第3章简单的有机化合物 第1节　第2课时　有机化合物的结构特点(解析版) 试卷

第2课时　有机化合物的结构特点

合格考达标练

1.(2021山东烟台高一期末)下列化学用语或模型正确的是(　　)

A.乙烯的结构简式:CH2CH2

B.甲烷分子的球棍模型:

C.羟基的电子式H

D.钠离子结构示意图:

答案D

解析乙烯结构简式中碳碳双键不能省略,乙烯的结构简式为CH2CH2,故A错误;题中为甲烷的比例模型,甲烷为正四面体结构,分子中含有4个碳氢键,甲烷的球棍模型为,故B错误;羟基中氧原子最外层为7个电子,羟基中含有1个氧氢键,羟基的电子式为·H,故C错误;钠离子的核外电子总数为10,离子结构示意图为,故D正确。

2.(2021北京大兴高一期末)下列物质中与CH3CH2CH2CH3互为同分异构体的是(　　)

A.CH3CH2CH3 B.

C. D.CH3CHCHCH3

答案C

解析分子式相同结构不同的化合物互为同分异构体,CH3CH2CH2CH3的分子式为C4H10;A项物质的分子式为C3H8,分子式不同,不是同分异构体,故A不符合题意;B项物质与所给物质完全相同,为同一种物质,故B不符合题意;C项物质分子式为C4H10,且与所给物质结构不同,二者互为同分异构体,故C符合题意;D项物质分子式为C4H8,与所给物质分子式不同,不是同分异构体,故D不符合题意。

3.下列说法正确的是(　　)

A.所有的烷烃,彼此都互为同系物

B.两种化合物的组成元素相同,各元素的质量分数也相同,二者一定是同分异构体

C.相对分子质量相同的几种化合物,一定是同分异构体

D.组成元素及其质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物,一定互为同分异构体

答案D

解析含有相同碳原子数的烷烃,分子式相同,属于同分异构体,不属于同系物,A错误;若两种化合物的组成元素相同,各元素的质量分数也相同,则它们的最简式相同。最简式相同的化合物可能是同分异构体,也可能不是同分异构体,如CH3CH2CH2CH3与属于同分异构体,而CH2CH2与不是同分异构体,B错误;相对分子质量相同的物质很多,如H3PO4和H2SO4,但它们不是同分异构体,C错误;当不同化合物的相对分子质量相同,其组成元素及其质量分数相同,其分子式一定相同,这样的化合物一定是同分异构体,D正确。

4.有4种碳骨架如图所示的烃,下列说法正确的是 (　　)

A.a和b互为同分异构体

B.b和c互为同系物

C.a和b都是烷烃

D.只有b和c能发生取代反应

答案B

解析a和b的分子式不同,不互为同分异构体,故A错误;b和c的结构相似,相差1个CH2原子团,都属于烷烃,互为同系物,故B正确;a分子中含有碳碳双键,不属于烷烃,故C错误;a、b、c、d四种物质均能发生取代反应,故D错误。

5.下列分子只表示一种物质的是(　　)

A.C3H7Cl B.C3H8

C.C5H12 D.C4H10

答案B

解析C3H7Cl存在同分异构体:CH3CH2CH2Cl、CH3CHClCH3,所以不能只表示一种物质,A项错误;C3H8为丙烷,只有一种结构,不存在同分异构体,所以只能表示一种物质,B项正确;C5H12存在同分异构体:CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH3、C(CH3)4,所以不能只表示一种物质,C项错误;C4H10存在同分异构体:CH3—CH2—CH2—CH3、,所以不能表示一种物质,D项错误。

6.下列有机物中,互为同分异构体的是(　　)

①CH2CHCH3　②

③CH3CH2CH3　④CH2CHCHCH2

⑤　⑥CH3CH2CH2CH3

A.①② B.①③

C.④⑤ D.④⑥

答案A

解析①的分子式是C3H6,②分子式是C3H6,③的分子式是C3H8,④的分子式是C4H6,⑤的分子式是C4H8,⑥的分子式是C4H10。只有①和②的分子式相同,结构不同,则①和②互为同分异构体。

7.实验室中常用下面反应制取乙烯气体:

CH3CH2OHCH2CH2↑+H2O,关于该反应的说法错误的是(　　)

A.该反应为取代反应

B.该反应中的有机物共含有羟基和碳碳双键两种官能团

C.反应产生的CH2CH2所有原子共平面

D.CH3CH2OH属于烃的衍生物

答案A

解析该反应不是取代反应,A错误。乙醇中含有羟基,乙烯中含有碳碳双键,B正确。乙烯分子中两个碳原子和四个氢原子共平面,C正确。乙醇含有C、H、O三种元素,乙醇是烃的衍生物。

8.下列烷烃在光照下与氯气反应,生成一氯代烃种类最多的是(　　)

A.

B.

C.CH3CH2CH2CH3

D.

答案B

解析根据取代反应的特点及同分异构体的定义判断A的一氯代物有1种,B的一氯代物有3种,C的一氯代物有2种,D的一氯代物有2种。

9.下列说法中错误的是(　　)

①化学性质相似的有机物互为同系物　②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　

③若烃中碳、氢元素的质量分数相同,它们必定互为同系物　④互为同分异构体的两种有机物的物理性质有差别,但化学性质必定相似

A.①②③④ B.只有②③

C.只有③④ D.只有①②③

答案A

解析互为同系物的有机物结构相似,化学性质相似,但化学性质相似的有机物不一定互为同系物,①错误;同系物的前提是结构相似,分子组成相差一个或若干个“CH2”原子团的有机物不一定互为同系物,②错误;C2H4与C3H6具有相同的最简式,碳、氢的质量分数相同,但C2H4只能为CH2CH2,而C3H6若为时,二者不能互为同系物,③错误;同分异构体之间物理性质有差别,若为同一类物质,化学性质相似,若为不同类物质,则化学性质不同,④错误。

10.运动会火炬一般使用丙烷作为燃料。下列关于丙烷(C3H8)的说法正确的是(　　)

A.丙烷是一种清洁能源,任何情况下均不与强酸、强碱、氧化剂反应

B.丙烷分子中3个碳原子在一条直线上

C.1 mol丙烷在光照条件下,最多可以与8 mol Cl2发生取代反应

D.丙烷发生取代反应生成C3H7Cl的结构有3种

答案C

解析根据题意,丙烷可以燃烧,丙烷只含有C、H元素,充分燃烧生成CO2和H2O,所以丙烷是清洁能源,丙烷不能被酸性KMnO4溶液氧化,但是在点燃时能被氧气氧化,A不正确;丙烷分子中所有的碳原子不在同一条直线上,B不正确;丙烷分子式为C3H8,分子中有8个H原子,每个H原子被取代需用1个Cl原子,消耗1分子Cl2,因此1 mol丙烷发生取代反应最多可与8 mol Cl2反应,C正确;丙烷分子中有3个碳原子,位于两端的两个碳原子相同,所以分子中共有两种碳原子,因此C3H7Cl有2种同分异构体:CH3CH2CH2Cl和。

11.回答下列各问题。

(1)烷烃A蒸气的密度是同温同压下H2密度的36倍,则其分子式是　　　　　,同分异构体分别是　　　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　　　。 

(2)烷烃B的分子中含有18个氢原子,其分子式是　　　　　　,其名称是　　　　　　。 

答案(1)C5H12　CH3CH2CH2CH2CH3

(2)C8H18　辛烷

解析烷烃的分子式组成通式为CnH2n+2。

(1)Mr(A)=14n+2=36×2,即n=5,其同分异构体有3种,分别是CH3CH2CH2CH2CH3、

、。

(2)根据烷烃的通式可得2n+2=18,即n=8,分子式是C8H18,其名称是辛烷。

等级考提升练

12.下列各组物质中,相互间一定互为同系物的是(　　)

A.C4H10和C20H42

B.C2H4和C3H6O

C.C4H8和C3H6

D.一溴乙烷和1,2-二溴乙烷

答案A

解析C4H10和C20H42均为饱和烷烃,分子组成相差16个“CH2”原子团,故互为同系物,故A正确;C2H4和C3H6O组成元素不完全相同,故B错误;C4H8可能是烯烃,也有可能是环烷烃,C3H6可能是烯烃,也有可能是环烷烃,故两者结构不一定相似,故不一定互为同系物,故C错误;一溴乙烷和1,2-二溴乙烷结构不相似,故不互为同系物,故D错误。

13.某烷烃的一种同分异构体只能生成一种一氯代物,该烃的分子式可能是(　　)

A.C3H8 B.C4H10

C.C5H12 D.C6H6

答案C

解析C3H8分子中含两种氢原子,可生成两种一氯代物,故A错误;C4H10为丁烷,存在两种同分异构体,正丁烷一氯代物有2种,异丁烷一氯取代产物有2种,故B错误;戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体,正戊烷CH3CH2CH2CH2CH3有3种氢原子,一氯代物有3种,异戊烷CH3CH(CH3)CH2CH3有4种氢原子,一氯代物有4种,新戊烷CH3C(CH3)2CH3有1种氢原子,一氯代物有1种,故C正确;C6H6不属于烷烃,故D错误。

14.分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构) (　　)

A.7种 B.8种

C.9种 D.10种

答案C

解析当主链碳有4个时,其同分异构体有、、、、、共6种,当主链碳有3个时,其同分异构体有、、共3种,故分子式为C4H8Cl2的有机物共有9种。

15.下列烷烃在光照下与氯气反应,只生成一种一氯代物的是(　　)

A.CH3CH2CH2CH3

B.

C.

D.

答案C

解析要判断一氯代物的种数,需对烃分子中氢原子种类进行判断,烃分子中等效氢原子的种类有多少,其一氯代物种类就有多少。A项,的一氯代物有2种;B项,的一氯代物有2种;C项,的一氯代物有1种;D项,的一氯代物有4种。

16.(双选)环之间共用一个碳原子的化合物称为螺环化合物,螺[2,2]戊烷()是最简单一种。下列关于该化合物的说法正确的是(　　)

A.分子式为C5H8

B.一氯代物有两种同分异构体

C.所有碳原子不可能共平面

D.与丙炔互为同系物

答案AC

解析根据螺[2,2]戊烷()的键线式可知,其分子式为C5H8,选项A正确;螺[2,2]戊烷()中的氢都是等效的,故其一氯代物只有一种,选项B错误;螺[2,2]戊烷()中不可能所有碳原子均共面,选项C正确;螺[2,2]戊烷与丙炔结构不相似,不是同类物质,不互为同系物,选项D错误。

17.下列结构简式代表了几种不同的烷烃(　　)

A.2种 B.3种 C.4种 D.5种

答案B

解析结构简式不能体现出分子的实际空间结构,仅能体现出分子中原子间的结合方式。题干中的几种分子可分别表示为、

CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、

、

CH3—CH2—CH2—CH2—CH3、,故有3种不同的烷烃。

18.烷烃分子可看成由—CH3、—CH2—、和等结构组成的。如果某烷烃分子中同时存在这4种基团,所含碳原子数又最少,这种烃分子应含　　　　个碳原子,分子式为　　　　　,其结构简式可能为　　　　、　　　　、　　　　,这三种烷烃的一氯代物共有　　　　种。 

答案8　C8H18　

　　14

解析由于—CH3只能连接在端点上,则—CH2—、和3种基团有、和3种连接方式,由此可知还需要连接5个—CH3才能形成烷烃,故这种烃最少应有8个碳原子,含有8个碳原子的烷烃分子式为C8H18,满足题意的结构简式为

、和

。这三种烷烃的一氯代物分别为5种、5种、4种,因此一氯代物共有14种。

19.

“立方烷”是一种新合成的烃,分子为正方体结构,其碳架结构如图所示。

(1)立方烷的分子式为　。 

(2)该立方烷与氯气发生取代反应,生成的一氯代物有　　　　　　种,生成的二氯代物有　　　种。 

(3)若要使1 mol该烃的所有氢原子全部被氯原子取代,需要　　　　　　 mol氯气。 

答案(1)C8H8　(2)1　3　(3)8

解析(1)1个立方烷分子中有8个碳原子,分布在立方烷各顶点。氢原子数目可根据碳原子最多形成4个价键来考虑。由于每个碳原子与其他碳原子均已形成3个碳碳单键,故只能与1个氢原子结合。分子式为C8H8。

(2)由于是正方体,8个顶点的位置全部一样,所以立方烷只有一种一氯代物。根据正方体中两顶点的相对位置只有3种情况,所以二氯代物应有三种结构:

。

(3)根据取代反应的特点,完全取代8 mol氢原子,需8 mol氯原子,同时又生成8 mol氯化氢。

新情境创新练

20.有的油田气开采的石油气中含有一种碳氢化合物——金刚烷,它的分子立体结构如图所示(图中以线示键,每个折点处表示一个碳原子,并以氢补足四价):

(1)由图可知其分子式为　　　　。 

(2)它是由四个六元环构成的立体笼状结构,其中有　　　　个碳原子为三个环共有。 

(3)金刚烷的分子中有　　　　个“—CH2—”结构,有　　　　　个“”结构,其一氯代物有　　　　种。 

答案(1)C10H16　(2)4　(3)6　4　2

解析依据每个折点为一个碳原子,每个碳原子必满足四价的原则可写出金刚烷的分子式为C10H16。分子中有6个“—CH2—”结构,有4个“”结构,其结构中有4个完全相同的六元环,其中有4个碳原子为3个环所共有。若给结构中的所有碳原子编号,得如下图所示的结构:,

分析图示,不难看出1、3、5、7号碳原子位置相同,2、4、6、8、9、10号碳原子位置相同,因此,该物质的一氯代物只有两种。