高中化学人教版 (2019)必修 第二册实验活动8 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点优秀同步测试题

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册实验活动8 搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点优秀同步测试题，文件包含实验活动8搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点原卷版docx、实验活动8搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共20页， 欢迎下载使用。

知识梳理
【实验目的】
1．加深对有机化合物分子结构的认识。
2．初步了解使用模型研究物质结构的方法。
【实验用品】分子结构模型
【实验步骤】
1．认识甲烷分子结构，搭建甲烷分子的球棍模型
2.搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比较三者结构
典例分析
题型一：有机化合物中碳原子的成键特点
【典例1】从成键情况看，下列分子式和结构式不合理的是（ ）
A．：B．：
C．：D．：
【答案】B
【详解】A．C原子最外层有4个电子，可以形成4个共价键达到稳定状态，N原子最外层5个电子，可以形成3个共价键达到稳定状态，则的结构为：，故A不选；B．C和Si原子最外层都含有4个电子，形成4个共价键时稳定，则的结构应为：，故B选；C．根据C、S、O的最外层电子数判断，的结构式为：，合理，故C不选；D．S和O的最外层电子数相同，则根据甲醇的结构式分析，的结构式为：，故D不选。故选B。
【变式练】1．科学家合成了一种分子式为C200H300含多个碳碳双键的链状烃，其分子中所含碳碳双键最多是（ ）
A．48个B．49个C．50个D．51个
【答案】D
【详解】对于烃CnHm，碳氢原子个数与分子结构的关系式为：=双键数+三键数×2+环数，当分子中无有C≡C和环时，C=C最多，此时含有的双键数==51；故选D。
2．下列关于有机物结构特点的说法中，正确的是（ ）
A．CH4具有正四面体结构B．碳原子之间只能形成C-C单键
C．含碳元素的物质都是有机物D．碳原子之间只能形成碳链
【答案】A
【详解】A．CH4具有正四面体结构，故A正确；B．碳原子之间能形成碳碳单键，碳碳双键，碳碳三键，故B错误；C．含碳元素的物质不一定都是有机物，比如CO，故C错误；D．碳原子之间能形成碳链，也可以形成碳环，故D错误。综上所述，答案为A。
题型二：有机化合物中化学键类型的判断
【典例2】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CnH2n+2的是（ ）
A．②③B．①⑤C．②③④D．①⑤⑥
【答案】B
【详解】符合通式CnH2n+2的是链状烷烃，链状烷烃不含双键和碳环；①⑤不含双键和碳环，属于链状烷烃，②③④含有双键，⑥含有碳环。答案选B。
【变式练】
1．下列化学式及结构式中，从成键情况看不合理的是（ ）
A．CH3N B．CH4Si
C．CH2OS D．CH4S
【答案】B
【详解】A．在结构式中，C、N都满足8电子相对稳定结构，而H满足2电子相对稳定结构，A合理；B．在结构式中，C、Si都只形成3个共价键，没有满足8电子相对稳定结构，B不合理；
C．在结构式中，C形成4个共价键，O、S形成2个共价键，都满足8电子相对稳定结构，C合理；D．在结构式中，C形成4个共价键，S形成2个共价键，都满足8电子相对稳定结构，D合理；故选B。
2．如图是立方烷(C8H8)的球棍模型，下列有关说法不正确的是（ ）
A．立方烷中含共价键B．立方烷属于有机化合物
C．立方烷和苯(C6H6)是同分异构体D．立方烷碳氢质量比为12∶1
【答案】C
【详解】A．立方烷属于烃，属于共价化合物，其中含共价键，故A正确；B．立方烷中只含有C和H 两种元素，属于烃，是有机化合物，故B正确；C．立方烷的分子式为C8H8，和苯(C6H6)的分子式不同，不属于同分异构体，故C错误；D．立方烷的分子式为C8H8，其中碳氢质量比为(12×8)∶(1×8)=12∶1，故D正确；故选C。
跟踪训练
一、单选题
1．下列物质属于不饱和烃的是（ ）
A．B．正丁烷C．CH2=CH-CH3D．C8H18
【答案】C
【详解】A．是环己烷，属于环烷烃，是饱和烃，A错误；B．正丁烷属于烷烃，是饱和烃，B错误；C．CH2=CH-CH3是丙烯，属于烯烃，是不饱和烃，C正确；D．C8H18属于烷烃，是饱和烃，D错误；答案选C。
2．下列关于链状烷烃的说法正确的有（ ）
①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键
②分子组成满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是烷烃
③丙烷分子中所有的原子可能在同一平面上
④烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明烷烃不能发生氧化反应
⑤CH3CH(CH3)CH2CH3的一氯代物有四种
⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物一定是链状烷烃
A．3个B．4个C．5个D．6个
【答案】A
【详解】①在链状烷烃分子中，每个碳原子形成四个共价键，所有的化学键都是单键，正确；②分子组成满足CnH2n+2(n≥1)的有机物只有烷烃，一定是烷烃，故正确；③丙烷分子中每个碳原子形成四个共价键，是以碳原子为中心形成四面体结构，所有的原子不可能在同一平面上，故错误；④烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但烷烃能和氧气发生氧化反应，故错误；⑤CH3CH(CH3)CH2CH3的一氯代物有4种，故正确；⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物可能是链状烷烃或者环状烷烃，故错误。故选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
【详解】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．目前已发现的有机物大约有三千万种，下列有关其种类繁多的原因的说法错误的是（ ）
A．碳原子间能以单键、双键或三键等多种方式结合
B．多个碳原子可以形成长短不一的碳链，碳链也可以含有支链
C．每个碳原子都能与氢原子形成四个共价键
D．多个碳原子间可以形成碳链、碳环，碳链或碳环也能相互结合
【答案】C
【详解】A．碳原子间能以单键、双键或三键等多种方式结合，是碳的化合物种类多的原因之一，故A正确；B．多个碳原子可以形成长短不一的碳链，碳链也可以含有支链，是碳的化合物种类多的原因之一，故B正确；C．每个碳原子都能与氢原子形成四个共价键，不是碳的化合物种类多的原因之一，故C错误；D．多个碳原子间可以形成碳链、碳环，碳链或碳环也能相互结合，是碳的化合物种类多的原因之一，故D正确；故选C；
5．下列对有机化合物的认识正确的是（ ）
A．有机化合物都是共价化合物B．有机化合物都含有碳、氢元素
C．有机化合物都具有同分异构现象D．有机物种类多是由碳原子的成键特征决定的
【答案】D
【详解】A. 有机物也可以是离子化合物，比如乙醇钠C2H5ONa ，故A错误；B. 有机化合物都含有碳元素，不一定含有氢元素，比如CCl4，故B错误；C. 分子式相同，结构不同的有机物互为同分异构体，甲烷没有同分异构体，则并不是所有的有机化合物都具有同分异构现象，故C错误；D. 碳原子能与其他原子形成四个共价键（可以是双键，可以是单间，可以是叁键），且碳原子之间也能相互成键，可以成碳链，可以成碳环，所以有机物种类多是由碳原子的成键特征决定的，故D正确；答案选D。
6．如图为含4个碳原子的6种有机物分子模型(氢原子没有画出)，下列叙述中正确的是（ ）
A．与d互为同分异构体的是c
B．b、c、f的分子式均为C4H8
C．a和f均为链状烷烃
D．同种物质中只能含碳链或碳环
【答案】B
【详解】A．d和c的分子式不同，不互为同分异构体，A错误；B．b、c、f的分子式均为C4H8，互为同分异构体，B正确；C．f为环烷烃，C错误；D．同种物质中可能同时含有碳链和碳环，D错误；故选B。
7．下列关于有机物的空间构型说法正确的是（ ）
A．丙烷是直链烃，所以分子中3个碳原子也在一条直线上
B．中有8个碳原子可能在同一条直线上
C．至少有16个原子共平面
D．2-苯基丙烯分子中所有原子一定在同一平面上
【答案】C
【详解】A．丙烷中碳原子全部是饱和碳原子，每个碳原子均为四面体构型，3个碳原子不在一条直线上，A错误；B．碳碳三键为直线构型，处于苯环对位上的原子在一条直线上，故有6个碳原子可能在同一条直线上，B错误；C．苯环为平面结构，苯环上所有原子共平面，苯环之间通过单键相连，单键可以旋转，但处于苯环对位的原子始终在一个平面，至少（11+2+3）=16个原子共平面，C正确；D．该分子中含甲基，所有原子不可能共平面，D错误；故选C。
8．下列说法正确的是（ ）
A．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示
B．链状烷烃之间一定互为同系物
C．异丁烷分子中4个碳原子位于同一平面上
D．同质量的两种烃，碳元素质量分数越大，燃烧消耗氧气越多
【答案】A
【详解】A．化学反应速率通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量来表示（均取正值），单位一般是ml/(L·s)或ml/(L·min)，A正确；B．链状烷烃之间不一定互为同系物，例如正丁烷和异丁烷互为同分异构体，B错误；C．异丁烷的结构简式为CH(CH3)3，由于与饱和碳原子相连的4个原子构成四面体，因此分子中4个碳原子不可能在同一个平面上，C错误；D．由于等质量的氢原子和碳原子相比较，前者消耗的氧气质量大，所以同质量的两种烃，碳元素质量分数越大，燃烧消耗氧气越少，D错误；答案选A。
9．设阿伏加德罗常数为NA，下列说法正确的是（ ）
A．1.8 g D2O含有的质子数和中子数均为0.1NA
B．1 L0.1ml·L-1氨水中，所含NH的个数为0.1NA
C．标准状况下，5.6 L CH4中所含共价键数目为NA
D．含0.4 ml溶质的浓硝酸与足量铜片充分反应生成的气体分子数为0.2NA
【答案】C
【详解】A．1个D2O中含有质子数为2×1+8=10，所含中子数为2×1+8=10，1.8 g D2O的物质的量为=0.09ml，所含质子数和中子数均为0.9NA，故A错误；B．氨水中NH3·H2O为弱电解质，在水中部分电离，因此溶液中NH的个数小于0.1NA，故B错误；C．标准状况下，5.6 L CH4的物质的量为=0.25ml，所含共价键数目为0.25×4NA=NA，故C正确；D．随着反应的进行，硝酸浓度逐渐变稀，由Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O和3Cu+8HNO3=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O可知，相同物质的量(0.4ml)的浓稀硝酸生成气体的物质的量不同，因此无法判断最终生成气体的数目，故D错误；综上所述，说法正确的是C项，故答案为C。
10．下列关于链状烷烃的说法正确的有（ ）
①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键②分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是链状烷烃③丙烷分子中所有的碳原子一定在同一平面上④烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，说明烷烃不能发生氧化反应⑤CH3CH(CH3)CH2CH3的一氯代物有四种⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物一定是链状烷烃
A．3个B．4个C．5个D．6个
【答案】B
【详解】①烷烃分子中碳原子形成四个共价键全是单键，形成的烷烃为饱和链烃，每个碳原子都形成四个单键，故①正确；②分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物，满足碳原子的价键是分子中形成的全是单键，是饱和烃，所以一定是烷烃，故②正确；③饱和碳原子的基本构型都是四面体，则丙烷分子中3个碳原子一定不在同一直线上，但可以在同一平面，故③正确；④烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，但能发生燃烧反应，属于氧化反应，故烷烃能发生氧化反应，故④错误；⑤CH3CH(CH3)CH2CH3有4种不同环境的氢，其一氯代物有四种，故⑤正确；⑥碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的有机物可能是链状烷烃或环状烷烃，故⑥错误；答案选B。
二、实验题
11．利用甲烷与氯气发生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下：
根据设计要求回答：
(1)装置E的名称是_______，D装置中使用球形干燥管的作用_______。
(2)B装置有三种功能：①使气体混合均匀；②干燥气体；③_______。
(3)CH4的空间构型为_______，写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式_______。
(4)若D装置中盛有AgNO3溶液，现象是有白色沉淀产生。此现象并不能说明该有机反应的类型。为了证明该反应有HCl生成，将装置进行改进：
①在A、B装置间增加一个盛有_______的洗气瓶；②_______。
(5)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：_______。
【答案】(1) 分液漏斗 防倒吸
(2)控制气流速率
(3) 正四面体 CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(4) 饱和食盐水溶液 在C、D间增加一个盛有CCl4的洗气瓶(苯或CS2)
(5)CH4+2Cl2C+4HCl
【分析】(1)根据仪器构造可知，装置E是分液漏斗；生成的氯化氢易溶于水，故D装置中的球形干燥管的作用为防倒吸；
(2)B装置除了干燥气体、使气体混合均匀作用外，还可以通过观察两个导管口冒出气泡的快慢控制气体流速；
(3)甲烷是正四面体结构，甲烷和氯气发生取代反应生成CH3Cl的同时还生成HCl，反应的化学方程式为：CH4+Cl2 CH3Cl+HCl；
(4)如要证明为取代反应，需证明有氯化氢生成。浓盐酸有挥发性，会进入D中，生成的氯化氢中还有氯气，也可以与硝酸银产生沉淀，故应在通入C前除去氯气中的HCl，从C出来后除去HCl中的氯气，故应在A、B间增加一个装有饱和食盐水的洗气瓶，在C、D间增加一个盛有CCl4(或CS2或其它合理答案均可)的洗气瓶；
(5)黑色小颗粒应为碳，故反应方程式为 CH4+2Cl2 C+4HCl 。
12．2016年4月26日，欧洲航天局发布消息称，科学家在围绕土星公转的最大卫星——“土卫六”上发现了纯度极高的液态甲烷海。科学家发现，其表面有液态碳氢化合物组成的海洋，其中一个海洋之中甚至全是甲烷液体，海底覆盖着富氧物质，海边可能还有湿地。回答下列有关甲烷的问题：
(1)以下各图均能表示甲烷的分子结构，_______________更能反映其真实的存在状况。（填选项字母）
(2)在光照条件下，甲烷与氯气发生反应生成氯仿（三氯甲烷），写出该化学反应方程式：_________________，该反应的类型为_____________________。
(3)某研究性学习小组进行CH4的性质探究实验。
①通入高锰酸钾酸性溶液，现象是______________________。
②在无色玻璃集气瓶中与Cl2混合后光照，现象是_______________________。
③为了验证CH4是否具有还原性，某小组设计了如下实验：
实验过程中还观察到无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为_____________________。
④研究小组将CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，你认为原因可能是_____________。
请设计一个实验方案证明你的结论(用文字表示，不必画实验装置图)______________。
【答案】(1)D
(2) CH4+3Cl2CHCl3+3HCl 取代反应
(3) KMnO4溶液不褪色 混合气体颜色变浅，有油状液体生成 CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O CH4与Br2发生了取代反应或CH4把Br2带走 用pH试纸检验反应前后的溶液，若pH变小，则发生取代反应，若无明显变化则被CH4带走
【详解】（1）A．表示甲烷分子结构示意图，能体现甲烷的正四面体结构，但不能体现原子的相对大小，不能够反映其真实存在状况，A不选；B．为甲烷电子式，表现原子的成键情况，不能体现甲烷的真实的存在状况，B不选；C．表示甲烷的球棍模型，能体现甲烷的正四面体结构，能体现原子的相对大小，但不能体现分子的真实结构，C不选；D．甲烷的比例模型，体现原子的相对大小及连接形式，体现甲烷的正四面体结构，更接近分子的真实结构，D选；答案选D；
（2）在光照条件下，甲烷与氯气发生取代反应生成氯仿（三氯甲烷），该化学反应方程式为CH4+3Cl2CHCl3+3HCl，故答案为：CH4+3Cl2CHCl3+3HCl，取代反应；
（3）①甲烷性质较为稳定，与酸性高锰酸钾溶液不反应，甲烷通入高锰酸钾酸性溶液，现象是高锰酸钾酸性溶液不褪色，故答案为：KMnO4溶液不褪色；②氯气为黄绿色气体，甲烷可以和氯气放生取代反应；生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，其中一氯甲烷为气体，其余为液体，现象为集气瓶内气体颜色变浅，有油状液体生成，故答案为：混合气体颜色变浅，有油状液体生成；
③五水合硫酸铜为蓝色，无水CuSO4逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水出现浑浊，说明有二氧化碳生成，根据原子守恒，CH4与CuO反应的化学方程式为： CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O，故答案为：CH4+4CuO 4Cu+CO2+2H2O；
④CH4通入溴水时，发现溴水逐渐褪色，说明溴参加了反应或溴被带走，因甲烷为饱和烃，所以溴单质可能与甲烷发生了取代反应或溴单质被甲烷气体带走，假如发生取代反应，必有溴化氢产物，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH明显变小，则表明二者可能发生了取代反应，若溴单质被甲烷气体带走，溴单质溶于水显酸性，用pH试纸检验反应前后溶液的pH，如果pH没有明显变化，则表明溴单质可能被甲烷气体带走。甲烷
分子式
结构式
球棍模型
CH4
结构特点
甲烷分子中的5个原子不在同一平面内，而是形成正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点，分子中的4个C—H键长度相同，相互之间的夹角相等
乙烷
乙烯
乙炔
分子式
C2H6
C2H4
C2H2
结构式
H—C≡C—H
球棍模型
结构特点
分子中8个原子不在同一平面内，是以碳原子为中心，其他原子为顶点的四面体结构
碳碳之间形成双键，2个碳原子和4个氢原子在同一平面内，C—H键、键之间的夹角为120°
碳和碳之间形成三键，2个氢原子和2个碳原子在同一直线上，分子中键和键夹角为180°