很快变成蓝色

C.气柱缩小,右端液柱下降

D.气柱膨胀,右端玻璃管中有液体溢出

2.(2020黑龙江齐齐哈尔实验中学高一下期中,)下列说法正确的是 (　　)

A.CH4有还原性,可使酸性高锰酸钾溶液褪色

B.甲烷的电子式为H····H,分子中各原子都达到8电子稳定结构

C.CH3Cl只有一种结构,说明甲烷是以碳原子为中心的正四面体结构

D.做CH4与Cl2的取代反应实验时,应将反应装置放在光亮的地方

3.(2020江西萍乡莲花中学高一月考,)下列叙述错误的是 (　　)

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

B.烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去

C.分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃

D.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸

4.()在光照条件下,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

5.()如图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲中注入10 mL CH4,同温同压下乙中注入50 mL Cl2,将乙中气体推入甲中,用日光照射一段时间,气体在甲中反应。

(1)下列是某同学预测的实验现象:

①气体最终变为红色;②实验过程中,甲中活塞向内移动;③甲中内壁有油珠;④产生火花。

其中正确的是　　　　　(填序号)。 

(2)甲管中发生的化学反应类型为　　　　　。 

(3)反应后,甲中剩余气体最宜选用下列哪种试剂吸收　　　　　(填字母)。 

A.水 B.氢氧化钠溶液

C.硝酸银溶液 D.饱和食盐水

(4)反应后,若将甲中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

若再向其中滴入几滴紫色石蕊溶液,又观察到　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

题组二　烷烃

6.()下列说法正确的是 (　　)

A.碳原子间以单键结合,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.分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃

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的烃有两种

7.(2020辽宁锦州黑山中学高一月考,)下列有关烷烃的叙述中,正确的是 (　　)

①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键

②烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去

③分子通式为CnH2n+2的烃不一定是烷烃

④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应

⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色

A.①③⑤ B.②③ C.①④ D.①②④

8.(2020黑龙江鸡西第一中学高一下期中,)下列各组有机物中,其一氯代物的数目不相等的是              (　　)

A.正戊烷和正己烷 B.新戊烷和

C.甲烷和乙烷 D.丙烷和

9.(2020天津静海第一中学高一下期中,)已知某链状烷烃分子的电子数为42。

(1)该烷烃的分子式为　　　　　。 

(2)该烷烃分子的结构中,满足一氯代物为4种的是　　　　　(写结构简式)。 

(3)该烷烃的同分异构体中,在相同条件下沸点最低的是　　　　　(写名称)。 

答案全解全析

专题8　有机化合物的获得与应用

第一单元　化石燃料与有机化合物

第1课时　天然气的利用　甲烷

基础过关练

1.D　甲烷的空间填充模型更能反映甲烷的分子组成及结构,D项正确。

2.D　如果甲烷是平面结构,甲烷的四个碳氢键的键长也相等,A错误;甲烷无论何种结构,其分子中的四个氢原子都能被氯原子取代,B错误;如果甲烷是平面结构,其一氯代物也只有一种,C错误;如果甲烷是平面结构,其二氯代物有两种,而甲烷的二氯代物只有一种,可以证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,D正确。

3.C　氯气与氢气可在光照或点燃条件下发生化合反应生成氯化氢,A不符合题意;硝酸具有不稳定性,在光照条件下发生分解反应,生成二氧化氮、氧气和水,B不符合题意;甲烷与氧气在点燃的条件下反应,光照条件下不反应,C符合题意;光照条件下,氯气与甲烷发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢,D不符合题意。

4.B　甲烷与氯气光照,有机取代产物中一氯甲烷是气态,其余有机取代产物都呈液态,A正确;甲烷性质稳定,不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,因此不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B错误;甲烷是天然气的主要成分,C正确;北京奥运会火炬的主要燃料是丙烷,D正确。

5.D　等体积的甲烷与氯气混合,在光照下反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢,A错误;烷烃中氢元素质量分数越大,相同质量的烷烃完全燃烧时消耗氧气越多,所以甲烷的耗氧量最大,B错误;通常情况下,烷烃结构稳定,不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C错误;烷烃中碳原子数越多相对分子质量越大,熔、沸点越高,烷烃的熔、沸点一般随着分子中碳原子数的增加而升高,D正确。

6.D　由CH4和氯气发生取代反应的原理可知,每1 mol氢原子被1 mol氯原子取代,同时可生成1 mol HCl,由于CH4和Cl2发生的每一步取代反应中都生成HCl,所以在得到的产物中HCl的物质的量是最多的,D项正确。

易错提示

本题考查甲烷的性质,明确取代反应原理是解题关键,在CH4和Cl2的取代反应中可生成四种有机取代产物,同时也生成无机产物HCl,在解此题时往往忽略HCl。

7.B　烷烃的通式为CnH2n+2,A正确;C2H6的一氯代物只有一种,C5H12中的新戊烷的一氯代物也只有一种,B错误;题给结构符合丙烷球棍模型的表示方式,C正确;二者的分子式相同,结构相同,属于同种物质,D正确。

8.D　同系物除了分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团之外,还要求结构相似,如环己烷(分子式C6H12)与乙烯(分子式C2H4)相差4个“CH2”原子团,但结构不相似,不互为同系物,A错误;同分异构体具有相同的分子式,而不是具有相同的相对分子质量,如CO和N2相对分子质量都是28,但它们不互为同分异构体,B错误;同系物结构相似,所以化学性质相似,同分异构体若官能团相同,化学性质也相似,C错误;正丁烷的一氯代物有2种,二氯代物有6种,D正确。

9.A　CH3—CH2—CH3和CH3—CH2—CH2—CH3均属于烷烃,在组成上相差1个CH2原子团,符合同系物的定义,A项正确;CH3—CH3与结构不相似,不互为同系物,B项错误;CH3—CH2—CH3与结构不相似,不互为同系物,C项错误;与CH3—CH2—CH2—CH3在分子组成上不相差一个或若干个CH2原子团,二者不互为同系物,D项错误。

能力提升练

1.C　甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应,可生成有机物CH3Cl(气体)、CH2Cl2(液体)、CHCl3(液体)、CCl4(液体),且每一步反应都生成HCl,HCl易溶于水,使紫色石蕊试液变红,则气体的体积减小,气柱缩小,右端液柱下降,C正确。

2.D　甲烷性质稳定,不能被强氧化剂高锰酸钾氧化,所以甲烷不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,A项错误;甲烷中的H达到2电子稳定结构,B项错误;无论甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构,还是平面正方形结构,CH3Cl都只有一种结构,C项错误;CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应,做CH4与Cl2的取代反应实验时,应将反应装置放在光亮的地方,D项正确。

3.B　甲烷与氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3,还是生成CCl4,都同时生成HCl,属于取代反应,A正确;烷烃都不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B错误;只有烷烃的分子组成满足通式CnH2n+2,C正确;甲烷与氧气的混合气体在一定条件下点燃会发生爆炸,D正确。

4.C　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,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。

5.答案　(1)②③　(2)取代反应　(3)B　(4)液体分为两层,产生白色沉淀　溶液先变红后褪色

解析　在光照下,甲烷与氯气发生连锁反应:CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl。

(1)理论上,CH4与Cl2体积比为1∶4时二者恰好完全反应,而甲中Cl2与CH4体积比为5∶1,Cl2过量,最终气体中仍有Cl2。反应进行过程中不会产生火花。产物中只有HCl和CH3Cl为气体,所以气体的总物质的量减小,内部压强减小,甲中活塞向内移动。

(2)甲中发生的是甲烷与氯气的取代反应。

(3)甲中剩余气体中含有Cl2和HCl,可用NaOH溶液吸收。

(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀,同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4均难溶于水,可看到液体分层,Cl2有剩余,若加入几滴紫色石蕊溶液,溶液会先变红后褪色。

6.B　A项中环烷烃也符合要求;C项中由碳原子的成键方式和键角特征知,正戊烷中所有的碳原子不在同一直线上;D项中N(C)∶N(H)=1∶3时必为C2H6。

7.C　烷烃分子中所有化学键都是单键,①正确;烷烃均不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,②错误;分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃,③错误;烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应,④正确;乙烷与溴水不能发生化学反应,⑤错误。

8.B　正戊烷的一氯代物有3种,正己烷的一氯代物有3种,A项不符合题意;新戊烷的一氯代物有1种,的一氯代物有2种,B项符合题意;CH4的一氯代物有1种,CH3CH3的一氯代物有1种,C项不符合题意;丙烷的一氯代物有2种,的一氯代物有2种,D项不符合题意。

9.答案　(1)C5H12　(2)(CH3)2CHCH2CH3　(3)新戊烷

解析　(1)该烷烃的分子式为C5H12。(2)C5H12有3种结构,分别为CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH2CH3、C(CH3)4,CH3CH2CH2CH2CH3有3种一氯代物,(CH3)2CHCH2CH3有4种一氯代物,C(CH3)4有1种一氯代物。(3)碳原子数相同的烷烃,支链越多,熔、沸点越低,所以在相同条件下沸点最低的是C(CH3)4,其名称为新戊烷。