2024年高考化学必修第二册人教 第09周 认识有机化合物（解析版）

第09周认识有机化合物时间：45分钟满分：100分第Ⅰ卷（选择题）一、选择题：本题共15个小题，每小题只有一个正确选项，共45分。1.下列关于甲烷的说法正确的是（）。A．实验室可用向上排空气法收集甲烷 B．甲烷点燃之前需要验纯C．甲烷可以与溴水发生取代反应 D．甲烷在空气中燃烧只可能生成CO2和H2O【答案】B【解析】甲烷的密度小于空气的密度，实验室可用向下排空气法收集甲烷，A错误；甲烷是可燃性气体，甲烷点燃之前需要验纯，防止发生爆炸，B正确；甲烷与溴水不反应，C错误；甲烷在空气中如果燃烧不完全，可能生成CO和H2O，D错误。2.下列有关烷烃的说法中，不正确的是（）。A．在烷烃的分子中，所有的化学键均为单键B．烷烃的结构简式都可以写成CnH2n+2的形式C．随分子中碳原子数的增多，烷烃的沸点逐渐升高D．甲烷是含氢量最大的烷烃【答案】B【解析】烷烃分子为饱和烃，所有的化学键均为单键，A正确；环烷烃的结构简式不能用CnH2n+2的形式表示，B错误；烷烃的沸点随碳原子数增多而升高，C正确；对于直链饱和烃，碳原子数为n，氢原子数为2n+2，则氢含量为2n+212n=n+16n，n越大氢含量越小，所以甲烷含氢量最高，D3.甲烷的取代产物中产量最多的是（）。CCl4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．HCl【答案】D【解析】甲烷与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、四氯甲烷和氯化氢气体，且每一步取代反应中都产生氯化氢气体，所以产量最多的是氯化氢气体，故选D。4.下列各组物质，互为同分异构体的是（）。A．O2和O3B．CH3CH2CH2CH3和C．612CD．CH4和CH3CH3【答案】B【解析】同分异构体是指分子式相同，但结构不同的化合物。O2和O3是氧元素的不同单质，互称为同素异形体，不是同分异构体，A错误；CH3CH2CH2CH3和是分子式相同结构不同的化合物，属于同分异构体B正确；612C和614C是质子数相同，中子数不同的同一元素，互称为同位素，不是同分异构体，C错误；CH4和CH3CH3结构相似，在分子组成上相差1个-CH25.下列关于CH4和的叙述中正确的是（）。A．互为同素异形体 B．均能用组成通式CnH2n+2来表示C．它们的物理性质和化学性质均相同 D．通常情况下它们都是气态烷烃【答案】B【解析】CH4和分别是甲烷和异戊烷，均属于烷烃，互为同系物，A错误；二者均是烷烃，均能用组成通式CnH2n+2来表示，B正确；二者互为同系物，它们的化学性质相似，物理性质不同，C错误；通常情况下甲烷是气态烷烃，异戊烷不是气态，D错误。6.下列叙述错误的是（）。A．同系物之间在化学性质上相似B．同系物不可能是同分异构体C．同系物之间的物理性质随分子里碳原子数的递增，呈规律性的变化D．分子组成相差一个或几个CH2原子团的物质互称为同系物【答案】D【解析】同系物的定义是结构相似、分子组成相差若干个CH2原子团的有机化合物。可根据该定义判断各个选项。同系物具有相同的官能团，化学性质相似，A正确；同系物的分子组成相差若干个“CH2”，即分子式不同，不可能是同分异构体，B正确；同系物之间的物理性质，如熔点、沸点等，会随分子里碳原子数的递增，呈规律性的变化，C正确；同系物除了要满足分子组成相差一个或几个CH2原子团的条件，还必须满足结构相似的条件，如乙酸乙酯与丙酸仅差1个CH2，但二者具有不同的官能团，结构并不相似，不能互称为同系物，D错误。7.下列化学用语表示正确的是（）。A．丙烷的结构式： B．四氯化碳的球棍模型：

C．环丁烷的空间填充模型： D．NH4Cl的电子式：【答案】A【解析】丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，其结构式为，A正确；碳原子的半径小于氯原子的半径，因此该模型不能表示四氯化碳的球棍模型，B错误；环丁烷的结构简式为，该模型不能表示其空间填充模型，C错误；NH4Cl的电子式是，D错误；8.甲烷是结构最简单的碳氢化合物。广泛存在于天然气、沼气、煤矿坑井气之中，是优质气体燃料，也是制造合成气和许多化工产品的重要原料。通常情况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。但是在特定条件下，甲烷也会发生某些反应。液化石油气中含有丙烷，且丙烷中碳原子成键特点与CH4中碳原子相似，故丙烷与甲烷的性质相似。下列有关丙烷的叙述中，正确的是（）。A．分子中碳原子在一条直线上 B．光照下能够与Cl2发生化合反应C．丙烷与甲烷互为同系物 D．丙烷能使酸性KMnO4溶液褪色【答案】C【解析】烷烃中碳原子呈锯齿形结构，故丙烷中碳原子不在同一条直线上，A错误；丙烷在光照下能够与Cl2发生取代反应，B错误；丙烷与甲烷结构相似，分子组成上相差2个CH2基团，互为同系物，C正确；丙烷为饱和烃，性质稳定，不能被酸性高锰酸钾氧化，D错误。9.实验室利用如图所示的装置进行甲烷与氯气的混合气体在光照下反应的实验(忽略氯气在水中的溶解)，左侧充入V(CH4)：V(Cl2)=1：4，光照下反应一段时间后，下列说法错误的是（）。

A．玻璃管起平衡气压作用，一段时间后，U形管右端的液面降低B．一段时间后U形管内溶液中c(Na+)：c(Cl-)=1：1C．若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成D．若无甲烷剩余，且生成的四种有机取代物物质的量比值为1：2：3：4，则氯气的转化率为75%【答案】B【解析】经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，所以压强减小，且生成的HCl能够溶解于水，U形管右端的玻璃管中水柱降低，A正确；生成的HCl能够溶解于水，溶液中氯离子浓度增大，一段时间后，U形管内溶液中c(Na+)：c(Cl-)＜1：1，B错误；若水中含有Na2SiO3，生成的HCl能够溶解于水，能与Na2SiO3反应，在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成，C正确；V(CH4)：V(Cl2)=1：4，设甲烷为1mol,氯气为4mol,光照条件下发生取代反应，生成的四种有机取代物的物质的量比值为1：2：3：4，由碳守恒得一氯甲烷的物质的量=1mol1+2+3+4=0.1mol，二氯甲烷的物质的量=1mol1+2+3+4×2=0.2mol，依次计算出三氯甲烷的物质的量=0.3mol，四氯甲烷的物质的量=0.4mol，每取代一个氢原子需要一个氯气分子，所以所需氯气的物质的量为0.10.2mol×2+0.3mol×3+0.4mol×4=3mol，氯气转化率=3mol4mol×100%=75%，D10.据报道，科研人员应用计算机模拟出结构类似C60的物质N60；4H是主要来源于宇宙射线的初级粒子，人类在月球上发现了储量丰富的3H。下列说法正确的是（）。A．N60与C60互为同素异形体 B．3H2与4H2互为同位素C．C2H4和C3H6可能互为同系物 D．3H2O与4H2O互为同分异构体【答案】C【解析】N60与C60是由不同元素组成的单质，不是同素异形体，A错误；

3H与4H是质子数相同、中子数不同的原子，互为同位素，但是3H2与4H2为单质，B错误；C2H4为烯烃，C3H6可能为烯烃或环烷烃，若均为单烯烃，二者为同系物，C正确；3H2O与4H2O是氢元素的不同核素和氧原子构成的水分子，不是同分异构体，D错误。11.实验室中将盛有甲烷与氯气的混合气体的量筒倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，光照使其发生反应，下列说法错误的是（）。A．通过量筒内壁上出现的油状液滴可以说明生成四种有机产物B．氯化氢极易溶于水，导致量筒中液面上升C．饱和食盐水能够抑制氯气的溶解D．量筒中气体颜色逐渐变浅【答案】A【解析】仅通过“量筒内壁上出现的油状液滴”这一实验现象并不能说明生成了四种有机产物，氯气与甲烷发生取代反应，生成的四种有机产物中CH3Cl（常温下为气体，溶于有机溶剂）、CH2Cl2、CHCl3、CCl4为油状液体，A错误；氯气与甲烷反应生成HCl，而HCl极易溶于水，导致量筒内气体减少，压强减小，量筒内液面上升，B正确；氯气溶于水后，部分与水反应：Cl2+H2O⇌H++Cl－+HClO，饱和食盐水中Cl－浓度较大，可以抑制Cl2的溶解，C正确；氯气是黄绿色气体，当氯气被消耗，量筒内气体颜色逐渐变浅，D正确。12.两种气态烃组成的混合气体,完全燃烧后所得到CO2和H2O的物质的量随混合烃总物质的量的变化如图所示，下列对混合烃的判断正确的是（）。①一定有乙烯②一定有甲烷③可能有乙炔(C2H2)④一定没有乙烷A．①②B．①④ C．②③ D．②④【答案】D【解析】1mol该烃的混合物燃烧生成1.6molCO2和2molH2O，所以两种气态烃的平均组成为C1.6H4，则两种烃中其中一种所含碳原子数小于1.6，另一种大于1.6；烃类物质中碳原子数小于1.6的只有甲烷，则混合气体一定含有CH4，而氢原子平均数为4，所以另一种烃所含氢原子个数一定也为4，则可能是C2H4或C3H4；综上所述只有②④正确，故选D。13.将0.1mol两种气体烃组成的混合气完全燃烧后得3.36L(标况)CO2和3.6g水，对于组成判断正确的是（）。A．一定有甲烷 B．一定有乙烯 C．一定没有甲烷 D．一定有乙烷

【答案】A【解析】CO2和水的物质的量分别是0.1mol和0.2mol，则根据原子守恒可知，混合气的平均化学式是C1.5H4。碳原子数小于1.5的只有甲烷，所以混合物中一定含有甲烷。而甲烷分子中也含有4个氢原子，因此另外一种有机物中氢原子的个数也是4个，而碳原子数则大于1个，所以一定有甲烷，不一定含有乙烯，一定没有乙烷，故选A。14.下列关于烷烃的说法不正确的是（）。A．符合分子通式CnH2n+2的烃都是烷烃，分子中均只含单键B．CH4的二氯代物只有一种结构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．烷烃分子中，相邻的三个碳原子可能在同一条直线上【答案】D【解析】只有烷烃的通式为CnH2n+2，则符合通式CnH2n+2的烃一定都是烷烃，分子中均只含单键，A正确；CH4为正四面体结构，正四面体的二元取代物不存在同分异构体，所以CH4的二氯代物只有一种，B正确；烷烃的通式为CnH2n+2，含碳量越高，完全燃烧生成的二氧化碳越多，因此等质量的烷烃完全燃烧，生成CO2的量随着分子中碳的质量分数的增大而变大，C正确；烷烃分子结构中碳原子形成四个单键，每个碳原子形成的都是四面体结构，相邻的三个碳原子成V型，不可能在同一条直线上，D错误。15.由CH4和Cl2组成的混合气体在光照下生成四种氯代物，其沸点如表所示，利用如图所示装置对四种氯代物进行分离，下列叙述错误的是（）。氯代物CH3ClCH2Cl2CHCl3CCl4沸点/℃-24.239.861.276A．毛细玻璃管有平衡气压兼搅拌的作用B．可用热水浴加热，便于控制温度且受热均匀C．分离氯仿控制温度范围：D．蒸馏烧瓶中最后留下的液体是四氯化碳【答案】C【解析】由实验装置图可知，毛细玻璃管进入少量空气，在液体中形成汽化中心，起平衡气压防暴沸作用，同时兼有搅拌作用，A正确；根据表格数据可知，实验时应用热水浴加热对四种氯代物进行分离，目的是便于控制温度且受热均匀，B正确；氯仿是三氯甲烷的俗名，由表格数据可知，分离时应控制温度61.2℃≤T≤76℃，由表格数据可知，四氯化碳的沸点最高，则蒸馏烧瓶中最后留下的液体是四氯化碳，D正确。第Ⅱ卷（非选择题）二、非选择题：包括第16题~第19题4个大题，共55分。16.（1）根据下列各组物质，回答问题（填字母）。A．O2与O3B．12C与13CC．正丁烷和异丁烷

D．和E.甲烷和庚烷

F.D与T

G.金刚石与“足球烯”C60H.16O、17O和18O①互为同位素的是。②互为同素异形体的是。③属于同系物的是。④互为同分异构体的是。⑤属于同一物质的是。写出甲烷的化学式：；甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式是。【答案】（1）①BFH②AG③E④C⑤D（2）CH4CH4+2O2CO2+2H2O【解析】（1）O2与O3是同一元素组成的不同单质，则A互为同素异形体；12C与13C是碳原子的不同核素，则B互为同位素；正丁烷和异丁烷的分子式相同，结构不同，则C互为同分异构体；分子式均为CH2Cl2，结构相同，D是同一物质；E均是烷烃，二者相差6个—CH2，E互为同系物；F是氢的不同核素，故F互为同位素；G是由碳元素组成的不同单质，故G互为同素异形体；H是氧的不同核素，故H互为同位素，据此作答。①互为同位素的是BFH；②互为同素异形体的是AG；③属于同系物的是E；④互为同分异构体的是C；⑤属于同一物质的是D。（2）甲烷的化学式是CH4，甲烷在空气中充分燃烧生成二氧化碳和水，其反应的化学方程式是CH4+2O2CO2+2H2O17.“百度”获得如下信息：信息1：普通打火机常用的燃料成分如C4H10、C3H8。信息2：乙醇(CH3CH2OH)易溶于水、CCl4、CH3COOCH3等，可用作溶剂、消毒剂等。信息3：二氯甲烷(CH2Cl2)不溶于水，易溶于CHCl3、CH3OCH3和CH3CH2OCH2CH3等，是不可燃低沸点溶剂。信息4：石墨可以在高温、高压下形成人造金刚石。根据信息中带下划线的物质，回答下列问题：（1）与C4H10互为同系物的是(填化学式)。从上述物质再找出一对同系物，它们分别是和(填结构简式)。（2）与CH3CH2OH互为同分异构体的是(填结构简式)。（3）石墨和金刚石互为。（4）写出分子式为C4H10所有同分异构体的结构简式：。【答案】（1）C3H8CH3OCH3CH3CH2OCH2CH3（2）CH3OCH3（3）同素异形体（4）CH3CH2CH2CH3、CH3CH(CH3)2【解析】(1)同系物是结构相似，组成上相差若干个CH2原子团的一系列物质，由定义可知与C4H10互为同系物的是C3H8，CH3OCH3和CH3CH2OCH2CH3互为同系物。（2）同分异构体是指分子式相同，结构不同的化合物的互称，由此可知与CH3CH2OH互为同分异构体的是CH3OCH3。（3）石墨和金刚石为结构不同的碳单质，两者互为同素异形体。(4)分子式为C4H10的烷烃结构有正丁烷(CH3CH2CH2CH3)和异丁烷(CH3CH(CH3)2)。18.下列各图均能表示甲烷的分子结构，按要求回答下列问题。（1）甲烷的球棍模型是（填字母。下同），甲烷的电子式是。（2）写出甲烷与氯气反应的化学方程式：(只写第一步)，该反应的反应类型是。（3）甲烷与丙烷互为(填字母)。a．同位素

b．同素异形体

c．同系物

d．同分异构体（4）相对分子质量为72的烷烃的分子式是。（5）甲烷的分子形状为。【答案】（1）CB（2）CH4+Cl2CH3Cl+HCl取代反应（3）c（4）C5H12（5）正四面体【解析】（1）A为甲烷的结构式，B为甲烷的电子式，C为甲烷的球棍模型，D为甲烷的空间填充模型。（2）甲烷和氯气发生取代反应，其第一步反应的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl。（3）同位素研究的范围是原子，甲烷和丙烷为化合物，甲烷和丙烷不属于同位素研究的范围，A不符合题意；同素异形体研究的范围是单质，甲烷和丙烷为化合物，甲烷和丙烷不属于同素异形体研究的范围，B不符合题意；同系物研究的范围是化合物，甲烷的结构简式为CH4，丙烷的结构简式为CH3CH2CH3，它们结构相似，组成相差2个“CH2”，它们互为同系物，C符合题意；甲烷的分子式为CH4，丙烷的分子式为C3H8，分子式不同，它们不互为同分异构体，D不符合题意。（4）烷烃的通式为CnH2n＋2，相对分子质量为72，12n+2n+2=72，则n=5，该烷烃分子式为C5H12。（5）甲烷的空间构型为正四面体形。19．I.A

.11H和12H

B.

甲烷和己烷

D.和

E．和（1）其中，①属于同分异构体的是（填字母，下同）；②属于同位素的是；③属于同一种物质的是；④属于同系物的是。II.现有A、B、C三种烃，其球棍模型如图：（2）等质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是(填字母)。（3）将1molA和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成的CH3Cl、CH2