第2章 专题提升(1) 烃燃烧耗氧量及烃原子共线、共面的判断-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学选择性必修3同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 第二章　烃 专题提升 (一)烃燃烧耗氧量及烃原子共线、共面的判断 提升点一 烃燃烧耗氧量的判断 提升点二 烃分子中原子共线、共面问题 课下巩固训练(十) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 14 15 16 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 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1．等物质的量的下列物质完全燃烧时，消耗氧气的量最多的是(　　) A．C2H4 B．C2H6 C．C2H5OH D．CH3COOH 解析：选B。设烃的化学式为CxHy，燃烧的化学方程式为CxHy＋O2xCO2＋H2O，比较氧气的系数即可。A项，乙烯对应的耗氧量为2＋＝3；B项，乙烷对应的耗氧量为2＋＝3.5；C项，C2H5OH可视为C2H4·H2O，耗氧量为2＋＝3；D项，CH3COOH可视为CH4·CO2，耗氧量为1＋＝2，综上分析，耗氧量最多的为乙烷。 2．相同质量的下列有机物，完全燃烧，消耗氧气的量最多的是(　　) A．CH4 B．C2H4 C．C2H2 D．CH3OH 解析：选A。相同质量的烃燃烧，H、C比越大，耗氧量越大，CH3OH可视为CH2·H2O，相同质量的CH4、C2H4、C2H2、CH3OH燃烧，CH4耗氧量最大。 3．下列相同物质的量的各组物质，任意比例混合下充分燃烧耗氧量均不变的是(　　) A．苯和乙炔 B．丙烯(C3H6)和丙酮(C3H6O) C．丙炔(C3H4)和丙醛(C3H6O) D．环己烷(C6H12)和乙二醛(C2H2O2) 解析：选C。1 mol苯(C6H6)完全燃烧消耗＝7.5 mol氧气，1 mol乙炔(C2H2)完全燃烧消耗＝2.5 mol氧气，二者耗氧量不同，则组分比例发生变化时，耗氧量会变，A不符合题意；1 mol丙烯(C3H6)完全燃烧消 耗＝4.5 mol氧气，1 mol丙酮(C3H6O) 完全燃烧消耗＝4 mol氧气，二者耗氧量不同，则组分比例发生变化时，耗氧量会变，B不符合题意；1 mol丙炔(C3H4)完全燃烧消耗＝4 mol氧气，1 mol丙醛(C3H6O) 完全燃烧消耗＝4 mol氧气，二者耗氧量相同，则组分比例发生变化时耗氧量不变，C符合题意；1 mol环己烷(C6H12)完全燃烧消耗＝9 mol氧气，1 mol乙二醛(C2H2O2)完全燃烧消耗＝1.5 mol氧气，二者耗氧量不同，则组分比例发生变化时，耗氧量会变，D不符合题意。 4．常温常压下，取等物质的量的下列四种烃，分别在足量的氧气中燃烧， 消耗氧气的量从多到少的顺序是________(用字母表示) A．甲烷 B．乙烯 C．乙炔 D．苯 解析：甲烷(CH4 )、乙烯(C2H4 )、乙炔(C2H2)、苯(C6H6)的的值分别为2、3、2.5、7.5，所以消耗氧气从多到少的顺序是D＞B＞C＞A。 答案：D＞B＞C＞A 【练后感悟】 等物质的量的有机物，若属于烃类物质(CxHy)，消耗氧气的量的多少由x＋来决定；若属于烃的含氧衍生物(CxHyOz)，消耗氧气的量的多少由x＋来决定，也可将含氧衍生物改写为CxHy·(H2O)n或CxHy·(CO2)m或CxHy·(H2O)n·(CO2)m等形式，再按x＋值的大小来比较耗氧量。 【知识归纳】 1．熟记四种基本模型 (1)甲烷分子中所有原子一定不共平面，最多有3个原子处在一个平面上，即分子中碳原子若以四个单键与其他原子相连，则所有原子一定不能共平面(如图1)。 (2)乙烯分子中所有原子一定共平面，若用其他原子代替其中的任何H原子，所得有机物中所有原子仍然共平面(如图2)。 (3)苯分子中所有原子一定共平面，对角线上4个原子共线；若用其他原子代替其中的任何H原子，所得有机物中的所有原子也仍然共平面(如图3)。 (4)乙炔分子中所有原子共直线，—C≡C—不能旋转；若用其他原子代替H原子，所得有机物中的所有原子仍然共直线(如图4)。 [提醒] 中所有原子共面； 中所有原子可能共面；庚烷中碳碳单键通过旋转，所有碳原子可能共面。 2．巧妙分割，“分片”组合。 (1)平面与直线 如乙烯基乙炔( )，利用乙烯的平面结构模型和乙炔的直线结构模型分析，所有原子共平面，4个原子共直线。 (2)平面与平面 若两个平面结构通过单键相连，由于单键可旋转，两个平面不一定共面，如苯乙烯()中共平面的原子最少为12个，最多为16个。 (3)平面与立体 若甲基与平面结构通过单键相连，甲基的一个H原子可能处于该平面上，如CH3—CH===CH2，共平面的原子至少有6个，最多有7个。 (4)多结构连接 进行单元分割，必要时要兼顾分子对称性。如的碳架结构可表示为 由图可看出，该分子可截取出3种分子的片段，由于单键可以旋转，再根据乙烯、乙炔、苯的分子结构，即可确定共面碳原子最多有12个，共线碳原子有6个。 【对点练】 5．有机物M(CH≡C—CH===CH—CH3)分子中，共直线和共平面的原子数最多分别为(　　) A．6、11 B．5、10 C．4、9 D．4、11 解析：选C。乙炔为直线结构，所有原子共线，丙烯基连在乙炔氢原子的位置，最多共直线的原子数为4，即乙炔基和与它相连的碳原子，丙烯分子中最多有7个原子共面，所以M分子中最多共平面的原子数有9个，即除了甲基中的两个氢原子以外，其余原子均可共平面。 6．某有机物分子的结构简式如下图，下列说法正确的是(　　) A．12个碳原子不可能共平面 B．最多20个，最少16个共平面的原子 C．所有原子共面 D．最多20个，最少14个共平面的原子 解析：选D。碳碳双键是平面形结构，与苯环之间通过单键相连，碳碳单键可以旋转，故12个碳原子有可能共平面，A错误；苯环是平面形结构，碳碳三键是直线形结构，苯环对角线位置的四个原子共线，故碳碳三键所在直线一定与苯环共平面，故最少14个共平面的原子，B错误；分子中存在—CH3、—CHF2基团，碳原子为sp3杂化，不可能所有原子共面，C错误；碳碳双键是平面形结构，与苯环之间通过单键相连，可以与苯环处于同一个平面，而—CH3、—CHF2基团中最多有1个与碳原子相连的H或F落在该平面上，故最多20个原子共面，D正确。 7．下列说法正确的是(　　) A．CH3CH===CHCH3分子中的4个碳原子在同一直线上 B．已知异丙苯的结构简式如图，其中碳原子可能都处于同一平面 C．工业上可由乙苯生产苯乙烯：，乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7 D.异戊二烯[CH2===C(CH3)CH===CH2]分子中最多有11个原子共平面 解析：选D。2­丁烯相当于2个—CH3取代了CH2===CH2中碳碳双键两侧上的H原子，每个—CH3与其相连的1个C原子为四面体结构，而乙烯是平面结构，所以2­丁烯中的4个碳原子在同一平面上，而不在同一直线上，选项A错误；异丙基的中心C原子形成4条单键，为四面体结构，C—C旋转而使1个—CH3中的C原子可能转到与苯环共平面，所以异丙苯中一定有7个C原子共平面，最多有8个C原子共平面，异丙苯中碳原子不可能都处于同一平面，选项B错误；苯环和碳碳双键都为平面形，与苯环直接相连的原子与其在同一平面上，则乙苯和苯乙烯均一定有7个C原子共平面，最多 有8个C原子共平面，选项C错误；异戊二烯分子中，C—C旋转而使2个C===C键及与C===C键直接相连的原子在同一个平面上，—CH3有1个H原子能转到该平面上，则最多有11个原子共平面，如图。 8．已知碳碳单键可以绕键轴自由旋转，现有结构简式如图所示的烃，下列说法中正确的是(　　) A．分子中处于同一直线上的碳原子最多有6个 B．1 mol该烃发生加成反应，最多消耗7 mol H2 C．该烃的一氯代物共有8种 D．分子中至少有12个碳原子处于同一平面上 解析：选D。两个相连的苯环中，处于对角线位置的6个碳原子一定共直线，再加上碳碳三键为直线形结构，共7个碳原子一定共直线，A错误；1 mol该分子中有1 mol碳碳三键和2 mol苯环，1 mol该分子最多消耗8 mol 氢气，B错误；该分子的等效氢种类为 ，共10种，C错误；根据A项可知，已有7个碳原子共直线，这条线必在两个苯环各自确定的平面内，两个苯环之间的单键可旋转，两个苯环不一定在同一平面，任一苯环上其余的四个碳原子，还有与苯环相连的甲基的碳原子与直线共面，共12个碳原子，一定共平面，D正确。 【练后感悟】 判断有机化合物分子中共线、共面问题的思维模型——三步法 1．120 ℃时，1体积某烃和4体积O2混合，完全燃烧后，恢复到原来的温度和压强，测得反应前后气体的体积不变。该烃分子中所含的碳原子数不可能是(　　) A．1 B．2 C．3 D．8 解析：选D。设烃的化学式为CxHy，120 ℃时水为气态，完全燃烧后恢复到原来的温度和压强，体积不变则y＝4，依据题意，4体积氧气为适量或过量，故x＋≤4，因为y＝4，故x≤3，D符合题意。 解析：选A。B、C、D项的有机物分子中有连接3个或4个碳原子的饱和碳原子，分子中的所有碳原子不可能都处在同一平面上。 2．下列分子中的碳原子可能处在同一平面内的是(　　) 3．(2024·江苏江阴高二期中联考)关于的说法正确的是(　　) A．分子中的碳原子一定都共平面 B．分子中共平面的原子数目最多为14 C．分子中的苯环由单双键交替组成 D．与Cl2发生取代反应生成两种产物 解析：选A。根据苯中12个原子共平面，乙炔中四个原子共直线，分子中的碳原子一定都共平面，A正确；根据苯中12个原子共平面，乙炔中四个原子共直线，甲烷中最多三个原子共平面，因此分子中共平面的原子数目最多为15个(甲基中碳原子和其中一个氢原子与其他原子共面)，B错误；苯环中不含碳碳双键，C错误；与Cl2发生取代反应，一氯代物中取代甲基上的氢有一种产物，取代苯环上的氢有四种产物，此外还有二氯代物、三氯代物等，不只两种产物，D错误。 4．分别燃烧等物质的量的下列各组物质，其中消耗氧气的量相等的是(　　) ①C2H2与C2H4O　②C4H8与C6H12O6 ③C7H8与C6H12 ④HCOOCH3与CH3COOH A．①④ B．①②④ C．①③④ D．①②③④ 解析：选D。①C2H4O拆写成C2H2·H2O，等物质的量的C2H2与C2H4O完全燃烧耗氧量相等，正确；②4＋＝6，等物质的量的两种有机物消耗的氧气的量相等，正确；③7＋＝9，等物质的量的两种有机物消耗的氧气的量相等，正确；④两者的分子式为C2H4O2，耗氧量相等，正确。 5．某气态烃在恒容密闭容器内与氧气混合后完全燃烧，如果燃烧前后容器内(温度高于100 ℃)气体分子数之比为6∶7，该烃可能是(　　) A．C3H6 B．C3H8 C．C2H6 D．CH4 解析：选B。设气态烃的分子式为CxHy，反应的化学方程式为CxHy＋O2xCO2＋H2O，由燃烧前后容器内气体分子数之比为6∶7可得：∶＝6∶7，整理可得4x＋28＝5y，若x＝1，y＝6.4，氢原子个数不为整数，舍去；若x＝2，y＝7.2，氢原子个数不为整数，舍去；若x＝3，y＝8，氢原子个数为整数，则烃的分子式为C3H8。 6．下列各组有机物中，不管它们以何种比例混合，只要物质的量一定，完全燃烧时消耗氧气的量不为定值的是(　　) A．C4H6　C3H8 B．C5H10　C6H6 C．C2H6O　C2H4 D．C3H6　C3H8O 解析：选A。不管它们以何种比例混合，只要物质的量一定，完全燃烧时消耗氧气为一定值，设有机物为CxHyOz，则x＋相同。4＋≠3＋，A符合题意；5＋，B不符合题意；2＋，C不符合题意；3＋，D不符合题意。 7．常温常压下，乙烷、乙炔和丙烯组成的混合烃32 mL与过量氧气混合并完全燃烧，除去水蒸气，恢复到原来的温度和压强，气体总体积缩小了72 mL，原混合烃中乙炔的体积分数为(　　) A．12.5% B．25% C．50% D．75% 解析：选B。 4CnHm＋(4n＋m)O24nCO2＋2mH2O　ΔV 　4　　　4n＋m　　 　4n　　　　 　4＋m 　32　　　　　　　　　　　　　 　　72 所以m＝5，即氢原子的平均值是5，由于乙炔含有2个氢原子，乙烷和丙烯均含有6个氢原子，则根据十字交叉法可知乙炔与乙烷和丙烯的物质的量和之比＝，因此乙炔的体积分数为25%。 8．已知甲醛()分子中的四个原子是共平面的，下列分子中所有原子不可能同时存在于同一平面上的是(　　) 解析：选D。苯为平面结构，乙烯为平面结构，通过旋转乙烯基连接苯环的单键，可以使两个平面共面，则苯乙烯中所有的原子可能处于同一平面，A不符合；苯环为平面结构，醛基为平面结构，通过旋转醛基连接苯环的单键，可以使两个平面共面，故苯甲醛中所有的原子可能处于同一平面，B不符合；旋转羧基中的O—H单键，可以使羧基中的所有原子处于同一平面，通过旋转羧基连接苯环的单键，可以使两个平面共面，故苯甲酸中所有的原子可能处于同一平面，C不符合；分子中存在甲基，具有甲烷的四面体结构，所有原子不可能处于同一平面，D符合题意。 9．已知碳碳单键可绕键轴自由旋转，某烃的结构简式如下图所示，下列说法中错误的是(　　) A．该物质分子式为C16H18 B．分子中最多有26个原子处于同一平面上 C．分子中至少有11个碳原子处于同一平面上 D．该烃与苯互为同系物 解析：选D。苯环上的C原子可以共面，苯环上的氢原子也可以共面，每个甲基上的C与1个H原子可以共面，故该分子中最多有12C＋6H＋4C ＋4H＝26个原子处于同一平面上，B正确；如图(已编号) 所示的6个原子共线，所以至少有11个碳原子共面，C正确；该有机物含有2个苯环，不是苯的同系物，D错误。 10．下列说法正确的是(　　) A．某有机物燃烧只生成CO2和H2O，且二者物质的量相等，则此有机物的组成为CnH2n B．一种烃在足量的氧气中燃烧并通过浓H2SO4，减少的体积就是生成的水蒸气的体积 C．某气态烃CxHy与足量O2恰好完全反应，如果反应前后气体体积不变(温度>100 ℃)，则y＝4；若体积减小，则y>4；否则y<4 D．相同质量的烃完全燃烧，消耗O2越多，烃中含氢元素的质量分数就越高 解析：选D。生成物中含有碳、氢元素，依据质量守恒定律可知该物质中一定含有碳、氢元素，氧元素不能确定，无法确定有机物的组成，A错误；烃在氧气中燃烧时即便不吸收水蒸气体积也有可能减少，所以生成水蒸气的体积不一定等于反应前后减少的体积，B错误；若体积减小，则y＜4，若体积增大，则y＞4，C错误；12 g碳可以消耗1 mol氧气，4 g氢可以消耗1 mol氧气，所以质量相同时，氢元素的质量分数越高消耗的氧气越多，D正确。 11．某有机物的结构简式为 ， 则下列说法中不正确的是(　　) A．共平面的原子最多有19个 B．共平面的原子至少有10个 C．共平面的碳原子最多有11个 D．共直线的碳原子最多有4个 解析：选B。最多苯环中11个原子，双键中4个原子，三键中2个原子及—CF3中2个原子共面，即共平面的原子最多有19个，A正确；苯环和乙烯所在的平面不一定在同一个平面上，由苯环的平面结构可知，共平面的原子最少为12个，B错误；苯环、三键、双键均为平面结构，且直接相连，则所有碳原子可能在同一平面上，最多有11个，C正确；C≡C为直线结构，即最多有4个C共直线，D正确。 12．由两种气态烃组成的混合气体20 L，与过量的氧气混合后完全燃烧，当燃烧产物通过浓硫酸后，体积减少30 L，然后通过碱石灰，体积又减少40 L(气体体积均在相同条件下测定)，则这两种烃可能为(　　) A．C2H6、C3H6 B．C2H4、C2H6 C．C2H2、C2H4 D．CH4、C2H4 解析：选C。由两种气态烃组成的混合气体20 L，与过量的氧气混合后完全燃烧，当燃烧产物通过浓硫酸后，体积减小30 L，说明生成水的体积为30 L，然后通过碱石灰，体积又减小40 L(气体体积均在相同条件下测定)，说明生成二氧化碳的体积为40 L，根据CxHy～xCO2～H2O，则得到烃的分子式为C2H3，根据氢原子分析，这两种烃中一种烃的氢原子数小于等于3，根据选项分析，则两种烃可能为C2H2、C2H4，故C符合题意。 13．某烃的结构简式为 ，分子中含有四面体结构的碳原子数为a，一定在同一平面内的碳原子数为b，在同一直线上的碳原子数最多为c，则a、b、c分别为(　　) A．4、3、5 B．4、3、6 C．5、5、4 D．5、7、4 解析：选D。甲烷是四面体结构，含有四面体结构的碳原子(即饱和碳原子)共5个，故a＝5；乙烯是平面结构，乙炔是直线结构，所以一定在同 一平面内的碳原子数为7个( ），即b＝7；在同一直线上的碳原子即为符合乙炔的结构的碳原子，最多为4个 ( ），即c＝4，故选D。 14．稠环芳香烃是合成染料和药物的重要原料，也是一些天然产物的基本骨架，其中萘、蒽、菲的结构简式如图所示。下列说法正确的是(　　) A．萘、蒽、菲的所有原子均处于同一平面 B．萘、蒽、菲均属于芳香烃，且互为同系物 C．2个Cl原子连在不同苯环上的萘的二氯代物有8种(不考虑立体异构) D．等质量的稠环芳香烃完全燃烧，随碳原子数目增大耗氧量也增加 解析：选A。苯环及直接连接苯环的原子共平面，则萘、蒽、菲的所有原子均处于同一平面，A正确；含有苯环的烃为芳香烃，结构相似，在分子组成上相差1个或n个CH2原子团的有机物互为同系物，萘与蒽、菲均为芳香烃，苯环数目不同，不属于同系物，B错误；如图、，共有6种，C错误；设等质量的稠环芳香烃为CxHy，值越大，完全燃烧耗氧量越多，则随碳原子数目增大耗氧量减少，D错误。 15．(1)下列各组化合物中，不论二者以什么比例混合，完全燃烧时： A．C2H4、C3H6 B．HCHO、CH3COOH C．CH4、CH3COOH D．CH2===CH2、CH3CH2OH ①若总质量不变，耗O2量不变的是______(填字母，下同)；生成水的质量不变的是________。 ②若总的物质的量不变，则耗O2量不变的是__________；生成CO2的质量不变的是__________。 (2)标准状况下，1.68 L无色无味的可燃性气体在足量氧气中完全燃烧，若将产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15.0 g；若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3 g。 ①计算燃烧产物中水的质量为________g。 ②若原气体是单一的烃类气体，通过计算推断它的分子式为_______________。 ③若原气体是两种等物质的量的气态烃的混合物，写出一组符合条件的物质的分子式：__________________。 解析：(1)①若总质量不变，耗O2量不变，则物质的最简式相同，选AB；生成水的质量不变，则氢的含量相同，选AB。②若总的物质的量不变，要使耗O2量不变，那么相同物质的量的不同物质燃烧的耗氧量相同，选CD；若总的物质的量不变燃烧生成CO2的质量不变，则物质含有相同的碳原子，选D。(2)标准状况下，1.68 L气体的物质的量为0.075 mol，完全燃烧的产物通入足量澄清石灰水，得到的白色沉淀质量为15.0 g；沉淀是CaCO3，物质的量为0.15 mol，那么生成CO2的物质的量也为0.15 mol，若用足量碱石灰吸收燃烧产物，增重9.3 g，则生成H2O的质量为(9.3－0.15×44) g＝2.7 g， 物质的量为0.15 mol，氢原子的物质的量为0.3 mol，说明0.075 mol的有机物能提供0.15 mol的碳原子、0.3 mol的氢原子，那么该有机物分子式为C2H4；若原气体是两种等物质的量的气态烃的混合物，那么混合气体的平均分子式为C2H4，组合可能是CH4和C3H4或C2H2和C2H6。 答案：(1) ①AB　AB　②CD　D　(2)①2.7　②C2H4　③CH4和C3H4(或C2H2和C2H6) 16．某烃M的相对分子质量为84。 (1)烃M的分子式为__________。 (2)下列物质与烃M以任意比例混合，若总物质的量一定，充分燃烧消耗氧气的量不变的是________(填字母，下同)；若总质量一定，充分燃烧消耗氧气的量不变的是________。 A．C7H8 B．C4H14 C．C7H14 D．C8H8 (3)若烃M为链烃，分子中所有的碳原子在同一平面上，该分子的一氯取代物只有一种，则烃M的结构简式为____________。 解析：(1)由商余法可得：84÷12＝7余0，则符合碳原子的成键特征的M的分子式为C6H12。(2)若总物质的量一定，充分燃烧消耗氧气的量不变，设烃为CxHy，x＋＝9，C7H8符合；若总质量一定，充分燃烧消耗氧气的量不变，则烃与烃C6H12的最简式相同，则C7H14符合题意。 答案：(1)C6H12　(2)A　C (3) $$