5-2 烃 同步作业 《化学（医药卫生类）》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. 下列关于烃的说法，正确的是（ ） A. 烃是指含有碳元素的化合物 B. 烃只含有碳和氢两种元素，属于有机化合物 C. 烃都难溶于水，且密度都比水大 D. 烃的化学反应都属于取代反应 2. 下列物质中，属于烷烃的是（ ） A. 乙烯（CH₂=CH₂） B. 甲烷（CH₄） C. 乙炔（CH≡CH） D. 苯（C₆H₆） 3. 甲烷是最简单的烃，其分子结构的特点是（ ） A. 平面正四边形 B. 正四面体 C. 直线形 D. 平面三角形 4. 下列关于乙烯（CH₂=CH₂）的说法，错误的是（ ） A. 乙烯分子中含有碳碳双键，属于不饱和烃 B. 乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色，发生氧化反应 C. 乙烯能与溴水反应生成1,2-二溴乙烷，属于加成反应 D. 乙烯是医用塑料的重要原料，但其本身有毒，不能用于医药领域 5. 下列反应中，属于烷烃特有的反应是（ ） A. 加成反应 B. 取代反应 C. 氧化反应 D. 聚合反应 6. 苯（C₆H₆）的分子结构中，不存在典型的碳碳双键，其化学性质的特点是（ ） A. 易发生加成反应，难发生取代反应 B. 易发生取代反应，能发生加成反应 C. 能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色 D. 常温下为气态，易溶于水 7. 下列烃中，能使溴水褪色的是（ ） A. 甲烷（CH₄） B. 乙烷（CH₃CH₃） C. 乙烯（CH₂=CH₂） D. 苯（C₆H₆） 8. 烷烃的通式是（ ） A. CₙH₂ₙ（n≥2） B. CₙH₂ₙ₊₂（n≥1） C. CₙH₂ₙ₋₂（n≥2） D. CₙH₂ₙ₋₆（n≥6） 9. 医药合成中常用苯作为溶剂，其原因是（ ） A. 苯易溶于水，毒性小 B. 苯的沸点适中，化学性质较稳定 C. 苯能与大多数药物发生反应 D. 苯的密度比水大，易分层 10. 下列关于乙炔（CH≡CH）的说法，正确的是（ ） A. 乙炔分子中含有碳碳三键，属于饱和烃 B. 乙炔能与氯化氢反应生成氯乙烯，用于合成聚氯乙烯（医用塑料） C. 乙炔难溶于有机溶剂，易溶于水 D. 乙炔的燃烧产物只有二氧化碳，无污染 11. 下列烃的命名，正确的是（ ） A. C₂H₆：乙烷 B. C₃H₆：丙烷 C. C₄H₈：丁炔 D. C₆H₆：环己烷 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 烃是指仅由______和______两种元素组成的有机化合物，根据分子中碳碳键的类型可分为______、______、______和______等。 2. 甲烷是______色______味的气体，密度比空气______，溶于水；甲烷的主要化学性质有（如燃烧）和______（如与氯气反应），其燃烧的化学方程式为______。 3. 乙烯是______色______味的气体，分子中含有______（官能团），因此具有不饱和性，能发生______反应和______反应；乙烯燃烧的化学方程式为______，燃烧时火焰______并伴有黑烟。 4. 苯是______色、有______气味的液体，______溶于水，溶于有机溶剂；苯的分子式为，其分子结构中碳碳键是介于______和______之间的特殊化学键。 5. 医药领域中，烃的应用广泛，如______可作为医用燃料，______可用于合成医用塑料（如聚乙烯），______可作为药物合成的中间体。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 所有烃都能燃烧，燃烧产物均为二氧化碳和水。（ ） 2. 烷烃分子中碳原子之间只存在碳碳单键，属于饱和烃。（ ） 3. 乙烯能使溴水褪色，是因为发生了取代反应。（ ） 4. 苯的化学性质稳定，不能发生加成反应，只能发生取代反应。（ ） 5. 甲烷与氯气在光照条件下反应，生成的产物有多种，属于取代反应。（ ） 6. 烃的密度都比水小，且难溶于水，易溶于有机溶剂。（ ） 7. 乙炔燃烧时火焰明亮，可用于焊接金属，其原理与医药应用无关。（ ） 8. 烷烃的通式为CₙH₂ₙ₊₂，随着碳原子数增多，沸点逐渐升高。（ ） 9. 苯是有毒物质，医药使用中需严格控制其残留量，避免危害人体健康。（ ） 二、提升题（共30分） 简答题与探究题（每题10分，共30分） 1. ① 简述甲烷、乙烯、苯三种烃的分子结构特点及主要化学性质差异，分析结构对性质的影响；② 写出下列反应的化学方程式，并注明反应类型：a. 甲烷与氯气在光照下的第一步反应；b. 乙烯与溴水的反应；c. 苯与液溴在铁粉催化下的反应；d. 乙烯的聚合反应（合成聚乙烯）；③ 结合医药卫生领域，举例说明乙烯和苯的应用，分析其性质与用途的关系。 2. ① 设计实验鉴别三种无色气体：甲烷、乙烯、乙炔（写出实验原理、仪器、步骤、预期现象及结论）；② 某医药实验室需用苯作为溶剂，若不慎将苯泄漏，简述其处理方法及注意事项（结合苯的性质）；③ 现有两种烃：乙烷（C₂H₆）和乙烯（C₂H₄），分别取等质量的两种气体完全燃烧，计算消耗氧气的质量比（写出计算过程），并说明该差异与烃的含氢量的关系。 3. ① 分析烃在医药合成和医用材料中的应用（至少3例，如聚乙烯医用导管、苯合成阿司匹林中间体、乙炔合成氯乙烯），结合具体例子说明其结构或性质与用途的关联；② 苯的结构特殊，既具有饱和烃的某些性质，又具有不饱和烃的某些性质。设计实验验证苯能否与酸性高锰酸钾溶液、溴水发生反应，写出实验步骤、现象及结论，说明实验结果反映的苯的结构特点；③ 某烃的分子式为C₃H₆，写出其可能的结构简式，说明它们的类别（烷烃、烯烃等）及化学性质差异，设计实验区分这两种同分异构体（写出实验方法及现象）。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. B 2. B 3. B 4. D 5. B 6. B 7. C 8. B 9. B 10. B 11. A （二）填空题 1. 碳（C）；氢（H）；烷烃；烯烃；炔烃；芳香烃 2. 无；无；小；难；燃烧反应；取代反应；CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O 3. 无；稍有；碳碳双键（C=C）；加成；氧化；C₂H₄ + 3O₂ = 2CO₂ + 2H₂O；明亮 4. 无；特殊；难；易；C₆H₆；碳碳单键；碳碳双键 5. 甲烷（CH₄）；乙烯（C₂H₄）；苯（C₆H₆）（或其他合理答案） （三）判断题 1. √ 2. √ 3. ×（加成反应） 4. ×（苯能发生加成反应，如与氢气加成生成环己烷） 5. √ 6. √ 7. ×（乙炔合成的聚氯乙烯可用于医用材料，存在间接医药关联） 8. √ 9. √ 二、提升题 1. 结构与性质分析 ① 三种烃的结构特点及性质差异： 甲烷（CH₄）：结构特点为正四面体结构，碳原子与氢原子形成4个碳氢单键，属于饱和烃；性质差异：化学性质稳定，仅能发生燃烧和取代反应，不与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应。 乙烯（C₂H₄）：结构特点为平面结构，含碳碳双键（不饱和键）；性质差异：化学性质活泼，能发生加成、氧化、聚合反应，可使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色。 苯（C₆H₆）：结构特点为平面正六边形，含介于单键和双键之间的特殊化学键；性质差异：化学性质较稳定，易发生取代反应，能与氢气发生加成反应，但不与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应（溴水仅发生萃取）。 结构对性质的影响：碳原子的成键方式（单键/双键/特殊键）决定烃的饱和性，饱和烃（如甲烷）以取代反应为主，不饱和烃（如乙烯）以加成反应为主，苯的特殊结构使其兼具饱和烃和不饱和烃的部分性质。 ② 化学方程式及反应类型： a. 甲烷与氯气第一步反应：CH₄ + Cl₂ = CH₃Cl + HCl，反应类型：取代反应； b. 乙烯与溴水反应：CH₂=CH₂ + Br₂ → CH₂BrCH₂Br，反应类型：加成反应； c. 苯与液溴反应：C₆H₆ + Br₂ = C₆H₅Br + HBr↑，反应类型：取代反应（溴代反应）； d. 乙烯聚合反应：nCH₂=CH₂ = [-CH₂-CH₂-]ₙ，反应类型：加聚反应（聚合反应）。 ③ 医药领域应用及性质-用途关系： 乙烯（C₂H₄）：性质为含碳碳双键，能发生加聚反应；用途：合成聚乙烯（医用塑料），用于制作医用导管、输液器等，利用其聚合后形成的高分子材料具有无毒、耐腐蚀、易加工的性质。 苯（C₆H₆）：性质为化学性质较稳定，易发生取代反应，能作为溶剂溶解多种有机物；用途：药物合成中间体（如合成阿司匹林的前体水杨酸），利用其溶剂特性和易衍生化的性质，为药物分子的结构修饰提供基础。 2. 实验设计与计算 ① 鉴别三种气体的实验设计： 实验原理：乙烯、乙炔含不饱和键，能使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色，且乙炔燃烧火焰更明亮、黑烟更浓；甲烷为饱和烃，不与上述试剂反应，燃烧火焰淡蓝色。 仪器：集气瓶、试管、胶头滴管、溴水、酸性高锰酸钾溶液、燃烧匙、酒精灯； 步骤：1. 取三个集气瓶，分别收集三种未知气体，编号为A、B、C；2. 向每个集气瓶中滴加少量溴水，振荡，观察褪色情况；3. 向褪色的两支集气瓶中再滴加少量酸性高锰酸钾溶液，振荡，观察褪色程度；4. 用燃烧匙分别取少量气体点燃，观察火焰颜色及黑烟情况； 预期现象及结论：1. 溴水和酸性高锰酸钾溶液均不褪色，燃烧火焰淡蓝色的是甲烷；2. 溴水和酸性高锰酸钾溶液均褪色，燃烧火焰明亮、黑烟较少的是乙烯；3. 溴水和酸性高锰酸钾溶液均褪色，燃烧火焰极明亮、黑烟浓厚的是乙炔。 ② 苯泄漏的处理方法及注意事项： 处理方法：1. 立即疏散泄漏区域人员，保持通风；2. 用沙土、活性炭等吸附剂覆盖泄漏物，避免扩散；3. 收集吸附后的泄漏物，放入密封容器中按危险废物处理，禁止直接排放； 注意事项：1. 苯易挥发、有毒，处理时需佩戴防护口罩、手套，避免皮肤接触和吸入蒸气；2. 苯易燃，需远离火源、热源，禁止使用明火照明或加热；3. 处理后需对区域进行通风换气，检测苯蒸气浓度达标后再恢复使用（结合苯的挥发性、毒性、可燃性）。 ③ 乙烷与乙烯燃烧消耗氧气的质量比： 计算过程：设两种气体质量均为m g； 乙烷（C₂H₆）的摩尔质量为30g/mol，n(C₂H₆)=m/30 mol，燃烧方程式：2C₂H₆ + 7O₂ 点燃 4CO₂ + 6H₂O，1mol C₂H₆消耗3.5mol O₂，故消耗O₂的物质的量=3.5m/30 = 7m/60 mol； 乙烯（C₂H₄）的摩尔质量为28g/mol，n(C₂H₄)=m/28 mol，燃烧方程式：C₂H₄ + 3O₂ 点燃 2CO₂ + 2H₂O，1mol C₂H₄消耗3mol O₂，故消耗O₂的物质的量=3m/28 mol； 质量比（乙烷:乙烯）= (7m/60 × 32) : (3m/28 × 32) = 7/60 : 3/28 = 49:45； 与含氢量的关系：烃的含氢量越高，等质量燃烧消耗氧气越多；乙烷的含氢量（6/30=20%）高于乙烯（4/28≈14.3%），故乙烷消耗氧气更多。 3. 医药应用与同分异构体分析 ① 烃在医药领域的应用： 例1：聚乙烯（由乙烯聚合生成），结构：[-CH₂-CH₂-]ₙ，性质：无毒、耐腐蚀、柔韧性好；用途：制作医用导管、输液袋、人工关节外壳等，利用其高分子结构带来的物理稳定性和生物相容性； 例2：苯（C₆H₆），结构：特殊环状结构，性质：易发生取代反应、能溶解有机物；用途：合成阿司匹林的中间体（水杨酸），通过苯的溴代、水解等反应引入官能团，构建药物分子骨架； 例3：氯乙烯（由乙炔与氯化氢加成生成），结构：CH₂=CHCl，性质：含碳碳双键，能发生加聚反应；用途：合成聚氯乙烯（PVC），用于制作医用手套、输血器等，利用其聚合后形成的材料具有耐磨、防水、易消毒的性质； 例4：甲烷（CH₄），性质：燃烧放热、产物无污染；用途：作为医用燃气（如配合氧气用于腹腔镜手术的气腹辅助），利用其燃烧稳定、无毒的性质。 ② 验证苯与酸性高锰酸钾溶液、溴水反应的实验： 实验步骤：1. 取两支试管，分别加入2mL苯，编号为1、2；2. 向试管1中滴加3滴酸性高锰酸钾溶液，振荡后静置；3. 向试管2中滴加3滴溴水，振荡后静置；4. 观察两支试管的溶液颜色变化及分层情况； 预期现象：1. 试管1：酸性高锰酸钾溶液不褪色，溶液分层（上层为苯层，下层为紫红色高锰酸钾溶液）；2. 试管2：溴水不褪色，溶液分层（上层为橙红色溴的苯溶液，下层为无色水层）； 结论：苯不能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，也不能与溴水发生加成反应；反映的结构特点：苯分子中不存在典型的碳碳双键，其碳碳键是特殊的稳定结构，故不具备不饱和烃的典型加成、氧化性质。 ③ C₃H₆的同分异构体及区分实验： 可能的结构简式及类别：1. 丙烯：CH₂=CHCH₃（烯烃，含碳碳双键）；2. 环丙烷：△（环状烷烃，仅含碳碳单键）； 化学性质差异：丙烯能发生加成反应（使溴水、酸性高锰酸钾溶液褪色），环丙烷化学性质较稳定，不与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应（常温下）； 区分实验：取两支试管，分别加入少量两种物质，各滴加少量溴水，振荡；能使溴水褪色的是丙烯（CH₂=CHCH₃ + Br₂ → CH₂BrCHBrCH₃）；无明显现象的是环丙烷。 学科网（北京）股份有限公司 $