2.1 烷烃 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3

2.1 烷烃 同步练习 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修3 一、单选题 1．下列有机物的命名正确的是 A．、二乙醚 B．、丁烯 C．、正戊醇 D．、对二甲苯 2．下列说法正确的是（　　） A．、、CuS均可逆过单质化合生成 B．利用浓硫酸和胆矾可验证浓硫酸具有脱水性 C．光照下，甲烷和氯气发生反应，得到的产物均难溶于水 D．黏土是生产陶瓷和普通硅酸盐水泥均需要用到的原料 3．下列有机物的系统命名正确的是 A．2-甲基-2-丁炔 B．1，2，3-三甲苯 C．正癸烷 D．3-甲基-2-丁烯 4．下列有机物的命名正确的是（　　） A．乙基丁烷 B．三甲苯 C．甲基丁烯 D． 聚乙烯 5．有机化合物不仅构成了生机勃勃的生命世界，也是燃料、材料、食品和药物的主要来源。烷烃是一类最基本的有机物，从结构上可以看作其他各类有机物的母体。烷烃的性质在一定程度上体现了有机物的通性。下列有关烷烃的叙述中，不正确的是 A．在烷烃分子中，所有的化学键都为单键 B．随着碳原子数的增加，烷烃的熔沸点逐渐升高 C．CH4、CH3Cl都是正四面体结构的烷烃，都能和氯气发生取代反应 D．CH4是最简单的有机化合物，其密度比空气小，难溶于水 6．医用口罩的主体过滤材料为聚丙烯熔喷布，聚丙烯是由丙烯()经过加聚反应制得。下列说法正确的是 A．聚丙烯的结构简式为 B．丙烯中所有原子在同一平面内 C．丙烯是乙烯的同系物 D．聚丙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 7．下列烃在光照下与氯气反应，最多可生成三种一氯代物的是（　　） A．2-甲基丁烷 B．2，2-二甲基丁烷 C．环戊烷( ) D．2-甲基戊烷 8．“宏观辨识—微观探析——符号表征”是化学学习的重要方法。某化学反应的微观示意图如下，下列分析错误的是（　　） A．该反应属于氧化还原反应 B．为温室气体 C．该反应实现了无机物向有机物的转化 D．该反应的化学方程式为 9．下列有关烷烃的叙述中，正确的是（　　） ①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去 ③分子通式为CnH2n+2的一定是烷烃 ④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应 ⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色． A．①③⑤ B．①④ C．②③ D．①③④ 10．PX是纺织工业的基础原料，其结构简式如下图所示，下列说法正确的是（　　） A．PX的分子式为C8H10 B．PX的一氯代物有3种 C．PX与乙苯互为同系物 D．PX分子中所有原子都处于同一平面 11．下列化合物中，熔沸点最高的是 A．己烷 B．异戊烷 C．新戊烷 D．丁烷 12．下列有机物命名错误的是 A．4-氨基苯甲酸 B．顺-2-戊烯 C．2-甲基-3-戊炔 D．1，1-二溴环己烷 13．下列有机化合物的命名正确的是 A．2-甲基戊烯 B． 1-氯苯酚 C． 2，4-二甲基戊烷 D． 2-甲基-3-丙醇 14．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（如图），下列说法正确的是（　　） A．此反应属于取代反应 B．此反应无光照也可发生 C．试管内壁出现油状液滴，可溶于水 D．此反应得到的产物是纯净物 15．下列有机物命名正确的是 A．2-丁醇 B．甲基丁烯 C．3-乙基二甲基己烷 D．三甲苯 16．下列说法正确的是（　　） A． 和 互为同系物 B．CH3CH2CHO和CH3COCH3互为同分异构体且属于位置异构 C．分子式CH4、C2H6O、CH2Cl2分别只表示一种物质 D．碳原子数小于10的链状烷烃中，一氯代物不存在同分异构体的烷烃有4种 17．与碳氢化合物类似，、两元素之间也可以形成氮烷、氮烯。下列说法正确的是 A．氮烷的通式为 B．最简单的氮烯分子式为 C．分子式为的氮烷的结构有3种 D．某无环氮多烯中双键数为，则 18．丁烷裂解可得到乙烷和乙烯。下列说法不正确的是 A．乙烷与丁烷互为同系物 B．丁烷有三种同分异构体 C．光照条件下，乙烷能与氯气发生取代反应 D．乙烯可用于催熟果实 19．下列说法错误的是（　　） A．联苯( )属于芳香烃，其一溴代物有2种 B．甲烷与氯气在光照下发生自由基型链反应 C．沥青来自于石油经减压分馏后的剩余物质 D．煤的气化产物中含有CO、H2和CH4等 20．下列说法正确的是（　　） A． 的名称为3，4，4-三甲基丁烷 B．化合物 的一氯取代物有2种 C． 、 、 是互为同分异构体 D． 与 互为同系物 二、综合题 21．我国提出争取在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和，这对于改善环境、实现绿色发展至关重要。其中二氧化碳技术是当前研究热点，下图就是利用催化剂 实现其转化的途径之一、 （1）催化剂 容易产生积碳而失活，实验显示，如果在一定温度下，向催化剂 通入 ，催化剂则会失活；失活后通入氢气，催化剂又会复活。请用化学方程式表示原因　 　、　 　。 （2） 的存在会使催化剂 中毒，主要原因是 与金属结合，阻止了　 　与金属的结合，使主反应停止。 （3）上图总反应方程式为　 　；转化时，还伴随着副反应，请依据上图判断副反应的有机产物之一是　 　。为了实现总反应， 与载体结合，由此推断总反应温度　 　(填“较高”或“常温”)。 22．CH4在光照条件下与Cl2反应，可得到各种氯代甲烷。 （1）生成CH3Cl的化学方程式是　 　。 （2）CH4氯代的机理为自由基(带有单电子的原子或原子团，如Cl·、·CH3)反应，包括以下几步： Ⅰ.链引发 Ⅱ.链传递 Ⅲ.链终止 Cl22Cl· Cl·+CH4→·CH3+HCl ·CH3+Cl2→CH3Cl+Cl· …… 2Cl·→Cl2 Cl·+·CH3→CH3Cl …… ①写出由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：　 　、　 　。 ②不同卤原子自由基(X·)均可夺取CH4中的H，反应通式：X·(g)+CH4(g)→·CH3(g)+HX(g) △H。 已知：25℃，101kPa时，CH4中C—H和HCl中H—Cl的键能分别是439kJ·mol-1和431kJ·mol-1。 a．当X为Cl时，△H=　 　kJ·mol-1。 b．若X依次为F、Cl、Br、I，△H随着原子序数增大逐渐　 　(填“增大”或“减小”)，结合原子结构解释原因：　 　。 ③探究光照对CH4与Cl2反应的影响，实验如表。 编号 操作 结果 A 将Cl2与CH4混合后，光照 得到氯代甲烷 B 将Cl2先用光照，然后迅速在黑暗中与CH4混合 得到氯代甲烷 C 将Cl2先用光照，然后在黑暗中放置一段时间，再与CH4混合 几乎无氯代甲烷 D 将CH4先用光照，然后迅速在黑暗中与Cl2混合 几乎无氯代甲烷 a．由B和D得出的结论是　 　。 b．依据上述机理，解释C中几乎没有氯代甲烷的原因：　 　。 （3）丙烷氯代反应中链传递的一步反应能量变化如图。 推知—CH3中C—H键能比中C—H键能　 　(填“大”或“小”)。 23．下图表示4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合。 （1）参考上图分析，我们可得出有机物种类繁多的原因，其中正确的是　 　(填编号) A．有机物分子里碳原子间的连接方式可以是链状，也可以是环状 B．碳原子间通过共用电子对形成共价键时，可以以单键、双键或叁键结合 C．有机物中普遍存在同分异构现象 D．有机物里的碳元素有多种同位素 （2）图中属于烷烃的是　 　(填编号)，其中沸点较高的是　 　(填编号) （3）上图中与B 互为同分异构体的是　 　(填编号) （4）烃F在一定条件下能发生加聚反应，该反应的化学方程式是　 　。 24．按要求完成下列方程式、注明反应类型。 （1）CH4在光照条件下与氯气反应生成一氯取代物方程式　 　；反应类型　 　。 （2）CH2=CH－CH=CH2与足量Br2水的反应方程式　 　；反应类型　 　。 （3）CH3－CH=CH2在催化剂条件下生成聚丙烯方程式　 　；反应类型　 　。 25．乳酸在多种生物化学过程中起着重要作用，酸牛奶中含有乳酸，其结构简式如图所示。 （1）乳酸不可能发生的反应是　 　(填序号，下同)。 ①取代反应；②酯化反应；③水解反应；④消去反应；⑤中和反应 （2）下列物质与乳酸互为同系物的是　 　，与乳酸互为同分异构体的是　 　。 ①CH3CH2OH ②HOOC-CH2-CH2OH ③CH2(OH)CH2CH=CHCOOH ④ （3）两分子乳酸在一定条件下可形成六元环酯，其结构简式为　 　。 答案解析部分 1．【答案】D 2．【答案】D 【解析】【解答】A．和通过化合反应生成的是NO，Cu和S通过化合反应生成的是，故A不符合题意； B．利用浓硫酸和胆矾可验证浓硫酸具有吸水性，故B不符合题意； C．甲烷和氯气反应生成的HCl是易溶于水的物质，故C不符合题意； D．生产陶瓷以黏黏土为主要原料，生产普通硅酸盐水泥以黏土和石灰石为主要原料，故D符合题意； 故答案为：D。 【分析】A、氮气和氧气反应生成一氧化氮，铜和硫反应生成硫化亚铜； B、浓硫酸和胆矾的反应体现吸水性； C、价位和氯气反应生成的氯化氢可以溶于水； D、黏土可以制作水泥和陶瓷。 3．【答案】B 4．【答案】B 【解析】【解答】A、 的最长碳链含有5个碳原子，3号碳原子上含有一个甲基，命名为3-甲基戊烷，故A错误； B、苯的同系物命名时，应保证支链代数和最小， 命名为1，2，4-三甲苯，故B正确； C、 的最长碳链含有4个碳原子，从离碳碳双键近的一端编号，3号碳原子上含有一个甲基，正确命名为3-甲基-1-丁烯，故C错误； D、聚乙烯分子中不含碳碳双键，其结构简式为，故D错误； 故答案为：B。 【分析】A、烷烃命名时，选最长的碳链为主链，从离支链近的一端开始编号，命名时表示出支链的位置； B、根据苯的同系物命名规则分析； C、烯烃命名时，选含官能团的最长的碳链为主链，从离官能团近的一端给主链上的碳原子进行编号，表示出支链和官能团的位置； D、聚乙烯分子中不含碳碳双键。 5．【答案】C 6．【答案】C 7．【答案】B 【解析】【解答】A.2-甲基丁烷分子中含有4种氢原子，则在光照下与氯气反应，最多可生成四种一氯代物，A不合题意； B.2，2-二甲基丁烷分子内含有3种氢原子，则一氯代物只有三种，B符合题意； C．环戊烷( )分子内只有1种氢原子，则一氯代物只有一种，C不合题意； D.2-甲基戊烷分子内含有5种氢原子，则一氯代物只有五种，D不合题意； 故答案为：B。 【分析】烃在光照下与氯气反应，生成三种一氯代烃，说明该烃分子中有三种环境的氢原子，据悉进行判断。 8．【答案】C 【解析】【解答】A、该反应是甲烷与氧气的燃烧反应，属于氧化还原反应，A不符合题意； B、该气体为二氧化碳，是温室气体，B不符合题意； C、该反应中反应物甲烷是有机物，产物二氧化碳、水都为无机物，实现了从有机物向无机物的转化，C符合题意； D、该化学方程式书写正确，D不符合题意； 故答案为：C 【分析】A.该反应是个燃烧反应，反应前后有化合价的升降，属于氧化反应； B.二氧化碳为温室气体； C.注意区分有机物和无机物，有机物指绝大部分含有C元素的物质，但不包括二氧化碳，一氧化碳，碳酸，碳酸盐等少量含碳物质； D.注意方程式中的条件书写，配平等。 9．【答案】D 【解析】【解答】①在烷烃分子中，只存在C-C键和C-H键，①符合题意；②所有的烷烃，都不能使酸性KMnO4溶液褪色，②不符合题意；③只有烷烃的分子通式为CnH2n+2，③符合题意；④所有的烷烃都含有C-H键，在光照条件下都能与氯气发生取代反应，④符合题意；⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，不能使溴水褪色，⑤不符合题意； 综合以上分析，只有①③④符合题意， 故答案为：D。 【分析】①烷烃中只有单键；②烷烃不能使KMnO4溶液褪色；③烷烃的分子通式为CnH2n+2；④取代反应是烷烃的性质；⑤烷烃不能与溴水反应。 10．【答案】A 11．【答案】A 12．【答案】C 13．【答案】C 14．【答案】A 【解析】【解答】A．甲烷和氯气的反应是取代反应，即CH4+Cl2 CH3Cl+HCl，CH3Cl+Cl2 CH2Cl2+HCl，CH2Cl2+Cl2 CHCl3+HCl，CHCl3+Cl2 CCl4+HCl，故A符合题意； B．甲烷和氯气发生取代反应，必须在光照条件下进行，无光照不能发生，故B不符合题意； C．反应中有氯代甲烷生成，氯代甲烷不溶于水，其中二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷呈液态，因此试管内壁出现油状液滴，故C不符合题意； D．生成物含有4种氯代甲烷和氯化氢，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，属于混合物，D不符合题意； 答案为A。 【分析】一般情况下甲烷和氯气的取代反应是在光照下进行，发生的是链式反应，生成物是混合物，得到的有机物难溶于水 15．【答案】A 16．【答案】D 【解析】【解答】A. 为苯酚， 为醇，两者是不同类型的物质，结构不相似，不互为同系物，故A错误； B. CH3CH2CHO和CH3COCH3分子式相同，结构不同，属于同分异构体，两者官能团不同，属于官能团异构，故B错误； C.C2H6O表示的物质可能为乙醇或甲醚，故C错误； D.碳原子数小于10的烷烃中，其一氯代物没有同分异构体的烷烃有4种，分别为：CH4，CH3CH3，C(CH3)4，(CH3)3CC(CH3)3，故D正确； 故答案为：D。 【分析】A.结构相似，在分子组成上相差一个或n个CH2的化合物互为同系物； B.分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体； C.C2H6O可表示乙醇或甲醚； D.烷烃的一氯取代物不存在同分异构体，说明该烷烃中只有一种环境的氢原子。 17．【答案】D 18．【答案】B 19．【答案】A 【解析】【解答】A．由联苯( )的分子结构可知，其分子由2个苯基直接相连，故其属于芳香烃；根据对称分析法可知，其一溴代物共有3种，A说法符合题意； B．甲烷与氯气在光照下发生反应，氯气分子先吸收光能转化为自由基氯原子，然后由氯原子引发自由基型链反应，B说法不符合题意； C．石油经常压分馏后可以得到的未被蒸发的剩余物叫重油，重油经经减压分馏可以得到重柴油、石蜡、燃料油等，最后未被气化的剩余物叫沥青，C说法不符合题意； D．煤的气化是指煤与水蒸气在高温下所发生的反应，其产物中含有CO、H2和CH4等，D说法不符合题意。 故答案为：A。 【分析】联苯是高度对称的结构，因此找出氢原子得种类为3种，因此一氯取代物有3种，其他选项均正确 20．【答案】C 【解析】【解答】A.该有机物的最长碳链上含有5个碳原子，且2号碳原子和3号碳原子撒花姑娘各有一个甲基，因此该有机物的名称为2，3-二甲基戊烷，A不符合题意； B.由分子结构的对称性可知，该有机物分子中含有3种不同化学环境的氢原子，因此其一氯代物有3种，B不符合题意； C.三种分子的结构不同，分子式相同，因此互为同分异构体，C符合题意； D.C3H6可能为环丙烷或丙烯，C4H8可能为环丁烷或丁烯，二者的结构不一定相似，因此不一定互为同系物，D不符合题意； 故答案为：C 【分析】A、根据有机物的命名规则分析； B、由结构的对称性确定分子中氢原子种类，从而确定一氯代物的个数； C、同分异构体是指分子式相同，结构不同的有机物； D、同系物是指结构相似，分子组成上相差一个或多个CH2的有机物； 21．【答案】（1）； （2）氢或 （3）；甲酸或甲醇或二甲醚或乙烷；较高 【解析】【解答】（1）催化剂 容易产生积碳而失活，在一定温度下，向催化剂 通入 ，催化剂则会失活，说明甲烷分解生成了碳，反应方程式是 ；失活后通入氢气，催化剂又会复活，说明积碳和氢气发生反应生成甲烷，反应方程式是 。 （2）根据图示，反应过程中氢与金属结合， 的存在会使催化剂 中毒，主要原因是 与金属结合，阻止了氢与金属的结合，使主反应停止。 （3）根据图示，总反应为二氧化碳和氢气反应生成甲烷和水，反应方程式为 ；可能的副反应的有机产物是甲酸或甲醇；在较高温度下， 与载体结合，所以总反应温度较高。 【分析】（1）催化剂失活，主要是CH4转化为C和H2；通入H2后，催化剂复活，是由于C和H2又反应生成CH4。 （2）当H2S与金属结合后，阻止了H2与金属的结合。 （3）由反应途径可知，该反应中反应物为CO2和H2，生成物为CH4和H2O，据此书写反应的化学方程式。由图可知，可能产生副产物HCOOH或CH3OH。 22．【答案】（1） （2）；；+8；增大；同一主族元素，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，H-X键能逐渐减小；光照时发生链引发的物质是Cl2而不是CH4；黑暗中发生2Cl·→Cl2，一段时间后体系中几乎无Cl·存在，无法进行链传递 （3）大 【解析】【解答】(1)甲烷与氯气发生取代反应生成CH3Cl和HCl，化学方程式是。故答案为：； (2)①模仿Cl·+CH4→·CH3+HCl，·CH3+Cl2→CH3Cl+Cl·，由CH3Cl生成CH2Cl2过程中链传递的方程式：。故答案为：； ②a.25℃，101kPa时，CH4中C—H和HCl中H—Cl的键能分别是439kJ·mol-1和431kJ·mol-1。X·(g)+CH4(g)→·CH3(g)+HX(g) 当X为Cl时，△H=439kJ·mol-1-431kJ·mol-1= +8kJ·mol-1。故答案为：+8； b．若X依次为F、Cl、Br、I，生成的卤化物中氢卤键键能逐渐减小，△H随着原子序数增大逐渐增大(填“增大”或“减小”)，结合原子结构解释原因：同一主族元素，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，H-X键能逐渐减小。故答案为：增大；同一主族元素，随着原子序数增大，原子半径逐渐增大，H-X键能逐渐减小； ③a．由B将Cl2先用光照，然后迅速在黑暗中与CH4混合得到得到氯代甲烷，D将CH4先用光照，然后迅速在黑暗中与Cl2混合，却几乎无氯代甲烷，得出的结论是光照时发生链引发的物质是Cl2而不是CH4。故答案为：光照时发生链引发的物质是Cl2而不是CH4； b．依据上述机理，解释C中几乎没有氯代甲烷的原因：黑暗中发生2Cl·→Cl2，一段时间后体系中几乎无Cl·存在，无法进行链传递。故答案为：黑暗中发生2Cl·→Cl2，一段时间后体系中几乎无Cl·存在，无法进行链传递； (3)生成，放出的能量比生成小，推知—CH3中C—H键能比中C—H键能大(填“大”或“小”)。故答案为：大。 【分析】（1）根据反应物即可写出方程式 （2）①根据给出的链传递即可找出规律 ②a根据给出的键能即可计算出焓变 b非金属性越弱，形成的键越弱，破坏的能量越低，焓变越大 ③a根据条件不同，产物不同判断出引发反应的是氯气 b黑暗中形成氯气，不会发生其他反应 （3）根据键能与焓变的关系即可判断 23．【答案】（1）A、B、C （2）A、C；A （3）E、F、H （4） 【解析】【解答】(1)有机物种类繁多的原因：有机物分子里碳原子间的连接方式可以是链状，也可以是环状，碳原子间通过共用电子对形成共价键时，可以以单键、双键或叁键结合，有机物中普遍存在同分异构现象，A、B、C满足题意，故答案为：A、B、C；(2)碳原子之间以单键结合成链状的烃称为烷烃，符合条件的有：A、C，原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低，所以A的沸点比C高，故答案为：A、C；A；(3B、E、F、H的分子式相同，均为C4H8，结构不同，互为同分异构体，故答案为：E、F、H；(4)F为CH2=C(CH3)2，其发生加聚反应的化学方程式为： ，故答案为： 。 【分析】由图可知，A为CH3CH2CH2CH3、B为CH3CH=CHCH3、C为CH(CH3)3、D为CH3C≡CHCH3、E为CH3CH2CH=CH2、F为CH2=C(CH3)2、G为CH≡CCH2CH3、H为 ，据此解答。 24．【答案】（1）CH4+Cl2 CH3Cl+HCl；取代反应 （2）CH2=CH－CH=CH2+2Br2→CH2BrCHBrCHBrCH2Br；加成反应 （3）nCH3CH=CH2；加聚反应 【解析】【解答】（1）CH4在光照条件下与Cl2发生取代反应，该反应的化学方程式为：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl。该反应的反应类型为取代反应。 （2）CH2=CHCH=CH2与足量Br2发生加成反应，生成BrCH2CHBrCHBrCH2Br，该反应的化学方程式为：CH2=CHCH=CH2＋2Br2→BrCH2CHBrCHBrCH2Br，该反应的反应类型为加成反应。 （3）CH3CH=CH2在催化剂作用下发生加聚反应，生成聚丙烯，该反应的化学方程式为：nCH3CH=CH2，该反应的反应类型为加聚反应。 【分析】（1）CH4在光照条件下与Cl2发生取代反应，生成CH3Cl和HCl。 （2）CH2=CHCH=CH2与足量Br2发生加成反应，生成BrCH2CHBrCHBrCH2Br。 （3）CH3CH=CH2在催化剂作用下发生加聚反应，生成聚丙烯。 25．【答案】（1）③ （2）④；② （3） 【解析】【解答】(1) 根据乳酸的结构简式可知，乳酸分子中含有醇羟基、羧基，具有醇、羧酸的性质，能发生酯化反应、取代反应、消去反应、中和反应， 故答案为：③； 故答案为：③ 。 (2) 结构相似，在分子组成上相差一个或若干个“CH2”原子团的化合物互为同系物，故互为同系物的有机物必须官能团的种类和个数相同， 故答案为：④； 分子式相同、结构不同的有机物互为同分异构体，所以与乳酸互为同分异构体的是②； 故答案为：④ ；② 。 (3) 乳酸分子中含有醇羟基、羧基，在浓硫酸加热条件下，两分子的 能反应酯化反应，生成六元环状化合物，则该化合物的结构简式为： 。 故答案为： 。 【分析】(1)乳酸分子中含有醇羟基、羧基，具有醇、羧酸的性质； (2)根据同系物、同分异构体的定义进行判断即可； (3) 乳酸分子中含有醇羟基、羧基，可以发生酯化反应，据此作答。 学科网（北京）股份有限公司 $$