专题8 第一单元化石燃料与有机化合物第1课时天然气的利用甲烷 课时练-2024-2025学年高一化学苏教版2019必修第二册

2024-2025学年苏教版高一化学（必修2） 《专题8 第一单元化石燃料与有机化合物第1课时天然气的利用甲烷》课时提优 （时间：75分钟 满分：100分） 一、选择题：本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．2024年“两会”第一次将“新质生产力”写进政府工作报告。新能源与新质生产力密切相关。下列对能源分类错误的是 A．化石能源：煤、石油、天然气 B．可再生能源：沼气、水能、煤 C．新能源：地热能、海洋能、核能 D．清洁能源：太阳能、风能和氢能 【答案】B 【解析】A．煤、石油、天然气属于化石燃料，即为化石能源，A正确；B．沼气、水能是可再生能源，煤是不可再生能源，B错误；C．地热能、海洋、核能是新能源，C正确；D．太阳能、风能和氢能属于清洁能源，D正确； 故选B。 2．下列分子式及结构式中，从成键情况看不合理的是(　　) 【答案】B　 【解析】C、Si能形成4条共价键，N能形成3条共价键，而O、S能形成2条共价键，可以看出B项中碳原子成键不合理。 3．下列化学反应中不属于取代反应的是(　　) A．CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBr B．CH3OH＋HClCH3Cl＋H2O C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ D．CH3CH2Br＋H2OCH3CH2OH＋HBr 【答案】C　 【解析】取代反应是指有机物分子中的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应。C项中的反应为置换反应，不是有机反应，更不是取代反应。 4．下列关于同系物的说法中错误的是(　　) A．同系物具有相同的最简式 B．同系物能符合同一通式 C．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差1个“CH2”原子团 D．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化 【答案】A　 【解析】结构相似，必属于同一类物质，因此有同一通式，但不一定有相同的最简式，A错误，B正确；相邻同系物在组成上相差1个“CH2”原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化，D正确。 5．下列各组物质互为同系物的是(　　) A．O2和O3 B．CH4和C3H8 C．CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH D．H和H 【答案】B　 【答案】O2和O3互为同素异形体；H和H互为同位素；CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH分子式相同；只有CH4和C3H8满足同系物的概念。 6．下列关于甲烷的叙述中不正确的是(　　) A. 甲烷是一种无色、难溶于水的气体 B．将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色 C．甲烷只有1种二氯代物，证明它是正四面体结构 D．CH4和Cl2在光照条件下能发生反应，得到多种产物 【答案】B　 【解析】常温下，甲烷是一种无色、无味、难溶于水的气体， A正确；甲烷中不含有不饱和键，不能与高锰酸钾溶液反应使溶液褪色， B错误；甲烷的取代产物二氯甲烷没有同分异构体，即可说明甲烷是正四面体结构， C正确；甲烷与氯气在光照条件下发生反应可以生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷四种有机产物，另外还有HCl气体生成， D正确。 7．甲烷和氯气以1∶3的物质的量比混合，在光照条件下，得到的有机产物是(　　) ①CH3Cl　 ②CH2Cl2　 ③CHCl3　 ④CCl4 A．只有①　　　B．①和②的混合物 C．只有② D．①②③④的混合物 【答案】D 【解析】甲烷和氯气在光照条件下发生逐步取代反应，但是多步取代反应是同时进行且各步反应都是可逆反应，所有得到的产物与甲烷与氯气的物质的量之比无关，故①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4都存在;故选D。 8．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是(　　) A．点燃——通入澄清石灰水——加入溴的四氯化碳溶液 B．点燃——罩上干燥的小烧杯——加入澄清石灰水 C．点燃——通入澄清石灰水 D．点燃——通入酸性KMnO4溶液 【答案】B　 【解析】根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，氢气燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2。在燃烧的火焰上方罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和氢气，没有水雾的是CO；然后在有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。 9．下列有关的化学用语表达正确的是（ ） A．丙烷的空间填充模型： B．的结构式：O-C-O C．钠离子的结构示意图： D．乙烯的分子式： 【答案】D 【解析】A．为丙烷的球棍模型，而非空间填充模型，故A错误；B．的结构式为O=C=O，故B错误；C．钠离子的结构示意图为，故C错误； D．乙烯的分子式为，故D正确；选D。 10．有4种烃的碳骨架如下图所示，下列说法正确的是（ ） A．①和④互为同素异形体 B．②和③互为同系物 C．①中所有的原子共平面 D．只有②和③能发生取代反应 【答案】B 【解析】A．同素异形体指的是同种元素形成的不同单质，①和④均为化合物，A不正确； B．②和③为碳原子数不等的烷烃，互为同系物，B正确；C．①中有饱和碳原子，以正四面体结构连接其它原子，所有的原子不可能共平面，C不正确；D．②、③可以发生取代反应，但是④也可以发生取代反应，D不正确；本题选B。 11．下列说法中正确的是（ ） A．相对分子质量相同的物质是同种物质 B．分子式相同的不同有机物一定是同分异构体 C．分子组成相差若干个CH2的两种有机物互为同系物 D．符合通式CnH2n+2的不同烃一定互为同系物 【答案】B 【解析】A、N2相对分子质量为28，C2H4相对分子质量也是28，为两种物质，错误；B、同分异构体是指分子式相同，结构不同的物质，正确；C、还必须满足结构相似即属于同类物质，错误；D、若n相同则属同分异构体，不满足相差若干个CH2的要求，错误。答案选B。 12．通过管道运输，天然气可以为家庭提供热量。输送到家的天然气几乎是纯甲烷，下列关于甲烷与氯气反应的说法中错误的是 A．反应类型为取代 B．产物常温下为液体 C．产物结构只有一种 D．产物可做灭火剂 【答案】B 【解析】A．甲烷与氯气反应，甲烷上的H被Cl取代，属于取代反应，故A正确；B．产物常温下为气体，故B错误；C．CH4为正四面体结构，产物CH2Cl2结构也为四面体，结构只有一种，故C正确；D．产物CCl4不能支持燃烧，可做灭火剂，故D正确； 故选B 13．下列有关有机物的性质和结构的叙述正确的是（ ） A．和 互为同分异构体 B．乙烯和聚乙烯均能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．戊烷有4种同分异构体 D．《格物粗谈》记载：“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”文中的“气”是指乙烯 【答案】D 【解析】A．甲烷的空间构型为正四面体形，则和 为同种物质，故A错误；B．聚乙烯分子中不含有碳碳双键，不能使溴的四氯化碳溶液褪色，故B错误；C．戊烷有正戊烷、异戊烷、新戊烷3种同分异构体，故C错误；D．乙烯是水果成熟的催熟剂，由题意可知，木瓜释放出的“气”为乙烯，乙烯做催熟剂，可使未熟的红柿成熟，无涩味，故D正确；故选D。 二．非选择题（本题共5小题，共61分．按题目要求作答） 14．（12分）将装有甲烷和氯气混合气体的三个集气瓶，用玻璃片把瓶口盖好后，分别做如下处理，各有怎样的现象发生？ (1)置于黑暗处：________。 (2)将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：________。 (3)放在光亮的教室里：__________________________________ _______________________________________________________________。 (4)甲烷和氯气发生的一系列反应都是________(填反应类型)反应，有机物中常用作有机溶剂的是__________，可用作灭火剂的是________。 【答案】(1)无明显现象　(2)发生爆炸　(3)黄绿色逐渐变浅，最后消失，瓶壁上出现油状液滴　(4)取代　CHCl3、CCl4　　CCl4 【解析】 由于CH4与Cl2的取代反应是在光照条件下进行的，因而在黑暗处不会发生反应；将点燃的镁条靠近集气瓶，则因光太强烈，反应较快，能发生爆炸；放于光亮的教室里，反应较平缓地发生，现象为黄绿色渐渐变浅，最后消失，瓶壁上出现油状液滴；该类有机反应是典型的取代反应，其产物有四种有机物，常作有机溶剂的是CHCl3、CCl4，作灭火剂的是CCl4。 15．（12分）某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。 根据题意，回答下列问题： (1)CH4与Cl2发生反应的条件是________；若用日光直射，可能会引起________。 (2)实验中可观察的实验现象有量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，___ ___________________________________________________________________________等。 (3)实验中生成的油状液滴的化学式为______________________________， 其中________是工业上重要的有机溶剂。 (4)用饱和食盐水而不用水的原因是______________________________________________ _______________________________________________________________。 【答案】(1)光照　爆炸　(2)量筒内黄绿色气体颜色变浅　量筒内液面上升　(3)CH2Cl2、CHCl3、CCl4　CHCl3、CCl4　(4)降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水反应 【解析】CH4和Cl2在光照条件下反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质，随着反应进行，Cl2不断消耗，黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色油状液体，故量筒内壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水，量筒内的压强减小；量筒内液面上升。HCl溶于水后，溶液中Cl－浓度增大，使NaCl固体析出。 16．（10分）如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4，同温同压下乙管中注入50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，并将该装置放在光亮处一段时间，气体在甲管中反应。 (1)下列是某同学预测的实验现象： ①气体最终变为无色； ②实验过程中，甲管活塞向内移动； ③甲管内壁有油珠附着； ④产生火花。 其中正确的是________。 (2)甲管中发生化学反应的类型为________。 (3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是__________。 A．水　　　　 B．NaOH溶液 C．AgNO3溶液 D．饱和食盐水 (4)反应后，若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到_________________________________________________； 若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到___________________________ _______________________________________________________________。 【答案】(1)②③　(2)取代反应　(3)B　(4)液体分为两层，产生白色沉淀　溶液先变红后褪色 【解析】在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。 (1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时，二者恰好完全反应，而甲中甲烷与氯气体积比为1∶5，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。 (2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。 (3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。 (4)生成的HCl会与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层；因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊溶液，溶液会先变红后褪色。 17．（12分）(1)下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在空格上。同位素 ，同系物 ，同素异形体 ，同分异构体 。 ①金刚石与“足球烯”C60； ②D与T； ③16O、17O和18O； ④氧气(O2)与臭氧(O3)； ⑤CH4和CH3CH2CH3； ⑥乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)；⑦和 ⑧CH3CH2CH2CH2CH3和C(CH3)4 (2)如图为四种烃的球棍模型，按要求填空。 请写出B的结构式 ，C的分子式 ，等物质的量的以上四种烃完全燃烧，消耗O2最多的是 (填字母序号)。 (3)戊烷的某种同分异构体的一氯代物只有一种，其结构简式为 。 【答案】（1） ②③ ⑤⑦ ①④ ⑥⑧ （2） C2H4 D （3）C(CH3)4 【解析】(1) 质子数相同中子数不同的不同核素互为同位素，②D与T、③16O、17O和18O符合；则互为同位素的是②③；结构相似、组成上相差1个或几个CH2的物质互为同系物，则⑤CH4和CH3CH2CH3；、⑦和符合，则互为同系物的是⑤⑦；同种元素组成的不同单质为同素异形体，则①金刚石与“足球烯”C60、④氧气(O2)与臭氧(O3)符合，则互为同素异形体的是①④；分子式相同结构不同的物质互为同分异构体，则⑥乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)、⑧CH3CH2CH2CH2CH3和C(CH3)4符合，则互为同分异构体的是⑥⑧。 (2)由结构示意图知，A为甲烷、B为乙烷、结构式为，C含一个碳碳双键、C为乙烯，分子式为C2H4，D为苯；等物质的量的烃CxHy完全燃烧，( )值越大消耗氧气越多，则等物质的量的以上四种烃消耗O2最多的是苯，则D选。 (3)戊烷有3种，正戊烷分子内有3种氢原子、一氯代物有3种；异戊烷分子内有4种氢原子、一氯代物有4种；新戊烷分子内有1种氢原子、一氯代物有1种，则答案为C(CH3)4。 18．（15分）按要求填空 Ⅰ.黑火药爆炸的化学方程式为：。回答下列问题： (1)硫元素在周期表的位置是 。氨气的电子式 。 (2)用电子式表示化合物的形成过程为 。 (3)硫酸钾在水溶液中的电离方程式为 。 (4)在加热条件下木炭与浓硫酸反应的化学方程式为 。 Ⅱ.某些烃分子的模型如图所示，回答下列问题： (5)丁的分子式是 ，写出戊的结构简式 (6)写出乙完全燃烧的化学方程式 Ⅲ.烃可以通过化学反应制得烃的衍生物，例如由丙烯可以制得丙烯酸(CH2=CHCOOH)、乳酸()等。 (7)丙烯酸中含氧官能团的名称是 (8)工业上用乙烯与水在一定条件下反应可制得乙醇，该反应的化学方程式为 (9)木糖醇[]是一种天然甜味剂，在人体中的代谢不受胰岛素调节，可作为糖尿病人的热能源。请预测木糖醇的一种化学性质： 【答案】(1) 第三周期第ⅥA族 (2) (3)K2SO4＝2K＋+SO (4)2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O (5) C3H8 CH3CH2CH2CH2CH3 (6)2CH3CH3+7O24CO2+6H2O (7)羧基 (8)CH2＝CH2+H2OCH3CH2OH（9)氧化反应，酯化反应 【解析】（1）硫元素的质子数16，在周期表的位置是第三周期第ⅥA族。氨气是共价化合物，电子式为。（2）硫化钾是离子化合物，用电子式表示化合物的形成过程为。（3）硫酸钾在水溶液中完全电离，其电离方程式为K2SO4＝2K＋+SO。（4）在加热条件下木炭与浓硫酸反应的化学方程式为2H2SO4(浓)+CCO2↑+2SO2↑+2H2O。（5）丁是丙烷，分子式是C3H8，戊是正戊烷，结构简式为CH3CH2CH2CH2CH3。（6）乙是乙烷，完全燃烧的化学方程式为2CH3CH3+7O24CO2+6H2O。（7）丙烯酸的结构简式为CH2=CHCOOH，其中含氧官能团的名称是羧基；（8）乙烯与水在一定条件下反应可制得乙醇，该反应的化学方程式为CH2＝CH2+H2OCH3CH2OH； （9）中含有羟基，因此能发生氧化反应、取代反应、酯化反应等 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年苏教版高一化学（必修2） 《专题8 第一单元化石燃料与有机化合物第1课时天然气的利用甲烷》课时提优 （时间：75分钟 满分：100分） 一、选择题：本题共13小题，每小题3分，共39分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。 1．2024年“两会”第一次将“新质生产力”写进政府工作报告。新能源与新质生产力密切相关。下列对能源分类错误的是 A．化石能源：煤、石油、天然气 B．可再生能源：沼气、水能、煤 C．新能源：地热能、海洋能、核能 D．清洁能源：太阳能、风能和氢能 2．下列分子式及结构式中，从成键情况看不合理的是(　　) 3．下列化学反应中不属于取代反应的是(　　) A．CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBr B．CH3OH＋HClCH3Cl＋H2O C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑ D．CH3CH2Br＋H2OCH3CH2OH＋HBr 4．下列关于同系物的说法中错误的是(　　) A．同系物具有相同的最简式 B．同系物能符合同一通式 C．同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差1个“CH2”原子团 D．同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化 5．下列各组物质互为同系物的是(　　) A．O2和O3 B．CH4和C3H8 C．CH3CH2CH2CH3和(CH3)3CH D．H和H 6．下列关于甲烷的叙述中不正确的是(　　) A. 甲烷是一种无色、难溶于水的气体 B．将甲烷通入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色 C．甲烷只有1种二氯代物，证明它是正四面体结构 D．CH4和Cl2在光照条件下能发生反应，得到多种产物 7．甲烷和氯气以1∶3的物质的量比混合，在光照条件下，得到的有机产物是(　　) ①CH3Cl　 ②CH2Cl2　 ③CHCl3　 ④CCl4 A．只有①　　　B．①和②的混合物 C．只有② D．①②③④的混合物 8．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是(　　) A．点燃——通入澄清石灰水——加入溴的四氯化碳溶液 B．点燃——罩上干燥的小烧杯——加入澄清石灰水 C．点燃——通入澄清石灰水 D．点燃——通入酸性KMnO4溶液 9．下列有关的化学用语表达正确的是（ ） A．丙烷的空间填充模型： B．的结构式：O-C-O C．钠离子的结构示意图： D．乙烯的分子式： 10．有4种烃的碳骨架如下图所示，下列说法正确的是（ ） A．①和④互为同素异形体 B．②和③互为同系物 C．①中所有的原子共平面 D．只有②和③能发生取代反应 11．下列说法中正确的是（ ） A．相对分子质量相同的物质是同种物质 B．分子式相同的不同有机物一定是同分异构体 C．分子组成相差若干个CH2的两种有机物互为同系物 D．符合通式CnH2n+2的不同烃一定互为同系物 12．通过管道运输，天然气可以为家庭提供热量。输送到家的天然气几乎是纯甲烷，下列关于甲烷与氯气反应的说法中错误的是 A．反应类型为取代 B．产物常温下为液体 C．产物结构只有一种 D．产物可做灭火剂 13．下列有关有机物的性质和结构的叙述正确的是（ ） A．和 互为同分异构体 B．乙烯和聚乙烯均能使溴的四氯化碳溶液褪色 C．戊烷有4种同分异构体 D．《格物粗谈》记载：“红柿摘下未熟，每篮用木瓜三枚放入，得气即发，并无涩味。”文中的“气”是指乙烯 二．非选择题（本题共5小题，共61分．按题目要求作答） 14．（12分）将装有甲烷和氯气混合气体的三个集气瓶，用玻璃片把瓶口盖好后，分别做如下处理，各有怎样的现象发生？ (1)置于黑暗处：________。 (2)将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：________。 (3)放在光亮的教室里：__________________________________ _______________________________________________________________。 (4)甲烷和氯气发生的一系列反应都是________(填反应类型)反应，有机物中常用作有机溶剂的是__________，可用作灭火剂的是________。 15．（12分）某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷与氯气的反应。 根据题意，回答下列问题： (1)CH4与Cl2发生反应的条件是________；若用日光直射，可能会引起________。 (2)实验中可观察的实验现象有量筒内壁出现油状液滴，饱和食盐水中有少量固体析出，___ ___________________________________________________________________________等。 (3)实验中生成的油状液滴的化学式为______________________________， 其中________是工业上重要的有机溶剂。 (4)用饱和食盐水而不用水的原因是______________________________________________ _______________________________________________________________。 16．（10分）如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4，同温同压下乙管中注入50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，并将该装置放在光亮处一段时间，气体在甲管中反应。 (1)下列是某同学预测的实验现象：①气体最终变为无色； ②实验过程中，甲管活塞向内移动； ③甲管内壁有油珠附着； ④产生火花。 其中正确的是________。 (2)甲管中发生化学反应的类型为________。 (3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是__________。 A．水　　　　 B．NaOH溶液 C．AgNO3溶液 D．饱和食盐水 (4)反应后，若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到_________________________________________________； 若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到___________________________。 17．（12分）(1)下面列出了几组物质，请将物质的合适组号填写在空格上。同位素 ，同系物 ，同素异形体 ，同分异构体 。 ①金刚石与“足球烯”C60； ②D与T； ③16O、17O和18O； ④氧气(O2)与臭氧(O3)； ⑤CH4和CH3CH2CH3； ⑥乙醇(CH3CH2OH)和甲醚(CH3OCH3)；⑦和 ⑧CH3CH2CH2CH2CH3和C(CH3)4 (2)如图为四种烃的球棍模型，按要求填空。 请写出B的结构式 ，C的分子式 ，等物质的量的以上四种烃完全燃烧，消耗O2最多的是 (填字母序号)。 (3)戊烷的某种同分异构体的一氯代物只有一种，其结构简式为 。 18．（15分）按要求填空 Ⅰ.黑火药爆炸的化学方程式为：。回答下列问题： (1)硫元素在周期表的位置是 。氨气的电子式 。 (2)用电子式表示化合物的形成过程为 。 (3)硫酸钾在水溶液中的电离方程式为 。 (4)在加热条件下木炭与浓硫酸反应的化学方程式为 。 Ⅱ.某些烃分子的模型如图所示，回答下列问题： (5)丁的分子式是 ，写出戊的结构简式 (6)写出乙完全燃烧的化学方程式 Ⅲ.烃可以通过化学反应制得烃的衍生物，例如由丙烯可以制得丙烯酸(CH2=CHCOOH)、乳酸()等。 (7)丙烯酸中含氧官能团的名称是 (8)工业上用乙烯与水在一定条件下反应可制得乙醇，该反应的化学方程式为 (9)木糖醇[]是一种天然甜味剂，在人体中的代谢不受胰岛素调节，可作为糖尿病人的热能源。请预测木糖醇的一种化学性质： 学科网（北京）股份有限公司 $$