训练(6) 天然气的利用 甲烷-2024年高一化学暑假作业（江苏专版）

训练(六)　天然气的利用　甲烷 知识点二 同位素、同系物、同分异构体的比较 项目 定义 化学式 结构 性质 同 位 素 ____数相同，____数不同的同一种元素的不同原子 原子符号不同，如： H、H、H 电子层结构相同，原子核结构不同 物理性质不同，化学性质几乎相同 同 系 物 结构相似，分子组成上相差1个或若干个____原子团的有机物 不同 相似 物理性质不同，化学性质相似 同分 异构 体 ____相同，____不同的化合物 相同 不同 物理性质不同，化学性质可能相似 1．下列关于有机物叙述不正确的是(　　) A．碳原子性质较活泼，除C原子之间可以成键外，C原子与其他元素的原子也可形成化学键 B．碳原子间能形成单键，也能形成双键或三键，进而形成碳链或碳环 C．易溶于汽油、酒精、苯等有机溶剂中的物质一般是有机物 D．有机物所发生的反应一般比较复杂，并且还常伴有副反应发生 2．某烷烃的相对分子质量为114，则该烷烃的同分异构体中，主链有5个碳原子的结构有(　　) A．3种　　　　　　　　　B．4种 C．5种 D．6种 3．分子中含有2～5个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据如下表： 烷烃名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 沸点/℃ －88.6 －42.1 －0.5 36.0 燃烧热/ (kJ·mol－1) 1 560.7 2 219.2 2 877.6 3 535.6 燃烧热：25 ℃、101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧，生成稳定的氧化物所放出的热量，单位为kJ·mol－1。 根据表中数据，下列判断错误的是(　　) A．正庚烷在常温、常压下肯定不是气体 B．随分子中碳原子数增加，烷烃的燃烧热逐渐增大 C．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高 D．随分子中碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加 4．下列化学用语不正确的是(　　) A．结构简式(CH3)2CHCH3只表示异丁烷 B．丙烷分子的空间填充模型： C．甲烷分子的空间填充模型： D．乙烷的电子式： 5．关于有机反应类型，下列判断不正确的是(　　) A．CH≡CH＋HClCH2===CHCl(加成反应) B．CH3CH(Br)CH3＋KOHCH2===CHCH3↑＋KBr＋H2O(消去反应) C．2CH3CH2OH＋O22CH3CHO＋2H2O(还原反应) D．CH3COOH＋CH3CH2OH CH3COOCH2CH3＋H2O(取代反应) 6.某有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，则(　　) A．分子中C、H、O原子的个数比为1∶2∶3 B．分子中C、H原子的个数比为1∶2 C．分子中可能含有氧原子 D．此有机物的最简式为CH4 7．两种烃组成的混合烃总物质的量与该混合烃充分燃烧后所得气体产物的(二氧化碳和水蒸气)物质的量变化关系如图所示。以下对混合烃组成的判断中，正确的是(　　) A．一定有乙烯　　　　B．一定有甲烷 C．一定有丙烷 D．一定有C3H4 8．如图是立方烷(cubane)的球棍模型，下列有关说法不正确的是(　　) A．其一氯代物只有一种 B．其二氯代物有三种同分异构体 C．常温下为气体 D．它与苯乙烯(C6H5—CH===CH2)互为同分异构体 9．有人设想合成具有以下结构的四种烃分子，下列有关说法不正确的是(　　) A．1 mol甲分子内含有10 mol共价键 B．由乙分子构成的物质不能发生氧化反应 C．丙分子的二氯取代产物只有3种 D．丁分子不能合成 10．实验室用如图1所示的装置(夹持装置略)，进行甲烷与氯气在光照条件下的反应实验。下列说法错误的是(　　) A．可发生反应：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl B．光照一段时间后，产生如图2所示实验现象 C．反应过程中，饱和食盐水中有NaCl晶体析出 D．若用乙烷替代甲烷进行实验，也能发生反应 11．在光照的条件下，将1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，经过一段时间，甲烷和氯气均无剩余，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，若已知生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的物质的量分别为a mol、b mol、c mol，该反应中消耗的氯气的物质的量是(　　) A．(1－a－b－c)mol B．(1＋a＋2b＋3c)mol C．(2a＋3b＋4c)mol D．(a＋b＋c)mol 12．下列说法正确的是(　　) A．H2、D2互为同位素 B．CH3CH2CH2CH2CH3和CH3CH2CH (CH3)2互为同素异形体 C．为同种物质 D．CH3CH2OH和CH2OHCHOHCH2OH互为同系物 13．下列说法正确的是(　　) A．乙烷一氯代物的同分异构体有1种，二氯代物的同分异构体有3种 B．丙烷一氯代物的同分异构体有2种，二氯代物的同分异构体有5种 C．正丁烷一氯代物的同分异构体有2种，二氯代物的同分异构体有5种 D．正戊烷一氯代物的同分异构体有3种，二氯代物的同分异构体有9种 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下： 试回答下列问题： (1)请写出C装置中生成CH2Cl2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1 mol CH4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0.1 mol，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。 “等效氢”法速找同分异构体 等效氢指有机物分子中位置等同的氢原子。有下面几种情况： (1)分子中同一甲基上连接的氢原子等效，如甲烷上的氢原子：甲烷空间结构为正四面体形。 (2)同一碳原子所连甲基上的氢原子等效，如新戊烷(可以看作四个甲基取代了甲烷分子中的四个氢原子而得)，其四个甲基等效，各个甲基上的氢原子等效，也就是说新戊烷分子中的12个氢原子等效；其一元取代物有一种。 　 1．材料是人类赖以生存和发展的物质基础，下列材料主要成分属于有机物的是(　　) A．石墨烯 B. 不锈钢 C. 石英光导纤维 D. 聚酯纤维 2．下列物质中属于同系物的是(　　) ①CH3CH2Cl　②CH2===CHCl ③CH3CH2CH2Cl　④CH2ClCH2Cl ⑤CH3CH2CH2CH3　⑥CH3CH(CH3)2 A．①② B．①④ C．①③ D．⑤⑥ 答案 训练(六)　天然气的利用　甲烷 [知识巩固] 知识点一 一氯甲烷　氯化氢 知识点二 质子　中子　CH2　分子式　结构 [知能训练] 1．A 2D　根据烷烃的通式CnH2n＋2有12n＋2n＋2＝114，解得n＝8，此烷烃是C8H18，主链5个碳，剩3个碳排在支链，可以形成一个乙基和一个甲基，也可以形成3个甲基，可以连在同一个碳原子上，也可以连在不同的碳原子上，用碳架结构表示，当含有一个乙基和一个甲基时有 (·表示甲基可能的位置)2种结构，当含有3个甲基时有 2种结构和2种结构，共6种结构，故选D。 3．D　根据表格中数据可知，随分子中碳原子数增加，烷烃的沸点升高，燃烧热增大，由于正庚烷分子中碳原子数大于戊烷分子中的碳原子数，所以正庚烷在常温、常压下肯定不是气体，A、B、C正确；根据表中数据可知，随分子中碳原子数增加，烷烃的沸点和燃烧热并不是成比例增加，D错误。 4．B　A项结构简式(CH3)2CHCH3只能表示异丁烷，正确；B项为丙烷分子的球棍模型，错误。 5．C　在催化剂作用下，乙炔与氯化氢共热发生加成反应生成氯乙烯，A正确；2­溴乙烷在氢氧化钾醇溶液中共热发生消去反应生成丙烯、溴化钾和水，B正确；在催化剂作用下，乙醇与氧气共热发生催化氧化反应生成乙醛和水，C错误；在浓硫酸作用下，乙酸和乙醇共热发生酯化反应生成乙酸乙酯和水，酯化反应属于取代反应，D正确。 6．C　有机物在氧气中充分燃烧，生成的CO2和H2O的物质的量之比为1∶2，则根据原子守恒可知，有机物分子中碳、氢原子个数比为1∶4，分子中可能含有氧原子，C正确。 7．B　根据图像中的数据可得，1 mol混合烃充分燃烧后生成2 mol H2O,2 mol混合烃充分燃烧后生成3 mol CO2和4 mol H2O。则混合烃的平均分子式为C1.5H4，则混合烃中一定含有CH4，另外一种烃分子中的H原子数也一定等于4，即可能有C2H4或C3H4，B正确。 8．C　立方烷分子结构对称，只有一种类型的氢原子，立方烷的一氯代物只有一种，A正确；立方烷的二氯代物中两个氯原子可能位于同一条棱上、面对角线上或体对角线上，共三种，B正确；立方烷的分子式为C8H8，常温下不是气体，C错误；苯乙烯的分子式与立方烷的分子式相同，但结构不同，互为同分异构体，D正确。 9．B　1 mol甲分子中含有6 mol碳碳单键和4 mol碳氢键，A正确；乙分子可以燃烧，故能发生氧化反应，B错误；丙分子有取代基位于棱边、面对角线、体对角线三种位置关系的二氯代物，C正确；丁分子中的部分碳原子不符合四价键原则，不能合成，D正确。 10．B 11．B　根据取代反应的特点可知，光照条件下，1 mol甲烷与一定量的氯气充分混合，生成几氯甲烷就消耗几摩尔的氯气，因此消耗氯气的物质的量为(1－a－b－c)mol＋2a mol＋3b mol＋4c mol＝(1＋a＋2b＋3c)mol，B项正确。 12．C 13．D　乙烷分子中只有1种氢原子，所以其一氯代物的同分异构体只有1种，二氯代物的同分异构体有2种，即CH3CHCl2、CH2ClCH2Cl，A错误；丙烷分子中有2种氢原子，所以其一氯代物的同分异构体有2种，二氯代物的同分异构体有4种，即CH3CH2CHCl2、CH3CCl2CH3、CH3CHClCH2Cl、ClCH2CH2CH2Cl，B错误；正丁烷分子中有2种氢原子，所以其一氯代物的同分异构体有2种，二氯代物的同分异构体有6种，即CH3CH2CH2CHCl2、CH3CH2CHClCH2Cl、CH3CHClCH2CH2Cl、 CH2ClCH2CH2CH2Cl、CH3CCl2CH2CH3、 CH3CHClCHClCH3，C错误；正戊烷分子中有3种氢原子，所以其一氯代物的同分异构体有3种： CH3CH2CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CH2CHClCH3、 CH3CH2CHClCH2CH3；当一氯代物为 CH3CH2CH2CH2CH2Cl时，在此基础上形成的二氯代物有5种：CH3CH2CH2CH2CHCl2、 CH3CH2CH2CHClCH2Cl、 CH3CH2CHClCH2CH2Cl、CH3CHClCH2CH2CH2Cl、 CH2ClCH2CH2CH2CH2Cl；当一氯代物为 CH3CH2CH2CHClCH3时，在此基础上形成的二氯代物有3种：CH3CH2CH2CCl2CH3、 CH3CH2CHClCHClCH3、 CH3CHClCH2CHClCH3；当一氯代物为 CH3CH2CHClCH2CH3时，在此基础上形成的二氯代物有1种：CH3CH2CCl2CH2CH3；所以正戊烷二氯代物的同分异构体共有9种，D正确。 14．解析　(1)C装置中生成CH2Cl2的反应化学方程式为CH4＋2Cl2CH2Cl2＋2HCl。(2)浓硫酸具有吸水性，因为甲烷和氯气中含有水蒸气，所以浓硫酸可以干燥混合气体，浓硫酸为液体，通过气泡还可以控制气流速度，能均匀混合气体等。(3)氯代烃不溶于水，而HCl极易溶于水，可以采用分液方法分离出盐酸。(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0.1 mol，可以设其物质的量分别是x mol、(x＋0.1)mol、(x＋0.2)mol、(x＋0.3)mol，则x mol＋(x＋0.1)mol＋(x＋0.2)mol＋(x＋0.3)mol＝1 mol，解得x＝0.1。参加反应的氯气的物质的量为0.1 mol＋(2×0.2)mol＋(3×0.3) mol＋(4×0.4)mol＝3 mol。(5)丁烷有两种结构，则C4H8Cl2的同分异构体可以采取“定一移一”法：共有9种同分异构体。 答案　(1)CH4＋2Cl2CH2Cl2＋2HCl (2)控制气流速度　干燥气体 (3)a　(4)3 mol　(5)9 [提升演练] 1．D　 石墨烯是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，为碳的单质，属于无机物，A不符合题意；不锈钢是Fe、Cr、Ni等的合金，属于金属材料，B不符合题意；石英光导纤维的主要成分为SiO2，属于无机非金属材料，C不符合题意；聚酯纤维俗称“涤纶”，是由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维，属于有机物，D符合题意。 2．C　同系物分子的结构必须相似：②CH2===CHCl中含有一个碳碳双键，其他物质的分子中都不含，所以没有与②互为同系物的有机物；④CH2ClCH2Cl中含有两个氯原子，其他物质的分子中都含有1个或者不含氯原子，所以没有与④互为同系物的有机物；⑤和⑥为烷烃，二者分子中均含有4个碳原子，属于同分异构体，不属于同系物。只有①CH3CH2Cl和③CH3CH2CH2Cl满足同系物条件：二者分子中都含有1个Cl原子，分子组成相差1个CH2原子团。 学科网（北京）股份有限公司 $$