考點(diǎn)12-認(rèn)識有機(jī)化合物-烷烴-甲烷(分層測試)(解析版)

考點(diǎn)12認(rèn)識有機(jī)化合物烷烴甲烷【合格考達(dá)標(biāo)練】1．（2021·天津高一期中）下列關(guān)于烷烴的說法中錯(cuò)誤的是A．甲烷的空間充填模型為：B．乙烷的結(jié)構(gòu)式為：C．甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)互稱同系物D．通常情況下，烷烴與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或高錳酸鉀等強(qiáng)氧化劑不發(fā)生反應(yīng)【答案】B【詳解】A．甲烷的空間充填模型，又叫比例模型，為：，選項(xiàng)A正確；B．是乙烷的結(jié)構(gòu)簡式，乙烷結(jié)構(gòu)式為，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；C．甲烷和丙烷結(jié)構(gòu)相似，在分子組成上相差2個(gè)CH2原子團(tuán)，互稱為同系物，選項(xiàng)C正確；D．烷烴化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，通常情況下，烷烴跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑不起反應(yīng)，選項(xiàng)D正確；答案選B。2．（2021·蘇州市吳江區(qū)青云實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一月考）若甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比1∶3混合，在光照下得到的產(chǎn)物可能是下列物質(zhì)，其中正確的是①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A．只有① B．只有② C．①②③ D．①②③④【答案】D【詳解】甲烷和氯氣在光照下發(fā)生的四步取代反應(yīng)是連鎖反應(yīng)，一旦有CH3Cl生成，后續(xù)反應(yīng)立即進(jìn)行，因此反應(yīng)進(jìn)行到哪一步與甲烷和氯氣的物質(zhì)的量之比無關(guān)，其有機(jī)取代產(chǎn)物不是純凈的CH3Cl，而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物，答案選D。3．（2021·贛州市南康區(qū)第三中學(xué)高一期中）下列說法不正確的是A．正戊烷和新戊烷互為同分異構(gòu)體 B．CCl4與CH4一樣是正四面體結(jié)構(gòu)C．H2O和D2O互為同位素 D．O2與O3的相互轉(zhuǎn)化是化學(xué)變化【答案】C【詳解】A．正戊烷和新戊烷分子式相同均為C5H12，結(jié)構(gòu)式不同，互為同分異構(gòu)體，選項(xiàng)A正確；B．CH4、CCl4分子中都只含有一種化學(xué)鍵且有4個(gè)鍵，都是正四面體結(jié)構(gòu)，選項(xiàng)B正確；C．H2O與D2O是化合物不是原子，不是同位素，選項(xiàng)C不正確；D．O2和O3的相互轉(zhuǎn)化過程中有新物質(zhì)生成，屬于化學(xué)變化，選項(xiàng)D正確；答案選C。4．（2021·南京航空航天大學(xué)蘇州附屬中學(xué)高一期中）下列說法中正確的是A．分子式為C5H12的烷烴，含有3個(gè)甲基的同分異構(gòu)體有2種B．烷烴的通式為CnH2n+2，隨n值增大，碳元素的質(zhì)量百分含量逐漸減小C．分子通式為CnH2n+2的烴一定是烷烴D．異戊烷與2.2-二甲基丙烷互為同系物【答案】C【詳解】A．戊烷C5H12中含有三個(gè)甲基的為異戊烷，結(jié)構(gòu)簡式為(CH3)2CHCH2CH3，只有1種結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；B．烷烴中碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)w(C)=，隨著n增大，逐漸減小，故碳元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增大，B錯(cuò)誤；C．烴類有機(jī)物中只有烷烴所連的氫個(gè)數(shù)才能達(dá)到2n+2，故符合通式CnH2n+2一定是烷烴，C正確；D．異戊烷結(jié)構(gòu)為：(CH3)2CHCH2CH3，2，2-二甲基丙烷結(jié)構(gòu)為：，兩者分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，故互為同分異構(gòu)體，而不是同系物，D錯(cuò)誤；故答案選C。5．（2021·簡陽市陽安中學(xué)高一期中）正己烷是優(yōu)良的有機(jī)溶劑，其球棍模型為，下列有關(guān)說法正確的是A．正己烷的分子式為C6H12 B．正己烷的一氯代物有4種C．正己烷與正丁烷互為同系物 D．正己烷能與溴發(fā)生取代反應(yīng)而使溴水褪色【答案】C【詳解】A．正己烷為烷烴，其中只含C、H元素，球棍模型中直徑較大的原子為C，直徑較小的原子為H，根據(jù)球棍模型可知正己烷的分子式為C6H14，故A錯(cuò)誤；B．正己烷具有對稱結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中存在3種不同化學(xué)環(huán)境的氫原子，因此正己烷的一氯代物有3種，故B錯(cuò)誤；C．正丁烷的化學(xué)式為C4H10，其結(jié)構(gòu)與正己烷相似，二者的化學(xué)式相差2個(gè)CH2基團(tuán)，二者互為同系物，故C正確；D．正己烷與溴水不發(fā)生反應(yīng)，但溴單質(zhì)能溶于正己烷中，因此正己烷與溴水混合時(shí)，發(fā)生萃取而使溴水褪色，故D錯(cuò)誤；綜上所述，說法正確的是C項(xiàng)，故答案為C。6．（2021·四川成都市·高一期中）下列化學(xué)反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是A．B．C．D．【答案】B【分析】取代反應(yīng)是指有機(jī)物分子中任何一個(gè)原子或原子團(tuán)被其它原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)，據(jù)此解答?！驹斀狻緼．反應(yīng)為置換反應(yīng)，A不符合：B．反應(yīng)是乙烷光照下與鹵素發(fā)生取代反應(yīng)，B符合：C．反應(yīng)是加成反應(yīng)，C不符合：D．反應(yīng)是氯化鐵的水解反應(yīng)，不是取代反應(yīng)，D不符合；答案選B。7．（2021·浙江寧波市·寧波咸祥中學(xué)高一期中）下列說法不正確的是A．正丁烷與異丁烷的一氯取代物都只有兩種，它們的沸點(diǎn)都相同B．烷烴跟鹵素單質(zhì)在光照條件下能發(fā)生取代反應(yīng)，烷烴燃燒時(shí)生成二氧化碳和水C．等質(zhì)量的烷烴完全燃燒，生成CO2的量隨著碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增大而變大D．CCl4與CH4一樣是正四面體結(jié)構(gòu)，兩者的二取代產(chǎn)物不存在同分異構(gòu)體【答案】A【詳解】A．正丁烷、異丁烷都只有兩種氫原子，則其一氯代物都有兩種，同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)不同、物理性質(zhì)不同、其熔沸點(diǎn)也不同，故A不正確；B．在光照條件下，烷烴跟鹵素單質(zhì)可發(fā)生取代反應(yīng)，烷烴燃燒時(shí)，碳元素轉(zhuǎn)化為二氧化碳、氫元素轉(zhuǎn)化為水，故B正確；C．等質(zhì)量的烷烴完全燃燒，含碳元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，碳的物質(zhì)的量越大，生成CO2的量物質(zhì)的量越大，二氧化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，故C正確；D．CH4分子中含有4個(gè)C-H鍵，4個(gè)鍵的夾角相同，所以CH4為正四面體結(jié)構(gòu)，CCl4相當(dāng)于CH4分子中的4個(gè)H原子被4個(gè)Cl原子替代，空間構(gòu)型不變，所以也應(yīng)是正四面體結(jié)構(gòu)，兩者的二取代產(chǎn)物不存在同分異構(gòu)體，故D正確；故選A。【等級考提升練】8．（2020·四川省成都市郫都區(qū)第四中學(xué)高一月考）在光照條件下，CH4與Cl2能發(fā)生取代反應(yīng)。使1molCH4與Cl2反應(yīng)，待反應(yīng)完全后測得四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝3∶2∶1∶4，則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為A．1.0mol B．1.8mol C．2.2mol D．2.6mol【答案】D【解析】在光照條件下，1molCH4與Cl2能發(fā)生取代反應(yīng)，得四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝3∶2∶1∶4，由碳原子守恒可知：n(CH3Cl)+n(CH2Cl2)+n(CHCl3)+n(CCl4)=1mol，所以n(CH3Cl)=0.3mol，n(CH2Cl2)=0.2mol，n(CHCl3)=0.1mol，n(CCl4)=0.4mol，該四種取代物中取代的n(H)=n(Cl)=0.3mol×1+0.2mol×2+0.1mol×3+0.4mol×4=2.6mol，根據(jù)取代反應(yīng)的特點(diǎn)可知，取代1molH原子，消耗1molCl2，則消耗的n(Cl2)=n(H)=2.6mol，D正確；答案選D。9．（2020·齊河縣實(shí)驗(yàn)中學(xué)高一期中）甲烷是天然氣的主要成分，是一種高效、污染小的清潔能源。下列有關(guān)甲烷的說法正確的是（）①甲烷是一種正四面體結(jié)構(gòu)的分子②甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比為1：1發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，生成物只有CH3Cl和HCl③0.5molCH4完全燃燒時(shí)消耗1molO2④1molCH4全部生成CCl4，消耗2molCl2A．①② B．③④ C．①③ D．②④【答案】C【解析】①甲烷是一種正四面體結(jié)構(gòu)的分子，①正確；②甲烷與氯氣按物質(zhì)的量之比為1：1發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，生成物不是只有和，還含有、、，②錯(cuò)誤；③完全燃燒時(shí)，消耗，則0.5mol完全燃燒時(shí)消耗，③正確；④根據(jù)取代反應(yīng)的特點(diǎn)，全部生成，消耗，④錯(cuò)誤；綜上分析，①③正確，答案選C。10．在一定的溫度、壓強(qiáng)下，向100mL和Ar的混合氣體中通入400mL，點(diǎn)燃使其完全反應(yīng)，最后在相同條件下得到干燥氣體460mL，則反應(yīng)前混合氣體中和Ar的物質(zhì)的量之比為A．1:4 B．1:3 C．1:2 D．1:1【答案】A【解析】甲烷與氧氣反應(yīng)的方程式是CH4＋2O2CO2＋2H2O，根據(jù)體積差可知，每消耗1體積CH4氣體體積減少2體積，甲烷的體積是（100mL+400mL－460mL）÷2＝20mL，則Ar的體積是80mL，所以二者的體積之比是1︰4，答案選A。11．（2021·進(jìn)賢縣第一中學(xué)）mg甲烷燃燒后得到CO、CO2和H2O(g)組成的混合氣體，其質(zhì)量為14.4g，通過足量的堿石灰后，氣體質(zhì)量變?yōu)?.8g，則混合氣體中H2O的質(zhì)量為A．3.6g B．1.8g C．7.2g D．4.8g【答案】C【分析】堿石灰吸收二氧化碳與水，剩余2.8g為CO的質(zhì)量，可以計(jì)算二氧化碳與水的總質(zhì)量，由甲烷分子式可知C、H原子數(shù)目之比為1：4，根據(jù)原子守恒可知2n(CO)+2n(CO2)=n(H2O)，聯(lián)立計(jì)算?！驹斀狻繅A石灰吸收二氧化碳與水，剩余2.8g為CO的質(zhì)量，則二氧化碳與水的總質(zhì)量=14.4g-2.8g=11.6g，由甲烷分子式可知C、H原子數(shù)目之比為1：4，根據(jù)原子守恒可知2n(CO)+2n(CO2)=n(H2O)，CO的物質(zhì)的量為n(CO)==0.1mol，設(shè)CO2為xmol、水蒸氣為ymol，則有：44x+18y=11.6，0.1×2+2x=y，兩式聯(lián)立，解得x=0.1，y=0.4，故水蒸氣的質(zhì)量m(H2O)=0.4mol×18g/mol=7.2g，合理選項(xiàng)是C。12．用如圖所示裝置進(jìn)行還原的實(shí)驗(yàn)，已知實(shí)驗(yàn)前稱取的的質(zhì)量為12g，下列說法錯(cuò)誤的是A．D處有氣泡冒出時(shí)，點(diǎn)燃A處酒精燈B．B處無水硫酸銅變藍(lán)，說明還原時(shí)有生成C．C處的澄清石灰水變渾濁，說明還原時(shí)生成D．當(dāng)固體質(zhì)量為時(shí)，表明紅色固體是與的混合物【答案】A【分析】由題給實(shí)驗(yàn)裝置圖可知，進(jìn)行甲烷還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先通入甲烷氣體，待裝置D中均勻有氣泡冒出后，說明裝置中的空氣已排盡，再點(diǎn)燃裝置A中的酒精燈，裝置B中無水硫酸銅變藍(lán)，說明反應(yīng)有水生成，裝置C中澄清石灰水變渾濁，說明反應(yīng)有二氧化碳生成，裝置D的吸收過量的甲烷，防止污染環(huán)境?！驹斀狻緼．為防止裝置中的氧氣干擾實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行甲烷還原氧化銅的實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)先通入甲烷氣體，待裝置D中均勻有氣泡冒出時(shí)，說明裝置中的空氣已排盡，再點(diǎn)燃裝置A中的酒精燈，故A錯(cuò)誤；B．水蒸氣能使無水硫酸銅變藍(lán)色，若裝置B中無水硫酸銅變藍(lán)，說明甲烷還原氧化銅的反應(yīng)中有水生成，故B正確；C．二氧化碳能使澄清石灰水變渾濁，若裝置C中澄清石灰水變渾濁，說明甲烷還原氧化銅的反應(yīng)中有二氧化碳生成，故C正確；D．若甲烷還原氧化銅的反應(yīng)生成銅，由銅原子個(gè)數(shù)守恒可知，若12g氧化銅完全生成銅，銅的質(zhì)量為=9.6g，同理可知，氧化亞銅的質(zhì)量為=10.8g，則充分反應(yīng)后固體質(zhì)量為時(shí)，說明甲烷還原氧化銅的反應(yīng)中生成的紅色固體是銅和氧化亞銅的混合物，故D正確；故選A。13．已知最簡單的有機(jī)物E和直線型分子G在光照條件下反應(yīng)，生成四面體型分子L和直線型分子M(組成G分子的元素為第三周期的元素)，如下圖。則下列判斷錯(cuò)誤的是（）A.常溫常壓下，E是一種無色無味的氣體B.上述反應(yīng)類型是加成反應(yīng)C.在光照條件L能與G繼續(xù)發(fā)生與上述類似的反應(yīng)D.上述反應(yīng)類型是取代反應(yīng)【答案】B【解析】已知最簡單的有機(jī)物E為甲烷，直線型分子G，組成G分子的元素為第三周期的元素，且G是雙原子分子，所以G是Cl元素，該反應(yīng)是甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和氯化氫，即L是一氯甲烷，M是氯化氫，以此解答該題。A.E為甲烷，在常溫下為無色無味的氣體，A正確；B.甲烷中的氫原子被氯原子取代生成一氯甲烷，屬于取代反應(yīng)，而不是加成；B錯(cuò)誤；C.甲烷與氯氣的取代反應(yīng)為連鎖反應(yīng)，L中的H原子仍能被Cl取代，所以在光照條件L能與G繼續(xù)發(fā)生與上述類似的反應(yīng)，C正確；D.甲烷中的氫原子被氯原子取代生成一氯甲烷，屬于取代反應(yīng)，D正確；故合理選項(xiàng)是B。本題以物質(zhì)的推斷為載體考查了元素化合物的性質(zhì)、有機(jī)反應(yīng)等知識點(diǎn)，側(cè)重考查學(xué)生的分析能力，能根據(jù)原子半徑大小及分子中含有的原子數(shù)目正確推斷物質(zhì)是解本題的關(guān)鍵，注意鹵代烴不溶于水。14．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖：(1)請寫出C裝置中生成CH3Cl的化學(xué)方程式：___。(2)B裝置有三種功能：①混勻混合氣體；②___；③___。(3)E裝置中除鹽酸外，還含有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為___(填字母)。a.分液法b.蒸餾法c.結(jié)晶法(4)將1molCH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，充分反應(yīng)后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為___。(5)已知丁烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物之一為C4H8Cl2，其有___種同分異構(gòu)體?！敬鸢浮緾H4+Cl2CH3Cl+HCl控制氣體流速干燥氣體a3mol9【詳解】(1)C裝置中生成CH3Cl的化學(xué)方程式為；(2)通過觀察B裝置中氣泡的快慢，可以控制氣體的流速，盛有濃硫酸可以干燥氣體，同時(shí)通入兩種氣體可以讓兩種氣體在其中充分混合；(3)氯代烴不溶于水，而HCl極易溶于水，可以采用分液法分離出鹽酸；(4)根據(jù)充分反應(yīng)后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1mol，可以設(shè)其物質(zhì)的量分別是xmol、(x+0.1)mol、(x+0.2)mol、(x+0.3)mol，則xmol+(x+0.1)mol+(x+0.2)mol+(x+0.3)mol=1mol，解得x=0.1，參加反應(yīng)的氯氣的物質(zhì)的量為0.1mol+(2×0.2)mol+(3×0.3)mol+(4×0.4)mol=3mol；(5)丁燒有兩種結(jié)構(gòu)，則確定C4H8Cl2的同分異構(gòu)體數(shù)目可以采取“定一移一”法：、、，共有9種同分異構(gòu)體。15．（2021·河北高一月考）幾種烷烴分子的球棍模型如圖：(1)與C互為同系物的有___________(填標(biāo)號，下同)，與C互為同分異構(gòu)體的有___________。(2)B的名稱為___________。(3)E的一氯代物有___________種，請寫出該一氯代物的結(jié)構(gòu)簡式：___________。(4)相同狀況下，等體積的上述氣態(tài)烴A、B、C，充分燃燒時(shí)，消耗的量最多的是___________(填標(biāo)號，下同)。(5)等質(zhì)量的上述氣態(tài)烴A、B、C，充分燃燒時(shí)，消耗的量最多的是___________。(6)常溫下，10mL某氣態(tài)鏈狀烷烴，在50mL(足量)中充分燃燒，得到液態(tài)水，以及體積為35mL的混合氣體(所有氣體體積均在同溫、同壓下測定)。該氣態(tài)烴可能是___________(填結(jié)構(gòu)簡式)?！敬鸢浮緼BDE正丁烷1CA【分析】A是丙烷C3H8，B是正丁烷C4H10，C是正戊烷C5H12，D是異戊烷C5H12，E是新戊烷C5H12【詳解】(1)與C互為同系物的有：丙烷和丁烷，選AB；與C互為同分異構(gòu)體的有：異戊烷和新戊烷，選DE；(2)B的名稱為：正丁烷；(3)E中只有一種氫，一氯代物有1種；該一氯代物的結(jié)構(gòu)簡式：；(4)相同狀況下，等體積的氣態(tài)烴即物質(zhì)的量相等，碳個(gè)數(shù)越多，耗氧量越大，選：C；(5)等質(zhì)量的氣態(tài)烴碳?xì)浔仍叫?，耗氧量越大，選：A；(6)若完全燃燒，則混合氣體是CO2、O2，設(shè)烴為CxHy，則所以10×(1+y/4)=25，解得y=6，即1分子烴中H的原子個(gè)數(shù)是6，氧氣有剩余，所以10×(1+y/4)<50，由于y=6，解得x＜3.5，所以氣態(tài)烴為乙烷，若不完全燃燒，10mL丁烷生成CO需要氧氣為45ml，小于50ml，所以混合氣體是CO2、CO，設(shè)烴為CxHy，根據(jù)C原子守恒，有10x=35，解得，x=3.5，碳原子數(shù)目為整數(shù)，不成立．該氣態(tài)烴可能是：?！拘虑榫硠?chuàng)新練】16．（2021·江蘇南通市·高一開學(xué)考試）目前人類在自然界發(fā)現(xiàn)和人工合成的有機(jī)物已經(jīng)超過1億種。研究有機(jī)物的結(jié)構(gòu)有利于認(rèn)識和理解有機(jī)物種類繁多的原因。(1)甲烷是最簡單的有機(jī)物，甲烷和氯氣在光照條件下可發(fā)生如下反應(yīng)：CH4+Cl2CH3Cl+HCl①甲烷的電子式為_______。②該反應(yīng)的過程可以看成：Cl2斷裂Cl-Cl鍵，得到兩個(gè)Cl原子，CH4斷裂1個(gè)C-H鍵，得到1個(gè)H原子和1個(gè)CH3原子團(tuán)。則生成CH3Cl和HCl的過程可以描述為：H原子與1個(gè)Cl原子形成H-Cl鍵，生成HCl；_______，生成CH3Cl。③CH3Cl的電子式為_______。④該反應(yīng)生成的CH3Cl與Cl2可繼續(xù)反應(yīng)，生成的后續(xù)產(chǎn)物也可與Cl2繼續(xù)反應(yīng)。則在Cl2足量的條件下，CH3Cl最終將轉(zhuǎn)化為_______(填化學(xué)式)。(2)只含有碳、氫兩種元素的有機(jī)物屬于烴類。下列是一些烴的結(jié)構(gòu)式：①已知：“C-C、C=C、C≡C”分別表示碳碳單鍵、碳碳雙鍵和碳碳三鍵。烴分子中碳原子能形成__個(gè)鍵(雙鍵可看成2個(gè)鍵，三鍵可看成3個(gè)鍵)。②有機(jī)物甲、乙中碳原子間的成鍵方式如下圖所示，碳原子未達(dá)到最大鍵數(shù)的，都與氫原子成鍵。請補(bǔ)充完整甲、乙的結(jié)構(gòu)式。甲：_______；乙：C—C=C—C_______。③烴分子中碳碳原子間均是形成單鍵，且分子為鏈狀，這樣的烴稱為鏈狀烷烴。(a)、(b)、(c)、(d)均是鏈狀烷烴。請根據(jù)鏈狀烷烴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，推理6個(gè)碳原子的鏈狀烷烴的分子式：_______。含n個(gè)碳原子的鏈狀烷烴，其氫原子數(shù)為_______(用含