高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 认识有机化合物精品同步测试题

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第二课时 烷烃的同分异构体
基础达标
1.下列说法不正确的是（ ）
A．烷烃中每个碳原子都形成四个共价单键
B．正戊烷的五个碳原子可以在同一条直线上
C．甲烷、乙烷、丙烷的结构都只有一种
D．任何烷烃分子不可能为平面结构
【答案】B
【解析】正戊烷分子中5个碳原子为锯齿形，不为直线形，故不在同一直线上，B错误。
2．世界上第一个完全由碳原子构成的环状分子——C18如图所示。下列关于C18的说法错误的是（ ）
A．属于环状有机物
B．与石墨、金刚石互为同素异形体
C．属于无机物
D．碳原子间的结合方式有2种
【答案】A
【解析】从题给信息知，C18中的18个碳原子通过交替的碳碳单键和碳碳三键相连接，是仅由碳原子构成的分子，因而C18属于单质，不属于有机物。
3．下面是4个碳原子相互结合的6种方式(氢原子没有画出)，其中符合通式的是（ ）
A．②③B．①⑤C．②③④D．①
【答案】B
【解析】CnH2n+2为链烷烃的通式，即分子中均以单键连接。②③④中均含有C=C不属于烷烃不符合该通式。①⑤符合这一通式；故答案为B。
4．据报道科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60；4H是主要来源于宇宙射线的初级粒子，人类在月球上发现了储量丰富的3H。下列说法正确的是（ ）
A．N60与C60互为同素异形体 B．3H2与4H2互为同位素
C．C2H4和C3H6可能互为同系物 D．3H2O与4H2O互为同分异构体
【答案】C
【解析】N60与C60是由不同元素组成的单质，不互为同素异形体，A错误；3H与4H是质子数相同、中子数不同的原子，互为同位素，但是3H2与4H2为单质，B错误；C2H4与C3H6分子组成相差一个CH2原子团，二者可能互为同系物，C正确；3H2O与4H2O是氢元素的不同核素和氧原子构成的水分子，不互为同分异构体，故D错误。
5.下列叙述中正确的是（ ）
A. 相对分子质量相同、结构不同的化合物一定是互为同分异构体关系
B. 结构对称的烷烃，其一氯取代产物必定只有一种结构
C. 互为同分异构体的化合物不可能具有相同的结构简式
D. 含不同碳原子数的烷烃不一定是互为同系物的关系
【答案】C
【解析】A.同分异构体分子式相同，相对分子质量一定相等，但相对分子质量相等，分子式不一定相同，不一定是同分异构体，如H2SO4与H3PO4、HCOOH与C2H5OH，故A错误；B.分子中含有几种化学环境不同的H，就有几种一氯取代物，比如丙烷存在2种，故B错误；C.同分异构体必须满足分子式相同、结构不同，所以互为同分异构体的化合物不可能具有相同的结构简式，故C正确；D.不同碳的烷烃，分子组成上相差1个或多个CH2原子团，属于同系物，故D错误；故选：C。
6．下列互为同分异构体的是（ ）

【答案】B
【解析】同分异构体是分子式相同而结构不同的有机物。A、D中的两种物质的分子式不同，C是同种物质，B符合。
7.分子式为C5H11Cl的同分异构体共有（ ）
A．6种 B．7种
C．8种 D．9种
【答案】C
【解析】C5H11Cl可看成C5H12有1个H被1个Cl取代得到的产物，C5H12有正戊烷、异戊烷和新戊烷3种同分异构体，其中有1个H被Cl取代分别有3种、4种和1种结构，即符合该分子式的同分异构体共有3＋4＋1＝8种。
8．进行一氯取代后，只生成三种沸点不同的产物的烷烃是（ ）
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3CH2)2CHCH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2 D．(CH3)3CCH2CH3
【答案】D
【解析】A～D分子中的等效H原子分别有5、4、2、3种，则进行一氯取代后，生成的一氯取代物分别为5、4、2、3种。
9.下列说法中正确的是（ ）
A．C4H10有3种同分异构体
B．相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体
C．同分异构体之间的转化是化学变化
D．互为同分异构体
【答案】C
【解析】C4H10有2种同分异构体，即CH3CH2CH2CH3和；相对分子质量相同，但分子式不一定相同，故相对分子质量相同，结构不同的两种化合物不一定是同分异构体；同分异构体为不同的物质，故它们之间的转化是化学变化； 为同一物质，不是同分异构体。
10．下列说法正确的是（ ）
A．烷烃的通式为CnH2n＋2，随着n的增大，碳元素的质量分数逐渐减小
B．和互为同分异构体
C．丙烷的空间填充模型为
D．己烷(C6H14)有5种同分异构体
【答案】D
【解析】随着碳原子数的增多，烷烃的含碳量逐渐增大，A项错误；和的分子式和结构都相同，属于同一种物质，B项错误；丙烷的球棍模型为，C项错误；己烷(C6H14)有5种同分异构体，D项正确。
能力提升
11．化学式为C3H6Cl2的有机物，若再有一个氢原子被氯原子替代，则产物有两种可能的结构，原有机物的结构简式为（ ）
A．CH2Cl—CH2—CH2Cl B．CHCl2—CH2—CH3
C．CH2Cl—CHCl—CH3 D．CH3—CCl2—CH3
【答案】A
【解析】A项，CH2Cl—CH2—CH2Cl分子中有2种等效氢原子，再取代一个氢原子有2种结构，故正确，B项，CHCl2—CH2—CH3分子中有3种等效氢原子，再取代一个氢原子有3种结构，故错误；C项，CH2Cl—CHCl—CH3分子中有3种等效氢原子，再取代一个氢原子有3种结构，故错误；D项，CH3—CCl2—CH3分子中有1种等效氢原子，再取代一个氢原子有1种结构，故错误。
12.烷烃分子可看成由—CH3、—CH2—、和等结合而成的。如果某烷烃分子中同时存在这4种基团，它所含碳原子数最少为（ ）
A．4 B．7
C．8 D．9
【答案】C
【解析】如果分子中存在—CH3、—CH2—、和基团各最少有一个，则分子中最少含有8个碳原子，C正确。
13．下列说法中正确的是（ ）
A．分子式为C5H12的烷烃，含有3个甲基的同分异构体有2种
B．烷烃的通式为CnH2n+2，随n值增大，碳元素的质量百分含量逐渐减小
C．分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃
D．异戊烷与2. 2-二甲基丙烷互为同系物
【答案】C
【解析】A．戊烷C5H12中含有三个甲基的为异戊烷，结构简式为(CH3)2CHCH2CH3，只有1种结构，A错误；B．烷烃中碳元素质量分数w(C)=12n/(14n+2)×100%=6/(7+1/n)×100%，随着n增大，1/n逐渐减小，故碳元素质量分数逐渐增大，B错误；C．烃类有机物中只有烷烃所连的氢个数才能达到2n+2，故符合通式CnH2n+2一定是烷烃，C正确；D．异戊烷结构为：(CH3)2CHCH2CH3，2，2-二甲基丙烷结构为：，两者分子式相同，结构不同，故互为同分异构体，而不是同系物，D错误；
故答案选C。
14．如图所示是几种烷烃的球棍模型，试回答下列问题：
（1）A、B、C三者的关系是____________________________________。
（2）A的分子式为___________，C的名称为______________________。
（3）B_______（填“存在”或“不存在”）同分异构体，写出C的同分异构体的结构简式：_________________。
（4）相对分子质量为72的链状烷烃的分子式为______________________。
（5）下列物质中互为同分异构体的有__________(填序号，下同)，互为同素异形体的有_____________，互为同位素的有____________，互为同系物的有________________。
①CH3CH2OH ②37Cl ③石墨 ④ ⑤35Cl
⑥CH3COOH ⑦金刚石 ⑧ ⑨丁烷
【答案】（1）同系物（2）C2H6；丁烷（或正丁烷） （3）不存在；CH3－CH3
（4）C5H12
（5）④⑧ ③⑦ ②⑤ ④⑨或⑧⑨
【解析】烷烃由C和H元素组成，大球表示C，小球表示H，所以A、B、C的结构简式分别为CH3CH3、CH3CH2CH3、CH3CH2CH2CH3。（1）三者为碳原子数不同的烷烃，应属同系物。（2）C的名称为丁烷（或正丁烷）。（3）B不存在同分异构体，C的同分异构体的结构简式为CH3－CH3，叫异丁烷。
(4)链状烷烃相对分子质量的通式为14n＋2，相对分子质量为72的烷烃，14n＋2＝72，解得n＝5，则该烷烃的分子式为C5H12，其只有一种氢，说明是四个甲基都连接在同一个碳原子上，其结构简式为C(CH3)4。(5)同分异构体是指分子式相同，结构式不同的物质，因此互为同分异构体的有④⑧；同素异形体是指同种元素形成的不同单质，互为同素异形体的有③⑦，同位素是指同种元素的不同核素，互为同位素的有②⑤；同系物是指结构相似，分子组成相差一个或若干个CH2原子团的有机物，互为同系物的有④⑨或⑧⑨。
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15.下列有关有机物分子结构和性质的分析中正确的是（ ）
A．沸点：正戊烷>2，2-二甲基戊烷>2，3-二甲基丁烷>丙烷
B．、、、代表了3种不同的烷烃
C．质量相同，完全燃烧时耗O2量：CH4>C2H6>C3H8
D．若1 ml甲烷全部生成CCl4，最多消耗2 ml氯气
【答案】C
【解析】A．烷烃相对分子质量越大，则沸点越高，沸点：2，2-二甲基戊烷>2，3-二甲基丁烷>正戊烷>丙烷，故A错误； B．和是同一种物质，和是同一种物质，故B错误；C．等质量的烷烃，氢的含量越高则完全燃烧耗氧量越大，故质量相同，完全燃烧时耗O2量：CH4>C2H6>C3H8，故C正确；D．若1 ml甲烷全部生成CCl4，最多消耗4ml氯气，故D错误；故选C。
16．（1）正己烷在工业上主要用作溶剂，常用于电子信息产业生产过程中的擦拭清洗作业。但正己烷具有较强的毒性，挥发快，若使用不当，极易造成职业中毒。
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①正己烷的分子式为________，正己烷的结构简式为____________________。a ml正己烷含有______ ml碳氢键，________ml碳碳键。
②下列几种烃的结构：


其中，与正己烷互为同分异构体的有________(填字母，下同)，与正己烷互为同系物的有________，与正己烷为同一种物质的是________。
（2）如图所示是4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合的。
= 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①在如图所示的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成 和 ；不仅可以形成 ，还可以形成碳环。
②如图中互为同分异构体的是A与 ；B与 ；D与 （填字母）。
③1mlA的同系物的蒸气完全燃烧时，生成4ml的水蒸气，该烃的分子式是 。
【答案】（1） = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①C6H14 CH3CH2CH2CH2CH2CH3 14a 5a ②A BC D
（2） = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ① 碳碳双键 碳碳三键 碳链 ② C EFH G ③C3H8
【解析】（1） = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①“己”指六个碳原子，由烷烃的通式CnH2n＋2(n为正整数)知，己烷的分子式为C6H14。由正丁烷想到“正某烃”不含支链，正己烷的结构简式为CH3CH2CH2CH2CH2CH3。1个正己烷分子中含有14个氢原子，含14个碳氢键、(6－1)个碳碳键。
②正己烷的同系物是含碳原子数不是6的烷烃，有B和C；正己烷的同分异构体与正己烷的分子式相同，A符合；单键可以旋转，D是正己烷。
（2） = 1 \* GB3 \* MERGEFORMAT ①碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳碳单键，还可以形成碳碳双键、碳碳叁键等，不仅可以形成链状，还可以形成环状；
②同分异构体是分子式相同，结构不同的化合物互称同分异构体，A是丁烷和异丁烷C互为同分异构体，B是2-丁烯，分子式为C4H8，和EFH互为同分异构体，D是2-丁炔和G（1-丁炔）互为同分异构体；
③A是烷烃，1mlA的同系物蒸汽完全燃烧生成4ml水蒸气，说明A的同系物中有8个氢原子，8个氢原子的烷烃是C3H8。