5-2 最基础的一类有机化合物——烃 同步作业 《化学（加工制造类）》同步教学 高教版

主题五 简单有机化合物及其应用 第二节 最基础的一类有机化合物——烃 同步作业 一、基础题（共70分） （一）选择题（每题3分，共33分） 1. 下列关于烃的定义，正确的是（ ） A. 含有碳元素的化合物 B. 含有碳、氢元素的化合物 C. 只含有碳、氢两种元素的化合物 D. 含有碳、氢、氧三种元素的化合物 2. 最简单的烃是（ ） A. 甲烷 B. 乙烯 C. 乙炔 D. 苯 3. 下列物质中，属于烷烃的是（ ） A. C₂H₄ B. C₃H₈ C. C₂H₂ D. C₆H₆ 4. 加工制造中，甲烷常用作燃料，其充分燃烧的产物是（ ） A. CO和H₂O B. CO₂和H₂O C. C和H₂O D. CO₂和H₂ 5. 下列关于乙烯（C₂H₄）的性质，说法正确的是（ ） A. 乙烯是无色无味的气体 B. 乙烯能使溴的四氯化碳溶液褪色 C. 乙烯不能发生加成反应 D. 乙烯的密度比空气大 6. 加工制造中，用于焊接金属时作保护气的烃是（ ） A. 甲烷 B. 乙烯 C. 乙炔 D. 无合适烃类（烃类可燃，不适合） 7. 下列反应中，属于烷烃特征反应的是（ ） A. 加成反应 B. 取代反应 C. 加聚反应 D. 氧化反应 8. 下列关于乙炔（C₂H₂）的说法，错误的是（ ） A. 乙炔俗称电石气，是无色有刺激性气味的气体 B. 乙炔能使酸性高锰酸钾溶液褪色 C. 乙炔可用于焊接和切割金属 D. 乙炔的结构中含有碳碳三键 9. 加工制造中，苯常用作有机溶剂，其分子结构的特点是（ ） A. 含有碳碳单键和碳碳双键 B. 含有碳碳三键 C. 六个碳原子之间的键完全相同，是一种介于单键和双键之间的独特键 D. 是直线形结构 10. 下列物质中，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是（ ） A. 甲烷 B. 乙烯 C. 乙炔 D. 甲苯 11. 加工制造中，下列烃的应用错误的是（ ） A. 甲烷用作天然气燃料 B. 乙烯用于制造塑料 C. 乙炔用于焊接金属 D. 苯用作饮用水消毒剂 （二）填空题（每空2分，共28分） 1. 烃是只含有______和______两种元素的有机化合物，根据分子中碳原子之间的成键方式和结构，可分为______、______和______等。 2. 烷烃的分子通式为______（n≥1），其分子中碳原子之间都以______键结合，属于饱和烃；乙烯的分子通式为C₂H₄，分子中含有______键，属于不饱和烃。 3. 甲烷（CH₄）是______色______味的气体，______溶于水，是天然气、沼气的主要成分，其充分燃烧的化学方程式为______。 4. 乙烯是重要的化工原料，可用于制造______（如聚乙烯塑料）、合成纤维等；乙烯能发生______反应，如与溴水反应生成1,2-二溴乙烷，该反应可用于鉴别乙烯与烷烃。 5. 乙炔的分子通式为______，其燃烧时火焰______，温度高，可用于焊接和切割金属；苯的分子式为______，其化学性质稳定，易发生______反应，难发生加成反应。 （三）判断题（每题1分，共9分，对的打“√”，错的打“×”） 1. 所有烃类化合物都只含有碳和氢两种元素。（ ） 2. 烷烃都能使酸性高锰酸钾溶液褪色。（ ） 3. 甲烷、乙烯、乙炔都能在空气中燃烧，生成二氧化碳和水。（ ） 4. 乙烯的结构中含有碳碳双键，因此能发生加成反应和加聚反应。（ ） 5. 苯的分子结构中含有碳碳双键，因此能使溴水褪色。（ ） 6. 加工制造中，聚乙烯塑料是由乙烯通过加聚反应制得的。（ ） 7. 乙炔俗称电石气，是通过电石与水反应制得的。（ ） 8. 烷烃的密度都比水大，且难溶于水。（ ） 9. 苯是一种有毒的有机溶剂，使用时需注意防护。（ ） 二、提升题（共30分） （一）实验设计题（10分） 加工制造中，需鉴别甲烷、乙烯和乙炔三种无色气体，设计实验方案如下： 1. 实验目的：通过化学性质鉴别甲烷、乙烯和乙炔； 2. 实验原理：① 甲烷性质稳定，不与溴水、酸性高锰酸钾溶液反应；② 乙烯、乙炔能与溴水发生加成反应，使溴水褪色，且乙炔与溴水反应的速率比乙烯慢；③ 乙烯、乙炔能使酸性高锰酸钾溶液褪色； 3. 所需仪器和药品： 仪器：______、______、______、______、______； 药品：甲烷、乙烯、乙炔气体（均为储气瓶盛放）、溴水、酸性高锰酸钾溶液、试管、胶头滴管、导管、橡胶塞； 4. 实验步骤： ① 取3支试管，分别标记为A、B、C，各加入5mL溴水； ② 用导管分别向3支试管中通入少量待测气体，观察现象：______的试管中溴水不褪色，该气体为甲烷；______的试管中溴水褪色较快，该气体为乙烯；______的试管中溴水褪色较慢，该气体为乙炔； ③ 另取3支试管，分别标记为D、E、F，各加入5mL酸性高锰酸钾溶液； ④ 用导管分别向3支试管中通入少量待测气体，观察现象：______的试管中酸性高锰酸钾溶液不褪色，该气体为甲烷；______的试管中酸性高锰酸钾溶液褪色，该气体为乙烯或乙炔； 5. 实验现象与结论： ① 溴水不褪色、酸性高锰酸钾溶液不褪色的是______； ② 溴水褪色较快、酸性高锰酸钾溶液褪色的是______； ③ 溴水褪色较慢、酸性高锰酸钾溶液褪色的是______； 6. 注意事项： ① 气体通入时需控制速率，避免气体逸出； ② 溴水和酸性高锰酸钾溶液具有腐蚀性，操作时需小心； 7. 拓展应用：加工制造中，如何利用乙烯的加聚反应制备聚乙烯塑料？说明该反应的原理及聚乙烯的工业用途。 （二）分析题（10分） 1. 加工制造中，甲烷、乙烯、乙炔都可用作燃料，但实际应用中甲烷更常用作民用燃料，而乙烯、乙炔多用于工业生产，分析原因（结合烃的性质、成本、安全性）； 2. 烷烃、烯烃、炔烃的化学性质存在差异，分析其结构差异（碳碳键类型）对化学性质的影响，举例说明三种烃类的典型反应（各举一例）； 3. 苯是加工制造中常用的有机溶剂，但苯具有毒性，且易挥发。分析使用苯时需采取的安全防护措施，提出一种可替代苯的环保型有机溶剂，并说明理由。 （三）计算题（10分） 1. 加工制造中，使用甲烷作为燃料加热金属零件，甲烷完全燃烧的化学方程式为CH₄ + 2O₂点燃=CO₂ + 2H₂O。若燃烧32g甲烷（CH₄摩尔质量16g/mol），计算： （1）参与反应的O₂的质量（O₂摩尔质量32g/mol）； （2）生成CO₂的物质的量； （3）生成H₂O的体积（标准状况下H₂O为液体，密度1g/cm³）（写出计算过程）； 2. 乙烯（C₂H₄）通过加聚反应生成聚乙烯（(C₂H₄)ₙ），若生成140g聚乙烯（聚乙烯摩尔质量28n g/mol），计算： （1）需要乙烯的物质的量； （2）需要乙烯的质量（C₂H₄摩尔质量28g/mol）； （3）若乙烯的利用率为90%，实际需要乙烯的质量（写出计算过程）； 3. 乙炔（C₂H₂）用于焊接金属时，充分燃烧的化学方程式为2C₂H₂ + 5O₂=4CO₂ + 2H₂O。若焊接时消耗乙炔4g（C₂H₂摩尔质量26g/mol），计算： （1）需要O₂的物质的量； （2）生成CO₂的质量（CO₂摩尔质量44g/mol）； （3）生成H₂O的物质的量（写出计算过程）。 参考答案 一、基础题 （一）选择题 1. C 2. A 3. B 4. B 5. B 6. D 7. B 8. A 9. C 10. A 11. D （二）填空题 1. 碳（C）；氢（H）；烷烃；烯烃；炔烃（或苯及其同系物） 2. CₙH₂ₙ₊₂；碳碳单；碳碳双 3. 无；无；难；CH₄ + 2O₂=CO₂ + 2H₂O 4. 塑料；加成 5. C₂H₂；明亮且带有浓烟；C₆H₆；取代 （三）判断题 1. √ 2. × 3. √ 4. √ 5. × 6. √ 7. √ 8. × 9. √ 二、提升题 （一）实验设计题 3. 仪器：试管；胶头滴管；导管；橡胶塞；集气瓶（或储气瓶接口） 4. 实验步骤： ② A（或任意标记）；B（或任意标记）；C（或任意标记）； ④ D（或任意标记）；E、F（或对应标记）； 5. 实验现象与结论： ① 甲烷； ② 乙烯； ③ 乙炔； 6. 拓展应用：制备原理：乙烯分子中含有碳碳双键，在一定条件（如加热、加压、催化剂）下，多个乙烯分子发生加聚反应，碳碳双键打开相互连接，形成高分子化合物聚乙烯，反应方程式为nCH₂=CH₂→[CH₂-CH₂]ₙ。工业用途：聚乙烯具有良好的柔韧性、绝缘性、耐腐蚀性，可用于制造塑料薄膜、食品包装、管道、电线电缆绝缘层等。 （二）分析题 1. 原因：① 性质方面：甲烷性质稳定，燃烧时火焰平缓，安全性高；乙烯、乙炔性质较活泼，易发生加成反应等，更适合作为化工原料合成其他物质（如乙烯制塑料、乙炔制乙醛）；② 成本方面：甲烷主要来自天然气、沼气，来源广泛，开采和制备成本低；乙烯、乙炔多通过石油裂解、电石水解制备，成本较高；③ 安全性方面：甲烷易燃易爆，但爆炸极限范围相对较窄，民用使用时风险较低；乙炔易燃易爆，且电石制备乙炔时会产生杂质，安全性较差，不适合民用。综上，甲烷更适合作为民用燃料，乙烯、乙炔多用于工业生产。 2. 结构差异对性质的影响：① 烷烃：碳原子之间均为碳碳单键，结构稳定，化学性质不活泼，典型反应为取代反应（如甲烷与氯气在光照下反应生成氯代甲烷）；② 烯烃：含有碳碳双键，双键易断裂，化学性质活泼，典型反应为加成反应（如乙烯与溴水反应生成1,2-二溴乙烷）、加聚反应（如乙烯制聚乙烯）；③ 炔烃：含有碳碳三键，三键比双键更易断裂，化学性质比烯烃更活泼，典型反应为加成反应（如乙炔与溴水反应生成1,1,2,2-四溴乙烷）、氧化反应（如乙炔使酸性高锰酸钾溶液褪色）。举例：烷烃的取代反应：CH₄ + Cl₂→CH₃Cl + HCl；烯烃的加成反应：CH₂=CH₂ + Br₂→CH₂BrCH₂Br；炔烃的加成反应：CH≡CH + 2Br₂→CHBr₂CHBr₂。 3. 安全防护措施：① 操作时佩戴防毒口罩、护目镜，穿耐腐蚀实验服，避免直接接触；② 在通风橱中进行操作，防止苯蒸气挥发到空气中；③ 储存时密封保存，远离明火、热源，避免与氧化剂混存；④ 配备应急处理设备，如活性炭吸附装置、稀碳酸钠溶液（用于清洗污染）。替代溶剂：乙醇（或乙酸乙酯）。理由：乙醇无毒、易溶于水、挥发性较弱，且能溶解多数有机物（如油脂、树脂），环保且安全性高；乙酸乙酯具有类似苯的溶解性能，毒性较低，易挥发但挥发后对环境影响小，也是常用的环保型有机溶剂。 （三）计算题 1. 解：（1）n(CH₄)=32g÷16g/mol=2mol，由反应方程式可知n(O₂)=2n(CH₄)=4mol，m(O₂)=4mol×32g/mol=128g； （2）n(CO₂)=n(CH₄)=2mol； （3）n(H₂O)=2n(CH₄)=4mol，m(H₂O)=4mol×18g/mol=72g，V(H₂O)=72g÷1g/cm³=72cm³=72mL； 答：（1）128g；（2）2mol；（3）72mL。 2. 解：（1）聚乙烯的摩尔质量为28n g/mol，n(聚乙烯)=140g÷28n g/mol=5/n mol，由加聚反应方程式可知n(乙烯)=n(聚乙烯)×n=5mol； （2）m(乙烯)=5mol×28g/mol=140g； （3）实际需要乙烯的质量=140g÷90%≈155.56g； 答：（1）5mol；（2）140g；（3）≈155.56g。 3. 解：（1）n(C₂H₂)=4g÷26g/mol≈0.154mol，由反应方程式可知n(O₂)=5/2 n(C₂H₂)=5/2×0.154mol≈0.385mol； （2）n(CO₂)=2n(C₂H₂)=2×0.154mol≈0.308mol，m(CO₂)=0.308mol×44g/mol≈13.55g； （3）n(H₂O)=n(C₂H₂)=0.154mol； 答：（1）≈0.385mol；（2）≈13.55g；（3）≈0.154mol。 学科网（北京）股份有限公司 $