课时梯级训练(5) 烷烃的结构和性质（Word练习）-【优化指导】2024-2025学年高中化学选择性必修3（人教版2019 不定项版）

课时梯级训练(5)　烷烃的结构和性质 1．下列物质中，互为同分异构体的一组是(　　) A．甲烷和乙烷 B．乙烯和丙烯 C．正丁烷和异丁烷 D．一氯甲烷和二氯甲烷 C　解析：甲烷和乙烷分子式不同，不互为同分异构体，A错误；乙烯和丙烯分子式不同，不互为同分异构体，B错误；正丁烷和异丁烷是分子式相同、结构不同的化合物，互为同分异构体，C正确；一氯甲烷和二氯甲烷分子式不同，不互为同分异构体，D错误。 2．(2023·浙江91高中联盟期中)下列有关叙述不正确的是(　　) A.甲烷的二氯代物只有一种，可以证明甲烷是正四面体的空间结构 B．四氯化碳俗称氯仿，是工业上重要的有机溶剂 C．正丁烷与异丁烷相比，前者沸点更高 D．适用于管道煤气(主要成分为CO)的灶具改用天然气，其进风口应改大 B　解析：若甲烷为平面结构，则其二氯代物有二种，则甲烷的二氯代物只有一种，可证明甲烷是正四面体的空间结构，A正确；三氯甲烷俗称氯仿，四氯化碳是四氯甲烷的俗称，B不正确；正丁烷与异丁烷互为同分异构体，但异丁烷支链较多，所以正丁烷的沸点更高，C正确；1 mol CO燃烧时消耗0.5 mol O2，1 mol CH4燃烧时消耗2 mol O2，则将管道煤气(主要成分为CO)的灶具改用天然气灶具时，其进风口应改大，D正确。 C　解析：甲烷是饱和烃，与氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都同时生成HCl，都属于取代反应，A正确；分子通式为CnH2n＋2的烃是饱和烃，一定是烷烃，B正确；烷烃为饱和烃，性质稳定，都不能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去，C错误；只有一种化学环境的氢原子，光照下与Cl2反应，其一氯代物只有一种，D正确。 4．室温下两种气态烷烃的混合物，室温下其密度为1.08 g/L(已知室温下气体摩尔体积为 24 L/mol), 则关于此混合物组成的说法正确的是(　　) A．一定有甲烷 B．一定有乙烷 C．可能是甲烷和正戊烷的混合物 D．可能是乙烷和丙烷的混合物 A　解析：该混合烃的平均摩尔质量为1.08 g/L×24 L/mol≈26 g/mol，即平均相对分子质量为26，相对分子质量小于26的烷烃是甲烷，甲烷的相对分子质量为16，其他烷烃相对分子质量都大于26，则混合物中一定有甲烷，A正确；乙烷的相对分子质量为30，可能含有乙烷，也可能不含有乙烷，B错误；室温下，正戊烷不是气态烃，C错误；乙烷与丙烷的相对分子质量都大于26，不可能是乙烷和丙烷的混合物，D错误。 5．1 mol某链状烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗氧气246.4 L(标准状况)，它在光照的条件下与氯气反应，生成4种不同的一氯代物，该链状烷烃的结构简式是(　　) A．(CH3)3CCH2CH2CH3 B．CH3CH2CH2CH2CH3 C．CH3CH2CH(CH3)2 D．CH3CH2C(CH3)2CH2CH3 A　解析：由题意可得，n(O2)＝＝11 mol，1 mol链状烷烃CnH2n＋2完全燃烧消耗O2为11 mol，则有n＋＝11，解得n＝7。结合选项知只有A、D项分子中含7个碳原子，A的一氯代物有四种，D的一氯代物有三种。 6．烷烃与氯气的取代反应属于常见的自由基反应，其中甲烷与氯气反应的部分历程如下： ①引发：Cl2―→Cl·＋Cl·等； ②链反应：Cl·＋CH4―→CH3·＋HCl，CH3·＋Cl2―→Cl·＋CH3Cl等； ③终止：Cl·＋Cl·―→Cl2，Cl·＋CH3·―→CH3Cl等。以下说法错误的是(　　) 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．产物中可能出现CH3CH3 C　解析：烷烃发生取代反应的条件为光照，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·在链反应中先消耗后生成，故链反应可以周而复始、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，两个·CH3还可以结合生成CH3CH3，C错误，D正确。 7．常温下，某脂肪烃存在多种同分异构体，0.1 mol该同分异构体混合物中含有5.8NA个电子(设NA为阿伏加德罗常数的值)。完全燃烧a g该脂肪烃，生成3.08 g CO2和1.44 g H2O，下列说法不正确的是(　　) A．该脂肪烃属于烷烃，其分子式为C7H16 B．该脂肪烃主链有5个碳原子的结构有4种 C．该脂肪烃的同分异构体中沸点最低的物质的键线式如图 D．该脂肪烃的同分异构体中核磁共振氢谱有三组峰的共4种 C　解析：根据该烷烃结构可知，主链上碳原子个数为8，C符合题意。 12．(2024·商丘二十校联考)利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程(反应缓慢不发生爆炸)，其设计的模拟装置如下： 回答下列问题： (1)仪器F的名称__________；装置A中反应的离子方程式为__________________________。 (2)装置B有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③__________。 (3)为了除去多余的氯气，装置D中的石棉网均匀附着KI粉末，你认为能否换成碱石灰，________(填“能”或“不能”)，原因是__________________。 (4)装置E的作用________(填字母)。 A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢 (5)装置E中除了盐酸生成外，还含有有机物，从装置E中分离出盐酸的最佳方法：____________。 答案：(1)分液漏斗　MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑ (2)干燥甲烷 (3)不能　生成的HCl会被碱石灰吸收 (4)CD (5)分液 解析：在加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气，浓硫酸具有吸水性，可以作干燥剂，C中甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代烃和HCl，D中石棉附着KI，碘化钾和氯气反应生成碘和氯化钾，尾气中含有氯化氢，氯化氢极易溶于水，所以E装置是吸收氯化氢，倒扣的漏斗能防倒吸。 (1)仪器F的名称为分液漏斗；加热条件下，浓盐酸和二氧化锰反应生成氯气，反应的离子方程式为MnO2＋4H＋＋2Cl－Mn2＋＋2H2O＋Cl2↑。 (2)浓硫酸具有吸水性，所以B装置的功能除控制气流速度、均匀混合气体以外还有干燥甲烷的作用。 (3)由于生成的HCl会被碱石灰吸收，所以装置D中的KI粉末不能换成碱石灰。 (4)E能吸收氯化氢且能防止倒吸，所以E装置作用是吸收氯化氢和防止产生倒吸。 (5)氯代烃不易溶于水，而HCl极易溶于水，可以采用分液方法分离提纯。 13．烷烃(以甲烷为例)在光照条件下发生卤代反应，原理如图所示： 某研究人员研究了异丁烷发生溴代反应生成一溴代物的比例，结果如下： 14．(2023·辽宁六校协作体联考)下列有关同分异构体与同系物说法正确的是(　　) A．组成元素相同，各元素质量分数也相同的两种化合物一定互为同分异构体 B．相对分子质量相同但结构不同的化合物一定互为同分异构体 C．相差一个或若干个CH2原子团的有机化合物一定互为同系物 D．符合通式CnH2n＋2的两种烃不一定互为同系物 D　解析：组成元素相同，各元素质量分数也相同的两种化合物，最简式相同，可能互为同系物如乙烯、丙烯等；可能同分异构体：如丁烷、异丁烷；也可能是乙炔和苯等，A错误；分子式相同，结构不同的化合物互为同分异构体，相对分子质量相同但结构不同不一定互为同分异构体，如乙酸和丙醇，B错误；同系物必须是结构相似、分子组成相差若干个CH2原子团的有机物，如苯酚与苯甲醇相差一个CH2原子团，但两者属于不同类别，不互为同系物，C错误；符合通式CnH2n＋2的烃一定是烷烃，可能互为同系物，也可能互为同分异构体，D正确。 15．(双选)有3种烃的碳骨架如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．a为2­甲基丙烷 B．b分子中的碳原子均为sp2杂化 C．b、c的化学式均为C4H10 D．一定条件下，a、b、c均能发生取代反应 BC　解析：a为烷烃，根据烷烃的系统命名法，a的名称为2­甲基丙烷，A正确；b分子中的2个饱和碳原子的杂化方式为sp3，2个连接碳碳双键的碳原子的杂化方式为sp2，B错误；b、c分子中均有4个碳原子和8个氢原子，所以分子式均为C4H8，C错误；a、b、c中均有饱和碳原子，均能发生取代反应，D正确。 16．下列说法正确的是(　　) A．常温下的密度：丙烷＜正丁烷＜水＜CCl4 B．常温下烷烃C5H12和C6H14均为液体，且C6H14的沸点高 C．能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色 D．属于芳香烃的衍生物，分子中含有手性碳原子 A　解析：常温下丙烷和正丁烷均为气体，且含碳原子数越多，密度越大；水和CCl4均为液体，且CCl4密度大于水，则常温下的密度：丙烷＜正丁烷＜水＜CCl4，A正确；烷烃C5H12的一种同分异构体新戊烷为气体，B错误；该化合物属于环烷烃，不能使酸性高锰酸钾溶液和溴水褪色，C错误；手性碳原子是指碳原子周围连有四个不同的原子或原子团，该有机物分子中不含手性碳原子，D错误。 17．生物质脂肪酸脱羧为在温和条件下生产烷烃产品提供了一条可持续的途径，光催化脂肪酸脱羧历程图如图，下列说法错误的是(　　) A．该反应历程为利用废油脂合成柴油提供了可能 B．烷基自由基在富氢表面发生还原反应 C．R—CH3的密度比水的小 D．脱羧反应为R—CH2COO－＋e－===CO2↑＋R—CH2 D　解析：柴油是轻质石油产品，为复杂烃类(碳原子数约10～22)混合物，由图可知，通过该反应可以使脂肪酸脱羧成为柴油，A正确；烷基自由基在富氢表面生成了R—CH3，该反应为还原反应，B正确；R—CH3属于烃类物质，烃类物质的密度都小于水的密度，C正确；由图可知，该脱羧反应为R—CH2COO－－e－===CO2↑＋R—CH2·，D错误。 18．某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况，用图甲装置[对应(1)～(5)小题]，收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照后观察到量筒内形成一段水柱，认为有氯化氢生成。 (1)该反应的反应类型为________。该反应的化学方程式为(只写第一步)________________________________。 (2)烧杯中盛放的液体应为________(填标号)。 A．水 B．饱和石灰水 C．饱和氯化钠溶液 D．饱和NaHCO3溶液 (3)实验中可观察到的实验现象有量筒内壁上出现油状液滴，饱和氯化钠溶液中有少量固体析出，________，________等。 (4)不考虑气态物质溶解于油状液滴，该油状液滴中含有的有机产物共有________种。 (5)某链状烷烃的相对分子质量为72，则该链状烷烃的分子式为________，该链状烷烃分子的所有同分异构体共有________种，其中在相同条件下沸点最低的是________(写结构简式)。 (6)某烷烃放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体全部通入图乙装置，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 (石灰水＋广口瓶)的质量 312.0 g 315.3 g 则该烷烃的分子式为________。 答案：(1)取代反应　CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl (2)C (3)量筒内液面上升　黄绿色变浅 (4)3 (5)C5H12　3　C(CH3)4 (6)C3H8 解析：(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，氯气浓度降低，氯化氢易溶于饱和氯化钠溶液，实验中可观察到的实验现象有量筒内壁上出现油状液滴，饱和氯化钠溶液中有少量固体析出，量筒内液面上升，黄绿色变浅等。 (4)二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳是油状液体，该油状液滴中含有的有机产物共有3种。 (5)链状烷烃的通式是CnH2n＋2，某链状烷烃的相对分子质量为72，即12n＋2n＋2＝72，则n＝5，则该链状烷烃的分子式为C5H12。该链状烷烃分子同分异构体共有CH3CH2CH2CH2CH3、(CH3)2 CHCH2CH3、(CH3)4C，共3种，支链越多沸点越低，其中在相同条件下沸点最低的是(CH3)4C。 (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；根据原子守恒，n(C)∶n(H)＝0.075 mol∶0.2 mol＝3∶8，该烷烃的分子式为C3H8。 学科网（北京）股份有限公司 $$