人教版 (2019)必修 第二册认识有机化合物第2课时一课一练

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一、单选题
1.(2025·浙江台金七校联盟高一联考)下列关于甲烷与氯气的反应表述正确的是( )
A.该反应为置换反应
B.若氯气过量,则有机产物仅有CCl4
C.若1 ml CH4生成等物质的量的四种有机产物,则需消耗2.5 ml Cl2
D.反应条件是水浴加热
2.(2025·四川成都七中高一检测)取一支硬质大试管,通过排饱和NaCl溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气如图所示,下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( )
A.试管中CH4与Cl2物质的量之比为1∶1,充分反应后主要生成的物质是CH3Cl
B.为加快化学反应速率,应在日光直射下完成
C.甲烷在光照下与氯气反应,其产物中二氯甲烷是正四面体结构
D.盛放饱和NaCl溶液的水槽底部可能会有少量晶体析出
3.(2025·辽宁师大附中高一检测)下列有关烷烃的叙述中,正确的是( )
A.常温常压下,所有烷烃都为气体
B.除甲烷外,大多数烷烃都能使酸性KMnO4溶液褪色
C.在一定条件下,烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应
D.烷烃在空气中都能燃烧,但不一定产生淡蓝色火焰
4.(2025·辽宁锦州高一期末)北京奥运会“祥云”火炬用的是环保型燃料——丙烷,悉尼奥运会火炬所用燃料为65%丁烷和35%丙烷。下列有关物质说法不正确的是( )
A.正丁烷和异丁烷中碳原子均不可能共平面
B.在光照条件下,丙烷、丁烷都能与氯气发生反应
C.所有链状烷烃分子中,碳碳键数目均比碳原子数目少1
D.等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时,前者耗氧量大
5.下列烃的一氯代物的数目最多的是( )
A.乙烷
B.2-甲基丙烷()
C.2,2-二甲基丙烷()
D.2,2-二甲基丁烷()
6.(2025·辽宁沈阳市郊联体高一期末)1 ml某烷烃在氧气中充分燃烧,需要消耗氧气246.4 L(标准状况),它在光照的条件下与氯气反应,生成4种不同的一氯代物,该烷烃的结构简式是( )
A.(CH3)3CCH2CH2CH3
B.CH3CH2CH2CH2CH3
C.CH3CH2CH(CH3)2
D.CH3CH2C(CH3)2CH2CH3
7.常温下,1 ml某链状烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应,若在适当的条件下,完全取代需要消耗6 ml Cl2,下列判断正确的是( )
A.该烷烃的分子式为C5H12
B.可以用AgNO3溶液检验反应生成的无机产物
C.该烷烃的二氯代物有1种
D.反应容器中,一氯代物所占的物质的量分数最大
8.烷烃与氯气的取代反应属于常见的自由基反应,其中甲烷与氯气反应的部分历程如下:
①引发:Cl2Cl·+Cl·等;
②链反应:Cl·+CH4·CH3+HCl,·CH3+Cl2Cl·+CH3Cl等;
③终止:Cl·+Cl·Cl2,Cl·+·CH3CH3Cl等。
下列说法错误的是( )
A.引发时可以通过热辐射、光照等条件
B.生成物二氯甲烷没有同分异构体
C.生成物中一氯甲烷和四氯化碳互为同系物
D.生成物中可能出现CH3CH2Cl
9.下列说法正确的是( )
A.甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合时,发生取代反应只生成CH3Cl
B.1 ml甲烷生成CCl4,最多消耗2 ml氯气
C.CH2Cl2与Cl2在光照条件下发生取代反应,产物(不考虑同分异构体)有3种,其中HCl最多
D.乙烷化学性质很稳定,不能被溴水、酸性KMnO4溶液氧化,所以乙烷不能发生氧化反应
10.已知正四面体形分子E和直线形分子G反应生成四面体形分子L和直线形分子M的反应过程如图所示,其中组成E的元素的原子序数都小于10,组成G的元素为第三周期元素,M溶于水可形成常见的强酸溶液,则下列判断正确的是( )。
A.常温常压下,L是一种液态有机物
B.E是一种含有非极性键的分子
C.G能使干燥的有色布条褪色
D.该反应是取代反应
二、非选择题
11.(2025·陕西渭南临渭区高一期末)某研究小组为探究甲烷和氯气的反应,收集了一试管甲烷和氯气的混合气体,实验装置如图。
(1)甲烷和氯气发生取代反应的条件是 。
(2)实验中可观察到的现象有 (填字母)。
A.试管内壁出现油状液滴
B.饱和食盐水中有少量固体析出
C.试管内液面上升,最终充满试管
D.试管内气体颜色逐渐变深
(3)写出二氯甲烷反应生成三氯甲烷的化学方程式: 。
(4)用饱和食盐水而不用水的原因是 。
(5)1.6 ml甲烷和氯气完全反应,生成四种取代物的物质的量依次增大0.1 ml,则需要氯气的物质的量为 ml。
(6)与甲烷互为同系物且相对分子质量为72的烷烃的分子式为 。该物质的同分异构体有 种,其中一氯代物只有一种的结构简式为 。
12.(2025·广东江门高一期末)某实验小组对甲烷与氯气的反应进行了以下探究实验。
(1)查阅资料,甲烷可通过以下反应制取:
CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3。
该小组使用无水乙酸钠晶体与碱石灰、二氧化锰与浓盐酸分别制备实验需要的气体,请选择相应气体发生装置:①CH4: (填字母,下同);②Cl2: 。
(2)完成反应物制备后,实验小组使用图示装置完成了甲烷与氯气反应的实验。
①可观察到试管内有 (填字母)等现象。
A.液面下降
B.产生白雾
C.试管壁有油状液滴
D.混合气体颜色变深
②请写出实验过程中生成气态有机产物的反应方程式: 。
(3)为探究影响甲烷与氯气反应速率的因素,该小组使用相同功率的节能灯管作光源,设计完成了以下实验:
①实验Ⅰ和Ⅱ探究光源距离对反应速率的影响,实验Ⅰ和Ⅲ探究环境温度对反应速率的影响。则a= ,b= 。
结论:其他条件相同时,环境温度越高,灯管到反应管距离越短,甲烷与氯气反应速率越快。
②有同学提出可以通过压力传感器测量试管内气体压强变化,更准确地测量反应速率:
请分析曲线中在260 s时压强明显减小的原因: 。
(4)为探究烷烃与其他卤素单质的反应,该实验小组混合正己烷(常温下液态)与液溴后用紫外灯照射,观察到沸腾现象,产生大量气泡。
①同学甲提出猜想:可能是溴单质与正己烷发生了取代反应产生气体,并将产生的气体通入AgNO3溶液中,生成淡黄色沉淀,写出在AgNO3溶液中发生反应的离子方程式: 。
②同学乙认为该验证方案不严谨,原因是 。
13.CH4在光照条件下与Cl2反应,可得到各种氯代甲烷。取一支硬质大试管,通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气,并置于光亮处(如图)。回答下列问题:
(1)下列说法正确的是 (填字母)。
A.反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅,试管壁上有油状液滴产生
B.将该装置放在黑暗处,CH4与Cl2也能反应
C.该实验发生了取代反应
D.CH4和Cl2完全反应后试管内液面上升,最终液体充满试管
(2)生成CH3Cl的化学方程式为 。
(3)CH4氯代的机理为自由基(带有单电子的原子或原子团,如Cl·、·CH3)反应,包括以下几步:
①写出由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式:
CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl、 。
②已知常温常压下,断裂CH4中1 ml C—H和HCl中1 ml H—Cl吸收的能量分别为439 kJ和431 kJ,则反应Cl·+CH4·CH3+HCl完全反应 (填“放出”或“吸收”)热量。
(4)丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如图。
分析上图可知,—CH3中C—H比中C—H更 (填“难”或“易”)断裂。
(5)能说明甲烷是正四面体结构而非正方形平面结构的是 (填序号)。
①其一氯代物不存在同分异构体 ②其二氯代物不存在同分异构体
标准答案：
一、单选题
1.C
2.D 解析 CH4与Cl2以任意物质的量之比混合时,充分反应后都有四种有机产物和HCl,A错误;氯气与甲烷在强光照射下会发生爆炸,所以为加快化学反应速率,氯气与甲烷的取代反应不能在强光照射下完成,B错误;二氯甲烷是四面体结构,不是正四面体形,C错误;甲烷与氯气在光照条件下反应生成的氯化氢气体溶于水使饱和氯化钠溶液中氯离子浓度增大,导致溶液中析出氯化钠晶体,D正确。
3.D 解析 常温常压下,碳原子数小于或等于4的烷烃为气体,碳原子数大于4的烷烃为液体或固体,A错误;烷烃的化学性质一般比较稳定,通常不与强酸、强碱、强氧化剂(如酸性KMnO4溶液)反应,B错误;烷烃在光照条件下可与卤素单质发生取代反应,但不与溴水反应,C错误;烷烃在空气中都能燃烧,甲烷、乙烷等燃烧时产生淡蓝色火焰,但随着烷烃中碳原子数的增加,其含碳量升高,在空气中燃烧往往不充分,火焰明亮,甚至伴有黑烟,D正确。
4.A 解析 正丁烷中碳原子可能共平面,A错误;所有链状烷烃CnH2n+2分子中,碳碳键数目为n-1,故碳碳键数目比碳原子数目少1,C正确;丙烷中氢的百分含量大于丁烷,因此等质量的丙烷完全燃烧耗氧量大,D正确。
5.D 解析 4种物质分子中氢原子种类分别是1种、2种、1种、3种,因此一氯代物分别有1种、2种、1种、3种,D项最多。
6.A 解析 n(O2)= 246.4 L22.4 L·ml-1 =11 ml,1 ml烷烃CnH2n+2完全燃烧消耗O2 11 ml,则n=7。结合选项知只有A、D分子中含7个碳原子,A的一氯代物有4种,D的一氯代物有3种。
7.B 解析 根据题意可知,1个该烷烃分子中含有6个H原子,该烷烃的分子式为C2H6,A错误;反应生成的无机产物为氯化氢,氯化氢能与AgNO3溶液反应产生白色沉淀,可以用AgNO3溶液检验反应生成的无机产物,B正确;该烷烃的二氯代物有2种,分别为CH3CHCl2、ClCH2CH2Cl,C错误;完全取代后反应容器中氯化氢所占的物质的量分数最大,D错误。
8.C 解析 引发过程需要断裂Cl—Cl,可以通过热辐射、光照等条件实现,A正确;二氯甲烷可视为甲烷中的两个氢原子被两个氯原子取代,故二氯甲烷为四面体结构,没有同分异构体,B正确;一氯甲烷和四氯化碳结构不相似,不是互为同系物,C错误;在光照条件下,2个·CH3可形成CH3CH3,继续被氯原子取代得到CH3CH2Cl,D正确。
9.C 解析 甲烷与氯气反应,即使两者的物质的量之比为1∶1,也会发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳四种氯代产物,A项错误;甲烷与氯气反应生成CCl4的化学方程式为CH4+4Cl2CCl4+4HCl,故最多消耗4 ml氯气,B项错误;CH2Cl2与Cl2在光照条件下发生取代反应,每取代一个H形成一种产物,CH2Cl2中有2个H,共有2种氯代产物,同时反应过程中还有HCl生成,故产物共有3种,其中每一步取代反应都会生成HCl,故HCl最多,C项正确;乙烷不能被溴水、酸性高锰酸钾溶液氧化,但是乙烷能在氧气中燃烧,能发生氧化反应,D项错误。
10.D 解析 根据题意可知,E是甲烷,G是氯气,L是一氯甲烷,M是氯化氢。根据分析可知L是一氯甲烷,常温常压下是一种无色气体,故A项错误;E是CH4,分子中只有C—H,属于极性键,故B项错误;G是氯气,不能使干燥的有色布条褪色,可以使湿润的有色布条褪色,故C项错误;甲烷与氯气的反应属于取代反应,故D项正确。
二、非选择题
11.答案 (1)光照 (2)AB
(3)CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl
(4)降低氯气在溶液中的溶解度,避免氯气与水反应
(5)4.5
(6)C5H12 3
解析 (2)产物中有CH2Cl2、CHCl3、CCl4,均为难溶于水的油状液体,故试管内壁出现油状液滴,A正确;溶液中氯离子浓度一定,HCl溶于饱和食盐水时,有少量氯化钠固体析出,B正确;试管内液面上升,但产物中CH3Cl为难溶于水的气体,溶液不会充满试管,C错误;氯气参与反应,试管内气体颜色逐渐变浅,D错误。
(4)用饱和食盐水而不用水的原因是降低氯气在溶液中的溶解度,避免氯气与水反应。
(5)1.6 ml甲烷和氯气完全反应,生成4种取代物的物质的量依次增大0.1 ml,设CH3Cl的物质的量为x ml,则4x+0.1+0.2+0.3=1.6,x=0.25,则CH3Cl(0.25 ml)、CH2Cl2(0.35 ml)、CHCl3(0.45 ml)、CCl4(0.55 ml),发生取代反应时消耗氯气的物质的量为(0.25×1+0.35×2+0.45×3+0.55×4) ml=4.5 ml。
(6)与甲烷互为同系物且相对分子质量为72的烷烃的分子式为C5H12。该物质的同分异构体有3种:CH3CH2CH2CH2CH3、、,其中一氯代物只有一种的结构简式为。
12.答案 (1)①A ②C
(2)①BC ②CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(3)①15 2 ②HCl溶于水,使气体物质的量减小
(4)①Br-+Ag+AgBr↓ ②挥发出的Br2也能与AgNO3溶液反应,生成淡黄色的AgBr沉淀
解析 (1)制备甲烷的反应为无水乙酸钠晶体与碱石灰共热反应生成碳酸钠和甲烷,该反应是固固加热制备气体的反应,故选择装置A制备甲烷;实验室制备氯气的反应为二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯化锰、氯气和水,该反应是固液加热制备气体的反应,故选择装置C制备氯气。
(2)①光照条件下甲烷与氯气发生取代反应生成氯代甲烷和氯化氢,实验现象为光照后,产生白雾,混合气体颜色变浅,管内液面上升,试管壁和液面上出现少量油状液滴,故选BC;②氯代甲烷中只有一氯甲烷为气态,所以制备一氯甲烷的反应为光照条件下甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢,反应的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl。
(2)①实验Ⅰ和Ⅱ探究光源距离对反应速率的影响,由探究实验变量唯一化原则可知,实验Ⅰ和Ⅱ的环境温度相同,则a=15;实验Ⅰ和Ⅲ探究环境温度对反应速率的影响,由探究实验变量唯一化原则可知,实验Ⅰ和Ⅲ的灯管到反应管的距离相等,则b=2;②氯化氢气体极易溶于水,260 s时挤入饱和食盐水,反应生成的氯化氢溶于水,使试管中的气体物质的量减小,导致压强明显减小。
(4)①由题意可知,常温下液态正己烷与液溴在紫外灯照射下发生取代反应生成的溴化氢能与硝酸银溶液反应生成淡黄色的溴化银沉淀,离子方程式为Br-+Ag+AgBr↓;②液溴具有挥发性,挥发出的溴也能与硝酸银溶液反应生成淡黄色的溴化银沉淀,所以同学乙认为该验证方案不严谨。
13.答案 (1)AC
(2)CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(3)①·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl· ②吸收
(4)难
(5)②
解析 (1)甲烷与氯气在光照条件下反应得到CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,其中CH3Cl为气体,CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体,随着反应的进行,黄绿色变浅,试管内壁上有油状液滴。反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅,试管壁上有油滴产生,A正确;将该装置放在黑暗处,CH4与Cl2不能反应,B错误;CH4与Cl2发生了取代反应,C正确;CH4与Cl2完全反应后试管内液面上升,CH3Cl为气体,CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体,液体不能充满试管,D错误。
(2)生成CH3Cl的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl。
(3)反应Cl·+CH4·CH3+HCl中断裂1 ml C—H吸收439 kJ热量,形成1 ml H—Cl则释放出431 kJ能量,显然吸收热量更多,故该反应吸收热量。
(4)根据图示中能量变化可知,—CH3中C—H比中C—H更难断裂。
(5)能说明甲烷是正四面体结构而非正方形平面结构的是二氯代物不存在同分异构体,选②。
实验
组别
CH4与Cl2
体积比
环境温
度/℃
灯管到反应管的距离/cm
液面上升至试管一半高度时所需时间/s
Ⅰ
1∶4
15
2
250
Ⅱ
1∶4
a
5
690
Ⅲ
1∶4
25
b
156
Ⅰ.链引发
Ⅱ.链传递
Ⅲ.链终止
Cl22Cl·
Cl·+CH4·CH3+HCl
·CH3+Cl2CH3Cl+Cl·
……
2Cl·Cl2
Cl·+·CH3CH3Cl
……