2024届高三化学一轮复习培优--烷烃训练

这是一份2024届高三化学一轮复习培优--烷烃训练，共16页。试卷主要包含了单选题，实验题等内容，欢迎下载使用。
2024届高三化学一轮复习培优--烷烃训练
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________

一、单选题
1．下列说法不正确的是
A．CH3CH2CH3与 CH3CH3互为同分异构体
B．烷烃分子中碳原子之间都以单键结合，其余价键均与氢原子结合
C．乙烷和正戊烷互为同系物
D．C6H14 存在五种同分异构体
2．有机物(CH3CH2)2CHCH3的名称是(　　)
A．3­-甲基戊烷 B．2­-甲基戊烷
C．2­-乙基戊烷 D．3­-乙基丁烷
3．实验室利用下图装置模拟盐酸的生产。下列说法错误的是

A．装置甲的离子方程式为
B．装置丙中的产物只有和
C．装置戊中分离出盐酸的最佳方法是分液
D．该实验方法缺少多余氯气的处理装置
4．某链状有机物分子中含有n个，m个，a个，其余为，则分子中的个数为
A． B． C． D．
5．下列说法不正确的是
A．6Li和7Li互为同位素
B．石墨烯和碳纳米管互为同素异形体
C．CH3COOH和CH3COOCH2CH3互为同系物
D．CH2BrCH2Br和CH3CHBr2互为同分异构体
6．下列说法正确的是（    ）
A．甲烷与乙烷互为同系物 B．35Cl与37Cl互为同素异形体
C．乙烯与乙炔属于同分异构体 D．金刚石和石墨互为同位素
7．下列各组物质的相互关系描述正确的是
A．、、互为同素异形体 B． 和 互为同分异构体
C．乙烯和环己烷互为同系物 D．(CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2属于同种物质
8．下列说法正确的是
A．CH2Cl2分子只有一种，可说明CH4的空间结构为正四面体形
B．因为NH3分子中的氮原子处于三个氢原子组成的三角形的中心，所以NH3是非极性分子
C．某原子核外电子排布为ns2 np7 ，它违背了洪特规则
D．和P4都为正四面体形，中键角为109°28 ，P4中键角也为109°28'
9．某烷烃的结构简式如图，其系统命名是

A．3，3，4，5-四甲基己烷 B．2，3，4-三甲基-2-乙基戊烷
C．2，3，4-三甲基-4-乙基戊烷 D．2，3，4，4-四甲基己烷
10．关于CH4分子的空间结构。历史上科学家们曾提出过两种模型，如图所示：

最终为确定CH4的空间结构应为正四面体而非平面正方形，提供强有力的证据的事实是
A．∠H-C-H的键角相同、C-H键长相等 B．结构对称，一氯代物无同分异构体
C．CH4的二氯代物无同分异构体 D．CH4的三氯代物无同分异构体
11．某烷烃的相对分子质量为114，则该烷烃的同分异构体中，主链有5个碳原子的结构有
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
12．下列有机物命名正确的是
A．2—乙基丁烷 B．2，4—二甲基戊烷
C．1，3，4—三甲基己烷 D．2，4，4—三甲基戊烷
13．有关饱和链烃的叙述，错误的是
A．都是可燃物
B．随碳原子个数增加，沸点依次升高
C．特征反应是取代反应
D．光照条件下，饱和链烃通入溴水中，可使溴水褪色
14．下列说法错误的是
A．甲烷和乙烷具有相似的化学性质 B．丙烷分子中的碳原子不在一条直线上
C．用酸性溶液可鉴别甲烷和氢气 D．烷烃的熔沸点随碳原子数的增加而升高
15．下列各组物质的相互关系依次为同类有机物、同系物、同分异构体、同种物质的是
①甲醇、乙二醇、丙三醇  ②苯甲醇、邻甲基苯酚、间甲基苯酚   ③新戊烷、2，2－二甲基丙烷 ④ HOCH2CHO、 HOCH2CH2CHO、 HOCH2CH2CH2CHO
A．①②③④ B．④②①③ C．①④②③ D．①③④②

二、实验题
16．利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品制取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图：

完成下列填空：
(1)A中反应的化学方程式是_______；有人认为E中有氯化氢产生，不能证明甲烷与氯气发生了取代反应，你认为他的看法_______(填“正确”或“不正确”)。
(2)B有三种功能：①控制气流速度；②混匀混合气体；③_______。
(3)一段时间后发现D中的石棉由白色变为蓝色，则石棉上可能预先滴有_______溶液。
(4)E中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为_______(选填编号)。
a.水洗分液法　　　b.蒸馏法　　　c.萃取分液法　　　　d.结晶法
(5)该装置没有进行尾气处理，其尾气的主要成分为_______(选填编号)。
a.CH4　　　　　　b.CH3Cl　　　　　　c.CH2Cl2　　　　　　　d.CHCl3
17．丁烷的催化裂解可按下列两种方式进行：C4H10→C2H6+C2H4；C4H10→CH4+C3H6；某化学兴趣小组的同学为探究丁烷裂解气中CH4和C2H6的比例关系，设计如图所示实验：

注：CuO能将烃氧化成CO2和H2O；A12O3是丁烷裂解的催化剂，G后面装置已省略。如图连接好装置后(部分夹持装置已略去)，需进行的实验操作有：①给D、G装置加热：②检查整套装置的气密性；③排尽装置中的空气。
(1)这三步操作的先后顺序依次是_______。
(2)简要说明检验空气排尽的方法：_______。
(3)B装置所起的作用是_______。
(4)假设丁烷完全裂解，流经各装置中的气体能完全反应。当(E和F)装置的总质量比反应前增加了 3.5g， G装置中固体质量减少了 8.8g，则丁烷的裂解产物中n(CH4):n(C2H6)=_______。
(5)若对E装置中的混合物再按以下流程实验：

①分离操作I、Ⅱ的名称是I_______、 II_______；
②Na2SO3溶液的作用是(用离子方程式表示)_______。
18．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实，某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：根据要求填空：

（1）实验室制取Cl2的化学方程式为：____________________。
（2）写出CH4与Cl2生成一氯代物的化学方程式____________________。
（3）B装置有三种功能：①控制气体流速；②将气体混合均匀；③________。
（4）D装置中的石棉上吸附着KI饱和溶液及KI粉末，其作用是________________________。
（5）E装置的作用是________。
A．收集气体  B．吸收氯气 C．防止倒吸     D．吸收氯化氢
（6）E装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为__________。
（7）该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，尾气的主要成分是(双选，填编号)________。
A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E．CCl4
19．利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品生产盐酸的设想在工业上已成为现实，某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，所设计的装置如图所示

请回答下列问题。
(1)甲烷与Cl2的反应的化学方程式(第一步)是_______。
(2)B装置的作用：①_______；②_______；③控制气体的流速。
(3)D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI，其作用是_______，反应的离子方程式是_______。
(4)E装置的作用是_______(填标号)。
A．收集气体        B．吸收氯气         C．吸收氯化氢
20．下图是研究甲烷取代反应实验装置图，具体的实验方法是：取一个100mL的大量筒，用排饱和食盐水的方法先后收集20mLCH4和80mLCl2，进行实验。

(1)若研究甲烷与氯气的取代反应，还需要的条件是_______。
(2)若将如图所示装置放在光亮的地方，等待片刻，观察到的现象是_______、_______和试管内壁出现油状液体。
(3)写出甲烷和氯气的第一步反应方程式_______。
(4)水槽中存放的液体应为_______。
(5)油状液体中含有的有机产物有_______种。

参考答案：
1．A
【详解】A．二者分子式不同，不是同分异构体，故A错误；
B．烃分子中碳原子之间都以碳碳单键结合成链状，剩余价键均与氢原子结合，这样的烃叫做饱和烃，也称为烷烃，故B正确；
C．乙烷和正戊烷均属于烷烃，结构相似，分子组成相差3个CH2，互为同系物，故C正确；
D．主链为6个碳原子有：CH3(CH2)4CH3；主链为5个碳原子有：CH3CH2CH2CH(CH3)2；CH3CH2CH(CH3)CH2CH3；主链为4个碳原子有：CH3CH2C(CH3)3；CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3，则C6H14的同分异构体共有5种，故D正确；
综上所述答案为A。
2．A
【分析】烷烃命名时，碳原子的编号从离支链最近的碳原子开始；相同的取代基要合并；取代基的位次和最小；乙基不能出现在2号碳原子上；根据烷烃的命名规则来分析。
【详解】可以将该物质的结构简式写为：，主链上有5个碳原子，无论从哪端开始编号，都是在3号碳原子上有一个甲基，因此该有机物的系统命名为3-甲基戊烷，故A正确。
3．B
【详解】A．实验室用浓盐酸和二氧化锰反应制取氯气，同时生成氯化锰和水，图中装置甲为制取装置，其反应的离子方程式为：，故A正确；
B． 由图可知：装置丙中氯气和甲烷发生取代反应，其产物有、、 和，故B错误；
C． 由图可知：液态的、 属于有机物，不溶于水，极易溶于水，所以装置戊中分离出盐酸的最佳方法是分液，故C正确；
D．由图可知：该实验装置中缺少多余氯气的处理装置，故D正确；
故答案：B。
4．C
【详解】根据题意可知该链状有机物为烷烃，其通式为：，设该分子中个数为x，则C原子个数，H原子个数，解得x=。
C符合题意，故选C。
5．C
【详解】A． 6Li和7Li质子数相同而中子数不同的锂原子，互为同位素，故A正确；
B． 石墨烯和碳纳米管均是碳形成的两种不同的单质，互为同素异形体，故B正确；
C． CH3COOH和CH3COOCH2CH3分别属于酸和酯，不同类，不能互称为同系物，故C错误；
D． CH2BrCH2Br和CH3CHBr2分子式相同，而结构不同，互为同分异构体，故D正确；
故选C。
6．A
【详解】A．甲烷和乙烷结构简式分别为CH4和CH3CH3结构相似，都为链状烷烃，分子组成相差1个CH2原子团，互为同系物，选项A正确；
B．同素异形体是同种元素形成的不同单质，同素异形体研究的对象是单质，35Cl与37Cl是同种元素的不同核素，属于同位素，选项B错误；
C．乙烯与乙炔分别含有碳碳双键和碳碳三键，结构不同，分子式不同，二者不互为同分异构体，选项C错误；
D．金刚石和石墨均为碳元素的单质，互为同素异形体，选项D错误；
答案选A。
7．D
【详解】A. 同种元素形成的不同种单质间互为同素异形体，而、、互为同位素，而不是同素异形体，故A错误；
B. 由于甲烷为正四面体结构，故CH2Cl2的结构只有一种，即和是同一种物质，故B错误；
C. 结构相似、在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物，而乙烯和环己烷的结构不相似，故不是同系物，故C错误；
D. − C2H5和 CH3CH2−均为乙基，故(CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2属于同种物质，故D正确。
故选：D。
8．A
【详解】A．如果CH4的空间结构为平面型，则CH2Cl2分子的结构有两种：、 ，而CH2Cl2分子只有一种，说明CH4的空间结构为正四面体形，故A正确；
B．因为NH3分子中的正负电荷重心不重合，所以NH3是极性分子，故B错误；
C．一个原子轨道里最多容纳两个电子，且自旋状态相反是泡利原理，p能级只有3个轨道，最多容纳6个电子，某原子核外电子排布为ns2 np7 ，它违背了泡利原理，故C错误；
D．为正四面体形，硫原子处于中心，四个氧原子位于四个顶点，类似于甲烷，键角为109°28 ，而P4正四面体结构中四个磷原子位于四个顶点，每个磷原子与其他磷原子形成三个共价键，键角为60°，故D错误；
故答案为：A
9．D
【详解】A．烷烃的系统命名法应该从距离支链近的一端开始对碳原子编号，故A错误；
B．应该选择碳原子最多的碳链为主链，题中最长的碳链有6个碳，故B错误；
C．应该选择碳原子最多的碳链作为主链，题中最长的碳链有6个碳，故C错误；
D．选择最长的碳链为主链，其从距离支链近的一端开始对碳原子编号，因此最右边的碳为1号碳，故该物质命名为2，3，4，4-四甲基己烷，D正确；
故答案选D。
10．C
【详解】A．正四面体结构中，键角、键长分别相等，平面正方形结构中，键角、键长也分别相等，因此键角相同、键长相等无法证明甲烷的空间构型为非平面正方形，A不符题意；
B．正四面体结构、平面正方形结构，结构均对称，其一氯代物均只有一种，无法证明甲烷的空间构型为非平面正方形，B不符题意；
C．若CH4的空间结构为平面正方形，则其二氯代物必有2种，分别是两个氯位于相邻顶点上和对角线上，CH4的二氯代物无同分异构体，说明甲烷不是平面正方形而是正四面体形，C符合题意；
D．正四面体结构、平面正方形结构的三氯代物均只有1种结构，因此CH4的三氯代物无同分异构体无法证明甲烷的空间构型为非平面正方形，D不符题意；
答案选C。
11．D
【详解】根据烷烃的通式CnH2n+2有12n+2n+2=114，解得n=8，此烷烃是C8H18，主链5个碳，剩3个碳排在支链，可以形成一个乙基和一个甲基，也可以形成3个甲基，可以连在同一个碳上，也可以连在不同的碳原子上，用碳架结构表示，当含有一个乙基和一个甲基时有（●表示甲基可能的位置）2种结构，当含有3个甲基时有2种结构和2种结构，共6种结构，故选D。
12．B
【详解】考查有机物的系统命名法。A不符合主链碳原子最多，应是3－甲基戊烷；支链的位置不可能是1号，C错误，应是3，4－二甲基庚烷；D不符合支链的代数和最小，应是2，2，4－三甲基戊烷，故答案是B。
13．D
【详解】饱和链烃指的是烷烃，由于烷烃的组成元素是C和H，其分子通式为CnH2n+2，易发生两类反应：①是烷烃的燃烧；②是取代反应，
A．饱和链烃为烷烃都易燃烧，故A正确；
B．随碳原子个数增加，饱和烷烃的沸点依次升高，故B正确；
C．饱和链烃的特征反应是取代反应，故C正确；
D．饱和链烃与溴水不反应，不能使溴水褪色，光照条件下，可与溴单质发生取代反应，故D错误；
答案选D。
14．C
【详解】A. 甲烷与乙烷都是烷烃，互为同系物，具有相似的结构，具有相似的化学性质，故A正确；
B. 甲烷是正四面体结构，则甲烷分子中的任意两个氢原子与中心碳原子不可能在一条直线上，丙烷分子相当于甲烷分子中的两个氢原子被两个甲基取代，所以丙烷分子中的所有碳原子不在一条直线上，故B正确；
C. 甲烷和氢气与酸性高锰酸钾溶液均不反应，不能用酸性高锰酸钾溶液鉴别甲烷和氢气，故C错误；
D. 一般来说，烷烃的熔沸点随碳原子数的增加而升高，故D正确；
故选C。
15．C
【详解】①甲醇、乙二醇、丙三醇，三种有机物均含有羟基，但是数目不同，不属于同系物关系，属于同类有机物；②苯甲醇、邻甲基苯酚、间甲基苯酚，三种有机物分子式相同，结构不同，属于同分异构体关系；③新戊烷的系统命名为2，2－二甲基丙烷，因此新戊烷、2，2－二甲基丙烷属于同种物质；④ HOCH2CHO、 HOCH2CH2CHO、 HOCH2CH2CH2CHO，三种分子结构相似，均含有1个羟基和1个醛基，且相邻分子的组成上均相差1个CH2原子团，故属于同系物关系；结合以上分析可知，各组物质的相互关系依次为同类有机物、同系物、同分异构体、同种物质的是①④②③；
故选C。
16．(1) MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O 正确
(2)干燥氯气、氯化氢和甲烷
(3)淀粉-KI
(4)a
(5)ab

【分析】A装置的浓盐酸和二氧化锰加热制取氯气，B中浓硫酸干燥氯气，氯气甲烷在C中光照的条件下反应，D检验氯气，E中收集产品。
【详解】（1）浓盐酸和二氧化锰加热制取氯气，方程式为： ；A中的浓盐酸易挥发，所以E中氯化氢可能来源浓盐酸，看法正确；
故答案为：；正确。
（2）B中浓硫酸干燥氯气、氯化氢和甲烷；
故答案为：干燥氯气、氯化氢和甲烷。
（3）碘遇淀粉变蓝，气体成分中有氯气可以置换碘化钾中的碘，所以石棉网上是淀粉-KI；
故答案为：淀粉-KI。
（4）氯气和甲烷反应产物为一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，除氯化氢均为有机物，不易溶于水，所以用水洗分液法，使氯化氢溶于水，然后分液，可知a正确；
故答案为：a。
（5）没有进行尾气处理，其尾气的主要成分甲烷和一氯甲烷，气体产物为液体，所以尾气为甲烷和一氯甲烷，可知ab正确；
故答案为：ab。
17．(1)②③①
(2)用一小试管收集从G装置右端导管口逸出的气体，点燃检验其纯度，无爆鸣声，则排尽
(3)通过观察气泡，调节旋钮A，控制气体流量
(4)1:1
(5) 分液 蒸馏 SO+Br2+H2O=2H++SO+2Br-

【分析】（1）
从A处进入的丁烷经水洗后干燥，在催化剂加热下发生裂解反应，用溴水吸收裂解气中的烯烃、经干燥后，用氧化铜氧化裂解气中的烷烃，结合测定的数据，可以确定裂解气中甲烷和乙烷的比例关系。据此分析。
涉及气体制备与性质的实验都应先检查装置气密性，本实验涉及丁烷的裂解，因此在加热之前需排尽装置中的氧气，最后给D、G装置加热，故这三步操作的先后顺序依次是②③①。
（2）
可通过爆鸣实验检验气体的纯度，以确定是否排尽空气：用一小试管收集从G装置右端导管口逸出的气体，点燃检验其纯度，无爆鸣声，则排尽。
（3）
装置B所起的作用是通过观察气泡，控制气体流速；故答案为通过观察气泡，调节旋钮A，控制气体流量。
（4）
假设丁烷完全裂解，由化学方程式C4H10→C2H6+C2H4、C4H10→CH4+C3H6知：丁烷裂解生成的乙烯和乙烷物质的量相等，生成的甲烷和丙烯物质的量相等，气体流经各装置中的气体能完全反应，则E、F吸收的是烯烃，G中反应：和，G装置减少的质量是氧化铜中氧元素的质量，设C2H4的物质的量为x，C3H6的物质的量为y，则有28g·mol-1x+42 g·mol-1y=3.5g 、 7x+4y=8.8g÷16 g·mol-1=0.55mol，解得x=0.05mol，y=0.05mol，则丁烷的裂解产物中n(CH4):n(C2H6)=1:1。
（5）
E中含有溴单质和乙烯、丙烯与溴单质的加成产物，其中加成产物是溴代烃，向混合物中加入亚硫酸钠溶液，除去溴单质，发生反应为：SO+Br2+H2O=2H++SO+2Br-；溴代烃互溶但不溶于水，故E中溶液分层，故采用分液法分离混合物水溶液和有机层；互溶的溴代烃X和Y、沸点不同，用蒸馏法分离出X和Y。
①分离操作I、Ⅱ的名称是I分液、 II蒸馏；
②Na2SO3溶液的作用是(用离子方程式表示) SO+Br2+H2O=2H++SO+2Br-。
18． 4HCl(浓)＋MnO2 MnCl2＋Cl2↑＋2H2O CH4＋Cl2 CH3Cl＋HCl 干燥混合气体 吸收未参加反应的氯气 C、D 分液 A、B
【详解】（1）二氧化锰与浓盐酸在加热条件下反应生成氯化锰、氯气和水，反应的化学方程式为：4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O，故答案为4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O。
（2）甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，第一步反应生成一氯甲烷和氯化氢，反应方程式为：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，故答案为CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl。
（3）浓硫酸具有吸水性，可以干燥氯气和氯化氢，所以B装置还能用来干燥混合气体，故答案为干燥混合气体。
（4）氯气能将碘化钾氧化为碘单质，KI饱和溶液及KI粉末可吸收未参加反应的氯气，故答案为吸收未参加反应的氯气。
（5）E装置在吸收氯化氢时可防止倒吸，故选CD。
（6）E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开，故答案为分液。
（7）反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，只有一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，故答案为AB。
19． CH4+Cl2CH3Cl+HCl 干燥气体 使气体混合均匀 除去未反应的Cl2 Cl2+2I－＝2Cl－+I2 C
【分析】实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2，Cl2经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代烃和HCl，最后生成的HCl溶于水生成盐酸，据此解答。
【详解】(1)甲烷与Cl2发生取代反应，反应的化学方程式(第一步)是CH4+Cl2CH3Cl+HCl。
(2)A中制取的氯气中含有水蒸气，可以用浓硫酸来除去，B中浓硫酸的作用是干燥气体、使气体混合均匀、通过观察气泡来控制气流速度；
(3)反应中氯气不能完全反应，在装置D中的石棉上吸附着潮湿的KI粉末，其作用是除去未反应的Cl2，反应的离子方程式为Cl2+2I－＝2Cl－+I2。
(4)装置E用来吸收产生的HCl获得盐酸，为了防止倒吸现象的发生，安装了一个倒扣的干燥管，故答案为：C。
20．(1)光照
(2) 试管内液面上升 试管内有白雾生成
(3)
(4)饱和食盐水
(5)3

【分析】甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl，试管壁出现油状液体，试管内液面上升，试管内有白雾生成。
（1）
CH4与Cl2反应需光照条件下进行。
（2）
该反应有氯化氢生成，氯化氢易溶于水，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳为油状液体，故试管内液体上升，试管内有白雾生成，试管壁出现油状液体。
（3）
CH4与Cl2在光照条件下能反应生成CH3Cl和HCl，CH3Cl能继续和氯气取代生成 CH2Cl2和HCl，故化学方程式为：。
（4）
水槽中的液体不能与氯气和甲烷反应，且要降低氯气在水中的溶解度，故水槽中存放的液体应为饱和食盐水。
（5）
CH4与Cl2在光照条件下能生成CH3Cl和HCl，CH3Cl能继续和氯气取代生成二氯甲烷和HCl，CH2Cl2能继续和氯气取代生成三氯甲烷和HCl，CHCl3能和氯气继续反应生成四氯化碳和HCl，一氯甲烷是气体，油状液体是二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳合计三种。