考点12-认识有机化合物-烷烃-甲烷(分层测试)(解析版)

考点12认识有机化合物烷烃甲烷【合格考达标练】1．（2021·天津高一期中）下列关于烷烃的说法中错误的是A．甲烷的空间充填模型为：B．乙烷的结构式为：C．甲烷(CH4)和丙烷(C3H8)互称同系物D．通常情况下，烷烃与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不发生反应【答案】B【详解】A．甲烷的空间充填模型，又叫比例模型，为：，选项A正确；B．是乙烷的结构简式，乙烷结构式为，选项B错误；C．甲烷和丙烷结构相似，在分子组成上相差2个CH2原子团，互称为同系物，选项C正确；D．烷烃化学性质稳定，通常情况下，烷烃跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应，选项D正确；答案选B。2．（2021·苏州市吴江区青云实验中学高一月考）若甲烷与氯气以物质的量之比1∶3混合，在光照下得到的产物可能是下列物质，其中正确的是①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4A．只有① B．只有② C．①②③ D．①②③④【答案】D【详解】甲烷和氯气在光照下发生的四步取代反应是连锁反应，一旦有CH3Cl生成，后续反应立即进行，因此反应进行到哪一步与甲烷和氯气的物质的量之比无关，其有机取代产物不是纯净的CH3Cl，而是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物，答案选D。3．（2021·赣州市南康区第三中学高一期中）下列说法不正确的是A．正戊烷和新戊烷互为同分异构体 B．CCl4与CH4一样是正四面体结构C．H2O和D2O互为同位素 D．O2与O3的相互转化是化学变化【答案】C【详解】A．正戊烷和新戊烷分子式相同均为C5H12，结构式不同，互为同分异构体，选项A正确；B．CH4、CCl4分子中都只含有一种化学键且有4个键，都是正四面体结构，选项B正确；C．H2O与D2O是化合物不是原子，不是同位素，选项C不正确；D．O2和O3的相互转化过程中有新物质生成，属于化学变化，选项D正确；答案选C。4．（2021·南京航空航天大学苏州附属中学高一期中）下列说法中正确的是A．分子式为C5H12的烷烃，含有3个甲基的同分异构体有2种B．烷烃的通式为CnH2n+2，随n值增大，碳元素的质量百分含量逐渐减小C．分子通式为CnH2n+2的烃一定是烷烃D．异戊烷与2.2-二甲基丙烷互为同系物【答案】C【详解】A．戊烷C5H12中含有三个甲基的为异戊烷，结构简式为(CH3)2CHCH2CH3，只有1种结构，A错误；B．烷烃中碳元素质量分数w(C)=，随着n增大，逐渐减小，故碳元素质量分数逐渐增大，B错误；C．烃类有机物中只有烷烃所连的氢个数才能达到2n+2，故符合通式CnH2n+2一定是烷烃，C正确；D．异戊烷结构为：(CH3)2CHCH2CH3，2，2-二甲基丙烷结构为：，两者分子式相同，结构不同，故互为同分异构体，而不是同系物，D错误；故答案选C。5．（2021·简阳市阳安中学高一期中）正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，下列有关说法正确的是A．正己烷的分子式为C6H12 B．正己烷的一氯代物有4种C．正己烷与正丁烷互为同系物 D．正己烷能与溴发生取代反应而使溴水褪色【答案】C【详解】A．正己烷为烷烃，其中只含C、H元素，球棍模型中直径较大的原子为C，直径较小的原子为H，根据球棍模型可知正己烷的分子式为C6H14，故A错误；B．正己烷具有对称结构，结构中存在3种不同化学环境的氢原子，因此正己烷的一氯代物有3种，故B错误；C．正丁烷的化学式为C4H10，其结构与正己烷相似，二者的化学式相差2个CH2基团，二者互为同系物，故C正确；D．正己烷与溴水不发生反应，但溴单质能溶于正己烷中，因此正己烷与溴水混合时，发生萃取而使溴水褪色，故D错误；综上所述，说法正确的是C项，故答案为C。6．（2021·四川成都市·高一期中）下列化学反应属于取代反应的是A．B．C．D．【答案】B【分析】取代反应是指有机物分子中任何一个原子或原子团被其它原子或原子团所替代的反应，据此解答。【详解】A．反应为置换反应，A不符合：B．反应是乙烷光照下与卤素发生取代反应，B符合：C．反应是加成反应，C不符合：D．反应是氯化铁的水解反应，不是取代反应，D不符合；答案选B。7．（2021·浙江宁波市·宁波咸祥中学高一期中）下列说法不正确的是A．正丁烷与异丁烷的一氯取代物都只有两种，它们的沸点都相同B．烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应，烷烃燃烧时生成二氧化碳和水C．等质量的烷烃完全燃烧，生成CO2的量随着碳的质量分数的增大而变大D．CCl4与CH4一样是正四面体结构，两者的二取代产物不存在同分异构体【答案】A【详解】A．正丁烷、异丁烷都只有两种氢原子，则其一氯代物都有两种，同分异构体的结构不同、物理性质不同、其熔沸点也不同，故A不正确；B．在光照条件下，烷烃跟卤素单质可发生取代反应，烷烃燃烧时，碳元素转化为二氧化碳、氢元素转化为水，故B正确；C．等质量的烷烃完全燃烧，含碳元素的质量分数越大，碳的物质的量越大，生成CO2的量物质的量越大，二氧化碳的质量分数越大，故C正确；D．CH4分子中含有4个C-H键，4个键的夹角相同，所以CH4为正四面体结构，CCl4相当于CH4分子中的4个H原子被4个Cl原子替代，空间构型不变，所以也应是正四面体结构，两者的二取代产物不存在同分异构体，故D正确；故选A。【等级考提升练】8．（2020·四川省成都市郫都区第四中学高一月考）在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1molCH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝3∶2∶1∶4，则消耗的Cl2的物质的量为A．1.0mol B．1.8mol C．2.2mol D．2.6mol【答案】D【解析】在光照条件下，1molCH4与Cl2能发生取代反应，得四种有机取代产物的物质的量之比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，该四种取代物中取代的n(H)=n(Cl)=0.3mol×1+0.2mol×2+0.1mol×3+0.4mol×4=2.6mol，根据取代反应的特点可知，取代1molH原子，消耗1molCl2，则消耗的n(Cl2)=n(H)=2.6mol，D正确；答案选D。9．（2020·齐河县实验中学高一期中）甲烷是天然气的主要成分，是一种高效、污染小的清洁能源。下列有关甲烷的说法正确的是（）①甲烷是一种正四面体结构的分子②甲烷与氯气以物质的量之比为1：1发生取代反应时，生成物只有CH3Cl和HCl③0.5molCH4完全燃烧时消耗1molO2④1molCH4全部生成CCl4，消耗2molCl2A．①② B．③④ C．①③ D．②④【答案】C【解析】①甲烷是一种正四面体结构的分子，①正确；②甲烷与氯气按物质的量之比为1：1发生取代反应时，生成物不是只有和，还含有、、，②错误；③完全燃烧时，消耗，则0.5mol完全燃烧时消耗，③正确；④根据取代反应的特点，全部生成，消耗，④错误；综上分析，①③正确，答案选C。10．在一定的温度、压强下，向100mL和Ar的混合气体中通入400mL，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460mL，则反应前混合气体中和Ar的物质的量之比为A．1:4 B．1:3 C．1:2 D．1:1【答案】A【解析】甲烷与氧气反应的方程式是CH4＋2O2CO2＋2H2O，根据体积差可知，每消耗1体积CH4气体体积减少2体积，甲烷的体积是（100mL+400mL－460mL）÷2＝20mL，则Ar的体积是80mL，所以二者的体积之比是1︰4，答案选A。11．（2021·进贤县第一中学）mg甲烷燃烧后得到CO、CO2和H2O(g)组成的混合气体，其质量为14.4g，通过足量的碱石灰后，气体质量变为2.8g，则混合气体中H2O的质量为A．3.6g B．1.8g C．7.2g D．4.8g【答案】C【分析】碱石灰吸收二氧化碳与水，剩余2.8g为CO的质量，可以计算二氧化碳与水的总质量，由甲烷分子式可知C、H原子数目之比为1：4，根据原子守恒可知2n(CO)+2n(CO2)=n(H2O)，联立计算。【详解】碱石灰吸收二氧化碳与水，剩余2.8g为CO的质量，则二氧化碳与水的总质量=14.4g-2.8g=11.6g，由甲烷分子式可知C、H原子数目之比为1：4，根据原子守恒可知2n(CO)+2n(CO2)=n(H2O)，CO的物质的量为n(CO)==0.1mol，设CO2为xmol、水蒸气为ymol，则有：44x+18y=11.6，0.1×2+2x=y，两式联立，解得x=0.1，y=0.4，故水蒸气的质量m(H2O)=0.4mol×18g/mol=7.2g，合理选项是C。12．用如图所示装置进行还原的实验，已知实验前称取的的质量为12g，下列说法错误的是A．D处有气泡冒出时，点燃A处酒精灯B．B处无水硫酸铜变蓝，说明还原时有生成C．C处的澄清石灰水变浑浊，说明还原时生成D．当固体质量为时，表明红色固体是与的混合物【答案】A【分析】由题给实验装置图可知，进行甲烷还原氧化铜的实验前，应先通入甲烷气体，待装置D中均匀有气泡冒出后，说明装置中的空气已排尽，再点燃装置A中的酒精灯，装置B中无水硫酸铜变蓝，说明反应有水生成，装置C中澄清石灰水变浑浊，说明反应有二氧化碳生成，装置D的吸收过量的甲烷，防止污染环境。【详解】A．为防止装置中的氧气干扰实验，进行甲烷还原氧化铜的实验前，应先通入甲烷气体，待装置D中均匀有气泡冒出时，说明装置中的空气已排尽，再点燃装置A中的酒精灯，故A错误；B．水蒸气能使无水硫酸铜变蓝色，若装置B中无水硫酸铜变蓝，说明甲烷还原氧化铜的反应中有水生成，故B正确；C．二氧化碳能使澄清石灰水变浑浊，若装置C中澄清石灰水变浑浊，说明甲烷还原氧化铜的反应中有二氧化碳生成，故C正确；D．若甲烷还原氧化铜的反应生成铜，由铜原子个数守恒可知，若12g氧化铜完全生成铜，铜的质量为=9.6g，同理可知，氧化亚铜的质量为=10.8g，则充分反应后固体质量为时，说明甲烷还原氧化铜的反应中生成的红色固体是铜和氧化亚铜的混合物，故D正确；故选A。13．已知最简单的有机物E和直线型分子G在光照条件下反应，生成四面体型分子L和直线型分子M(组成G分子的元素为第三周期的元素)，如下图。则下列判断错误的是（）A.常温常压下，E是一种无色无味的气体B.上述反应类型是加成反应C.在光照条件L能与G继续发生与上述类似的反应D.上述反应类型是取代反应【答案】B【解析】已知最简单的有机物E为甲烷，直线型分子G，组成G分子的元素为第三周期的元素，且G是双原子分子，所以G是Cl元素，该反应是甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，即L是一氯甲烷，M是氯化氢，以此解答该题。A.E为甲烷，在常温下为无色无味的气体，A正确；B.甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，而不是加成；B错误；C.甲烷与氯气的取代反应为连锁反应，L中的H原子仍能被Cl取代，所以在光照条件L能与G继续发生与上述类似的反应，C正确；D.甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，D正确；故合理选项是B。本题以物质的推断为载体考查了元素化合物的性质、有机反应等知识点，侧重考查学生的分析能力，能根据原子半径大小及分子中含有的原子数目正确推断物质是解本题的关键，注意卤代烃不溶于水。14．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。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：(1)请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式：___。(2)B装置有三种功能：①混匀混合气体；②___；③___。(3)E装置中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为___(填字母)。a.分液法b.蒸馏法c.结晶法(4)将1molCH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，则参加反应的Cl2的物质的量为___。(5)已知丁烷与氯气发生取代反应的产物之一为C4H8Cl2，其有___种同分异构体。【答案】CH4+Cl2CH3Cl+HCl控制气体流速干燥气体a3mol9【详解】(1)C装置中生成CH3Cl的化学方程式为；(2)通过观察B装置中气泡的快慢，可以控制气体的流速，盛有浓硫酸可以干燥气体，同时通入两种气体可以让两种气体在其中充分混合；(3)氯代烃不溶于水，而HCl极易溶于水，可以采用分液法分离出盐酸；(4)根据充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，可以设其物质的量分别是xmol、(x+0.1)mol、(x+0.2)mol、(x+0.3)mol，则xmol+(x+0.1)mol+(x+0.2)mol+(x+0.3)mol=1mol，解得x=0.1，参加反应的氯气的物质的量为0.1mol+(2×0.2)mol+(3×0.3)mol+(4×0.4)mol=3mol；(5)丁烧有两种结构，则确定C4H8Cl2的同分异构体数目可以采取“定一移一”法：、、，共有9种同分异构体。15．（2021·河北高一月考）几种烷烃分子的球棍模型如图：(1)与C互为同系物的有___________(填标号，下同)，与C互为同分异构体的有___________。(2)B的名称为___________。(3)E的一氯代物有___________种，请写出该一氯代物的结构简式：___________。(4)相同状况下，等体积的上述气态烃A、B、C，充分燃烧时，消耗的量最多的是___________(填标号，下同)。(5)等质量的上述气态烃A、B、C，充分燃烧时，消耗的量最多的是___________。(6)常温下，10mL某气态链状烷烃，在50mL(足量)中充分燃烧，得到液态水，以及体积为35mL的混合气体(所有气体体积均在同温、同压下测定)。该气态烃可能是___________(填结构简式)。【答案】ABDE正丁烷1CA【分析】A是丙烷C3H8，B是正丁烷C4H10，C是正戊烷C5H12，D是异戊烷C5H12，E是新戊烷C5H12【详解】(1)与C互为同系物的有：丙烷和丁烷，选AB；与C互为同分异构体的有：异戊烷和新戊烷，选DE；(2)B的名称为：正丁烷；(3)E中只有一种氢，一氯代物有1种；该一氯代物的结构简式：；(4)相同状况下，等体积的气态烃即物质的量相等，碳个数越多，耗氧量越大，选：C；(5)等质量的气态烃碳氢比越小，耗氧量越大，选：A；(6)若完全燃烧，则混合气体是CO2、O2，设烃为CxHy，则所以10×(1+y/4)=25，解得y=6，即1分子烃中H的原子个数是6，氧气有剩余，所以10×(1+y/4)<50，由于y=6，解得x＜3.5，所以气态烃为乙烷，若不完全燃烧，10mL丁烷生成CO需要氧气为45ml，小于50ml，所以混合气体是CO2、CO，设烃为CxHy，根据C原子守恒，有10x=35，解得，x=3.5，碳原子数目为整数，不成立．该气态烃可能是：。【新情境创新练】16．（2021·江苏南通市·高一开学考试）目前人类在自然界发现和人工合成的有机物已经超过1亿种。研究有机物的结构有利于认识和理解有机物种类繁多的原因。(1)甲烷是最简单的有机物，甲烷和氯气在光照条件下可发生如下反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl①甲烷的电子式为_______。②该反应的过程可以看成：Cl2断裂Cl-Cl键，得到两个Cl原子，CH4断裂1个C-H键，得到1个H原子和1个CH3原子团。则生成CH3Cl和HCl的过程可以描述为：H原子与1个Cl原子形成H-Cl键，生成HCl；_______，生成CH3Cl。③CH3Cl的电子式为_______。④该反应生成的CH3Cl与Cl2可继续反应，生成的后续产物也可与Cl2继续反应。则在Cl2足量的条件下，CH3Cl最终将转化为_______(填化学式)。(2)只含有碳、氢两种元素的有机物属于烃类。下列是一些烃的结构式：①已知：“C-C、C=C、C≡C”分别表示碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键。烃分子中碳原子能形成__个键(双键可看成2个键，三键可看成3个键)。②有机物甲、乙中碳原子间的成键方式如下图所示，碳原子未达到最大键数的，都与氢原子成键。请补充完整甲、乙的结构式。甲：_______；乙：C—C=C—C_______。③烃分子中碳碳原子间均是形成单键，且分子为链状，这样的烃称为链状烷烃。(a)、(b)、(c)、(d)均是链状烷烃。请根据链状烷烃的结构特点，推理6个碳原子的链状烷烃的分子式：_______。含n个碳原子的链状烷烃，其氢原子数为_______(用含