专题28 甲烷、乙烯、苯、煤、石油、天然气的绿综合利用 常考点归纳与变式演练 作业 高中化学 一轮复习 人教版(2022年)
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一、选择题(每小题只有一个选项符合题意)
1.中央经济工作会议将碳达峰和碳中和列为主要任务之一,在此背景下,“新能源”、“低碳”、“节能减排”、“绿色化学”等概念愈来愈受到人们的重视。下列说法不正确的是
A.太阳能、 地热能、氢能均属于“新能源”
B.“低碳”是指采用含碳量低的烃类作为燃料
C.图中HCl的循环使用体现了“节能减排”思想
D.用乙烷和氯气光照制取氣乙烷不是最理想的“原子经济性反应”
【答案】B
【解析】A.太阳能、地热能、氢能、生物能以及核能均属于“新能源”,故A正确;B.“低碳”主要是指二氧化碳的排放量,故B错;C.图中HCl的循环利用,排除的水无污染,符合“节能减排”思想,故C正确;D.用乙烷和氯气光照制取氣乙烷,会有副反应发生,生成二氯乙烷等副产物,所以导致C原子利用率低,即用乙烷和氯气光照制取氣乙烷不是最理想的“原子经济性反应”,而应用乙烯与氯化氢加成制取,故D正确;答案选B。
2.生活中处处有化学。下列说法错误的是
A.天然橡胶的主要成分是聚苯乙烯B.天然气的主要成分是甲烷
C.乙烯可用作水果催熟剂D.苯酚可用作消毒剂
【答案】A
【解析】A.天然橡胶的主要成分聚异戊二烯,故A错误;B.天然气的主要成分是甲烷,故B正确;C.乙烯具有植物生成调节作用,可以用作水果催熟剂,故C正确;D.苯酚能使蛋白质的变性、具有消毒防腐作用,低浓度时可用作杀菌消毒剂,D正确;故选A。
3.下列叙述正确的是
A.乙烷中含乙烯杂质可以加入氢气反应除去
B.C4H9Br的同分异构体有4种
C.等物质的量CH4和Cl2混合光照,属于取代反应,生成4种产物
D.乙烯使酸性KMnO4褪色,属于加成反应
【答案】B
【解析】A. 乙烷中含乙烯杂质不能加入氢气反应除去,反应无明显现象,无法控制氢气的用量,易引入新杂质氢气或除不尽乙烯,故A错误;B.C4H10有CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH两种结构,有4种等效氢,一元取代物有四种,故C4H9Br的同分异构体有4种,故B正确;C.等物质的量CH4和Cl2混合光照,属于取代反应,生成4种有机物和一种无机物氯化氢,故C错误;D.乙烯使酸性KMnO4褪色,属于氧化反应,故D错误;故答案为B。
4.二氟甲烷(CH2F2)是性能优异的环保产品,它可替代某些会破坏臭氧层的“氟利昂”产品,用作空调、冰箱和冷冻库中的致冷剂,对二氟甲烷认识正确的是
A.属于饱和烃B.有两种同分异构体C.属于共价化合物D.是正四面体结构
【答案】C
【解析】A.二氟甲烷(CH2F2)中含有卤素原子,属于卤代烃,不属于烃,故A错误;B、甲烷是正四面体结构,二氟甲烷没有同分异构体,故B错误;C.CH2F2分子中各原子均形成共价键,属于共价化合物,故C正确;D.甲烷是正四面体结构,碳原子位于正四面体的中心,4个氢原子分别位于正四面体的4个顶点,当甲烷分子上的2个氢原子被氟原子取代后,由于原子之间的相互影响,键长、键角都发生了变化,CH2F2不是正四面体结构,故D错误;故选C。
5.已知甲、乙两种物质的结构简式如图所示,下列说法错误的是。
A.甲、乙两种物质互为同分异构体
B.乙分子中所有碳原子有可能共面
C.甲的一氯代物有5种(不考虑立体异构)
D.甲、乙都能发生加成反应
【答案】B
【解析】A.二者分子中均含9个C、12个H,结构不同,二者互为同分异构体,故A正确;B.乙中含1个饱和碳原子,和其相连的4个碳原子构成正四面体,所有碳原子一定不能共面,故B错误;C.甲中苯环上3种H,侧链上2种H,则一氯代物有5种,故C正确;D.甲含苯环,乙含碳碳双键,二者均可发生加成反应,故D正确;故选B。
6.关于化合物二苯基甲烷(),下列说法正确的是
A.可以发生取代、加成、加聚反应B.是苯的同系物
C.其一氯代物有4种D.所有碳原子一定共平面
【答案】C
【解析】A. 二苯基甲烷苯环上可以发生取代与加成反应,但不含碳碳双键,不能发生加聚反应,A错误;B. 二苯基甲烷含有两个苯环,苯的同系物只含有一个苯环,且不符合CnH2n-6的通式,不是苯的同系物,B错误;C. 二苯基甲烷苯环上有3种H,烃基上有1种H,共4种H,一氯代物有4种,C正确;D. 二苯基甲烷含有一个饱和碳原子,具有甲烷的结构特征,且C-C单键可自由旋转,则所有的碳原子不一定在同一个平面上,D错误;故选C。
7.1 ml某烷烃在氧气中充分燃烧,需要消耗氧气246.4 L(标准状况),它在光照的条件下与氯气反应,生成4种不同的一氯取代物。该烷烃的结构简式是
A.B.CH3CH2CH2CH2CH3
C.D.
【答案】A
【解析】由题意知,该有机物充分燃烧消耗O2物质的量n(O2)=,由烷烃燃烧通式,得,解得n=7,即该烷烃中有7个碳,即C7H16,由题意知,该有机物含4种氢,故答案选A。
8.下列说法不正确的是( )
①CH3﹣CH=CH2和CH2=CH2的最简式相同
②CH≡CH和C6H6含碳量相同
③丁二烯和异戊二烯为同系物
④正戊烷、异戊烷、新戊烷的沸点逐渐变低
⑤标准状况下,11.2L的庚烷所含的分子数为0.5NA(NA为阿伏加德罗常数)
⑥能够快速、微量、精确的测定相对分子质量的物理方法是核磁共振谱法。
A.①和⑤B.②和③C.⑤和⑥D.④和⑥
【答案】C
【解析】①CH3﹣CH=CH2和CH2=CH2为同系物,二者的最简式为CH2,正确;②CH≡CH和C6H6二者最简式相同,含碳量相同,正确;③二者碳碳双键的数目相同,是同系物,正确;④分子式相同,支链增多,沸点越低,三者的沸点逐渐降低,正确;⑤标况下庚烷不是气体,不能使用标况下的气体摩尔体积计算,错误;⑥测定相对分子质量的物理方法是质谱法,错误。综上所述,不正确的是⑤和⑥。答案为C。
9.1ml某链烃最多能和2mlHCl发生加成反应,生成1ml氯代烷,1ml该氯代烷能与6mlCl2发生取代反应,生成只含有碳氯两种元素的氯代烃,该链烃可能是
A.CH3CH=CH2 B.CH3C≡CH
B.C.CH3CH2C≡CHD.CH2=CHCH=CH2
【答案】B
【解析】A.1mlCH3CH=CH2最多能和1mlHCl发生加成反应,A不满足题意;B.1mlCH3C≡CH最多能和2mlHCl发生加成反应生成C3H6Cl2,1mlC3H6Cl2能与6mlCl2发生取代反应,生成只含有碳氯两种元素的氯代烃C3Cl8,B满足题意;C.1mlCH3CH2C≡CH最多能和2mlHCl发生加成反应生成C4H8Cl2,1mlC4H8Cl2能与6mlCl2发生取代反应,生成C4H2Cl8,该产物含H,C不满足题意;D.1mlCH2=CHCH=CH2最多能和2mlHCl发生加成反应生成C4H8Cl2,1mlC4H8Cl2能与6mlCl2发生取代反应,生成C4H2Cl8,该产物含H,D不满足题意。答案选B。
二、多选题(每小题有一个或两个选项符合题意)
10.关于有机化合物(a)、(b)、(c)和(d),下列说法错误的是
A.(a)和(b)均能发生取代反应
B.(c)和(d)中所有碳原子均可能共平面
C.(a)、(b)、(c)、(d)互为同系物
D.(a)的二氯取代物有12种(不包含立体异构)
【答案】C
【解析】A.苯环上的氢原子可发生取代反应,且(a)和(b)的苯环均还有H,A正确;B.(c)和(d)中的碳碳单键可以旋转,故所有碳原子均可能在同一平面上,B正确;C.同系物是指结构相似在组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质,(b)与(a)、(c)、(d)结构不相似,C错误;D.(a)的一氯代物为,共3种,在此基础之上寻找二氯代物为:中7种,中4种,中1种,共12种,D正确;故答案为:C。
11.下列关于“自行车烃”(如图所示)的叙述正确的是
A.可以发生取代反应B.易溶于水
C.其密度大于水的密度D.与环己烷为同系物
【答案】A
【解析】A.“自行车烃”为饱和烃,具有类似环己烷的性质,可以发生取代反应,A正确;B.“自行车烃”属于烃,难溶于水,B不正确;C.“自行车烃”属于烃,其密度小于水的密度,C不正确;D.“自行车烃”分子内含有2个环,与环己烷的结构不相似,不互为同系物,D不正确;故答案选A。
12.下列反应在一定条件下进行,反应类型正确的是( )
A.CH3CH2OH+HO-NO2→H2O+CH3CH2ONO2(取代反应)
B.2CH2=CH2+O2→2CH3CHO(加成反应)
C.nCH2=CHCH3→(加聚反应)
D.→+H2O(消去反应)
【答案】AC
【解析】A. 乙醇CH3CH2OH与浓硝酸在浓硫酸存在条件下加热发生酯化反应产生硝酸乙酯和水,乙醇分子中的羟基被硝基取代产生CH3CH2ONO2,-OH与H结合形成水,反应类型为取代反应,A正确;B. CH2=CH2与O2在催化剂存在条件下被氧化产生乙醛CH3CHO,反应类型为氧化反应,B错误;C. 丙烯 CH2=CHCH3分子中含有碳碳双键,在一定条件下断裂双键中较活泼的碳碳键,这些不饱和碳原子结合在一起形成聚丙烯,反应类型为加聚反应,C正确;D. 乙二醇分子中含有2个-OH,连接在2个C原子上,与浓硫酸混合加热,发生取代反应产生和水,反应类型为取代反应,D错误;故合理选项是AC。
13.下列说法正确的是
A.烷烃的通式为CnH2n+2,随着n值的增大,碳元素的质量分数逐渐减小
B.乙烯与溴水发生加成反应的产物为溴乙烷
C.1ml苯恰好与3ml氢气完全加成,说明一个苯分子中有三个碳碳双键
D.C7H16中主链上有5个碳原子的烷烃共有5种
【答案】D
【解析】A.烷烃中随着n值的增大,碳元素的质量分数逐渐增大,A项错误;B.乙烯与溴水的加成产物是1,2-二溴乙烷,B项错误;C.苯分子结构中不存在碳碳双键,C项错误;D.C7H16中主链上有5个碳原子的结构有CH(C2H5)3、、、(CH3)3CCH2CH2CH3、CH3CH2C(CH3)2CH2CH3,共5种,D项正确;故选D。
三、填空题
14.乙烯是石油裂解气的主要成分,它的产量通常用来衡量一个国家的石油化工水平。请回答下列问题:
(1)乙烯的空间结构为_______;(2)鉴别乙烷和乙烯的试剂是_______(填字母)。
A.稀硫酸 B.溴的四氯化碳溶液 C.溴水
D.酸性高锰酸钾溶液 E.酒精
(3)下列物质中,可以通过乙烯发生加成反应得到的是_______(填字母序号)。
A.CH3CH3 B.CH3CHCl2 C.CH3CH2OH D.CH3CH2Br
(4)已知乙烯与异丁烯[CH2=C(CH3)2]互为同系物,写出异丁烯在一定条件下生成聚异丁烯的化学反应方程式:_______,该反应类型为_______。
(5) m克乙烯和丙烯的混合气体完全燃烧消耗的氧气的物质的量为_______。
(6)两种气态烃组成的混合气体,完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随着混合烃的物质的量的变化如图所示,则下列对混合烃的判断正确的是_______(填字母序号)。
①可能有C2H2 ②一定有CH4 ③一定有C3H8 ④一定没有C4H6 ⑤可能有C2H6 ⑥一定有C2H4 ⑦可能有C3H4
A.①②③⑤ B.②④⑥⑦ C.③⑤⑦ D.②④⑦
【答案】(1)平面结构(平面形)
(2) BCD
(3) ACD
(4) nCH2=C(CH3)2 加聚反应
(5)
(6) D
【解析】(1)乙烯的空间结构为平面结构(平面形),6个原子共平面;(2) A. 乙烷和乙烯都不与稀硫酸反应,不能用稀硫酸鉴别乙烷和乙烯,故不选A;
B.乙烯与溴的四氯化碳溶液发生加成反应,乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色,能用溴的四氯化碳溶液鉴别乙烷和乙烯,故选B;
C.乙烯与溴水发生加成反应,乙烯能使溴水褪色,能用溴水鉴别乙烷和乙烯,故选C;D.乙烯能被酸性高锰酸钾溶液氧化,乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色,能用酸性高锰酸钾溶液鉴别乙烷和乙烯,故选D;E. 乙烷和乙烯都不与酒精反应,不能用酒精鉴别乙烷和乙烯,故不选E;(3) A.乙烯和氢气发生加成反应生成CH3CH3 ,故选A;B. 乙烯和氯化氢发生加成反应生成CH3CH2Cl,不能得到CH3CHCl2,故不选B ;C. 乙烯和水发生加成反应生成CH3CH2OH,故选C; D. 乙烯和溴化氢发生加成反应生成CH3CH2Br,故选D;选ACD; (4)异丁烯在一定条件下发生加聚反应生成聚异丁烯,化学反应方程式是nCH2=C(CH3)2,该反应类型为加聚反应。
(5) 乙烯和丙烯最简式都是CH2,m克乙烯和丙烯的混合气体含CH2的物质的量是,根据,完全燃烧消耗的氧气的物质的量为;(6)两种气态烃组成的混合气体,完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随着混合烃的物质的量的变化如图所示,根据图示可知,1ml烃燃烧生成1.6mlCO2和2ml水,则该烃的平均分子式是,碳原子平均值为1.6,所以一定有甲烷,另一种烃C原子数大于1.6;H原子平均值为4,甲烷中H原子数是4,另一种烃H原子数一定等于4;①C2H2中H原子数是2,一定不含C2H2,故不选①;②一定有CH4,故选②;③C3H8中H原子数是8,一定不含C3H8,故不选③;④C4H6中H原子数是6,一定没有C4H6,故选④; ⑤C2H6中H原子数是6,一定没有C2H6,故不选⑤; ⑥另一种烃C原子数大于1.6,H原子数等于4,可能定有C2H4,故不选⑥; ⑦另一种烃C原子数大于1.6,H原子数等于4,所以可能有C3H4,故选⑦;选D。
15.按要求填空。
(1)烃A的构结简式为:。若A是由炔烃与H2加成得到,则该炔烃的系统名称为_____________;若A是由单烯烃与H2加成得到,则这样的单烯烃有______________种。
(2)粗溴苯呈褐色,除去其中杂质的离子方程式为_________________。
(3)某有机物的结构简式为:,请回答:
①该有机物中在一条直线上最多有___________个碳原子。
②该有机物中在同一平面上最多有____________个碳原子。
【答案】(1)3,5—二甲基—3乙基—1—己炔 3
(2)Br2+2OH-=BrO-+Br-+H2O
(3)6 14
【解析】(1)烃A的构结简式为:。若A是由炔烃与H2加成得到,则该炔烃的结构简式为,系统名称为3,5-二甲基-3乙基-1-己炔;若A是由单烯烃与H2加成得到,则这样的单烯烃有、、,共计是3种。
(2)粗溴苯呈褐色,是因为含有单质溴,可以用氢氧化钠溶液除去,则除去其中杂质的离子方程式为Br2+2OH-=BrO-+Br-+H2O。
(3)①由于碳碳三键是直线形结构,苯环是平面正六边形结构,则该有机物中在一条直线上最多有6个碳原子,即,其中标注*的碳原子位于一条直线上。
②由于碳碳三键是直线形结构,苯环是平面正六边形结构,碳碳双键是平面形结构,又因为碳碳单键可以旋转,则该有机物中所有碳原子均可能在在同一平面上,即最多有14个碳原子。
16.现有下列有机化合物,请按要求填空:
A.CH3CH=CHCH3 B. C. D.CH3C≡CH E.CH2=CH2 F. G.C4H10O
(1)写出C的名称___(用系统命名法)。
(2)与CH3CH3互为同系物的是___,以上互为同分异构体的是___。(填字母序号,下同)
(3)写出A的顺式结构的结构简式___。
(4)写出D与足量溴水反应的化学方程式___。
(5)G物质有多种同分异构体,其中与钠不反应的同分异构体有___种;能催化氧化为醛的同分异构体有__种。
【答案】(1)2−甲基−2−丁烯
(2) B CF
(3)顺式异构:,反式异构:
(4)CH3C≡CH+2Br2
(5) 3 2
【解析】(1)
从左边开始编号,其C的名称为2−甲基−2−丁烯;故答案为:2−甲基−2−丁烯。
(2)
A、C、E为烯烃,F为环烷烃,D为炔烃,G为醇或醚,B为烷烃,CH3CH3是烷烃,因此与CH3CH3互为同系物的是B,CF分子式都为C5H10,结构式不同,两者互为同分异构体;故答案为:B;CF。
(3)
A的顺式结构的结构简式,顺式异构:,反式异构:;故答案为:顺式异构:,反式异构:。
(4)
D(CH3C≡CH)与足量溴水反应的化学方程式CH3C≡CH+2Br2;故答案为:CH3C≡CH+2Br2。
(5)G物质有多种同分异构体,其中与钠不反应的同分异构体即不含羟基,则同分异构体为CH3OCH2CH2CH3、CH3CH2OCH2CH3、CH3OCH(CH3)2共有3种;能催化氧化为醛的(即含有—CH2OH)同分异构体有CH3CH2CH2CH2OH、(CH3)2CHCH2OH等2种;故答案为:3;2。
17.实验室用乙醇和浓硫酸反应制备乙烯,乙烯再与溴反应制备1,2—二溴乙烷。装置如图所示(加热及夹持装置省略):
已知:①乙醇在浓硫酸、140℃的条件下脱水生成乙醚。
②制备乙烯时,部分乙醇可能与浓硫酸反应产生少量C和SO2。
有关数据列表如下:
回答下列问题:
(1)该装置中盛放碎瓷片的仪器名称____;盛放浓硫酸和乙醇的仪器名称___,该仪器比起普通分液漏斗,优点是___;装置B的作用____。
(2)要想检验该实验中产生SO2气体,可在装置C中装____溶液。装置D中10%NaOH溶液的作用是___。装置E中装的液体和C中相同,作用是___。
(3)制备乙烯的化学反应方程式为___。用化学方程式解释装置A中反应液变黑并产生CO2、SO2气体的原因:___。
(4)在制备乙烯时,要尽快地把反应温度提高到170℃左右,否则会产生一种副产物可用于医疗上的麻醉剂,请写出生成该物质的化学反应方程式___。
(5)现用4.6 g的无水乙醇为原料制备1,2—二溴乙烷,实验结束后得到9.4 g产品,则1,2—二溴乙烷的产率为___。
【答案】(1) 三颈烧瓶 恒压滴液漏斗 使液体顺利滴下 作安全瓶
(2) 品红溶液 除CO2、SO2 检验SO2是否除尽
(3) CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O CH3CH2OH +2H2SO4(浓)2C+2SO2↑+5H2O
(4)CH3CH2OH+CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O
(5)50%
【解析】由装置图可知,在A装置用乙醇和浓硫酸反应制备乙烯,F装置中乙烯与溴反应制备1,2—二溴乙烷,制备乙烯时部分乙醇可能与浓硫酸反应产生CO2、SO2,则D装置中10%NaOH溶液的作用是除CO2、SO2,装置B中的长玻璃导管与大气相连,可以防倒吸,起安全瓶作用,尾气含有溴蒸气,可用稀碱液吸收,据此分析解答。
(1)根据图示可知:该装置中盛放碎瓷片的仪器名称为三颈烧瓶;盛放浓硫酸和乙醇的仪器中有玻璃导管,使漏斗液体上下相通,能够使液体顺利滴下,其名称为恒压滴液漏斗;该仪器的优点是可以使液体顺利滴下;装置B中的长玻璃导管与大气相连,可以防倒吸,起安全瓶作用;(2)SO2气体具有漂白性,能够使品红溶液褪色,故要检验其存在,可以在装置C中盛放品红溶液,可观察到的实验现象是:品红溶液褪色;制备乙烯时部分乙醇可能与浓硫酸反应产生CO2、SO2,二者是酸性氧化物,能够与碱反应产生可溶性盐,实验中一般常用氢氧化钠溶液吸收,所以装置C中10%NaOH溶液的作用是除CO2、SO2;装置E中装的液体和C中相同,溶液也是品红溶液,其作用是检验SO2在装置D中是否被NaOH溶液完全除去,若被除尽,则品红溶液不褪色;(3)在三颈烧瓶A中发生反应是乙醇在浓硫酸作催化剂条件下加热170℃,发生分子内脱水制取乙烯,化学反应方程式为:CH3CH2OH CH2=CH2↑+H2O;浓硫酸具有脱水性、强氧化性,会将乙醇脱水碳化,浓硫酸本身被还原为二氧化硫,同时产生水,该反应的化学方程式为:CH3CH2OH +2H2SO4(浓)2C+2SO2↑+5H2O;(4)乙醇在浓硫酸、140℃的条件下,发生副反应,乙醇分子间脱水生成乙醚,该反应的化学方程式为:CH3CH2OH+CH3CH2OHCH3CH2OCH2CH3+H2O;(5)4.6 g无水乙醇的物质的量n(CH3CH2OH)=,根据C元素守恒,可知1 ml乙醇理论上产生1 ml乙烯,产生的乙烯再与溴水反应产生1 ml的1,2-二溴乙烷,则0.1 ml的乙醇理论上可制取得到0.1 ml的1,2-二溴乙烷,实际上反应后制取得到9.4 g 的1,2-二溴乙烷的物质的量n(C2H4Br2)=, 则1,2-二溴乙烷的产率为:。
物质
乙醇
1,2—二溴乙烷
溴
密度g·cm-3
0.79
2.2
3.12
沸点/℃
78.5
132
59
相对分子质量
46
188
160
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