7-1-2-烷烃的性质高一化学下学期课后培优分级练(人教版2019必修第二册)(解析版)

第七章有机化合物第一节认识有机化合物第2课时烷烷的性质培优第一阶——基础过关练1．（2022·重庆长寿区下学期期末）在一定条件下，下列物质能与甲烷发生取代反应的是A．浓硫酸 B．氧气C．氯气 D．酸性高锰酸钾溶液【答案】C【解析】A项，甲烷与浓硫酸不反应，不符合题意；B项，甲烷和氧气在点燃条件下发生氧化还原反应，不符合题意；C项，甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，符合题意；D项，甲烷与酸性高锰酸钾溶液不反应，不符合题意。2．（2022·陕西宝鸡市金台区下学期期末）下列关于甲烷的说法正确的是A．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色B．甲烷分子具有正四面体结构，二氯甲烷有两种同分异构体C．甲烷无色无味，能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，是矿井的安全威胁之一D．由在光照条件下CH4能与氯气发生取代反应，可推知CH4能使氯水褪色【答案】C【解析】A项，甲烷结构稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色，错误；B项，甲烷分子具有正四面体结构，二氯甲烷只有一种结构，错误；C项，甲烷无色无味，能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，是矿井的安全威胁之一，正确；D项，CH4和氯水不反应，不能使氯水褪色，错误。3．（2022·北京丰台期中）下列有关烷烃的叙述中，正确的是A．烷烃分子中，所有的化学键都是极性键B．分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃C．正丁烷和异丁烷分子中共价键数目不同D．烷烃在光照下可与氯气发生取代反应【答案】D【解析】A项，烷烃分子中，除甲烷外，其余烷烃均存在C—H极性键和C—C非极性键，错误；B项，烷烃中H原子已经达到饱和，则烷烃不存在类别异构的同分异构体，故分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃，错误；C项，正丁烷和异丁烷分子中均存在3个C—C和10个C—H键，即共价键数目均为13，相同，错误；D项，烷烃在光照下可与氯气发生取代反应生成卤代烃和卤化氢，正确。4．（2022·安徽蚌埠下学期期末）某兴趣小组同学对CH4与Cl2的反应进行探究，对此反应表述的观点不正确的是A．该反应类型属于取代反应B．反应的条件是光照C．反应的生成物中含量最多的是CCl4D．反应的现象是量筒内气体黄绿色变浅，器壁上有油状液滴，量筒内液面上升【答案】C【解析】A项，CH4与Cl2的反应时，氯原子取代甲烷中的氢原子，同时生成氯化氢，属于取代反应，正确；B项，CH4与Cl2反应的条件为光照，正确；C项，CH4与Cl2反应生成HCl、CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等，其中含量最多的是HCl，错误；D项，CH4与Cl2反应会生成HCl、CH3Cl气体和CH2Cl2、CHCl3、CCl4等油状液体，同时氯气反应后，量筒内气体黄绿色变浅，液面上升，正确。5．（2022·江苏宿迁泗阳县下学期期中）取一支大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，将试管倒置于盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，进行如图所示的实验。光照一段时间后，试管内液面上升，气体颜色逐渐变浅，试管壁出现油状液滴，试管中出现了少量白雾。下列关于该实验的说法不正确的是A．氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在水中的溶解度B．试管壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了氯化氢C．试管中的白雾是反应生成的氯化氢气体遇水形成的酸雾D．由实验过程中产生现象可推知，甲烷与氯气在光照条件下能发生取代反应【答案】B【解析】A项，饱和食盐水能降低氯气的溶解度，则氯气在饱和食盐水中的溶解度小于在水中的溶解度，说法正确；B项，氯化氢易溶于水，试管壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳，说法错误；C项，氯化氢极易溶于水，试管中的白雾是反应生成的氯化氢气体遇水形成的酸雾，说法正确；D项，由实验过程中产生的现象可推知，产物为氯化氢、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷或四氯化碳，则甲烷与氯气在光照条件下能发生取代反应，说法正确。6．（2022·云南保山昌宁县下学期期中）下列反应中，光照对反应几乎没有影响的是A．氯气与氢气反应 B．浓硝酸分解C．甲烷与氧气反应 D．甲烷与氯气反应【答案】C【解析】A项，氯气与氢气可在光照或点燃条件下发生化合反应生成氯化氢，不符合题意；B项，浓硝酸具有不稳定性，在光照条件下发生分解反应，生成二氧化氮、氧气和水，不符合题意；C项，甲烷与氧气在点燃的条件下反应，光照条件下不反应，符合题意；D项，光照条件下，氯气与甲烷发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等有机物和氯化氢，不符合题意。7．（2022·陕西韩城下学期期末）某同学利用如图装置进行甲烷与氯气反应的实验，下列说法正确的是A．U型管内气体颜色逐渐变深B．U型管左边液面下降C．若反应中氯气不足，则只生成一种有机物D．U型管内有白雾生成，壁上有油状液滴生成【答案】D【解析】甲烷与Cl2在光照条件下发生如下四个反应：CH4＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CH2Cl2＋HCl、CH2Cl2＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CHCl3＋HCl、CHCl3＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CCl4＋HCl，产物都为无色，HCl易溶于水，CH3Cl为难溶于水的气体，其余氯代烃都呈液态、密度比水大、难溶于水。A项，从分析中可以看出，随着反应的进行，Cl2的浓度不断减小，所以U型管内气体颜色逐渐变浅，不正确；B项，随着反应的进行，气体的体积不断减小，U型管左边液面不断上升，不正确；C项，不管氯气与甲烷的相对量如何，四个反应都会发生，则4种有机产物都会生成，不正确；D项，反应生成的HCl与水蒸气作用产生盐酸小液滴，CH2Cl2、CHCl3、CCl4都难溶于水，附着在管壁上，所以U型管内有白雾生成，壁上有油状液滴生成，正确。8．（2022·陕西渭南市白水县下学期期末）实验室用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列说法正确的是A．试管中发生了取代反应，试管内璧上有油珠产生B．反应后的混合气体能使湿润的石蕊试纸变红，说明生成的一氯甲烷具有酸性C．甲烷和Cl2反应后的产物有4种D．CH4和Cl2完全反应后液面上升，液体充满试管【答案】A【解析】甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，其中HCl和CH3Cl是气体，其他三种均为液体，据此分析作答。A项，由分析可知，试管中发生了取代反应，试管内璧上有油珠产生，正确；B项，CH3Cl是非电解质，不显酸性，所得的混合气体显酸性的原因是HCl，错误；C项，甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl五种产物，错误；D项，甲烷和氯气的反应是不彻底的，且生成的一氯甲烷为难溶于水的气体，故最终液体不能充满整个试管，错误。9．（2022·云南保山昌宁县下学期期中）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【解析】A项，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，错误；B项，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，错误；C项，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，正确；D项，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，错误。10．下列说法正确的是A．（2022·陕西渭南市临渭区下学期期末）标准状况下，44.8LCH3Cl含有的原子数目为NAB．（2022·云南保山昌宁县下学期期中）烷烃的熔、沸点一般随着分子中碳原子数的增加而升高C．（2022·山东菏泽下学期期末）1molCH4与1molCl2在光照下反应生成的CH3Cl分子数为NAD．（2022·山东威海下学期期末）1molCH4与4molCl2在光照条件下反应可生成1molCCl4【答案】B【解析】A项，标准状况下，三氯甲烷为液态，无法计算4.48L三氯甲烷的物质的量和含有的原子数目，错误；B项，烷烃中碳原子数越多相对分子质量越大、熔沸点越高，烷烃的熔、沸点一般随着分子中碳原子数的增加而升高，正确；C项，甲烷和氯气发生反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，因此1molCH4与1molCl2反应生成一氯甲烷的物质的量小于1mol，分子数小于NA，错误；D项，1molCH4与4molCl2在光照条件下反应可生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，物质的量之和为1mol，错误。11．（2022·陕西华阴下学期期末）甲烷和氯气反应（1）CH4与Cl2发生反应的条件是___________。（2）实验中可观察到的现象有_______(填字母)。A．试管内壁出现油状液滴 B．饱和食盐水中有少量固体析出C．试管内液面上升，最终充满试管 D．试管内气体颜色逐渐变深（3）实验中生成的有机产物有_______种，请写出生成其中一种有机物的化学方程式：_______________________________。（4）用饱和食盐水而不用水的原因是______________________________________。【答案】（1）漫射光照射（2）AB（3）4CH4＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CH3Cl＋HCl（4）降低氯气在水中的溶解度【解析】（1）甲烷与氯气可发生取代反应，其反应的条件为光照；（2）A项，甲烷和氯气发生取代反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是油状液体，试管内壁出现油状液滴，正确；B项，氯化氢极易溶于水，溶液中氯离子浓度增大，使得少量氯化钠固体析出，正确；C项，反应产物中HCl极易溶于水，气体减少，液面上升，但是生成的产物中一氯甲烷是气体不溶于水，且甲烷和氯气的取代反应不能完全进行，液体不会充满试管，错误；D项，甲烷和黄绿色的氯气发生取代反应生成氯化氢和一氯甲烷等，一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳均没有颜色，氯气消耗试管内气体颜色变浅，错误；故答案选AB；（3）甲烷和氯气发生取代反应生成的有机物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳。其中生成一氯甲烷的化学方程式为CH4＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CH3Cl＋HCl；（4）用饱和食盐水可有效降低氯气在水中的溶解度，防止氯气溶于水中。培优第二阶——拓展培优练12．（2022·辽宁丹东下学期期末）下列烷烃进行一氯取代后，只能生成两种一氯代物的是A．CH3CH2CH2CH2CH3 B．(CH3)2CHCH2CH3C．(CH3)3CCH2CH3 D．(CH3)2CHCH(CH3)2【答案】D【解析】依据等效氢原理判断各烷烃中的H原子种类，即可知道烷烃的一氯取代物有几种，其中等效氢主要有三种：①同C上的H一样；②同C上的甲基上的H一样；③对称位置上的H一样。A项，CH3CH2CH2CH2CH3如图所示对称，表明该烷烃有3种H，即，则一氯取代物有3种，错误；B项，(CH3)2CHCH2CH3无对称性，但是有2个同C上的甲基，所以该烷烃有4种H，即，则一氯取代物有4种，错误；C项，(CH3)3CCH2CH3无对称性，但是有3个同C上的甲基，所以该烷烃有3种H，即，则一氯取代物有3种，错误；D项，(CH3)2CHCH(CH3)2如图所示对称，且两边各有2个同C上的甲基，所以该烷烃只有2种H，即，则一氯取代物有2种，正确。13．（2022·山西运城下学期5月联考）将2mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成CH3C1、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物，且它们的物质的量依次增大0.1mol，则参加反应的Cl2的物质的量为A．3mol B．4.5mol C．5.5mol D．6mol【答案】C【解析】假设反应产生CH3C1的物质的量为x，则n(CH2Cl2)＝(x＋0.1)mol，n(CHCl3)＝(x＋0.2)mol，n(CCl4)＝(x＋0.3)mol，根据C元素守恒可知：x＋(x＋0.1)mol＋(x＋0.2)mol＋(x＋0.3)mol＝2mol，解得x＝0.35mol，根据取代反应的特点可知参加反应的Cl2的物质的量n(Cl2)＝0.35mol×1＋0.45mol×2＋0.55mol×3＋0.65mol×4＝5.5mol，故合理选项是C项。14．（2022·山东滕州下学期期中）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．1.8molC．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，设CHCl3物质的量为x，则有：3x＋3x＋x＋4x＝1mol，x＝0.1mol，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项正确。15．（2022·山东滕州下学期期中）常温下，1mol某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下完全取代需要消耗6molCl2，则下列判断正确的是A．该烷烃的四氯代物有2种B．反应所生成的有机产物能直接与AgNO3溶液反应C．该烷烃的分子式为C5H12D．反应容器中，有机产物中的一氯代物所占的物质的量分数最大【答案】A【解析】1mol某烷烃在光照条件下与氯气发生取代反应，若在适当的条件下完全取代需要消耗6molCl2，则该烷烃分子含6个H，为CH3CH3。A项，CH3CH3的二氯代物与四氯代物的数目相等，均为2种，正确；B项，氯代烃在水中不能电离出氯离子，不能直接与硝酸银溶液反应生成沉淀，错误；C项，根据Cl2与烷烃发生取代反应的特点可知，一个氯气分子取代一个氢原子，因此取代消耗6molCl2，则该烷烃含有6个氢原子，该烷烃为乙烷，错误；D项，取代反应进行的程度不同，各有机产物所占的比例不同，错误。16．（2022·陕西宝鸡陈仓区下学期期末）甲烷的综合利用是各国科学家研究的重要课题。回答下列问题：（1）天然气的主要成分是甲烷，甲烷的结构式为_____________，甲烷的空间构型为_____________。（2）验证甲烷和氯气发生取代反应的条件，实验装置如图所示：①装置A、B中的实验现象分别为______________________、_______________________。②写出甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式：___________________________。③若将2molCH4与一定量的Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗Cl2的物质的量为__________。【答案】（1）正四面体（2）①A试管内气体颜色逐渐变浅，试管壁上有油状液产生，液面上有少量白雾出现B试管中没有明显现象②CH4＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CH3Cl＋HCl③5mol【解析】（1）甲烷的结构式为；甲烷的空间构型为正四面体；（2）①装置A内CH4与Cl2在漫射日光作用下发生取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4等难溶于水的物质，A试管内气体颜色逐渐变浅，试管壁上有油状液产生，液面上有少量白雾出现；B中试管被黑色纸套包裹，CH4与Cl2不会反应，B试管中没有明显现象；②甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的化学方程式为：CH4＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CH3Cl＋HCl；③若将2molCH4与一定量的Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4分别为0.5mol，根据CH3Cl～Cl2、CH2Cl2～2Cl2、CHCl3～3Cl2、CCl4～4Cl2则消耗Cl2的物质的量为0.5＋0.5×2＋0.5×3＋0.5×4＝5mol。17．（2022·陕西西安莲湖区下学期期中）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C2H6O、C2H5Cl、CH3CH＝CH2、C5H12中，与甲烷互为同系物的是________。【答案】（1）D（2）①CD②降低Cl2在水中的溶解度③CH4＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CH3Cl＋HCl（3）C8H18（4）C5H12【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项，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，错误；B项，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，错误；C项，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，正确；D项，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，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Cl2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CH4＋Cl2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(光照),\s\do4(→))),\s\do6())CH3Cl＋HCl；（3）烷烃的通式为CnH2n＋2，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C8H18；（4）C5H12与甲烷都属于烷烃，结构相似，分子组成相差4个CH2，C5H12与甲烷互为同系物。18．（2022·山西运城下学期5月联考）某同学探究甲烷与氧化剂反应，设计如下实验。已知碳化铝(Al4C3)与水反应生成氢氧化铝和甲烷。实验现象：溴水不褪色，无水硫酸铜变蓝色，澄清石灰水变浑浊。回答下列问题：（1）写出碳化铝与稀硫酸反应的化学方程式：___________________________________。（2）加入药品前，应先进行的一步操作是_______________。（3）经测定，甲烷与氧化铜反应时每消耗1mol甲烷转移电子7mol，写出实验时硬质玻璃管中发生反应的化学方程式：_________________________________________。（4）下列对实验中的有关现象与结论叙述都正确的是__________(填字母)。A．甲烷不能与溴水反应，推知甲烷不能与卤素单质反应B．酸性高锰酸钾溶液不褪色，结论是通常条件下甲烷不能与强氧化剂反应C．硬质玻璃管中黑色粉末无颜色变化，结论是甲烷不与氧化铜反应D．硬质玻璃管中黑色粉末变红色，推断氧化铜与甲烷反应只生成水和二氧化碳（5）集气瓶中排水法收集到的气体是___________。（6）甲烷是一种重要的化工原料和新型燃料。写出用氢氧化钾溶液作电解质时甲烷燃料电池的正极电极反应式：_______________________________。【答案】（1）Al4C3＋6H2SO42Al2(SO4)3＋3CH4↑（2）检查装置气密性（3）2CH4＋7CuOeq\o(,\s\up6(Δ))7Cu＋CO＋CO2＋4H2O（4）B（5）CO(或CO、CH4)（6）O2＋4e－＋2H2O4OH－【解析】对于有气体参加或生成的反应，在组装好仪器后，首先要检查装置的气密性，然后加入药品进行实验。在A中碳化铝(Al4C3)与水反应生成氢氧化铝和甲烷，氢氧化铝与硫酸发生复分解反应，产生硫酸铝和水。溴水、酸性KMnO4溶液不褪色，证明CH4性质稳定；然后通过盛有浓硫酸的洗气瓶，作用是干燥CH4，便于检验CH4与CuO在硬质玻璃管中反应是否产生