人教版 (2019)选择性必修3第一节 烷烃一课一练

第二章 烃

第一节　烷 烃

【即时训练】

一、单选题

1．范哗在《后汉书》中记载：“火井欲出其火，先以家火投之，···光耀十里。以竹筒盛之，接其光而无炭也。取井火还煮井水，一斛水得四五斗盐，家火煮之，不过二三斗盐耳。”下列叙述不正确的是

A．火井中可扩散出大量天然气，天然气的主要成分为CH4

B．竹筒的主要成分是纤维素，纤维素和淀粉互为同分异构体

C．“煮井水”是利用天然气燃烧放出的热，进行食盐的蒸发结晶

D．通过燃烧薪柴的“家火”获得食盐的速率可能小于“井火”

2．甲烷的分子式是

A．CH4 B．C6H6 C．C2H4 D．C3H6

3．下列说法中不正确的是

A．金刚石与C60互为同素异形体 B．16O与18O核外电子排布不同

C．麦芽糖与蔗糖互为同分异构体 D．CH3CH3与CH(CH3)3互为同系物

4．下列化学用语表示正确的是

A．1-丁烯的键线式：

B．甲基的电子式：

C．CH3CH(C2H5)2 系统命名：3，3-二甲基戊烷

D．对硝基甲苯的结构简式：

5．下列有关有机物的说法中正确的是

A．凡是含碳元素的化合物都属于有机物

B．烃是指分子里含有碳、氢元素的化合物

C．所有的有机物都很容易燃烧

D．有机物所发生的反应，一般比较复杂，速度缓慢，并且还常伴有副反应发生

6．正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，下列有关说法正确的是

A．正己烷的分子式为C6H12 B．正己烷的一氯代物有4种

C．正己烷与正丁烷互为同系物 D．正己烷能与溴发生取代反应而使溴水褪色

7．甲同学给分子式为C12H26的某烷烃命名为“2，4-二甲基-3，5-二乙基己烷”，乙同学认为甲同学命名错误，有关该烷烃的说法，你认为正确的是

A．该烷烃正确名称应为：2，4，5-三甲基-3-乙基庚烷

B．该烷烃分子中含有5个支链

C．该烷烃的一氯代物有10钟

D．该烷烃可以看成是11种不同类型的单烯烃与氢气加成后的产物

8．下列说法正确的是

A．乙醚和石油醚(轻质石油产品)互为同系物

B．有机物的同分异构体一定属于有机物

C．金刚石和石墨互为同素异形体，且它们的硬度都很大

D．甲酸甲酯和乙酸互为同分异构体

9．下列说法不正确的是

A．乙醚和丁醇互为同分异构体

B．与不属于同系物关系

C．分子式C8H10的苯的同系物共有3种结构

D．立方烷()经硝化可得到六硝基立方烷，其可能的结构有3种

10．烃分子中，碳原子连三个氢原子时称为伯碳原子，连两个氢原子时称为仲碳原子，连一个氢原子时称为叔碳原子，不连氢原子时称为季碳原子。某烷烃分子中有m个伯碳原子，n个仲碳原子，a个季碳原子，则该烷烃分子中叔碳原子的数目是

A． B． C． D．

11．某多环有机分子结构如图所示，有关该分子的说法正确的是

A．分子式为C20H24

B．一氯代物的同分异构体只有三种

C．分子中含有二个亚甲基(-CH2-)

D．分子中含有8个五元碳环

12．2020年南开大学周其林团队研究手性螺环化合物成绩突出。螺环化合物区()是一种重要的有机催化剂，下列关于X的说法正确的是

A．与丙苯互为同分异构体

B．仅含有2个手性碳原子

C．所有C原子有可能共平面

D．一氯代物共有3种(不考虑立体异构)

二、实验题

13．如图所示，U形管的左端用橡胶塞封闭，充有甲烷和氯气(体积比为1：4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有漫射光的地方让混合气体缓慢反应一段时间。

(1)假设甲烷与氯气完全反应且只生成一种有机物，写出反应的化学方程式___________。

(2)该反应的反应类型为___________

(3)经过几个小时的反应，U形管右端的水面变化是___________。

A．升高    B．降低      C．不变  D．无法确定

(4)右端玻璃管的作用是___________。

(5)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到现象是___________。

(6)若水中含有AgNO3，则水中反应离子方程式___________

(7) 若题目中甲烷与氯气的体积比为1∶1，则得到的产物为___________(填字母)。

A．、HCl                    B．、HCl          

C．、              D．、、、、HCl

(8)若把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象是 ___________(填字母)

①黄绿色逐渐消失　②试管壁上有黄色油珠出现　③水位在试管内上升到一定高度

④水槽内有少量晶体析出   ⑤液面上有白雾

A．①③           B．①②③         C．①②③④⑤    D．①②④⑤

14．如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1:4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。

(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式__，该反应的反应类型是___。

(2)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是___。

A．升高            B．降低          C．不变      D．无法确定

(3)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到__。

(4)将1molCH4和一定物质的量的Cl2混合均匀，以漫射光照射使CH4与Cl2发生取代反应。反应后CH4与Cl2均无剩余，且生成了等物质的量的四种有机取代物，则参加反应的Cl2的物质的量是__。

15．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图所示。

根据设计要求回答下列问题：

(1)A装置中发生反应的离子方程式是_______。

(2)B装置有三种功能：①_______；

②均匀混合气体；③控制气流速度。

(3)在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式：_______。

(4)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是_______。

(5)E装置的作用是_______(填字母)。

A．吸收氯气　B．吸收氯化氢　C．防止倒吸

(6)该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气中主要的含氯有机物为_______(填字母)。

A．CH3Cl  B．CH2Cl2 C．CHCl3  D．CCl4

16．下图是研究甲烷取代反应实验装置图，具体的实验方法是：

取一个100mL的大量筒，用排饱和食盐水的方法先后收集20mLCH4和80mLCl2，进行实验。

(1)若研究甲烷与氯气的取代反应，还需要的条件是___________。

(2)若将如图所示装置放在光亮的地方，等待片刻，观察到的现象是___________。

(3)写出甲烷和氯气的第一步反应方程式___________。

参考答案

1．B

【详解】

A．天然气的主要成分为CH4，是绿色燃料，故A正确；

B．纤维素和淀粉同为多糖，(C6H10O5)n，但是n可能不同，不是同分异构体，故B错误；

C．“煮井水”是利用天然气燃烧，天燃气燃烧会放出大量的热，对食盐溶液进行蒸发结晶，故C正确；

D．通过燃烧薪放出的热量小于甲烷燃烧放出的热量，获得食盐的速率可能小于“井火”，故D正确；

故选B。

2．A

【详解】

A．CH4是甲烷的分子式，A正确；

B．C6H6是苯的分子式，B错误；

C．C2H4是乙烯的分子式，C错误；

D．C3H6是丙烯或环丙烷的分子式，D错误。

答案选A。

3．B

【详解】

A．金刚石与C60均由碳元素形成的不同单质，互为同素异形体，A说法正确；

B．16O与18O核外电子均为8个，电子排布相同，B说法错误；

C．麦芽糖与蔗糖均为二糖，分子式相同，结构不同，互为同分异构体，C说法正确；

D．CH3CH3与CH(CH3)3结构相似，均只含有C-C单键，组成上相差1个CH2结构，互为同系物，D说法正确；

答案为B。

4．A

【详解】

A．1-丁烯的结构简式为：CH3CH2CH2CH2，键线式：，故A正确；

B．甲基的电子式：，故B错误；

C．CH3CH(C2H5)2系统命名：3-甲基戊烷，故C错误；

D．硝基写在苯环左边应该表示为：O2N-，故D错误；

故选A。

5．D

【详解】

A．凡是含碳元素的化合物不一定属于有机物，如二氧化碳，为无机物，A说法错误；

B．烃是指分子里仅含有碳、氢元素的化合物，不能含有第三种元素，B说法错误；

C．有的有机物都很容易燃烧，如卤代烃不燃烧，C说法错误；

D．有机物反应的特点为一般比较复杂，速度缓慢，并且还常伴有副反应发生，D说法正确；

答案为D。

6．C

【详解】

A．正己烷为烷烃，其中只含C、H元素，球棍模型中直径较大的原子为C，直径较小的原子为H，根据球棍模型可知正己烷的分子式为C6H14，故A错误；

B．正己烷具有对称结构，结构中存在3种不同化学环境的氢原子，因此正己烷的一氯代物有3种，故B错误；

C．正丁烷的化学式为C4H10，其结构与正己烷相似，二者的化学式相差2个CH2基团，二者互为同系物，故C正确；

D．正己烷与溴水不发生反应，但溴单质能溶于正己烷中，因此正己烷与溴水混合时，发生萃取而使溴水褪色，故D错误；

综上所述，说法正确的是C项，故答案为C。

7．A

【详解】

A．根据甲同学的命名可判断该烷烃的结构简式为：，其正确名称应为2，4，5-三甲基-3-乙基庚烷，故A项正确；

B．分子中有4个支链，B项错；

C．该烷烃分子中共含11种类型的氢原子，因此一氯代物有11种，C项错误；

D．该烷烃中相邻碳原子上都有氢原子的可看成是烯烃加成后的产物，去氢之后还原的烯烃共有10种，故D项错误。

答案选A。

8．D

【详解】

A．乙醚含有醚键，石油醚为轻质石油产品，是低相对分子质量烷烃类的混合物、主要为戊烷和己烷的混合物，二者不是同系物，故A错误；

B．尿素CO(NH2)2是有机物，同分异构体NH4CNO是无机物，故B错误；

C．金刚石和石墨都是由碳元素组成的不同单质，互为同素异形体，石墨的硬度小，故C错误；

D．甲酸甲酯和乙酸的分子式相同而结构不同，故互为同分异构体，故D正确；

故选：D。

9．C

【详解】

A．乙醚和1-丁醇的分子式均为C4H10O，结构不同，互为同分异构体，故A正确；

B．两者分别为苯甲醇和苯酚，属不同种类物质，不是同系物，故B正确；

C．分子式为C8H10的芳香烃，分子中含有1个苯环，侧链为烷基，若有1个侧链，为-CH2-CH3，有一种；若有2个侧链，为-CH3，有邻、间、对三种，故符合条件的结构共有4种，故C错误；

D．立方烷共8个氢原子，经硝化可得到六硝基立方烷，两个H原子可能是相邻、同一面的对角线顶点上、通过体心的对角线顶点上，所以其可能的结构有3种，故D正确；

故选：C。

10．C

【详解】

设该烷烃分子中含有x个叔碳原子，则碳原子总数为m+n+x+a，该烷烃分子中有m个伯碳原子，n个仲碳原子，x个叔碳原子，a个季碳原子，则该烷烃分子氢原子总数为：3m+2n+x，又因为烷烃分子的通式为CnH2n+2，所以3m+2n+x=2(m+n+x+a)+2，则x=，所以C正确；

答案选C。

11．B

【详解】

A．由结构简式可知，多环有机分子中含有4个亚甲基、12个次甲基、4个无氢碳原子，分子式为C20H20，故A正确；

B．由结构简式可知，多环有机分子结构对称，分子中含有3类氢原子，分别是4个亚甲基所连氢原子等效、8个次甲基所连氢原子等效、4个次甲基所连氢原子等效，则一氯代物的同分异构体只有3种，故B正确；

C．由结构简式可知，多环有机分子中含有4个亚甲基，故C错误；

D．由结构简式可知，多环有机分子结构对称，分子中的每个面均为五元碳环，共12个五元环，故D错误；

故选B。

12．B

【详解】

A．螺环化合物X的分子式为C9H16，丙苯的分子式为C9H12，两者分子式不同，不互为同分异构体，故A错误；

B．螺环化合物X中连接甲基的两个碳原子为手性碳原子，则分子中含有2个手性碳原子，故B正确；

C．由结构简式可知，螺环化合物X中的碳原子都为饱和碳原子，饱和碳原子的空间构型为四面体形，分子中碳原子不可能共平面，故C错误；

D．由结构简式可知，螺环化合物X呈对称结构，其中含有四种氢原子，则一氯代物共有4种，故D错误；

故选B。

13．    取代反应    B    平衡压强    有白色胶状沉淀生成    Ag+ + Cl-= AgCl↓    D    C   

【详解】

(1)甲烷和氯气体积比为1：4，说明氯气足量，可以取代甲烷中所有的氢原子，假设完全反应，且只有一种有机物，只能是，反应的化学方程式为CH4+4Cl2CCl4+4HCl，故答案为 CH4+4Cl2CCl4+4HCl；

(2)甲烷在光照条件下被氯气逐步取代为，所以反应类型是取代反应，故答案为取代反应；

(3)经过几小时反应后，消耗氯气，反应混合物的物质的量减少，且生成的氯化氢易溶于水，所以压强减少，U型管右端的玻璃管中水柱降低，故答案为：B

(4)左端是封闭体系，有气体存在，故右端玻璃管的作用是平衡压强；

(5)因为甲烷和氯气发生取代反应，产物中有氯化氢，氯化氢极易溶于水，使溶液呈酸性，若水中含有硅酸钠，，所以在U型管左端会看到有白色胶状沉淀生成，故答案为：有白色胶状沉淀生成；

(6)由(5)知，溶液中有，电离出和，水中的会电离出，会发生反应，故答案为：；

(7)甲烷和氯气的取代反应是有机反应，反应是逐步进行的，即使是甲烷和氯气1：1混合，也会所有反应都进行，所以产物中有、、、和，所以答案选D；

(8)①氯气是黄绿色气体，生成物一氯甲烷，二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳和氯化氢都是无色气体，随反应进行，气体颜色变浅直至消失，所以此项正确；

②二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳都是液态有机物，氯气是黄绿色，易溶于有机物，所以试管壁上会有黄色油珠，所以此项正确；

③反应产物中有氯化氢，极易溶于水，导致试管内压强减小，水进入试管，水位上升，但生成的一氯甲烷为气体，难溶于水，溶液不会充满试管，只能上升到一定高度，所以此项正确；

④生成物氯化氢易溶于水，使溶液中氯离子浓度增大，导致有氯化钠固体析出，水槽内有少量晶体析出，所以此项正确；

⑤生成物中的氯化氢极易溶于水，遇水蒸气会出现白雾，所以此项正确；

综上，①②③④⑤均正确，故答案为：C。

14．CH4+4Cl2CCl4+4HCl    取代反应    B    有白色胶状沉淀生成    2.5mol   

【详解】

(1)U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1:4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略，将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间，假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，由于甲烷和氯气的体积比为1:4，则反应生成CCl4和HCl，反应的化学方程式为CH4+4Cl2CCl4+4HCl；该反应类型为取代反应；故答案为：CH4+4Cl2CCl4+4HCl；取代反应；

(2)由于反应生成的HCl极易溶于水而被水吸收，经过几个小时的反应后，U形管左端气体分子数减少、气体压强减小，则U形管左端的水柱升高、右端的水柱降低，选B；故答案为：B；

(3)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会发生反应：Na2SiO3+2HCl=2NaCl+H2SiO3↓，则在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成；故答案为：有白色胶状沉淀生成；

(4)将1molCH4和一定物质的量的Cl2混合均匀，以漫射光照射使CH4与Cl2发生取代反应，反应后CH4与Cl2均无剩余，且生成了等物质的量的四种有机取代物，根据C守恒，生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4物质的量均为0.25mol，根据甲烷与Cl2发生取代反应的特点（1molH原子被取代时消耗1molCl2、同时生成1molHCl），参与反应的Cl2的物质的量为n(CH3Cl)+2n(CH2Cl2)+3n(CHCl3)+4n(CCl4)=0.25mol+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol；故答案为：2.5mol。

15．MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O    干燥CH4、Cl2混合气体    2Cl2+CH4C+4HCl    吸收多余的Cl2    BC    A   

【详解】

(1)A装置中发生反应的离子方程式是MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；

(2)B装置有三种功能①干燥CH4、Cl2混合气体；②均匀混合气体；③控制气流速度；

(3)C装置中，CH4、Cl2经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，黑色小颗粒为单质碳，方程式为2Cl2+CH4C+4HCl；

(4)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，氯气与KI反应生成氯化钾和碘，其作用为吸收多余的Cl2；

(5)氯化氢极易溶于水，则E装置的作用为吸收氯化氢，且可防倒吸，答案为BC；

(6)甲烷取代后的含氯有机物为气体的为一氯甲烷，答案为A。

16．光照    可以观察到量筒内气体颜色变浅，量筒壁上出现油状液滴，量筒内水面上升    CH4+Cl2 CH3Cl+HCl   

【详解】

（1）CH4与Cl2反应需光照条件下进行，故答案为：光照；

（2）甲烷和氯气反应生成油状取代物，消耗氯气，混合气体的颜色变浅，生成的HCl易溶于水，量筒内液面上升，故答案为：可以观察到量筒内气体颜色变浅，量筒壁上出现油状液滴，量筒内水面上升；

（3）甲烷和氯气发生取代反应第一步反应生成一氯甲烷，反应的化学方程式为：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl，故答案为：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl。