高中化学人教版 (新课标)必修2第三章 有机化合物第一节 最简单的有机化合物--甲烷第2课时同步练习题

第2课时　烷烃　同分异构体

基础过关练

题组一　烷烃的结构和性质

1.下列物质中不属于烷烃的是(　　)

A.CH4 B.C2H4 C.C3H8 D.C4H10

2.(2019福建龙岩二中月考)有关烷烃的叙述:①大都是易燃物;②特征反应是取代反应;③碳原子数相邻的两种烷烃在分子组成上相差一个甲基。其中正确的是(　　)

A.①和③     B.②和③ 

C.只有①          D.①和②

3.在1.013×105 Pa下,测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析,下列选项正确的是(　　)

A.在标准状况下,新戊烷是气体

B.在1.013×105 Pa、20 ℃时,戊烷都是液体

C.烷烃随碳原子数的增加,沸点降低

D.C5H12随支链数的增加,沸点降低

4.(2020宁夏石嘴山高二期末)下列有关烷烃的叙述中,正确的是(　　)

①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键　

②烷烃中除甲烷外,很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去　

③分子通式为CnH2n+2的有机物不一定是烷烃　

④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应　

⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色

A.①③⑤ B.①④ 

C.②③ D.①②④

题组二　同系物和同分异构体

5.(2020四川阆中中学高二质检)下列物质中与CH4互为同系物的是(　　)

A.C6H6 B.C2H4 C.C3H8 D.C2H2

6.下列关于同系物、同分异构体的叙述中不正确的是(　　)

A.同系物也可互为同分异构体

B.同分异构体具有相同的相对分子质量

C.两个同系物之间相对分子质量相差14或14的整数倍

D.同系物具有相似的化学性质

7.(2019海南东方八校高一期中联考)下列有机物与异丁烷互为同分异构体的是(　　)

A.CH3CH3                    B.CH3CH2CH3

C.CH3CH2CH2CH3 D.CH3CH2CH2CH2CH3

8.(2020湖南长沙雅礼中学高二期末)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.

9.下列说法正确的是(　　)

A.烷烃的通式为Cn,随n增大,碳元素的质量分数逐渐减小

B.和互为同分异构体

C.丙烷的比例模型为

D.分子式为C2H6和分子式为C5H12的烷烃的一氯代物的数目可能相同

题组三　烷烃燃烧的计算

10.在常温、常压下,取下列四种气态烃各1 mol,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是(　　)

A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C2H6

11.某气态烃在恒容密闭容器内与氧气混合完全燃烧,如果燃烧前后容器内(温度高于100 ℃)压强保持不变,该烃可能是(　　)

A.C2H6 B.C2H4 C.C3H8 D.C3H6

12.某气态烃在标准状况下的密度为2.59 g·L-1。

(1)其相对分子质量等于　　　　。 

(2)该烃的含碳量为82.8%,则分子中碳、氢原子的个数比是　　　　,分子式是　　　　。 

(3)可能的结构简式及名称是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

能力提升练

1.(2020安徽安庆一中高二月考,★★☆)下列说法不正确的是(　　)

A.烷烃分子中碳原子间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合

B.分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃

C.丙烷分子中三个碳原子在一条直线上

D.同分异构现象是有机物种类繁多的重要原因之一

2.(★★☆)一定条件下,两种气态烃的混合物共1 mol,在空气中完全燃烧生成1.5 mol CO2和2 mol水蒸气。关于该混合物的说法正确的是(　　)

A.一定有甲烷

B.一定有乙烷

C.一定含有甲烷,可能含有乙烷

D.可能是甲烷和丙烷的混合物

3.(★★☆)北京奥运会“祥云”火炬使用的燃料为丙烷。下列关于丙烷的说法正确的是(　　)

A.1 mol丙烷完全燃烧需4 mol氧气

B.与丁烷互为同分异构体

C.能使酸性高锰酸钾溶液褪色

D.分子式为C3H8

4.(疑难1、2,★★☆)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都能发生加成反应

D.只有b和c能发生取代反应

5.(疑难2,★★☆)乙烷与氯气反应得到的有机产物最多有(　　)

A.10种 B.9种 C.8种 D.7种

6.(2019江苏宿迁期中,★★☆)下列叙述中正确的是(　　)

A.含5个碳原子的有机物,每个分子中最多可形成4个C—C键

B.正戊烷分子中所有原子均在一条直线上

C.碳碳间以单键结合,碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n+2

D.分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物

7.(2020山东烟台二中月考,疑难2,★★☆)进行一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是(　　)

A.(CH3)3CCH2CH3

B.(CH3CH2)2CHCH3

C.(CH3)2CHCH(CH3)2

D.(CH3)2CHCH2CH2CH3

8.(疑难2,★★☆)如图所示为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,假设碳原子上其余的化学键都是与氢原子结合。

请回答下列问题:

(1)图中属于烷烃的是　　　　　　　　(填字母)。 

(2)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碳碳单键,还可以形成　　　　　;不仅可以形成　　　　　,还可以形成碳环。 

(3)图中互为同分异构体的是:A与　　　　　(填字母,下同);B与　　　　　。 

9.(2019湖南大学附属中学高一期中,疑难2,★★☆)有下列各组物质:C和C;②石墨和足球烯;③漂白粉和漂白液主要成分;④正丁烷和异庚烷;⑤乙烯和聚乙烯;⑥和;⑦丙烷和环丙烷; ⑧CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)CH3。

用序号填空:

(1)　　　　　　组两者互为同位素。 

(2)　　　　　　组两者互为同素异形体。 

(3)　　　　　　组两者互为同系物。 

(4)　　　　　　组两者互为同分异构体。 

(5)　　　　　　组两者是同一物质。 

10.(★★☆)(1)完全燃烧0.1 mol某烃,燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱液,实验结束后,称得浓硫酸增重9 g,浓碱液增重17.6 g。该烃的化学式为　　　　,并写出其所有可能的结构简式:　　　　　　　　　。 

(2)某烷烃的相对分子质量为128,该烷烃的分子式为　　　　。 

(3)在常温常压下有CH4、C2H6、C3H8和C4H10四种气态烃。

①取等物质的量的四种气态烃,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是　　　　(填分子式)。 

②取等质量的四种气态烃,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是　　　　(填分子式)。 

答案全解全析

基础过关练

1.B　CH4只含碳、氢两种元素,碳原子达到饱和,符合烷烃的通式,是最简单的烷烃;C2H4不符合烷烃的通式,碳原子未饱和,存在碳碳双键,不属于烷烃;C3H8符合烷烃的通式,碳原子均达到饱和;C4H10符合烷烃的通式,碳原子均达到饱和。

2.D　烷烃大都是易燃物,①正确;烷烃的特征反应是取代反应,②正确;碳原子数相邻的两种烷烃在分子组成上相差一个“CH2”,③错误。其中正确的是①②。

3.D　由题表中信息可知,新戊烷的沸点是9.5 ℃,在标准状况下是液体,20 ℃时是气体,A、B项均错误;烷烃随碳原子数的增加,沸点升高,C项错误;C5H12的三种同分异构体中,随支链数的增加,沸点降低,D项正确。

4.B　烷烃分子中无论是碳碳键还是碳氢键,都是单键,①正确;烷烃属于饱和链烃,均不能使酸性KMnO4溶液褪色,②错误;符合通式CnH2n+2的有机物一定是烷烃,③错误;烷烃在光照下都能与氯气发生取代反应,④正确;乙烷和溴水不反应,⑤错误。

5.C　CH4属于烷烃,满足通式CnH2n+2,四个选项中只有C项符合该通式,即C3H8与CH4结构相似,在分子组成上相差2个CH2原子团,互为同系物,其他三种物质均为不饱和烃,均与甲烷的结构不相似。

6.A　同系物在组成上相差1个或若干个CH2原子团,分子式不可能相同,而同分异构体的分子式相同,同系物之间不可能互为同分异构体,A项错误;同分异构体的分子式相同,则一定具有相同的相对分子质量,B项正确;互为同系物的物质在组成上相差1个或若干个CH2原子团,其相对分子质量相差14n(n≥1,且为正整数),C项正确;互为同系物的物质,结构相似,属于同一类物质,化学性质相似,D项正确。

7.C　异丁烷的结构简式为,其分子式为C4H10,与其分子式相同而结构不同的物质是CH3CH2CH2CH3,二者互为同分异构体。

8.C　CH3CH2CH2CH3分子中有2种氢原子,其一氯代物有2种,A项错误;分子中有2种氢原子,其一氯代物有2种,B项错误;分子中的4个甲基等效,仅有1种氢原子,其一氯代物有1种,C项正确;分子中有4种氢原子,其一氯代物有4种,D项错误。

9.D　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;CH3CH3的一氯代物只有1种,C5H12有3种同分异构体,其中的一氯代物只有1种,D项正确。

10.C　设气态烃的分子式为CxHy,其完全燃烧的化学方程式为CxHy+(x+)O2 xCO2+H2O,则1 mol该烃完全燃烧时耗氧量为(x+) mol,将题述选项分别代入,比较可知C4H10耗氧量最多。

11.B　温度高于100 ℃时,烃完全燃烧的化学方程式为CxHy+(x+)O2 xCO2+ H2O(g),因为燃烧前后容器内的压强不变,说明燃烧前后气体总体积不变,即1+x+ =x+,解得y=4,B项正确。

12.答案　(1)58　(2)2∶5　C4H10

(3)CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)CH3(异丁烷)

解析　(1)M=2.59 g·L-1×22.4 L·mol-1≈58 g·mol-1。

(2)N(C)∶N(H)=∶≈2∶5,则该烃的最简式为C2H5。设其分子式为(C2H5)x,则有(12×2+5)x=58,x=2,所以该烃的分子式为C4H10。

(3)可能的结构简式为CH3CH2CH2CH3(正丁烷)、CH3CH(CH3)CH3(异丁烷)。

能力提升练

1.C　烷烃中碳原子间均以单键结合成链状,碳原子剩余价键均与氢原子结合,A项正确;分子组成符合CnH2n+2的烃一定是烷烃,B项正确;丙烷分子中三个碳原子不在一条直线上,C项错误;同分异构现象和碳原子连接形式多样均是有机物种类繁多的重要原因,D项正确。

2.A　设混合烃的平均分子式为CxHy,则有

CxHy+(x+)O2 xCO2+　　H2O(g)

1                  x      

1 mol                  1.5 mol      2 mol

列式解得x=1.5,y=4,即混合烃的平均分子式为C1.5H4,则其中一定含有CH4,且另一种必须是分子式中含有4个H的烃。

3.D　1 mol C3H8完全燃烧消耗5 mol O2,A错误;C3H8与丁烷(C4H10)互为同系物,B错误;C3H8为饱和烃,不能被酸性高锰酸钾溶液氧化,即C3H8不能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C错误。

4.B　由碳骨架结构可知a的结构简式为(CH3)2CCH2,b的结构简式为CH3CH2CH2CH3,c的结构简式为(CH3)4C,d的名称为环丁烷。(CH3)2CCH2和丁烷分子式不同,不互为同分异构体,A错误;b和c都属于烷烃,且分子组成相差1个CH2原子团,它们互为同系物,B正确;a为烯烃,能够与氢气等发生加成反应,b为烷烃,不能发生加成反应,C错误;a和d也能发生取代反应,D错误。

5.B　乙烷的一氯取代物和五氯取代物的种数相同,各有1种,二氯取代物和四氯取代物的种数相同,各有2种,三氯取代物有2种,六氯取代物有1种,所以共有9种。

6.D　碳原子可以形成碳链,无论带不带支链,都含有4个C—C键;碳原子也可以形成碳环,可以带支链,也可以不带支链,都含有5个C—C键,A错误。甲基是立体结构,所以正戊烷分子中所有原子不可能在一条直线上,B错误。不仅饱和链烃中只含有C—C键与C—H键,环烷烃中也只含有C—C键与C—H键,C错误。满足通式CnH2n+2的有机物是烷烃,所以分子式为C3H8与C6H14的两种有机物一定互为同系物,D正确。

7.A　(CH3)3CCH2CH3中含3种氢原子,一氯取代后能生成3种沸点不同的产物,A项正确;(CH3CH2)2CHCH3中含4种氢原子,一氯取代后能生成4种沸点不同的产物,B项错误;(CH3)2CHCH(CH3)2中含2种氢原子,一氯取代后能生成2种沸点不同的产物,C项错误;(CH3)2CHCH2CH2CH3中含5种氢原子,一氯取代后能生成5种沸点不同的产物,D项错误。

8.答案　(1)AC　(2)碳碳双键　碳链　(3)C　DEF

解析　(1)不含不饱和键的链状烃是烷烃,属于烷烃的是AC。(2)通过对题图中的有机化合物进行分析观察可知:碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成碳碳双键;不仅可以形成碳链,还可以形成碳环。(3)分子式相同,而结构不同的化合物互为同分异构体。题图中A是正丁烷,C是异丁烷,它们的分子式都是C4H10,A、C互为同分异构体;B的分子式是C4H8,与D、E、F分子式相同,结构不同,因此它们互为同分异构体。

9.答案　(1)①　(2)②　(3)④　(4)⑧　(5)⑥　

解析　C和C是同一元素不同的原子,互为同位素;②石墨和足球烯是同一元素形成的不同单质,互为同素异形体;③漂白粉的主要成分为Ca(ClO)2和CaCl2,而漂白液的主要成分为NaClO,两者间无题述任何关系;④正丁烷和异庚烷均为烷烃,结构相似,在分子组成上相差3个CH2原子团,互为同系物;⑤乙烯发生加聚反应生成聚乙烯,两者间无题述任何关系;⑥两者均表示CH2Br2;⑦丙烷属于烷烃,环丙烷属于环烷烃,两者间无题述任何关系;⑧CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)CH3分子式相同但结构不同,互为同分异构体。

10.答案　(1)C4H10　CH3CH2CH2CH3、　(2)C9H20

(3)①C4H10　②CH4

解析　(1)浓硫酸的作用是吸水,浓硫酸增加的质量为H2O的质量,烃中n(H)=9× mol=1 mol;浓碱液吸收CO2,浓碱液增加的质量是CO2的质量,烃中n(C)= mol=0.4 mol,因此1 mol烃中含C为4 mol、含H为10 mol,即分子式为C4H10,其可能是正丁烷和异丁烷,结构简式分别是CH3CH2CH2CH3、。

(2)烷烃的通式为Cn,相对分子质量为128,即14n+2=128,解得n=9,分子式为C9H20。

(3)①1 mol CxHy的耗氧量为(x+) mol,由各烃分子式中C、H原子数目可知,相同物质的量时C4H10的耗氧量最大。②等质量的各烃,烃中氢元素质量分数越大,消耗氧气越多,碳元素质量分数越大,生成二氧化碳越多。CH4、C2H6、C3H8、C4H10的C、H原子数目之比分别为1∶4、1∶3、3∶8、2∶5,CH4中氢元素质量分数最大,等质量的题述四种气态烃中CH4消耗氧气最多。