高中沪科技版（2020）7.1 饱和烃精品课时练习

这是一份高中沪科技版（2020）7.1 饱和烃精品课时练习，文件包含同步讲义高中化学沪科版2020必修第二册--71烷烃学生版docx、同步讲义高中化学沪科版2020必修第二册--71烷烃教师版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共42页， 欢迎下载使用。

7.1 饱和烃
学习聚焦


知识精讲

知识点01 天然气
l 天然气的自然界存在
天然气是一种高效且清洁的气体，主要成分就是甲烷，除天然气之外，还有瓦斯气体、煤矿坑道气、可燃冰、页岩气等等，经常使人混淆的是水煤气与石油液化气，前者的主要成分是氢气与一氧化碳，后者的主要成分是乙烷、丙烷、丁烷等。
l 烃类有机物的概念
组成有机物的元素除碳、氢外，常有氧、还有氮、硫、卤素、磷等，其中仅含有碳和氢两种元素的有机物称为碳氢化合物，也称为烃。甲烷是烃类中分子组成最简单的物质。
【即学即练1】“北溪”天然气管道是俄罗斯向欧洲输气的主要管道。2022 年 9 月 26 日，“北溪”天然气管道发现两个泄漏点，分别位于丹麦和瑞典附近水域。下列说法错误的是
A．天然气的主要成分是 CH4
B．天然气是一种清洁能源
C．甲烷燃烧反应中，生成物的总能量高于反应物的总能量
D．天然气是不可再生能源
【答案】C
【解析】A．天然气的主要成分是甲烷，故A正确；
B．甲烷燃烧生成二氧化碳和水，天然气是一种清洁能源，故B正确；
C．甲烷的燃烧热为放热反应，生成物的总能量低于反应物的总能量，故C错误；
D．天然气属于不可再生能源，故D正确；
故答案选C。

知识点02 甲烷的分子结构和性质
甲烷的结构
名称
分子式
电子式
结构式
空间构型

甲烷

CH4




正四面体

球棍模型 空间填充模型


注意：甲烷的分子结构和白磷的分子结构都是正四面体，但是二者并不完全一样，甲烷是以碳原子为体心，氢原子为顶点的正四面体，而白磷是以4个磷原子为顶点的中空的正四面体。
如何证明甲烷是正四面体结构呢？（答案：二氯甲烷只有一种结构）
l 甲烷的物理及化学性质
物理性质：
没有颜色，没有气味的气体，密度比空气小，难溶于水，是天然气，沼气，坑道气的主要成分。
化学性质：
（1）稳定性：常温下与溴水，高锰酸钾溶液等都不反应。
（2）可燃性：在空气中点燃纯净的甲烷气体，能够安静的燃烧，产生淡蓝色火焰，放出大量的热。
CH4+2O2CO2+2H2O （注意：点燃甲烷前，一定要验纯）
（3）取代反应：甲烷在光照下能和氯气发生取代反应。
CH4+Cl2CH3Cl+HCl CH4+2Cl2CH2Cl2+2HCl
CH4+3Cl2CHCl3+3HCl CH4+4Cl2CCl4+4HCl
提问：该实验的实验现象是什么？如果1mol甲烷和1mol氯气反应，则产物是什么?
答案：量筒壁上出现油状液滴，量筒内水面上升。量筒内气体颜色变浅。
五种产物都有

注意：四种取代产物中只有CH3Cl是气体且比水轻，其他均为液体且比水重，CHCl3又称为氯仿
（4）在隔绝空气加强热的条件下裂解 CH4 C + 2H2

甲烷的实验室制备
（1）反应原料：无水醋酸钠和碱石灰
（2）反应原理：
CH3COONa + NaOH Na2CO3 + CH4↑

拓展：
（3）发生装置和收集装置：
发生装置：S + S g （大试管、酒精灯等） 收集装置：排水法或向下排空气法
（4）尾气处理：点燃法
（5）注意事项：
①药品为无水醋酸钠和碱石灰；
②生石灰可稀释混合物的浓度，使混合物疏松，便于甲烷逸出，同时也减少了固体NaOH在高温时跟玻璃的作用，防止试管破裂。此外，NaOH吸湿性强，生石灰还起到吸水的作用可以减小对制备甲烷反应的不利影响。
【即学即练2】和的混合气体在光照下发生反应，实验装置如图。下列说法不正确的是

A．分子中的共价键是s-p键
B．产物分子是极性分子
C．有HCl生成说明该反应是取代反应
D．试管壁出现油状液滴，有机产物的沸点：
【答案】A
【解析】A．Cl2 分子是两个Cl原子利用各自的p轨道中的单电子共用形成的p-p σ 键，故A错误；
B．产物 CH3Cl 分子可看做是甲烷中的一个氢原子被氯原子取代生成的，CH4是正四面体结构，正负电荷中心重合，是非极性分子，CH3Cl分子中正负电荷中心不重合，是极性分子，故B正确；
C．甲烷和氯气在光照下发生反应，除了生成有机物外，还有HCl生成，说明氯气中的一个氯原子取代了甲烷分子中的一个氢原子，被取代下来的氢原子和另一个氯原子结合成HCl，该反应是取代反应，故C正确；
D．甲烷和氯气发生取代反应生成CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl多种取代产物，其中只有CH3Cl在常温下是气态的，CCl4、CHCl3、CH2Cl2均为不溶于水的液体，所以能看到试管壁出现油状液滴。CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl均属于卤代烃，在卤代烃中，碳原子数和卤素原子相同时，卤素原子数越多，相对分子质量越大，则分子间作用力越大，沸点越高，则有机产物的沸点： CCl4＞CHCl3＞CH2Cl2＞CH3Cl，故D正确；
故选A。

知识点03 烷烃 同分异构体现象
1 烷烃的通式：CnH2n+2（n≥1）
2 烷烃的物理性质
（1） 状态：一般情况下，碳原子数为1-4的烷烃为___气态____态，5-16的为___液态___态，16以上是固态。（注：新戊
烷在常温下为气态）
（2） 溶解性：烷烃均_____难溶___于水。
（3） 密度和熔沸点：随着碳原子数的递增，烷烃的熔沸点逐渐____升高____,对于分子式相同的烷烃，支链越多，熔沸点越___低___,随碳原子数增多，烷烃的密度逐渐__升高____,但__小于____水的密度
3 烷烃的化学性质
（1） 一般情况下比较稳定，不能使溴水，高锰酸钾等褪色。
（2） 取代反应：在光照下都能和卤素发生取代反应
拓展1：烷烃的一氯代物的书写方法（主要看烷烃共有几种氢原子，有几种氢就有几种一氯代物）
等效氢的判断：（1）分子中同一个碳原子上连接的氢等效（如甲烷上的氢原子）；（2）同一个碳上所连甲基上的氢
等效（如新戊烷）；（3）处于对称位置上的氢等效（如CH3—CH2—CH3,左右两个碳上的氢等效）
拓展2：烷烃的二氯取代物的书写方法
（1）先固定一个氯原子在链端碳原子上，然后再碳链上移动另一个氯原子，写出全部的结构；（2）然后将固定在链端碳原子上的氯移到第二个碳原子上，依然在碳链上移动另一个氯原子，写出与上面不同的结构；依次类推即可
（3） 氧化反应：在点燃的条件下都能和氧气反应生成二氧化碳和水（随着碳原子数的增多，燃烧越来越不充分，火焰明亮并伴有黑烟）
CnH2n+2+（3n+1）/2O2nCO2+(n+1)H2O
（4） 热解：在高温时，烷烃能分解成小分子
注：热解包括裂化和裂解，在无氧条件下，烷烃在高温下的反应称为裂化，依据温度的不同和催化剂的不同，可以分为热裂化和催化裂化，更高的温度又叫裂解 ，是深度裂化。
4 同系物
（1） 定义：结构相似，在分子组成上相差n个CH2原子团的物质（n≥1）。
注意：1结构相似，是指官能团要相同，2 分子组成上相差n个CH2原子团的也不一定是同系物，例如：C2H4和C3H6，可以是烯烃还可能是环烷烃。3：符合同一通式，结构相似，但不能相同
5 同分异构体
（1） 定义：分子式相同而结构不同的化合物。例
（2） 书写同分异构体的方法：烷烃同分异构体的书写通常采用“减链法”
主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对到邻到间
对于烷烃同分异构体数目=2n-4+1（4≦n≦7），此规律适于烷烃同分异构体书写后的检查
6 烷烃的命名
（1）选主链——碳原子最多的碳链为主链；
（2）编号位——定支链，要求取代基所在的碳原子的编号代数和为最小；
（3）写名称——支链名称在前，母体名称在后；先写简单取代基，后写复杂取代基；相同的取代基合并起来，用
二、三等数字表示。
例：该有机物的名称是2，3-二甲基己烷
【即学即练3】填空。
(1)分子中含有22个共价键的烷烃的分子式为_______；
(2)已知有多种同分异构体，其中主链含有五个碳原子，有两个甲基作支链，符合条件的烷烃有____种，其中有一种同分异构体的一氯代物有4种同分异构体，请写出其结构简式_____。
(3)下列各组物质：①红磷和白磷；②和；③和；④和；⑤和。请根据题意，将各组物质的编号填入下列空白处。
互为同系物的是_______，互为同分异构体的是_______，互为同位素的是_______，互为同素异形体的是_______，是同一物质的是_______。
【答案】(1)C7H16
(2)     4    
(3)     ④     ③     ②     ①     ⑤

【解析】（1）
烷烃的通式为CnH2n+2，（n-1）+2n+2=22，n=7，故分子中含有22个共价键的烷烃的分子式为C7H16；
（2）
已知有多种同分异构体，其中主链含有五个碳原子，有两个甲基作支链，注意甲基不上首尾，两个甲基可以上同一个碳：、，两个甲基上不同的碳：、共符合条件的烷烃有4种，其中有4类等效氢，一氯代物有4种同分异构体。
（3）
④和，结构相似且相差一个CH2原子团，互为同系物；③和是分子式相同结构不一样的两种丁烷，互为同分异构体；②和是质子数相同中子数不同，互为同位素；①红磷和白磷是同种元素形成的结构不一样的单质，互为同素异形体；⑤和是同一物质。
常见考法
常见考法一 烃类的一氯代物
【例1】2，2—二甲基丁烷发生一氯代反应时，得到的一氯取代物最多有
A．二种 B．三种 C．四种 D．五种
【答案】B
【解析】2，2—二甲基丁烷分子中含有3类氢原子，与氯气光照条件下发生一氯代反应时，得到的一氯取代物最多有3种，故选B。

必杀技
【同步练习1】乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应，得到乙烷的氯代产物最多有
A．10种 B．9种 C．8种 D．7种
【答案】B
【解析】乙烷中所有氢原子都等效，则其一氯取代物只有l种；二氯取代物中两个Cl原子可以在同一个C原子上，也可以在两个不同的C原子上因此有2种不同结构；同理三氯取代物有2种，四氯取代物有2种(与二氯取代物个数相同)，五氯取代物有l种(与一溴取代物个数相同)，六氯取代物1种，所以乙烷和氯气在光照条件下发生取代反应，得到乙烷的氯代产物最多有1+2+2+2+1+1=9种，故合理选项是B。
常见考法二 烷烃的取代反应及同分异构体
【例2】回答下列问题
(1)同学们已经学习了同位素、同系物、同素异形体、同分异构体，你能区别这些概念吗？下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在下表中。
①和；②CH3C(CH3)2CH3和；③CH4和CH3CH2CH3；④金刚石与石墨；⑤氕、氘与氚；⑥16O、17O和18O；⑦乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)；⑧氧气(O2)与臭氧(O3)。  
类别
同位素
同系物
同素异形体
同分异构体
组号
_______
_______
_______
_______

(2)出下列各烷烃的分子式：烷烃B的分子中含有300个氢原子：_______。已知某烷烃分子中电子数为42，该烷烃的分子式为_______。
(3)分子式为C5H10O且属于醛类的有机物有_______种，结构简式分别是_______。
【答案】(1)     ⑤⑥     ①③     ④⑧     ②⑦
(2)     C149H300     C5H12
(3)     4     CH3CH2CH2CH2CHO、、、

【解析】（1）
①和两者结构相似，组成上相差一个CH2，两者互为同系物。
②CH3C(CH3)2CH3和两者分子式相同，结构不同，互为同分异构体。
③CH4和CH3CH2CH3两者结构相似，分子组成相差2个CH2，互为同系物。
④金刚石和石墨都是碳的单质，结构不同，互为同素异形体。
⑤氕、氘和氚为氢原子的三种核素，为同位素。
⑥16O、17O和18O为中子数不同的氧原子，为同位素。
⑦乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)分子式相同，结构不同，互为同分异构体。
⑧氧气(O2)与臭氧(O3)均为氧的单质，结构不同，为同素异形体。
则属于同位素的是⑤⑥，同系物的是①③，同素异形体的是④⑧，同分异构体的是②⑦。
（2）
烷烃的分子式通式为CnH2n+2，烷烃B的分子中含有300个氢原子，则n=149，则其分子式为C149H300。某烷烃分子中电子数为42，则6n+2n+2=42，解得n=5，该烷烃的分子式为C5H12。
（3）
分子式为C5H10O的醛类物质，则该物质除了醛基外，剩余基团为-C4H9，-C4H9碳链为C-C-C-C时，有两种不同的位置连接醛基，碳链为时，有两种不同的位置连接醛基，则属于醛类的有机物有4种，结构简式分别为CH3CH2CH2CH2CHO、、、。

必杀技

【同步练习2】





常见考法三 烷烃的综合计算
【例3】烷烃广泛存在于自然界中，例如苹果表面的蜡状物质、蚂蚁分泌的信息素、石蜡和凡士林等物质中都含有烷烃。
(1)写出下列各烷烃的分子式。
①烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍：_______。
②烷烃B的分子中含有200个氢原子：_______。
③分子中含有22个共价键的烷烃C为_______。
④0.1mol烷烃D完全燃烧，消耗标准状况下的O211.2L_______。
(2)下列关于烷烃的叙述中正确的是_______。
A．都是易燃物，燃烧产物一定为二氧化碳和水 B．在光照条件下，能使溴水褪色
C．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物 D．能使酸性溶液褪色
(3)把下列物质的沸点按由高到低的顺序排列_______。(填入编号)
①   ②   ③2，3，三甲基戊烷    ④
(4)用系统命名法命名下面的烃A：_______；A的一氯代物有_______种。

(5)某烷烃的相对分子质量为114，与氯气发生取代反应所得的一氯代物只有一种。写出该取代反应的化学方程式。(注意有机物要写结构简式)_______。
(6)某烷烃的系统命名为□，□-二乙基庚烷，写出所有符合的结构简式：_______。
【答案】(1)     C6H14     C99H200     C7H16     C3H8
(2)C
(3)③④①②
(4)     2，2，6-三甲基-4-乙基辛烷     10
(5)(CH3)3C-C(CH3)3+Cl2  (CH3)3C-C(CH3)2CH2Cl+HCl
(6)CH3CH2C(CH2CH3)2CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH2C(CH2CH3)2CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH2CH3)CH(CH2CH3)CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH2CH3) CH2CH(CH2CH3) CH2CH3
【解析】（1）①密度之比=摩尔质量之比=等于相等分子量之比，烷烃A在同温同压下蒸气的密度是H2的43倍，则A的相对分子量为2×43=86，A的相对分子质量为：14n+2=86，n=6，即该烷烃的分子式为C6H14，故答案为：C6H14；
②令烷烃的组成为CnH2n+2，烷烃B的分子中含有200个氢原子，即2n+2=200,解得n=99，所以B的分子式为C99H200；
③令烷烃的组成为CnH2n+2，含有的共价键数目为3n+1，该烷烃有22个共价键，则：3n+1=22，解得，n=7，所以该烷烃中碳原子数目为7，分子式为C7H16；
④0.1mol烷烃D完全燃烧，消耗O2为=0.5mol，所以1mol该烃完全燃烧，消耗5mol氧气，根据反应 ，可知，，即D的分子式为C3H8；
（2）A．烷烃中含有碳氢元素，完全燃烧产物为二氧化碳和水，氧气不足时，烷烃不完全燃烧，产物可能为一氧化碳和水，选项A错误；
B．在光照条件下，烷烃不能与溴水反应，不能使溴水褪色，选项B错误；
C．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物，一般会产生多种卤代烃，选项C正确；
D．烷烃不含不饱和的碳碳双键或碳碳三键等，不能使酸性溶液褪色，选项D错误；
答案选C；
（3）烷烃的物理性质随着分子中碳原子数的递增呈规律性变化，沸点逐渐升高；碳原子数相同的烃，支链越多，熔沸点越低，③2，3，三甲基戊烷中碳原子是8个，沸点最高；④中碳原子是6个，沸点次之；①、②中碳原子都是5个，且②中支键较多，沸点最低，故沸点按由高到低的顺序排列为③④①②；
（4）A中最长碳链有8个碳，第二个碳上有2个甲基，第六个碳上有一个甲基，第四个碳上有一个乙基，用系统命名法命名为2，2，6-三甲基-4-乙基辛烷；分子中有10种不同化学环境的氢，一氯代物有10种；
（5）烷烃的通式为CnH2n+2，根据相对分子质量可知12n+2n+2=114，则n=8，该烷烃的分子式应为C8H18，跟氯气反应生成的一氯代物只有一种，说明结构对称，分子中只含有一种H原子，符合条件的烷烃的结构简式为，该取代反应的化学方程式为(CH3)3C-C(CH3)3+Cl2 (CH3)3C-C(CH3)2CH2Cl+HCl；
（6）某烷烃的系统命名为□，□-二乙基庚烷，符合乙基取代位置只能在第3、4、5个碳上，符合条件的有3，3-二乙基庚烷，结构简式为：CH3CH2C(CH2CH3)2CH2CH2CH2CH3；4，4-二乙基庚烷，结构简式为：CH3CH2CH2C(CH2CH3)2CH2CH2CH3；3，4-二乙基庚烷，结构简式为：CH3CH2CH(CH2CH3)CH(CH2CH3)CH2CH2CH3；3，5-二乙基庚烷，结构简式为：CH3CH2CH(CH2CH3) CH2CH(CH2CH3) CH2CH3。
必杀技

【同步练习3】从下列各组物质中，找出合适的序号填在对应的空格内：
(1)A．CH3COOCH3和CH3CH2COOH B．12C和14C C．O2、O3 D．和  E.和 F.H、D、T G.CH3OCH3、CH3CH2OH H.、。
①属于同位素的有_______；
②属于同一种物质的有_______；
③属于同素异形体的有_______；
④属于同分异构体的有_______。
(2)有A、B两种烃，A分子中约含82.75%的碳，烃A对氢气的相对密度是29；烃B式量比空气的平均相对分子质量稍小，烃B能使溴的四氯化碳溶液褪色，根据以上实验事实回答问题。
①推断A、B两烃的分子式：A_______；B_______。
②A、B中_______(填A、B)存在同分异构体，写出其所有同分异构体的结构简式_______。
③写出B与溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式：_______。
【答案】(1)     B、F     E、H     C     A、D、T
(2)     C4H10     C2H4     A     CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3     CH2=CH2+Br2→Br2CHCH2Br
【解析】(1)A组两种物质分子式相同，但结构不同，互为同分异构体；
B组为碳元素的不同核素，互为同位素；
C组两种物质为O元素形成的不同单质，互为同素异形体；
D组两种物质分子式相同，但结构不同，互为同分异构体；
由于甲烷是正四面体构型，所以E组为同一种物质；
F组为氢元素的不同核素，互为同位素；
G组两种物质分子式相同，但结构不同，互为同分异构体；
H组两物质分子式相同，结构相同，为同种物质。
(2)烃A对氢气的相对密度是29，所以其相对分子质量为29×2=58，所含碳原子数目为=4，氢原子数目为=10，所以A的分子式为C4H10；空气的平均相对分子质量为29，烃B式量比空气的平均相对分子质量稍小，烃B能使溴的四氯化碳溶液褪色，即含有碳碳双键，则B为CH2=CH2。
（1）①根据分析属于同位素的有B、F；
②根据分析属于同一种物质的有E、H；
③根据分析属于同素异形体的有C；
④根据分析属于同分异构体的有A、D、T；
（2）①根据分析可知A的分子式为C4H10；B的分子式为C2H4；
②A存在同分异构体，有CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)CH3两种同分异构体；
③B为乙烯，与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，化学方程式为CH2=CH2+Br2→Br2CHCH2Br。
常见考法四 烷烃的同系物以及同分异构体
【例4】．烷烃分子可以看成由-CH3、-CH2-、和等结合成的。如果某烷分子中同时存在这4种基团，所含碳原子数最小，这种烷烃分子应含_____个碳原子，其结构简式可能为_______或_______或_______。
【答案】     8              

【解析】如果某烷烃分子中同时存在上述4种基团，最少—CH2—、各含有一个，剩下的为甲基，设甲基个数是x，由烷烃的通式知2(x+3)+2="2+1+3X" ，x="5" ，所以最少应含有的碳原子数是8 ，其结构简式可能为或
或。


必杀技

【同步练习4】回答下列问题：
(1)某物质只含C、H、O三种元素，其分子的球棍模型如图所示，分子中共有12个原子(图中球与球之间的连线代表单键、双键等化学键)。

该分子中共平面的原子数最多为___________(已知羧基的四个原子可以共平面)。
(2)甲烷与氯气的体积比为1∶1，光照条件下在如图所示的装置中反应，则得到的产物为

A．、HCl B．、HCl
C．、 D．、、、、
(3)甲烷最简单的同系物与氯气光照条件下反应，其生成物的化学式最多可能有
A．5 B．7 C．9 D．10
(4)经过几个小时的反应后，U形管右端的液面变化是
A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定
(5)下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是
A．只代表一种物质 B．只代表一种物质
C．只代表一种物质 D．只代表一种物质
【答案】(1)10
(2)D
(3)B
(4)B
(5)B

【解析】(1)
碳碳双键是平面结构、羧基的四个原子可以共平面，如图所示，该分子中共平面的原子数最多为10个(标有“·”)。
(2)
甲烷和氯气在光照条件下发生多步取代反应，但多步取代反应是同时进行且各步反应都是可逆反应，所以得到的产物与甲烷和氯气的物质的量之比无关，故得到的产物为、、、、，故D正确。故答案:D。
(3)
甲烷最简单的同系物乙烷与氯气发生多步取代反应，生成物的化学式可能有C2H5Cl、C2H4Cl2、C2H3Cl3、C2H2Cl4、C2HCl5、C2Cl6和HCl，共7种，故B正确。故答案:B。
(4)
经过几个小时的反应后，氯气被消耗，U形管左端气体的物质的量减小，生成的HCl极易溶于水，所以压强减小，U形管右端的玻璃管中液面降低。故B正确。
(5)
可以通过二氯甲烷结构的个数确定，若CH4为四边形，CH2Cl2为两种结构，若为正四面体，CH2Cl2只有一种结构，所以由此可以证明甲烷是四面体结构。而CH3Cl、CHCl3、CCl4不管甲烷是正四面体结构还是平面四边形结构，都只代表一种物质；故选B。
分层提分


题组A 基础过关练
1．设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是
A．1.8gD2O含有的中子数为NA
B．46g分子式为C2H6O的有机物含有的共价键数目为8NA
C．标准状况下，22.4LSO2与足量氧气充分反应生成的SO3的分子数为NA
D．1molCH4与Cl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为NA
【答案】B
【解析】A．D2O的摩尔质量是20g/mol，1.8gD2O含有的中子数为×10×NA=0.9NA，A错误；
B．46gC2H6O的物质的量为1mol，结构可能是二甲醚或乙醇，无论二甲醚()或乙醇()，共价键数目均为8NA，B正确；
C．二氧化硫与氧气反应为可逆反应，不能进行到底，故生成的SO3的分子数小于NA，C错误；
D．甲烷和氯气的取代反应是连锁反应，同时生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，即1mol甲烷没有全部转化成CH3Cl，故生成的CH3Cl分子数小于NA，D错误；
故选B。
2．下列实验能获得成功的是
①甲烷气体在空气中点燃获得热量②甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷③甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中使其紫色褪去④甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气
A．只有①② B．只有① C．只有④ D．①②③④
【答案】B
【解析】甲烷燃烧放热，所以甲烷气体在空气中点燃可获得热量，①正确；甲烷与氯水不反应，不能制取一氯甲烷，②错误；甲烷为饱和烃，与酸性高锰酸钾溶液不反应，通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液的紫色不褪去，③错误；甲烷与浓硝酸不反应，④错误，综上所述只有①正确；
故选B。
3．天然气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述中错误的是
A．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应
B．甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯
C．甲烷与氯气反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都属于取代反应
D．甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水
【答案】B
【解析】A．通常情况下，CH4性质稳定，一般来说不与强酸、强碱、强氧化剂反应，故A正确；
B．可燃性气体在加热或点燃前都要验纯，以防发生爆炸，故B错误；
C．CH4与Cl2的反应是逐步进行的，每步都属于取代反应，故C正确；
D．CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4都属于卤代烃，难溶于水，故D正确；
故选B。
4．下列有关甲烷的说法不正确的是
A．1mol甲烷中含有4molC—H共价键
B．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
C．光照条件下甲烷能与氯气发生取代反应
D．通常情况下，甲烷与稀H2SO4、NaOH溶液均不反应
【答案】B
【解析】A．甲烷中含4条C-H键，故1mol甲烷中含4molC-H键，选项A正确；
B．CH4和CCl4都是正四面体结构，而CH3Cl是四面体结构，其中C—H键与C—Cl键的键长不等，选项B不正确；
C．甲烷能和卤素单质的蒸气在光照条件下发生取代反应，即甲烷能和氯气发生取代反应，条件是光照，选项C正确；
D．甲烷性质稳定，和强酸、强碱以及强氧化剂一般不反应，故甲烷不能使高锰酸钾溶液褪色，选项D正确；
答案选B。
5．下列烷烃在光照下与氯气反应，生成的一氯代烃只有一种的是
A．CH3CH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2CH3
C． D．
【答案】C
【解析】A．有两种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有两种，A错误；
B．有三种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有三种，B错误；
C．只有一种H原子，与氯气反应生成的一氯代烃只有一种，C正确；
D．有四种不同位置的H原子，与氯气反应生成的一氯代烃有四种，D错误；
故选C。
题组B 能力提升练
6．天然气的主要成分——CH4是一种会产生温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应，前者大。下列是有关天然气的几种叙述，其中正确的是
①天然气与煤、柴油相比是较清洁的能源；
②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；
③燃烧天然气也是形成酸雨的原因之一；
④CH4作为化工原料可用于合成氨、生产甲醇。
A．①②③ B．①②④ C．③④ D．②③
【答案】B
【解析】①天然气与煤、柴油相比燃烧时生成的污染物较少，而且天然气的热值大，故天然气是较清洁的能源，故① 正确；
②CH4的相对分子质量为：12+4=16；CO2的相对分子质量为：12+16×2=44；因为16<44，故相同质量的上述两种气体，CH4的物质的量更大，产生温室效应更明显的是CH4，故②正确；
③天然气燃烧生成二氧化碳，二氧化碳过多会使全球气候变暖，带来温室效应，故③错误；
④甲烷可以用于合成氨、生产甲醇，④正确；
故选B。
7．下列“类比”合理的是
A．CH4是正四面体型分子，则 CCl4也是正四面体型分子
B．Cl2和H2O反应是氧化还原反应，则 BrCl和H2O反应生成 HBrO和 HCl也是氧化还原反应
C．Cl2O 中Cl 的化合价为+1价，则 OF2中F的化合价为+1价
D．Na在空气中燃烧生成 Na2O2，则 Li 在空气中燃烧生成 Li2O2
【答案】A
【解析】A．CCl4是把CH4上的H都用Cl取代，故CCl4仍是正四面体，A正确；
B．因BrCl中的+1价的Br与OH-结合成HBrO，-1价的Cl与H+结合成HCl，故BrCl与H2O的反应为非氧化还原反应，B错误；
C．Cl2O 中Cl 的化合价为+1价，由于F没有正价，OF2中F的化合价为-1价O为+2价，C错误；
D．Na在空气中燃烧生成 Na2O2，但Li没有Na活泼，在空气中燃烧生成的是Li2O，D错误；
答案选A。
8．如图所示，甲烷和氯气按体积比为混合，将该装置放置在光亮处一段时间。下列说法正确的是

A．反应后左侧管内有白烟产生 B．反应后左侧管壁的油状物为
C．反应后右侧玻璃管内的水柱上升 D．反应后，饱和食盐水中降低
【答案】D
【解析】甲烷和氯气发生取代反应，生成物会有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化烷、氯化氢；
A．生成物中没有固体颗粒，没有白烟产生，A错误；
B．反应后生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化烷均为油状物，B错误；
C．反应后左侧的气体减小，压强减小，液面上升，则导致右侧玻璃管内的水柱下降，C错误；
D．反应后，溶液中溶解了生成的氯化氢，溶液中氯离子浓度增大，会导致氯化钠溶解度减小而析出，故饱和食盐水中降低，D正确；
故选D。
9．下列可证明甲烷分子是正四面体结构，而非平面结构的是
A．键的键长均相同 B．键的键能均相同
C．键的键角均相同 D．只有一种结构
【答案】D
【解析】若甲烷分子是正方形的平面结构，其二氯代物CH2Cl2有两种结构：相邻或者对角线上的氢被Cl取代；若甲烷分子是正四面体结构，则其二氯代物CH2Cl2只有一种结构；无论甲烷分子是正方形的平面结构还是正四面体结构，其C−H 键的键长、键能、键角均相同；由此可知，选项D符合题意，故选D。
10．甲烷和氯气1：4混合后，在光照下反应，生成的有机物都
A．易溶于水 B．都可燃 C．只有一种结构 D．是极性分子
【答案】C
【分析】甲烷和氯气在光照下，反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的，即使甲烷和氯气的物质的量之比是1:1的情况，也不会仅生成CH3Cl，因为一旦生成CH3Cl后，CH3Cl分子中的氢原子又可继续被氯原子取代，直到分子中氢原子都被取代完，因此其产物不是纯净的CH3Cl，题给甲烷与氯气以物质的量之比1:4混合，则四步取代反应都可能发生，所以反应所得有机物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
【解析】A．反应生成的氯代甲烷都难溶于水，故A错误；
B．生成的四氯化碳不燃烧，能用于灭火，故B错误；
C．甲烷是正四面体结构，所以反应生成的氯代甲烷都只有一种结构，没有同分异构体，故C正确；
D．反应生成的氯代甲烷中四氯甲烷是结构对称的非极性分子，故D错误；
故选C。
11．按要求填写下列空白：
(1)乙烷的结构式：_______。
(2)分子中含30个氢原子的烷烃的分子式_______。
(3)相对分子质量为58的烷烃的结构有_______种，试分别写出它们的结构简式：_______。
(4)分子式为C5H12的直链烷烃的习惯命名为_______，其一氯代物只有一种的结构简式为_______。
【答案】(1)
(2)C4H10
(3)     2     CH3CH2CH2CH3、
(4)     正戊烷    

【解析】（1）乙烷的分子式为C2H6，其结构式为。
（2）由烷烃的分子通式CnH2n+2可知，2n＋2=30，n=14，其分子式为C14H30。
（3）由烷烃的分子通式CnH2n+2可知，14n＋2=58，n=4，C4H10的结构有2种，分别为CH3CH2CH2CH3、。
（4）C5H12的直链烷烃为正戊烷，C5H12一氯代物只有一种的是新戊烷()。

题组C 培优拔尖练
12．标况下将2.24L气体先与足量氧气充分燃烧，再将得到的气体缓慢通过足量的固体后，固体质量增重为
A．2.8g B．3.2g C．1.6g D．3.0g
【答案】B
【解析】标况下2.24LCH4，物质的量为=0.1mol，CH4气体先与足量氧气充分燃烧生成0.1molCO2和0.2molH2O，再将得到的气体缓慢通过足量的Na2O2固体，根据2Na2O2＋2CO2=2Na2CO3＋O2、2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑可知，相当于增重0.1molCO和0.2molH2，增重的质量为0.1mol×28g/mol+0.2mol×2g/mol=3.2g，故选B。
13．下列分子中含四个极性键的是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】A．CH4中C与4个H形成四个极性键，A正确；
B．NH3中N与3个H形成三个极性键，B错误；
C．N2中不存在极性键，C错误；
D．HCl中H与Cl形成一个极性键，D错误；
故答案选A。
14．下列有关化学用语表示正确的是
A．乙酸的结构简式：C2H4O2
B．离子结构示意图 可以表示32S2-，又可以表示34S2-
C．空间充填模型可以表示甲烷分子，也可以表示四氯化碳分子
D．NH3的电子式：
【答案】B
【解析】A．C2H4O2是乙酸的分子式，而乙酸的结构简式为：CH3COOH，A错误；
B．S为16号元素，故离子结构示意图 可以表示32S2-，又可以表示34S2-，B正确；
C．甲烷和四氯化碳均为正四面体结构，但由于原子半径Cl＞C＞H，故空间充填模型只能表示甲烷分子，不能表示四氯化碳分子，C错误；
D．NH3的电子式为： ，D错误；
故答案为：B。
15．下列化学用语，表达正确的是
A．甲烷的球棍模型： B．S2-的结构示意图：
C．CO2的结构式： D．C核素中的质量数为8
【答案】A
【解析】A．CH4是正四面体结构，由于原子半径：C＞H，所以甲烷的球棍模型：，A正确；
B．S是16号元素，原子核内质子数是16，S原子获得2个电子变为S2-，核外电子排布是2、8、8，则S2-的结构示意图是：，B错误；
C．CO2的分子中C原子与2个O原子形成4个共价键，其结构式是：O=C=O，C错误；
D．C核素中的质量数为14，中子数是8，D错误；
故合理选项是A。
16．甲烷和氯气1:4混合后，在光照下反应，生成的有机物都
A．能发生消除反应 B．溶于水 C．只有一种结构 D．是极性分子
【答案】C
【解析】甲烷和氯气在光照下，反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的，即使甲烷和氯气的物质的量之比是1:1的情况，也不会仅生成CH3Cl，因为一旦生成CH3Cl后，CH3Cl分子中的氢原子又可继续被氯原子取代，直到分子中氢原子都被取代完，因此其产物不是纯净的CH3Cl，题给甲烷与氯气以物质的量之比1:4混合，则四步取代反应都可能发生，所以反应所得有机物CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4。
A．反应生成的氯代甲烷都没有邻碳原子，所以都不能发生消除反应，故A错误；
B．反应生成的氯代甲烷都难溶于水，故B错误；
C．甲烷是正四面体结构，所以反应生成的氯代甲烷都只有一种结构，没有同分异构体，故C正确；
D．反应生成的氯代甲烷中四氯甲烷是结构对称的非极性分子，故D错误；
故选C。
17．对于丙烷和丁烷的下列有关说法正确的是
A．丙烷和丁烷互为同分异构体
B．符合通式CnH2n＋2(n≥1)的物质均属于烷烃
C．丁烷的一氯代物有5种
D．等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时，后者耗氧量大
【答案】B
【解析】A．同分异构体是分子式相同结构式不同的化合物，丙烷和丁烷互为同系物，故A错误；
B．CnH2n＋2(n≥1)是烷烃的通式，故B正确；
C．丁基有4种，故丁烷的一氯代物有4种，故C错误；
D．等质量的烃CxHy完全燃烧时，耗氧量取决于的大小，该值越大，耗氧量越大，则等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时，后者耗氧量小，故D错误；
故选B。
18．用系统命名法命名烃：_____________________；

烃A的一氯代物具有不同沸点的产物有________种。
【答案】     2,2,6－三甲基－4－乙基辛烷     10
【解析】根据烷烃的命名原则命名：选取最长碳链，选取距离支链最近的一端命名为1号碳；该有机物有几种不同环境的H，则有几种一氯取代物。
该有机物为烷烃，最长碳链含有8个C，主链为辛烷，编号从距离甲基最近的一端开始，甲基在2号C和6号C上各含有2个、1个，在4号C含有1个乙基，该有机物名称为：2，2，6-三甲基-4-乙基辛烷，该有机物中含有等效氢原子的数目为10，则有10种一氯取代物。
【点睛】等效氢的判断：①分子中同一甲基上连接的氢原子等效；②同一碳原子所连甲基上的氢原子等效；③处于镜面对称位置上的氢原子等效。
19．烷烃是重要的化工原料和能源物资。
(1)下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中最能反映其真实存在情况的是_______(填字母)。
A． B． C． D．
(2)某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷和氯气的反应：

①实验中可观察到的现象有_______(填字母)。
A．试管内液面上升，最终充满试管    B．试管内气体颜色逐渐变深
C．试管内壁出现油状液滴    D．试管内有少量白雾生成
②用饱和食盐水而不用水的原因是_______。
③请写出生成一氯甲烷的化学反应方程式：_______。
(3)某链状烷烃的相对分子质量为114，该烷烃的分子式为_______。
(4)有机物、、、中，与甲烷互为同系物的是_______。
【答案】(1)D
(2)     CD     降低在水中的溶解度    
(3)
(4)

【解析】（1）
填充模型既能体现原子的相对大小又能体现空间构型，所以最能反映其真实存在情况的是D。
（2）
①A．甲烷和氯气发生取代反应的产物中含有难溶于水的气体一氯甲烷，所以液体不能充满试管，故A错误；    
B．氯气和甲烷发生取代反应，氯气的量减少，所以试管内气体颜色逐渐变浅，故B错误；
C．甲烷和氯气发生取代反应，产物中有难溶于水的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳液体，试管内壁出现油状液滴，故C正确；    
D．氯气和甲烷发生取代反应生成氯代甲烷和氯化氢，试管内有少量白雾生成，故D正确；
选CD。
②氯气在饱和食盐水的溶解度小，用饱和食盐水而不用水的原因降低在水中的溶解度。
③氯气和甲烷发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，反应的化学反应方程式为。
（3）
烷烃的通式为，某链状烷烃的相对分子质量为114，则14n+2=114，n=8，该烷烃的分子式为；
（4）
与甲烷都属于烷烃，结构相似，分子组成相差4个CH2，与甲烷互为同系物。
20．“六方烷”是一种新合成的烃，其分子为正方体结构，其碳架结构如图。

(1)立方烷的分子式为_______。
(2)该立方烷的一氯代物有_______种，其二氯代物具有同分异构体的数目是_______，其三氯代物与_______氯代物的同分异构体数目相等。
【答案】(1)C8H8
(2)     1     3     五

【解析】(1)
立方烷的每一个碳原子均和三个碳原子成键，剩余的一个键是和氢原子成键，所以立方烷的分子式为：C8H8，故答案为：C8H8；
(2)
立方烷的八个氢等效，则一氯代物只有1种；二氯代物的同分异构体分别是：一条棱、面对角线、体对角线上的两个氢原子被氯原子代替，所以二氯代物的同分异构体有3种；它的n元取代物的种类与(8-n)元取代物的种类相同，则三氯代物与五氯代物的同分异构体数目相等，故答案为：1；3；五。