高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 认识有机化合物课后复习题

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【基础巩固】
1.煤矿瓦斯爆炸往往与甲烷有关,下列叙述中错误的是 ( )
A.点燃甲烷不必事先进行验纯
B.甲烷燃烧放出大量的热,所以是一种很好的气体燃料
C.煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火,以防爆炸事故的发生
D.点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸
答案:A
2.(2022·广东东莞)下列关于链状烷烃的说法正确的有 ( )
①在链状烷烃分子中,每个原子都形成四个共价单键
②相邻两个烷烃分子组成上相差一个甲基 ③分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是链状烷烃 ④丙烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上 ⑤链状烷烃中所有原子可能共平面 ⑥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有机物一定是链状烷烃 ⑦都易燃烧,都难溶于水 ⑧甲烷、乙烷和丙烷的结构都只有一种
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
解析:①链状烷烃分子中存在C—C、C—H,每个碳原子都形成四个共价单键,每个氢原子只能形成一个单键,错误;②相邻两个烷烃分子组成上相差一个CH2,而不是甲基,错误;③链状烷烃为饱和烃,通式为CnH2n+2,分子通式为CnH2n+2的烃一定是链状烷烃,正确;④丙烷分子中所有的碳原子不在同一条直线上,而在同一个平面上,错误;⑤链状烷烃中每个碳原子与周围的四个原子构成空间结构,所以所有原子不能共平面,错误;⑥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有机物可能是链状烷烃,也可能是环烷烃,错误;⑦链状烷烃能被氧气氧化,都易燃烧,根据相似相溶原理,烷烃都难溶于水,正确;⑧甲烷、乙烷和丙烷都没有同分异构体,它们的结构都只有一种,正确。综上所述,故选A项。
答案:A
3.下列反应属于取代反应的是 ( )
A.CH4C+2H2
B.2HI+Cl22HCl+I2
C.CH4+2O2CO2+2H2O
D.CH4+Cl2CH3Cl+HCl
答案:D
4.取一支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图),下列对于试管内发生的反应及现象的说法中正确的是 ( )
A.此反应无光照也可发生
B.CH4与Cl2反应后的产物只有CH3Cl和HCl
C.试管内壁出现油状液滴
D.CH4与Cl2完全反应后液面上升,液体充满试管
答案:C
5.下列有关烷烃的叙述中错误的是 ( )
A.烷烃几乎不溶于水
B.所有的烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应
C.链状烷烃的分子通式为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,烷烃的熔点、沸点逐渐升高
解析:烷烃不溶于水,A项正确;烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应,这是烷烃的特征反应,B项正确;由于链状烷烃分子的通式CnH2n+2中的氢原子已达饱和,所以符合CnH2n+2的有机物只可能为烷烃,C项错误;随着碳原子数的增加,烷烃的相对分子质量增大,分子间作用力增大,其熔点、沸点逐渐升高,D项正确。
答案:C
6.将标准状况下的11.2 L甲烷和22.4 L氧气混合点燃,恰好完全反应后恢复到原状况,气体的体积为 ( )
A.11.2 L B.22.4 L C.33.6 L D.44.8 L
解析:CH4+2O2CO2+2H2O,因11.2 L甲烷与22.4 L氧气恰好完全反应生成11.2 L的CO2气体,标准状况下H2O不是气体。
答案:A
7.(2022·广东深圳)立方烷是一种新合成的烃,其分子结构为正方体结构,其碳架结构如图所示。下列有关立方烷的说法正确的是 ( )
A.立方烷的分子式为C8H18
B.立方烷与氯气发生取代反应,1 ml立方烷最多会生成4 ml HCl
C.1 ml立方烷完全燃烧消耗氧气的体积为224 L
D.立方烷的一氯代物只有一种
解析:A项,根据碳原子成键特点,立方烷的分子式为C8H8,错误;B项,1 ml立方烷与氯气反应,最多需要8 ml 氯气,生成8 ml HCl,错误;C项,完全燃烧1 ml立方烷需要10 ml氧气,在标准状况下为224 L,但氧气的状态不确定,不一定为标准状况,错误;D项,立方烷分子是高度对称的,分子中只有一种等效氢,故其一氯代物只有一种,正确。
答案:D
【拓展提高】
8.将1 ml甲烷与适量的Cl2混合后光照,充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 ml,则参加反应的Cl2的物质的量为 ( )
A.1.5 ml B.3 ml C.4.5 ml D.6 ml
解析:解答此题宜用原子守恒法。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的,故这四种取代物共1 ml,设CH3Cl物质的量为x,则x+(x+0.1 ml)+(x+0.2 ml)+(x+0.3 ml)=1 ml,得x=0.1 ml,即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1 ml、0.2 ml、0.3 ml、0.4 ml,含氯原子的物质的量共为0.1 ml×1+0.2 ml×2+0.3 ml×
3+0.4 ml×4=3 ml,而一个氯气分子中只有一个氯原子参加取代反应,因此消耗的Cl2也为3 ml。
答案:B
9.取标准状况下的CH4和过量O2的混合气体840 mL点燃,将燃烧后的产物用过量碱石灰吸收,碱石灰质量增加0.6 g。计算:
(1)碱石灰吸收后所剩气体的体积(标准状况下)为 L。
(2)原混合气体中CH4与O2的体积比为 。
解析:(1)将燃烧后的气体用过量的碱石灰吸收,增重0.6 g,说明参加反应的甲烷与氧气的质量为0.6 g,设甲烷的物质的量为x,则参加反应的氧气的物质的量为2x,16 g/ml×x+32 g/ml×2x=0.6 g,x=0.007 5 ml,即甲烷的物质的量为0.007 5 ml,参加反应的氧气的物质的量为0.007 5 ml×2=0.015 ml,混合气体的总物质的量为=0.037 5 ml,故碱石灰吸收后剩余氧气的物质的量为0.037 5 ml-0.007 5 ml-0.015 ml=0.015 ml,标准状况下体积为0.015 ml×22.4 L/ml=0.336 L。(2)原混合气体中甲烷0.007 5 ml,氧气0.037 5 ml-0.007 5 ml=0.03 ml,两者的体积比为0.0075 ml∶0.03ml=
1∶4。
答案:(1)0.336 (2)1∶4
【挑战创新】
10.(2022·广东珠海)某同学探究甲烷与氧化剂反应,设计下图所示实验。已知碳化铝(Al4C3)与水反应生成氢氧化铝和甲烷。
实验现象:溴水不褪色,无水硫酸铜变蓝色,澄清石灰水变浑浊。
回答下列问题。
(1)写出碳化铝与稀硫酸反应的化学方程式: 。
(2)加入试剂前,应先进行的一步操作是 。
(3)经测定,甲烷与氧化铜反应时每消耗1 ml 甲烷转移电子7 ml,写出实验时硬质玻璃管中发生反应的化学方程式: 。
(4)下列对实验中的有关现象与结论叙述正确的是 (填字母)。
A.甲烷不能与溴水反应,推知甲烷不能与卤素单质反应
B.酸性高锰酸钾溶液不褪色,结论是通常条件下甲烷不能与强氧化剂反应
C.硬质玻璃管中黑色粉末无颜色变化,结论是甲烷不能与氧化铜反应
D.硬质玻璃管中黑色粉末变红色,推断氧化铜与甲烷反应只生成水和二氧
化碳
(5)集气瓶中用排水法收集到的气体是 。
(6)甲烷是一种重要的化工原料和新型燃料。写出用氢氧化钾溶液作电解质时甲烷燃料电池的正极电极反应式: 。
解析:(1)碳化铝(Al4C3)与水反应生成氢氧化铝和甲烷,碳化铝与稀硫酸反应可理解为碳化铝(Al4C3)与水反应,产物再与稀硫酸反应,所以产物为硫酸铝和甲烷,反应方程式为Al4C3+6H2SO42Al2(SO4)3+3CH4↑。
(2)该装置中要制取气体,并验证其性质,加入试剂前,应先进行的一步操作是检查装置的气密性。
(3)甲烷中碳元素化合价为-4价,甲烷与氧化铜反应,碳元素化合价升高,
1 ml CH4失去7 ml电子,则2 ml CH4失去14 ml电子,反应消耗7 ml CuO,故CH4与CuO反应的物质的量之比为2∶7。根据原子守恒、电子守恒,可得硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为2CH4+7CuO7Cu+CO+CO2+4H2O。
(4)A项,甲烷不能与溴水反应,但甲烷能与卤素单质发生取代反应,错误;B项,由于酸性高锰酸钾溶液具有强氧化性,甲烷不能使其褪色,说明在通常条件下,甲烷不能与强氧化剂发生反应,正确;C项,当少量甲烷参加反应,硬质试管中的黑色粉末为氧化铜和少量铜的混合物,也可能为氧化亚铜,黑色粉末也会无明显颜色变化,因此不能得出甲烷不与氧化铜反应的结论,错误;D项,当氧化铜与甲烷反应生成水、二氧化碳和一氧化碳时,硬质试管中黑色粉末也能变红色,因此不能说明两者反应只生成水和二氧化碳,错误。
(5)制取的CH4在硬质玻璃管中与CuO发生反应2CH4+7CuO7Cu+CO+CO2+4H2O,反应产生的CO2与澄清石灰水发生反应产生CaCO3沉淀,可能未反应的CH4及反应产生的CO气体不能溶解,被用排水的方法收集在集气瓶中,故集气瓶中用排水法收集到的气体是CO或CH4、CO。
(6)用氢氧化钾溶液作电解质时,在甲烷燃料电池中通入甲烷的电极为负极,甲烷失去电子变为K2CO3,通入O2的电极为正极,正极上O2得到电子被还原成OH-,故该燃料电池的正极电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-。
答案:(1)Al4C3+6H2SO42Al2(SO4)3+3CH4↑
(2)检查装置的气密性
(3)2CH4+7CuO7Cu+CO+CO2+4H2O
(4)B
(5)CO(或CO、CH4)
(6)O2+4e-+2H2O4OH-