鲁科版 (2019)选择性必修3第3节 烃第1课时课后练习题

第1课时　烷烃及其性质

课后篇素养形成

必备知识基础练

1.下列五种烃:①2-甲基丁烷　②2,2-二甲基丙烷　③戊烷　④丙烷　⑤丁烷,按沸点由高到低的顺序排列的是              (　　)

A.①>②>③>④>⑤ 

B.②>③>⑤>④>①

C.③>①>②>⑤>④ 

D.④>⑤>②>①>③

答案C

解析①2-甲基丁烷,②2,2-二甲基丙烷,③戊烷三者互为同分异构体,根据同分异构体分子中,烃含有的支链越多,分子间的作用力越小,熔、沸点越小,则沸点③>①>②;烃类物质中,烃含有的C原子数目越多,相对分子质量越大,熔、沸点越高,则沸点⑤>④,故沸点由高到低的排列顺序是③>①>②>⑤>④。

2.下列物质在一定条件下可与CH4发生化学反应的是 (　　)

A.氯气 B.溴水

C.氢气 D.酸性KMnO4溶液

答案A

3.下列各物质,在日光照射下不能发生化学变化的是(　　)

A.甲烷和氯气的混合气体 

B.溴化银

C.氮气和氧气的混合气体 

D.氯水

答案C

4.(2020福建福州高二期末)某有机化合物的结构简式如下,下列说法错误的是(　　)

A.该有机化合物属于饱和烷烃

B.该有机化合物可由两种单炔烃分别与氢气加成得到

C.该烃与2,3-二甲基丁烷互为同系物

D.该烃的一氯取代物共有5种

答案C

解析由结构简式可知该有机化合物为2-甲基戊烷,属于饱和烷烃,故A正确;该有机化合物可由

HC≡C—CH2CH(CH3)2、CH3C≡CCH(CH3)2与氢气发生加成反应生成,故B正确;该烃与2,3-二甲基丁烷分子式相同,互为同分异构体,故C错误;结构不对称,分子中含有5种不同的H原子,则其一氯取代物共有5种,故D正确。

5.(2020吉林高二检测)下列烷烃在光照下与Cl2反应只生成一种一氯代物的是(　　)

A.CH3CH2CH2CH3

B.

C.

D.

答案C

解析A选项中的有机化合物有2种等效氢原子;B选项中的有机化合物有2种等效氢原子;C选项中的有机化合物有1种等效氢原子;D选项中的有机化合物有4种等效氢原子,因此一氯代物只有一种的应选C。

6.下列各组化合物中,不论两者以什么比例混合,只要总质量一定,则完全燃烧时消耗O2的质量、生成水的质量或CO2的质量不变的是(　　)

A.CH4　C2H6 B.C2H6　C3H6

C.C2H4　C3H6 D.C2H4　C3H4

答案C

解析最简式相同的烃不论以什么比例混合,只要总质量一定,则碳的质量不变,氢的质量也不变,即消耗O2的质量、生成水的质量及生成CO2的质量均不变。

7.已知液化气的主要成分是丙烷,下列有关丙烷的叙述不正确的是(　　)

A.分子中碳原子不在一条直线上

B.在光照条件下能够与氯气发生取代反应

C.丙烷的球棍模型图为

D.1 mol丙烷完全燃烧消耗5 mol O2

答案C

解析C3H8是链烃,但其中的碳原子为饱和碳原子,每个碳原子和与之相邻的四个原子形成四面体结构,故3个碳原子不可能在一条直线上,A项正确;C3H8在光照时与Cl2发生取代反应,B项正确;丙烷的球棍模型为,C项错误;1mol丙烷完全燃烧消耗5molO2,D项正确。

8.(2020江西南昌高二检测)25 ℃时某气态烃与O2混合,在密闭容器中点燃爆炸后又恢复至25℃,此时容器内压强为原来的一半,再经NaOH溶液处理,容器内几乎成为真空。该烃的分子式可能为(　　)

A.C2H4 B.C2H6 C.C3H6 D.C4H8

答案A

解析设该烃的分子式为CxHy,则CxHy+(x+)O2xCO2+H2O,由题意可知,烃和O2的物质的量之和应为CO2物质的量的2倍,即1+x+=2x,解得x=1+。当y=4时,x=2;当y=6时,x=2.5,不合题意;当y=8时,x=3。故A项符合题意。

9.有机化合物A、B的分子式不同,它们只可能含碳、氢、氧元素中的两种或三种。如果将A、B不论以何种比例混合,只要其物质的量之和不变,完全燃烧时消耗的氧气和生成的水的物质的量也不变。那么A、B组成必须满足的条件是　。 

若A是甲烷,则符合上述条件的化合物B中相对分子质量最小的是(写分子式)　　　　,相对分子质量最小的(含有—CH3)B的两种同分异构体的结构简式是　　　　、　　　　。 

答案A、B的分子式中氢原子数相同,且相差n个碳原子时,相差2n个氧原子(n为正整数)　C2H4O2　CH3COOH　HCOOCH3

解析由题意直接可得出A、B含氢原子数一定相同。若二者都为烃,设A为CnHa,B为CmHa,则二者分子式中n与m不等时耗氧量一定不同,所以可推论出A、B可能是一种为烃,一种为含氧化合物或二者都含碳、氢、氧三种元素。又因为有机化合物燃烧1mol碳原子一定消耗1mol氧气,所以B如果比A多一个碳原子,则B必须多含2个氧原子,这样才能保证二者消耗氧气的量相同。即相差n个碳原子,同时要相差2n个氧原子。若A为CH4,则B一定含氧原子,按上述结论B相对分子质量最小时应比CH4多1个碳原子、2个氧原子,即C2H4O2。

关键能力提升练

10.(2020河北石家庄高二检测)标准状况下35 mL气态烷烃完全燃烧,恢复到原来状况下,得到二氧化碳气体140 mL,则该烷烃的分子式为(　　)

A.C5H12 B.C4H10

C.C2H6 D.C3H8

答案B

解析根据同温、同压条件下气体的体积之比等于其分子数之比,烷烃分子数与二氧化碳气体分子数之比为35mL∶140mL=1∶4,该烃1个分子中含有4个碳原子,即该烷烃为丁烷。

11.两种气态烃组成的混合气体完全燃烧后得到CO2和H2O的物质的量随混合烃的总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(　　)

①一定有乙烯　②一定有甲烷　③一定有丙烷　④一定无乙烷　⑤可能有乙烷　⑥可能有丙炔

A.②③⑤ 

B.⑤⑥

C.②④⑥ 

D.①④

答案C

解析由题给图示可知n(烃)∶n(CO2)∶n(H2O)=1∶1.6∶2,所以n(烃)∶n(C)∶n(H)=1∶1.6∶4,所给混合气体的平均组成为C1.6H4,则一定含有CH4,另一种烃应为CxH4,即一定没有乙烷、丙烷或乙炔,可能有乙烯或丙炔。

12.(2020河北衡水高二检测)下列有关烷烃的说法正确的是(　　)

A.戊烷的同分异构体有3种,其习惯命名分别为正戊烷、异戊烷、新戊烷

B.沸点:正丁烷<异丁烷

C.符合通式CnH2n+2(n≥0)的物质一定是烷烃的同系物

D.随着碳原子数的依次增加,烷烃中碳的质量分数逐渐增大,无限趋近于1

答案A

解析戊烷存在3种同分异构体:正戊烷、异戊烷和新戊烷,故A正确;对于互为同分异构体的烷烃,不含支链的沸点高于有支链的沸点,正丁烷的沸点高于异丁烷的沸点,故B错误;符合通式CnH2n+2(n≥0)的物质,当n=0时,该物质为氢气,氢气不是烷烃的同系物,故C错误;烷烃分子的通式为CnH2n+2,故烷烃分子的含碳量:,所以随着碳原子数的依次增加,烷烃中碳的质量分数逐渐增大,无限趋近于,故D错误。

13.燃烧0.1 mol两种气态烃的混合物,生成3.58 L CO2(标准状况)和3.6 g H2O,则混合气体中(　　)

A.一定有甲烷 B.可能有乙烷

C.一定无甲烷 D.一定有丙烷

答案A

解析生成n(CO2)=≈0.16mol,生成n(H2O)==0.2mol,因此两种气态烃的平均分子组成为C1.6H4,根据混合物的平均分子组成可知,分子中碳原子数小于1.6的烃只有甲烷,且另一种烃的分子中氢原子数必为4,碳原子数大于或等于2。

14.在1.01×105 Pa、120 ℃时,1体积某气态烃和8体积足量O2混合点燃,充分燃烧后恢复至原状况,混合气体的密度减少了,则原气态烃的分子式可能是(　　)

①C3H8　②C2H6　③C2H2　④C4H8

A.①④ B.①② C.②④ D.③④

答案A

15.家庭使用的天然气主要成分是甲烷,液化石油气的主要成分为丙烷。

(1)将等物质的量的甲烷和氯气混合后,在漫射光的照射下充分反应,所得产物中物质的量最大的是　　　　　(写化学式,下同),在所有反应产物中,和甲烷分子一样具有正四面体结构的物质是　　　　　　　; 

(2)液化石油气燃烧的主要化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;现有一套以天然气为原料的灶具,欲改为烧液化石油气,需要对灶具进行改装的措施是　　　　(填“增大”或“减小”)空气进量。 

答案(1)HCl　CCl4　(2)C3H8+5O23CO2+4H2O　增大

解析(1)甲烷在发生取代反应时,除了生成有机化合物之外,还有氯化氢生成,且反应掉的氯气的物质的量和生成的HCl的物质的量相同,所以HCl的物质的量最多;生成物中有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,其中CCl4为正四面体结构。(2)液化石油气燃烧的化学方程式为C3H8+5O23CO2+4H2O。天然气燃烧的化学方程式为CH4+2O2CO2+2H2O,显然相同体积的C3H8、CH4,C3H8消耗的氧气多,则以天然气为燃料的灶具改为燃烧液化石油气,需要增大空气进量。

16.著名科学家泽维尔用激光闪烁照相机拍摄到化学反应中化学键断裂和形成的过程,因而获得1999年诺贝尔化学奖。激光有很多用途,例如波长为10.3 μm的红外激光能切断B(CH3)3分子中的一个B—C键,使之与HBr发生取代反应:B(CH3)3+HBrB(CH3)2Br+CH4,而利用9.6 μm的红外激光能切断两个B—C键,并与HBr发生二元取代反应。

(1)试写出二元取代的化学方程式: 

　。 

(2)现用5.6 g B(CH3)3和9.72 g HBr恰好完全反应,则生成物中除了甲烷外,其他两种产物的物质的量之比为多少?

答案(1)B(CH3)3+2HBrB(CH3)Br2+2CH4

(2)n[B(CH3)2Br]∶n[B(CH3)Br2]=4∶1。

解析(2)n[B(CH3)3]==0.1mol,

n(HBr)==0.12mol,

设生成B(CH3)2Br的物质的量为a,生成B(CH3)Br2的物质的量为b,则有:

a+b=0.1mol,a+2b=0.12mol。

解得:a=0.08mol,b=0.02mol。

所以n[B(CH3)2Br]∶n[B(CH3)Br2]=4∶1。

学科素养拔高练

17.如图所示表示页岩气中某些烃分子的结构模型:

(1)有机化合物乙的名称为　　　　　　　　　,有机化合物甲与有机化合物乙互为　　　　　　　　　　　。 

(2)有机化合物甲的二氯取代物有　　　　　种;请你根据甲烷分子的空间结构推测,有机化合物乙中最多有　　　　　个C原子在同一平面内。 

(3)有机化合物甲和乙的沸点:甲　　　(填“>”“=”或“<”)乙,1 mol甲和乙的混合气体完全燃烧消耗O2的物质的量为　　　　 mol。 

答案(1)异丁烷(或2-甲基丙烷)　同分异构体

(2)6　3

(3)>　6.5

解析(1)根据有机化合物乙的空间填充模型可知,乙的结构简式为,其名称为异丁烷(或2-甲基丙烷);根据有机化合物甲的球棍模型可知,甲的结构简式为CH3—CH2—CH2—CH3,有机化合物甲和乙的分子式相同,均为C4H10,而结构不同,二者互为同分异构体。

(2)根据甲的碳骨架结构分析,甲的二氯代物有6种。根据CH4分子的空间结构示意图可知,CH4分子中最多有3个原子在同一平面内,相当于CH4分子中的3个H原子被3个—CH3取代,则有机化合物乙分子中最多有3个C原子在同一平面内。

(3)甲和乙互为同分异构体,甲没有支链,乙有支链,因此沸点甲>乙。甲和乙的分子式均为C4H10,1molC4H10完全燃烧消耗6.5molO2。