5-2 烃 同步作业 《化学（通用类）》同步教学 高教版

主题五 简单有机化合物及其应用 第二节 烃 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于甲烷的说法，错误的是（ ） A. 甲烷是最简单的烃，分子式为CH₄ B. 甲烷是正四面体结构，键角为109°28′ C. 甲烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D. 甲烷易燃烧，燃烧产物为二氧化碳和水 2. 下列烃中，属于烯烃的是（ ） A. C₃H₈ B. C₂H₄ C. C₂H₂ D. C₆H₆ 3. 下列关于乙烯的化学性质，说法正确的是（ ） A. 乙烯能发生加成反应，不能发生氧化反应 B. 乙烯能使溴水褪色，是因为发生了取代反应 C. 乙烯能与氢气发生加成反应，生成乙烷 D. 乙烯能与氯化氢发生加成反应，生成氯乙烷 4. 下列关于苯的说法，错误的是（ ） A. 苯的分子式为C₆H₆，结构简式为 B. 苯分子中6个碳原子之间的化学键完全相同，是介于单键和双键之间的特殊化学键 C. 苯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D. 苯能发生取代反应，也能发生加成反应 5. 下列烃的物理性质，说法正确的是（ ） A. 所有烃都难溶于水，易溶于有机溶剂 B. 随着碳原子数增多，烃的熔沸点一定逐渐升高 C. 所有烃在常温下都是气体 D. 烃的密度都比水大 6. 下列反应中，属于加成反应的是（ ） A. 甲烷与氯气在光照下反应 B. 乙烯与溴水反应 C. 苯与浓硝酸、浓硫酸共热反应 D. 甲烷燃烧反应 7. 下列关于烷烃的说法，正确的是（ ） A. 烷烃的通式为CₙH₂ₙ，属于不饱和烃 B. 烷烃能与溴水发生加成反应 C. 烷烃的同分异构体数目随碳原子数增多而增加 D. 乙烷能使酸性高锰酸钾溶液褪色 8. 下列烃中，能使溴水和酸性高锰酸钾溶液都褪色的是（ ） A. 甲烷 B. 乙烯 C. 苯 D. 乙烷 9. 下列关于乙炔的说法，错误的是（ ） A. 乙炔的分子式为C₂H₂，结构简式为CH≡CH B. 乙炔是无色无味的气体，易溶于水 C. 乙炔能发生加成反应，可与溴水反应生成1,1,2,2-四溴乙烷 D. 乙炔燃烧时火焰明亮，伴有浓烟 10. 下列关于芳香烃的说法，正确的是（ ） A. 芳香烃都含有苯环结构 B. 芳香烃都能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C. 苯是最简单的芳香烃，属于饱和烃 D. 芳香烃只能发生取代反应，不能发生加成反应 11. 下列各组烃中，互为同系物的是（ ） A. 甲烷和乙烯 B. 苯和甲苯（C₇H₈） C. 乙烯和乙炔 D. 正丁烷和异丁烷 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 烃是指只含有______和______两种元素的有机化合物，根据结构可分为______、______、______和______等。 2. 甲烷的空间结构为______，其电子式为______，实验室制取甲烷的化学方程式为______。 3. 乙烯的结构简式为______，分子中含有______官能团，能使溴水褪色，反应的化学方程式为______，该反应属于______反应。 4. 苯分子中6个碳原子和6个氢原子______，6个碳碳键______，苯与液溴在铁粉作催化剂条件下反应属于______反应。 5. 烷烃的化学性质稳定，在光照条件下能与氯气发生______反应；烯烃和炔烃因含有______或______，化学性质活泼，易发生加成反应和氧化反应。 6. 随着碳原子数增多，烷烃的熔沸点逐渐______，密度逐渐______，常温下，碳原子数≤4的烷烃为______态。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 甲烷、乙烯、苯都属于烃，且都能燃烧。（ ） 2. 乙烯能使溴水褪色，苯也能使溴水褪色，两者褪色原理相同。（ ） 3. 烷烃的同分异构体中，支链越多，熔沸点越低。（ ） 4. 苯与浓硝酸、浓硫酸共热发生硝化反应，属于取代反应。（ ） 5. 乙炔能与氯化氢发生加成反应，可用于制取聚氯乙烯。（ ） 6. 所有芳香烃都有毒，且难溶于水。（ ） 7. 乙烷和氯气在光照下反应，只能生成一种氯代物。（ ） 8. 乙烯是重要的化工原料，可用于制取乙醇、聚乙烯等。（ ） 9. 苯的结构中不存在碳碳双键，故不能发生加成反应。（ ） 二、提升题（共30分） 简答题与探究题（每题10分，共30分） 1. ① 简述烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃的结构特点和化学性质（各举2个典型反应），② 写出下列反应的化学方程式：a. 甲烷与氯气在光照下生成一氯甲烷；b. 乙烯与氢气加成；c. 乙炔与溴水1:1加成；③ 分析下列实验现象的原因：a. 甲烷燃烧时火焰为淡蓝色，而乙炔燃烧时火焰明亮且伴有浓烟；b. 乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，而甲烷不能。 2. ① 设计实验鉴别下列各组烃：a. 甲烷、乙烯、乙炔；b. 苯和甲苯；c. 乙烷和乙烯（写出实验原理、仪器、步骤、预期现象及结论）；② 简述烃在工农业生产和日常生活中的应用（至少2例），结合具体场景说明；③ 标准状况下，2.24L某烃完全燃烧后，生成4.4g二氧化碳和1.8g水，该烃的相对分子质量为28，推断该烃的分子式和结构简式，并写出其所有同分异构体的结构简式。 3. ① 分析烃的物理性质递变规律（以烷烃为例，从熔沸点、密度、状态三方面说明），并解释原因；② 为什么苯的化学性质既不同于烷烃，也不同于烯烃？为什么甲烷与氯气的反应需要光照条件，而乙烯与溴水的反应在常温下就能进行？结合分子结构和反应原理说明；③ 某烃A的分子式为C₆H₁₂，能使溴水褪色，且能发生加聚反应，A与氢气加成后生成2-甲基戊烷，推断A的结构简式，并说明推断理由；该烃属于哪一类烃？其官能团是什么？   参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. C 2. B 3. D 4. C 5. A 6. B 7. C 8. B 9. B 10. A 11. B （二）填空题 1. 碳；氢；烷烃；烯烃；炔烃；芳香烃 2. 正四面体结构；H:C:H（电子式中C周围有3对孤对电子）；CH₃COONa + NaOH = Na₂CO₃ + CH₄↑ 3. CH₂=CH₂；碳碳双键（C=C）；CH₂=CH₂ + Br₂ → BrCH₂CH₂Br；加成 4. 共平面；完全相同（介于单键和双键之间的特殊化学键）；取代 5. 取代；碳碳双键（C=C）；碳碳三键（C≡C） 6. 升高；增大；气 （三）判断题 1. √ 2. × 3. √ 4. √ 5. √ 6. × 7. × 8. √ 9. × 二、提升题 1. 简答题与化学方程式书写 ①烷烃：结构特点：分子中只含碳碳单键，属于饱和烃，通式为CₙH₂ₙ₊₂，碳原子呈链状连接。化学性质：1. 燃烧反应：CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O（甲烷燃烧）；2. 取代反应：CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl（甲烷与氯气反应）。 烯烃：结构特点：分子中含一个碳碳双键，属于不饱和烃，通式为CₙH₂ₙ，双键两端的碳原子与其他原子共平面。化学性质：1. 加成反应：CH₂=CH₂ + Br₂ → BrCH₂CH₂Br（乙烯与溴水反应）；2. 氧化反应：5CH₂=CH₂ + 12KMnO₄ + 18H₂SO₄ = 10CO₂ + 12MnSO₄ + 6K₂SO₄ + 28H₂O（乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色）。 炔烃：结构特点：分子中含一个碳碳三键，属于不饱和烃，通式为CₙH₂ₙ₋₂，三键两端的碳原子与其他原子共直线。化学性质：1. 加成反应：CH≡CH + H₂ =CH₂=CH₂（乙炔与氢气1:1加成）；2. 燃烧反应：2CH≡CH + 5O₂ = 4CO₂ + 2H₂O（乙炔燃烧）。 芳香烃（以苯为例）：结构特点：分子中含苯环，6个碳原子之间为介于单键和双键之间的特殊化学键，所有原子共平面。化学性质：1. 取代反应： + HNO₃（浓） 浓H₂SO₄ △ -NO₂ + H₂O（苯的硝化反应）； ② 化学方程式及反应类型 a. 甲烷与氯气生成一氯甲烷：CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl；反应类型：取代反应 b. 乙烯与氢气加成：CH₂=CH₂ + H₂ = CH₃CH₃；反应类型：加成反应 c. 乙炔与溴水1:1加成：CH≡CH + Br₂ → BrCH=CHBr；反应类型：加成反应 ③ 实验现象原因分析 a. 甲烷燃烧火焰为淡蓝色，乙炔燃烧火焰明亮且有浓烟的原因：甲烷中碳的质量分数为75%，乙炔中碳的质量分数为92.3%；碳的质量分数越高，燃烧时碳不完全燃烧的程度越大，产生的炭粒越多，火焰越明亮，浓烟越明显。 b. 乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，甲烷不能的原因：乙烯分子中含有碳碳双键，具有还原性，能被酸性高锰酸钾溶液氧化，导致溶液褪色；甲烷分子中只含碳碳单键，化学性质稳定，不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，故溶液不褪色。 2. ① 烃的鉴别实验设计 a. 鉴别甲烷、乙烯、乙炔 实验原理：甲烷为饱和烃，不与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应；乙烯含碳碳双键，能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应，使溶液褪色，与溴水1:1加成；乙炔含碳碳三键，能与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应，使溶液褪色，与溴水1:2加成，且燃烧有浓烟。 仪器：试管、胶头滴管、溴水、酸性高锰酸钾溶液、酒精灯、导管、烧杯、待测气体。 步骤：1. 取三支试管，分别加入少量溴水，通入待测气体，观察溴水褪色情况及所需气体体积；2. 另取三支试管，分别加入少量酸性高锰酸钾溶液，通入待测气体，观察溶液是否褪色；3. 分别点燃三种气体，观察火焰颜色和浓烟情况。 预期现象及结论：1. 不能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色，燃烧火焰淡蓝色、无浓烟的是甲烷；2. 能使两种溶液褪色，与溴水1:1加成褪色，燃烧火焰较明亮、少量浓烟的是乙烯；3. 能使两种溶液褪色，与溴水1:2加成褪色，燃烧火焰明亮、浓烟明显的是乙炔。 b. 鉴别苯和甲苯 实验原理：苯分子中无碳碳双键，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色；甲苯中苯环对侧链甲基有影响，使甲基易被氧化，能使酸性高锰酸钾溶液褪色。 仪器：试管、胶头滴管、酸性高锰酸钾溶液、待测液体。 步骤：1. 取两支试管，分别加入少量待测液体；2. 向两支试管中各滴加少量酸性高锰酸钾溶液，振荡后观察溶液颜色变化。 预期现象及结论：1. 溶液不褪色的是苯；2. 溶液褪色的是甲苯。 c. 鉴别乙烷和乙烯 实验原理：乙烷为饱和烃，不与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应；乙烯含碳碳双键，能与两种溶液反应使溶液褪色。 仪器：试管、胶头滴管、溴水、酸性高锰酸钾溶液、待测气体。 步骤：1. 取两支试管，分别加入少量溴水，通入待测气体，观察现象；2. 另取两支试管，分别加入少量酸性高锰酸钾溶液，通入待测气体，观察现象。 预期现象及结论：1. 不能使两种溶液褪色的是乙烷；2. 能使两种溶液褪色的是乙烯。 ② 烃的应用场景 应用1：甲烷的应用。甲烷是天然气、沼气的主要成分，可作为清洁燃料用于居民生活取暖、做饭，也可用于工业发电；甲烷还可作为化工原料，用于制取甲醇、甲醛、氯乙烯等化工产品。 应用2：乙烯和苯的应用。乙烯是重要的化工原料，可用于制取聚乙烯塑料（用于制作食品包装袋、塑料容器等）、乙醇（用于医疗消毒、燃料等）；苯可用于制取苯乙烯（用于合成聚苯乙烯塑料）、硝基苯（用于化工中间体），也可作为有机溶剂用于溶解油漆、橡胶等。 ③ 烃的分子式、结构简式及同分异构体 步骤1：计算烃的物质的量：n(烃) = 2.24L / 22.4L·mol⁻¹ = 0.1mol 步骤2：计算燃烧产物的物质的量：n(CO₂) = 4.4g / 44g·mol⁻¹ = 0.1mol；n(H₂O) = 1.8g / 18g·mol⁻¹ = 0.1mol 步骤3：确定烃的分子式：1mol烃中含C原子数 = 0.1mol / 0.1mol = 1；含H原子数 = 0.1mol×2 / 0.1mol = 2；故最简式为CH₂，相对分子质量为28，分子式为C₂H₄。 步骤4：结构简式：CH₂=CH₂（乙烯） 步骤5：同分异构体：无同分异构体（C₂H₄只有一种结构） 3.① 烷烃的物理性质递变规律及原因 熔沸点：随着碳原子数增多，烷烃的熔沸点逐渐升高；相同碳原子数的烷烃，支链越多，熔沸点越低。原因：烷烃分子间存在范德华力，碳原子数越多，分子间作用力越强，熔沸点越高；支链越多，分子空间结构越不规则，分子间接触面积越小，作用力越弱，熔沸点越低。 密度：随着碳原子数增多，烷烃的密度逐渐增大，但始终小于水的密度（ρ < 1g·cm⁻³）。原因：碳原子数增多，分子质量增大，分子间距离减小，密度增大；烷烃分子中碳氢原子的成键方式和空间结构决定了其密度始终小于水。 状态：常温下，碳原子数≤4的烷烃为气态；5~16个碳原子的烷烃为液态；17个及以上碳原子的烷烃为固态。原因：碳原子数增多，分子间作用力增强，物质的状态从气态逐渐过渡到液态、固态。 ② 反应差异原因分析 苯的化学性质不同于烷烃和烯烃的原因：苯分子中6个碳原子之间的化学键是介于单键和双键之间的特殊化学键，既没有典型单键的稳定性，也没有典型双键的不饱和性。因此，苯不能像烷烃那样发生典型的取代反应（需剧烈条件），也不能像烯烃那样发生典型的加成反应（易与溴水等加成），而是易发生芳香族取代反应，难发生加成反应（需催化剂、加热条件）。 甲烷与氯气反应需光照，乙烯与溴水反应常温进行的原因：甲烷与氯气的反应是取代反应，需要光照提供能量，使氯气分子发生解离生成氯原子（自由基），进而引发取代反应；乙烯与溴水的反应是加成反应，乙烯分子中碳碳双键的一个键易断裂，溴分子在常温下就能与双键发生加成反应，无需额外提供能量。 ③ 烃A的推断 结构简式：(CH₃)₂C=CHCH₂CH₃ 或 (CH₃)₂CHCH=CHCH₃（需结合加成产物推导） 推断理由：分子式为C₆H₁₂，能使溴水褪色、发生加聚反应，说明含碳碳双键，属于烯烃；与氢气加成后生成2-甲基戊烷（结构简式为(CH₃)₂CHCH₂CH₂CH₃），说明A的碳骨架与2-甲基戊烷相同，双键位置在不同碳原子之间。结合碳骨架对称性，可能的结构为(CH₃)₂C=CHCH₂CH₃（2-甲基-1-戊烯）或(CH₃)₂CHCH=CHCH₃（4-甲基-2-戊烯）等。 类别：烯烃；官能团：碳碳双键（C=C）。 学科网（北京）股份有限公司 $