高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 认识有机化合物第2课时随堂练习题

第七章   有机化合物

7.1.2 认识有机物---同系物及烷烃的同分异构

一、单选题

1．下列各组物质中，属于同系物的是

①；② ；③ ；④

A．①③ B．①④ C．②③ D．②④

【答案】B

【解析】与 ，分子式均为，分子式相同，不满足同系物的要求，属于同分异构体； 分子式为，①③④都是烷烃，①④及③④结构相似，分子组成上相差2个，①④及③④互为同系物，②属于烯烃，属于不饱和烃，与①③④不是同系物关系，故B符合。

答案选B。

2．下列关于CH4、CH3CH3和的叙述正确的是

A．均能用通式CnH2n＋2来表示

B．与所有烷烃互为同素异形体

C．它们都是烷烃，结构中都既有极性共价键又有非极性共价键

D．它们的性质完全相同

【答案】A

【解析】A．CH3CH3的分子式为C2H6，的分子式为C4H10，三者均可以用通式CnH2n＋2来表示，A正确；

B．由同种元素组成的不同的单质互为同素异形体，三者均为化合物，其他烷烃也为化合物，不互为同素异形体，B错误；

C．三者都是烷烃，但甲烷中只含C-H极性共价键，不含非极性共价键，C错误；

D．三者都是烷烃，化学性质相似，但熔、沸点等物理性质不相同，D错误；

答案选A。

3．有关有机化合物中碳原子的成键特点，下列说法错误的是

A．碳原子最外层有4个电子，每个碳原子形成4个价键

B．碳原子间只能形成碳链，不能形成碳环

C．在CH4分子中，四个碳氢共价键的长度和强度均相同

D．在正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链为锯齿形，不为直线形

【答案】B

【解析】A．碳的原子序数为6，碳原子最外层有4个电子，每个碳原子可形成4个价键，A正确；

B．碳原子间不但能形成碳链，还可以形成碳环，如环丁烷()，B错误；

C．在CH4分子中，形成4个碳氢键，四个碳氢键的键长与键能均相同，C正确；

D．饱和碳与周围四个原子形成四面体结构，因此正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链为锯齿形，不为直线形，D正确；

答案选B。

4．下列烷烃在光照条件下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是

A．CH3CH2CH2CH3 B．CH3CH(CH3)CH3

C．C(CH3)4 D．CH3CH(CH3)CH2CH3

【答案】C

【解析】A．CH3CH2CH2CH3有两种H原子，可以生成两种一氯代烃，A不选；

B．CH3CH(CH3)CH3有两种H原子，可以生成两种一氯代烃，B不选；

C．C(CH3)4有一种H原子，可以生成一种一氯代烃，C选；

D．CH3CH(CH3)CH2CH3有四种H原子，可以生成四种一氯代烃，D不选；

答案是C。

5．下列表示的物质是烷烃的是

A．②③④⑤ B．③④⑤ C．①②③ D．④⑤

【答案】D

【解析】烷烃是指分子中所有的碳碳之间均以单键连接，其余价键均以H相连的一类链烃，其组成通式为：CnH2n+2，据此定义可知，④⑤符合烷烃定义和组成通式，故答案为：D。

6．下列说法错误的是

A．金刚石和石墨、H2O和D2O均属于同素异形体

B．12C、13C、14C互为同位素

C．CH4、CH3-CH3、CH3-CH2-CH3互为同系物

D．乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)互为同分异构体

【答案】A

【解析】A．同素异形体指的是同种元素组成的不同种单质，金刚石和石墨是同素异形体，H2O和D2O均为化合物，H2O和D2O不是同素异形体，故A错误；

B．同位素指同种元素的不同核素，12C、13C、14C是碳元素的三种核素，故B正确；

C．同系物指结构相似、组成上相差若干个“-CH2-”基团的有机物，CH4、CH3-CH3、CH3-CH2-CH3是相差若干个“-CH2-”基团的烷烃，互为同系物，故C正确；

D．同分异构体指分子式相同、结构不同的化合物，乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)分子式均是C2H6O，故D正确；

选A。

7．下列物质中，互为同分异构体的是

①②

③④

A．①② B．①④ C．②④ D．③④

【答案】B

【解析】A．①的分子式为C9H18，②的分子式为C8H16，二者的分子式不同，不互为同分异构体，A错误；②的分子式为C8H16，

B．①④分子式相同，都是C9H18，结构不同，互为同分异构体，B正确；

C．②的分子式为C8H16，④分子式的分子式为C9H18，二者的分子式不同，不互为同分异构体，C错误；

D．③的分子式为C10H20，④分子式的分子式为C9H18，二者的分子式不同，不互为同分异构体，D错误；

故选B。

二、填空题

8．按要求回答下列问题：

(1)乙烷的结构式为____。

(2)丙烷的结构简式为_____。

(3)分子中含有30个氢原子的饱和链状烷烃的分子式为____。

(4)相对分子质量为58的饱和链状烷烃的结构有____种，分别写出它们的结构简式：_____。

(5)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为____，其一氯代物只有一种的同分异构体的结构简式为___。

【答案】(1)

(2)CH3CH2CH3

(3)C14H30

(4)     2     CH3CH2CH2CH3、

(5)     正戊烷     C(CH3)4

【解析】

(1)乙烷的分子式为，其结构式为；

(2)丙烷的分子式为，其结构简式为；

(3)由烷烃的分子通式（n为正整数）可知，，，其分子式为；

(4)由烷烃的分子通式可知，，，的同分异构体有2种，分别为和；

(5)分子式为的直链烷烃的习惯命名为正戊烷, 其一氯代物只有一种的同分异构体则其分子中只有一种化学环境的氢原子,其结构简式为C(CH3)4。

9．有下列结构的物质：①CH3(CH2)3CH3②CH3CH2CH2CH2CH3③CH3CH2CH2CH2CH2CH3④⑤⑥⑦。其中：

(1)属于同系物的是____；属于同分异构体的是____；属于同种物质的是____。

A．①②        B．②③       C．③④⑤⑥⑦       D．①③        E.③④⑤⑦        F.④⑥

(2)烃分子中失去一个氢原子后剩余的部分叫烃基，如—CH3叫甲基。则符合—C5H11的烷基共有___种，C5H11F的同分异构体共有____种。

【答案】(1)     BD     E     AF

(2)     8     8

【解析】(1)七种有机物均为烷烃，①②均含有5个碳的烷烃，且为同一种物质正戊烷；③④⑤⑥⑦均含有6个碳的烷烃，两组相差1个CH2,符合由前面一组①②和后面一组③④⑤⑥⑦各一个组合的均符合同系物的关系，符合条件只有BD，答案选BD；

①②为同一种物质；③④⑤⑥⑦中有④⑥为同一种物质，故③④⑤⑦互为同分异构体或③⑤⑥⑦互为同分异构体，答案选E；

根据结构简式可知，①②为同一种物质；④⑥为同一种物质，答案为AF；

(2)符合—C5H11的烷基戊基是由戊烷去除一个氢后产生的，C-C-C-C-C，正戊烷形成的戊基有3种；C-C-C(-C)2，异戊烷形成的戊基有4种；C(-C)4，新戊烷形成的戊基有1种，共8种；

C5H11F是戊基与F原子相连，同分异构体与戊基的数目一样，共有8种。

10．有下列物质①1H、2H；②H2O和D2O；③金刚石和石墨烯；④乙醇和二甲醚

属于同位素的是___________，属于同素异形体的是___________，属于同分异构体的是___________。

【答案】     ①     ③     ④

【解析】①1H、2H是质子数相同，中子数不同，属于同位素关系；②H2O和D2O都是化合物，不是原子，均为水分子；③金刚石和石墨烯都是由碳元素形成的不同性质的单质，互为同素异形体关系；④乙醇和二甲醚分子式相同，结构不同：CH3-CH2-OH和CH3-O-CH3，互为同分异构体关系；结合以上分析可知：属于同位素的是①；属于同素异形体的是③；属于同分异构体的是④。

11．戊烷有三种同分异构体，分别是正戊烷、异戊烷和新戊烷。请参考图，写出它们的结构简式__________。

【答案】CH3-CH2-CH2-CH2-CH3、、

【解析】由正丁烷为直链结构推知正戊烷的结构简式为CH3-CH2-CH2-CH2-CH3，异丁烷在2号碳上有个甲基、可推知异戊烷的结构简式为，则按“缩碳法”书写同分异构体的方法，新戊烷的结构简式为。

12．有下列几组物质，请将序号填入对应空白处：

①和硬脂酸()②和石墨③和④和⑤乙醇和乙二醇

(1)互为同位素的是_______；

(2)互为同系物的是_______；

(3)互为同素异形体的是_______；

(4)互为同分异构体的是_______；

(5)既不互为同系物，又不互为同分异构体，也不是同素异形体，但可看成是同一类物质的是_____。

【答案】     ④     ①     ②     ③     ⑤

【解析】(1)质子数相同，中子数不同的同一种元素的不同核素互为同位素，因此互为同位素的是和；

(2)结构相似，在分子组成上相差一个或若干个原子团的物质互为同系物，因此互为同系物的是和硬脂酸()；

(3)由同一种元素形成的不同单质是同素异形体，因此互为同素异形体的是和石墨；

(4)分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体，则互为同分异构体的是和；

(5)既不互为同系物，又不互为同分异构体，也不是同素异形体，但可看成同一类物质的是乙醇和乙二醇。

13．在甲烷分子中，碳原子以最外层的___________个电子分别与氢原子形成___________个___________键。甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了___________的立体结构：碳原子位于___________，氢原子位于___________；分子中的4个C-H的长度和强度___________，相互之间的夹角___________。

【答案】     4     4     (极性)共价     正四面体     正四面体中心     正四面体的4个顶点     相同     相等

【解析】在甲烷分子中，碳原子以最外层的4个电子分别与氢原子形成4个(极性)共价键。甲烷分子中的5个原子不在同一平面上，而是形成了正四面体的立体结构：碳原子位于正四面体中心，氢原子位于正四面体的4个顶点；分子中的4个C-H的长度和强度相同，相互之间的夹角相等。

14．晋朝人常璩在《华阳国志》里有这样一段话：“有火井，夜时光映上昭。民欲其火，先以家火投之。顷许，如雷声，火焰出，通耀数十里，以竹筒盛其光藏之，可拽行终日不灭也”，请回答下列问题。

(1)话中描述的物质是一种最简单的有机物——甲烷，其分子的结构式为___________。

(2)写出“顷许，如雷声，火焰出”涉及的化学反应方程式：___________。

(3)下列有关甲烷的说法正确的是___________(填字母)。

A．它属于化石能源

B．它的分子中含有非极性键

C．它的分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构

D．(2)中反应发生时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成

【答案】               AD

【解析】(1)甲烷分子的结构式为；

(2) “顷许，如雷声，火焰出”叙述的是甲烷燃烧，涉及的化学反应方程式为；

(3) A．甲烷属于化石能源，A项正确；

B．甲烷分子中只含有键，故只含有极性键，B项错误；

C．甲烷分子中只有碳原子的最外层达到了8电子稳定结构，氢原子达到2电子稳定结构，C项错误；

D．甲烷燃烧时伴随有旧极性键的断裂和新极性键的形成，D项正确；

答案选AD。

15．键线式是以线表示共价键，每个折点或端点表示一个碳原子，并省略书写氢原子的一种表示有机化合物结构的式子，如异丁烷()可表示为“”，请分析这一表示方式的要领，试用键线式写出戊烷(C5H12)的同分异构体：_______________、_______________、_______________。

【答案】              

【解析】戊烷有三种同分异构体，分别是CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)2和C(CH3)4，对应的键线式分别是、、。

故答案为：；；；

16．I．有下列各组物质（在横线上填相应的序号）：

①和       ②、、       ③和     ④和            ⑤癸烷和十六烷        ⑥和     ⑦和

（1）互为同位素的是_______________。

（2）互为同分异构体的是_______________。

（3）互为同素异形体的是_______________。

（4）为同一种物质的是_______________。

Ⅱ．写出下列烷烃的分子式：

（1）含有30个氢原子的烷烃：_______________。

（2）假如某烷烃的相对分子质量为142，则该烷烃的分子式为_______________。

（3）烷烃A在同温同压下蒸气的密度是的36倍：_______________。

（4）1L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15L水蒸气：_______________。

Ⅲ．

（1）甲烷的电子式为______________，碳氢键之间键角为_______________。

（2）甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，生成___________种产物，产物中___________常用作灭火剂。

（3）试写出三溴甲烷在光照条件下与溴蒸气反应的化学方程式：______________________________。

【答案】     ③     ④⑥     ①     ②⑦                              109°28'     5         

【解析】Ⅰ．（1）同位素是质子数相同、中子数不同的一类原子，互为同位素的是和，故答案为③；

（2）同分异构体是分子式相同，结构不同的物质，互为同分异构体的是④⑥，故答案为：④⑥；

（3）同种元素组成的不同单质互为同素异形体，互为同素异形体的是①，故答案为：①；

（4）属于同一种物质的是②⑦，故答案为②⑦

Ⅱ．（1）根据烷烃的通式可知，含有30个H原子的烷烃为，故答案为：；

（2）设该烷烃的分子式为，其相对分子质量为，

解得，该烷烃的分子式为，故答案为：

（3）烷烃A在同温同压下蒸气的密度是的36倍，则该烷烃的相对分子质量为72，

设A的分子式为，其相对分子质量为，解得，该烷烃的分子式为，故答案为：；

（4）1L烷烃D的蒸气完全燃烧时，生成同温同压下15L水蒸气，那么该烷烃中的氢原子的物质的量与烷烃的物质的量之比为，该烷烃中的H原子数为30，由烷烃的通式可知，含有30个H原子的烷烃为，故答案为：；

Ⅲ．（1）的电子式为，分子结构为正四面体形，碳氢键之间的键角为109°28′，故答案为：，109°28′；

（2）甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿），四氯化碳和氯化氢共五种，其中可用作灭火剂，故答案为：5；

（3）三溴甲烷和发生取代反应生成四溴化碳，反应的化学方程式

，故答案为：。