1.3.1 烷烃及其性质 同步训练 2024-2025学年高二下学期化学鲁科版（2019）选择性必修3

烷烃及其性质 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(分值：100分) (选择题1~14题，每小题5分，共70分) 题组一　烷烃的结构和物理性质 1.下列有机物中，是烷烃的是(　　) A.C5H10 B.C3H8 C.C2H2 D.C6H6 2.(2023·浙江大学附属中学期中)下列关于链状烷烃的说法正确的有(　　) ①在链状烷烃分子中，所有的化学键都是单键 ②分子组成上满足通式CnH2n+2(n≥1) ③分子组成上满足CnH2n+2(n≥1)的有机物一定是链状烷烃 ④碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定符合通式CnH2n+2 ⑤链状烷烃的同系物的最简式肯定不同 A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 3.已知有一种烃的结构类似自行车，简称“自行车烃”，其结构如图所示，下列关于它的叙述正确的是(　　) A.易溶于水 B.可以发生取代反应 C.其密度大于水的密度 D.与环己烷互为同系物 4.下列各烃中，沸点最低的是(　　) A.2，2⁃二甲基丙烷 B.戊烷 C.2⁃甲基丁烷 D.庚烷 题组二　烷烃的化学性质 5.下列有关烷烃的叙述中，正确的是(　　) A.常温常压下，所有烷烃都为气体 B.烷烃在空气中都能燃烧，但不一定产生淡蓝色火焰 C.在一定条件下，烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应 D.丙烷在光照条件下与氯气反应，只生成两种氯代物 6.(2024·厦门月考)液化气的主要成分之一是丙烷，下列有关丙烷的叙述不正确的是(　　) A.丙烷是烷烃，但分子中碳原子不在同一直线上 B.在光照条件下能够与Cl2发生取代反应 C.丙烷比其同分异构体丁烷易液化 D.1 mol 丙烷完全燃烧消耗5 mol O2 7.下列有关甲烷取代反应的叙述正确的是(　　) A.甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3Cl B.甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物中CH3Cl最多 C.甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物为混合物 D.1 mol CH4完全反应生成CCl4，最多消耗2 mol Cl2 8.正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，X是它的一种同分异构体，且X分子的主链上含有4个碳原子，下列有关说法正确的是(　　) A.X分子中可能含有三个甲基 B.X的一氯代物可能有三种(不考虑立体异构) C.标准状况下2.24 L X完全燃烧，将生成的气体通过装有足量无水CaCl2的干燥管，干燥管会增重12.6 g D.X能使溴的四氯化碳溶液褪色 题组三　烃的燃烧规律 9.在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是(　　) A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C2H6 10.下列各组化合物中，不论两者以什么比例混合，只要总质量一定，则完全燃烧时消耗O2的质量、生成水的质量或CO2的质量不变的是(　　) A.CH4、C2H6 B.C2H6、C3H6 C.C2H4、C3H6 D.C2H4、C3H4 11.(2024·深圳质检)两种气态烃组成的混合气体0.1 mol，完全燃烧生成0.16 mol CO2和3.6 g H2O。下列说法正确的是(　　) A.混合气体中一定含有甲烷 B.混合气体一定是甲烷和乙烯 C.混合气体中一定含有乙炔 D.混合气体中一定含有乙烷 12.25 ℃时，某气态烃与O2混合，在密闭容器中完全燃烧后又恢复至25 ℃，此时容器内压强为原来的一半，再经NaOH溶液处理，容器内几乎成为真空。该烃的分子式可能为(　　) A.C2H4 B.C2H6 C.C3H6 D.C4H8 13.(2023·烟台高二调研)1 mol 某烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗标准状况下的氧气246.4 L，它在光照的条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯代物(不考虑立体异构)，该烃的结构简式是(　　) A.(CH3)3CCH2CH2CH3 B.CH3CH2CH(CH3)2 C.CH3CH2CH2CH2CH3 D.(CH3CH2)2C(CH3)2 14.烷烃与氯气的取代反应属于常见的自由基反应，其中甲烷反应的部分历程如下： ①引发：Cl2Cl·+Cl·等 ②链反应：Cl·+CH4CH3·+HCl，CH3·+Cl2Cl·+CH3Cl等 ③终止：Cl·+Cl·Cl2，Cl·+CH3·CH3Cl等 下列说法不正确的是(　　) A.引发时可以通过热辐射、光照等条件 B.链反应可以反复进行 C.反应产物只有四种 D.产物中将出现CH3CH3 15.(14分)如图所示表示页岩气中某些烃分子的结构模型： (1)有机化合物乙的名称为　　　　　　　，有机化合物甲与有机化合物乙互为　　　　　　　　。  (2)有机化合物甲的二氯取代物有　　　　种；请你根据甲烷分子的空间结构推测，有机化合物乙中最多有　　　　个C原子在同一平面内。  (3)(6分)有机化合物甲和乙的沸点：甲　　　　(填“>”“=”或“<”)乙，1 mol甲和乙的混合气体完全燃烧消耗O2的物质的量为　　　　mol。  16.(16分)(2023·长沙高二期中)某小组欲研究烷烃的某些性质设计如图实验装置。回答下列问题： 性质一：烷烃可以发生取代反应。 向如图的B中通入一定量的氯气和甲烷气体，混合均匀后通入C中硬质玻璃管中，夹紧两个弹簧夹，用强光照射硬质玻璃管。 (1)将实验室制得的Cl2先通过饱和食盐水的目的是　　　 　　　　。  (2)写出装置C中CH2Cl2与Cl2反应生成氯仿的化学方程式：　　　　。  (3)一段时间后，C中玻璃管内的实验现象：　　　　　　　　　　　　　　、　　　　。  (4)若2 mol CH4与Cl2发生取代反应，测得生成4种有机取代产物的物质的量相等，则消耗的氯气的物质的量是　　　　　　 mol。  (5)某丁烷与氯气发生反应的产物之一为C4H9Cl，则分子式为C4H9Cl的同分异构体有　　　　　种(不考虑立体异构)。  性质二：烷烃可以发生氧化反应。 将一定量的某烷烃在足量氧气中充分燃烧，并使产生的气体全部通入下图装置，得到如表所列的实验数据(U形管中干燥剂只吸收水蒸气且假设产生的气体完全被吸收)。 实验前 实验后 (干燥剂+U形管)的质量 101.1 g 102.9 g (澄清石灰水+广口瓶)的质量 312.0 g 315.3 g (6)试写出该烷烃燃烧的化学方程式：　　　　。  性质三：验证CH4是否具有还原性。 某小组设计了如图实验。 (7)实验过程中观察到图中无水CuSO4逐渐变蓝，澄清石灰水出现浑浊现象，则CH4与CuO反应的化学方程式为　　　 　　　　。  答案精析 1.B　［B项符合通式CnH2n+2，是烷烃。］ 2.D　［在链状烷烃分子中，无论是C—C键、还是C—H键，所有的化学键都是单键，故①正确；链状烷烃的分子通式为CnH2n+2(n≥1)，故②正确；分子通式为CnH2n+2(n≥1)的烃达到结合氢原子的最大数目，所以一定是链状烷烃，故③正确；碳原子间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃，也有可能是环烷烃，故④错误；由链状烷烃的分子通式CnH2n+2可知，C、H原子最简整数比为n∶(2n+2)，n值不同，比值不同，最简式不同，故⑤正确。］ 3.B　［A项，烃均难溶于水，错误；B项，该烃可以与卤素单质发生取代反应，正确；C项，该烃的密度小于水的密度，错误；D项，“自行车烃”与环己烷结构不相似，不互为同系物，错误。］ 4.A　［碳原子数越多的烷烃，相对分子质量越大，沸点越高；碳原子数相同的烷烃，支链越多，沸点越低，所以沸点由高到低的顺序为庚烷>戊烷>2⁃甲基丁烷>2，2⁃二甲基丙烷，故选A。］ 5.B　［随着碳原子数的增大，烷烃在常温常压下存在状态由气态逐渐过渡到液态、固态，A错误；烷烃中氢元素含量较高时燃烧会产生淡蓝色火焰，但不是所有的烷烃燃烧都能产生淡蓝色火焰，B正确；在一定条件下，烷烃能与Cl2、Br2等发生取代反应，不能与溴水发生反应，C错误。］ 6.C　［丙烷分子中的碳原子为饱和碳原子，3个碳原子呈折线形排列，故3个碳原子不在同一直线上，A正确；丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应，B正确；丙烷与丁烷互为同系物，C错误；1 mol 丙烷(C3H8)完全燃烧消耗O2的物质的量为(3+) mol=5 mol，D正确。］ 7.C　［甲烷与氯气一旦发生取代反应就不会停止在某一步，故得不到纯净的CH3Cl，A错误、C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，生成1 mol HCl，故产物中HCl最多，B错误；1 mol CH4完全反应生成CCl4，最多消耗4 mol Cl2，D错误。］ 8.B　［根据题意知X可能为(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3，分子中都含有4个甲基，故A错误；X若为(CH3)2CHCH(CH3)2，分子中有2种氢原子，一氯代物只有2种，X若为(CH3)3CCH2CH3，分子中有3种氢原子，一氯代物有3种，故B正确；标准状况下X为液态，无法用气体摩尔体积进行计算，故C错误；(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3都属于烷烃，与溴的四氯化碳溶液不反应，故D错误。］ 9.C　［根据烃的燃烧通式CxHy+(x+)O2xCO2+H2O进行计算，气态烃各1 mol，甲烷完全燃烧需要2 mol氧气，丙烷完全燃烧需要5 mol氧气，丁烷完全燃烧需要6.5 mol氧气，乙烷完全燃烧需要3.5 mol氧气，故消耗氧气最多的是丁烷。］ 10.C　［最简式相同的烃不论以什么比例混合，只要总质量一定，则碳元素的质量不变，氢元素的质量也不变，即消耗O2的质量、生成水的质量及生成CO2的质量均不变。］ 11.A　［根据题给数据可求出混合气体的平均分子组成为C1.6H4，由平均分子组成分析，应是一种烃分子的碳原子数大于1.6，另一种烃分子的碳原子数小于1.6，而碳原子数小于1.6的烃只有甲烷，可见混合气体中一定含有甲烷，则另一种烃的氢原子数一定是4，可以是乙烯(C2H4)、丙炔(C3H4)等，因此混合气体中不可能含有乙炔或乙烷。］ 12.A　［烃和O2完全反应生成CO2和H2O，设该烃的分子式为CxHy，则CxHy+(x+)O2xCO2+H2O，由题意可知，烃和O2的物质的量之和应为CO2物质的量的2倍，即1+(x+)=2x，解得x=1+。讨论：当y=4时，x=2；当y=6时，x=2.5，不符合题意；当y=8时，x=3。］ 13.A　［烷烃分子通式为CnH2n+2(n≥1)，在氧气中充分燃烧的化学方程式为CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O。由题可知，O2的物质的量为=11 mol，可得n=7，该烷烃的分子式为C7H16，故B、C错误；(CH3)3CCH2CH2CH3分子中含有4种H原子，其一氯代物有4种，故A正确；(CH3CH2)2C(CH3)2分子中含有3种H原子，其一氯代物有3种，故D错误。］ 14.C　［烷烃与氯气反应的条件为光照，所以引发时可以通过热辐射、光照等条件，A正确；依据反应历程可知Cl·在链反应中消耗后又生成，所以链反应可以反复进行，B正确；甲烷与氯气反应可以生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、HCl等，C错误；两个·CH3可以结合生成CH3—CH3，D正确。］ 15.(1)异丁烷(或2⁃甲基丙烷)　同分异构体　(2)6　3　(3)>　6.5 解析　(1)根据有机化合物乙的空间填充模型可知，乙的结构简式为，其名称为异丁烷或2⁃甲基丙烷；根据有机化合物甲的球棍模型可知，甲的结构简式为CH3—CH2—CH2—CH3，有机化合物甲和乙的分子式相同，均为C4H10，而结构不同，二者互为同分异构体。(2)根据甲的碳骨架结构分析，甲的二氯代物有6种。根据CH4分子的空间结构示意图可知，CH4分子中最多有3个原子在同一平面内，相当于CH4分子中的3个H原子被3个—CH3取代，则有机化合物乙分子中最多有3个C原子在同一平面内。(3)甲和乙互为同分异构体，甲没有支链，乙有支链，因此沸点：甲>乙。甲和乙的分子式均为C4H10，1 mol C4H10完全燃烧消耗6.5 mol O2。 16.(1)降低氯气的溶解度，除去其中的氯化氢气体 (2)CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl (3)内壁上出现油状液滴　黄绿色气体变浅 (4)5　(5)4 (6)C3H8+5O23CO2+4H2O (7)CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O 解析　氯气中混有氯化氢，通过饱和食盐水可以除去其中的氯化氢，甲烷和氯气在被浓硫酸干燥后，一起通入装置C中发生取代反应，最后用装置D处理尾气；甲烷具有还原性，可以和氧化铜反应生成单质铜、二氧化碳和水，用无水硫酸铜来检验水的存在，最后用澄清石灰水来检验是否有二氧化碳生成，以此解题。(3)甲烷和氯气反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢。实验中可观察到玻璃管内黄绿色气体变浅、玻璃管内壁上出现油状液滴。(4)2 mol CH4与Cl2发生取代反应，测得4种有机取代产物的物质的量相等，则生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物质的量各为0.5 mol，则消耗的氯气的物质的量是0.5 mol×1+0.5 mol×2+0.5 mol×3+0.5 mol×4=5 mol。(5)丁烷的同分异构体有正丁烷和异丁烷，正丁烷和异丁烷的一氯代物都有2种，则分子式为C4H9Cl的同分异构体有4种。(6)实验前后干燥剂和U形管的质量差为烷烃燃烧生成水的质量，n(H2O)==0.1 mol；实验前后澄清石灰水和广口瓶的质量差为烷烃燃烧生成二氧化碳的质量，n(CO2)==0.075 mol；根据元素守恒，n(C)∶n(H)=0.075∶0.2=3∶8，该烷烃的分子式为C3H8；C3H8燃烧的化学方程式为C3H8+5O23CO2+4H2O。(7)五水合硫酸铜为蓝色，无水CuSO4逐渐变蓝，说明有水生成，澄清石灰水出现浑浊，说明有二氧化碳生成，根据原子守恒，CH4与CuO反应的化学方程式为CH4+4CuO4Cu+CO2+2H2O。 学科网（北京）股份有限公司 $$