内容正文:
课时跟踪检测(五) 有机物中碳原子的成键特点及结构的表示方法
一、选择题
1.目前已知化合物中数量、品种最多的是碳的化合物,下列关于其原因的叙述不正确的是 ( )
A.碳原子之间,碳原子与其他原子(如氢原子)之间都可以形成4个共价键
B.碳原子性质活泼,可以与多数非金属元素原子形成共价键
C.碳原子之间既可以形成稳定的单键,又可以形成双键和三键
D.多个碳原子可以形成长度不同的链及环,且链、环之间又可以相互结合
2.下列说法错误的是 ( )
A.C4H8分子中,既存在碳碳单键,又存在碳氢键
B.分子式为C3H6的有机物,可能呈链状,也可能呈环状
C.分子式为C3H6O的有机物,分子内一定存在碳碳双键
D.在有机物分子中,只要存在连接4个单键的碳原子,则一定存在四面体结构片段
3.下列关于丙烯(CH3—CH==CH2)的说法正确的是 ( )
A.丙烯分子有7个σ键,1个π键
B.丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化
C.丙烯分子存在非极性键
D.丙烯分子中3个碳原子在同一直线上
4.下列化学式及其对应的结构式中,从成键情况看不合理的是 ( )
A.CH3N: B.CH4Si:
C.CH4S: D.CH2SeO:
5.下列有机物分子的键线式表示正确的是 ( )
A.乙烷 B.丙烯
C.乙醇 D.乙酸
6.下列表示正确的是 ( )
A.乙醛的结构简式:CH3COH
B.2⁃丁烯的键线式:
C.S2-的结构示意图:
D.过氧化钠的电子式:Na+[︰︰︰]2-Na+
7.下列化学用语正确的是 ( )
A.空间填充模型既可以表示甲烷分子,也可以表示四氯化碳分子
B.甲醛分子的电子式为H︰︰H
C.硝基苯的结构简式为
D.有机物CH2==CH—CH2—CH3的键线式为
8.甲烷分子中的4个氢原子全部被苯基取代,可得如图所示的化合物,对该化合物的描述不正确的是 ( )
A.该化合物分子式为C25H20
B.该化合物为芳香烃
C.该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面
D.该化合物中所有原子一定处于同一平面
9.科学家最近在-100 ℃的低温下合成了一种烃X,该分子的球棍模型如图所示,下列说法不正确的是 ( )
A.该分子的分子式为C5H4
B.该分子中每个碳原子均形成4个化学键
C.该分子在一定条件下可与H2发生反应
D.该分子中只有C—C键,没有C==C键
10.关于的说法正确的是 ( )
A.所有碳原子可能都在同一平面上
B.最多有18个原子在同一平面上
C.一定有5个碳原子在同一直线上
D.至少有15个原子共面
11.已知甲醛(HCHO)分子中的4个原子是共平面的,下列分子中所有原子不可能同时存在于同一个平面上的是 ( )
A. B.
C. D.
12.已知某有机物分子结构为
。有关该分子,下列说法正确的是 ( )
A.分子中甲基(—CH3)上的氢原子有可能都与苯环共平面
B.—CHF2中两个F原子可能同时与双键共平面
C.最多有18个原子共平面
D.分子中至多有6个碳原子共线
13.(2025·无锡期末)α⁃氰基丙烯酸异丁酯可用作医用胶,其结构简式如图。下列关于α⁃氰基丙烯酸异丁酯的说法错误的是 ( )
A.其分子式为C8H11NO2
B.分子中的碳原子有3种杂化方式
C.分子中可能共平面的碳原子最多为6个
D.含有4种不同化学环境的氢原子
14.(2025·承德期末)环六亚甲基四胺是一种重要的化工原料,其结构简式如图所示。
下列关于环六亚甲基四胺分子结构的叙述正确的是 ( )
A.分子中所有的N、C原子共面
B.结构简式中标*的N原子处于分子的中心
C.分子中含有3个相同的C、N交替排列的六元环
D.连接分子中的4个N原子可构成一个正四面体
二、非选择题
15.(10分)如图所示为4个碳原子相互结合的方式。小球表示碳原子,短棍表示化学键,假设碳原子上其余的化学键都与氢原子结合。
(1)图中属于烷烃的是 (填字母,下同)。
(2)在上图所示的有机化合物中,碳原子与碳原子之间不仅可以形成单键,还可以形成 和 ;不仅可以形成 ,还可以形成碳环。
(3)含有双键的是 ,含有三键的是 。
16.(15分)Ⅰ.根据键线式或结构简式,写出下列有机物的分子式:
(1) 。
(2) 。
(3) 。
(4) 。
(5) 。
Ⅱ.某有机化合物的结构如下,分析其结构并回答下列问题。
(1)写出其分子式: 。
(2)其中含有 个不饱和碳原子,分子中有 种双键。
(3)分子中的饱和碳原子有 个;一定与苯环处于同一平面的碳原子有 个。
课时跟踪检测(五)
1.选B A项,碳原子最外层有4个电子,碳原子与碳原子、其他原子(如氢原子)之间形成4个共价键达到稳定结构,正确;B项,碳原子性质不活泼,不容易得失电子,易通过共用电子对形成共价键,错误;C项,碳原子之间成键方式具有多样性,碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键,还可以形成双键、三键,不仅可以形成碳链还可以形成碳环,正确;D项,碳原子最外层有四个电子,碳原子之间可以形成稳定的单键,又可以形成稳定的双键和三键,多个碳原子可以形成长度不同的链及环,且链、环之间又可以相互结合,正确。
2.选C C4H8比C4H10少了2个氢原子,可以是烯烃或环烷烃,则碳碳之间可能存在碳碳双键,一定存在碳碳单键和碳氢键,A正确;分子式为C3H6的有机物可以是烯烃或环烷烃,则可能是含一个碳碳双键的链状化合物,也可能是环状化合物,B正确;分子式为C3H6O的有机物比同碳数烷烃少了2个氢原子,其结构可能含碳碳双键或环,也可能含碳氧双键(丙醛或丙酮),C错误;若某碳原子以4个单键连接其他原子或原子团,则该碳原子成键方式与甲烷类似,具有四面体结构,D正确。
3.选C 丙烯分子中碳碳双键含1个σ键和1个π键,另外还含碳碳单键、碳氢单键7个σ键,故σ键共有8个,A错误;丙烯分子中单键碳原子为sp3杂化,双键碳原子为sp2杂化,B错误;丙烯分子中碳碳原子间为非极性键,C正确;双键碳原子周围键角约为120°,故三个碳原子不可能共直线,D错误。
4.选B 根据H是一价,O、Se、S是二价,N是三价,C、Si是四价的原则,知B不合理。
5.选B 键线式中的端点、拐点、交点都表示一个碳原子,A、B、C、D中都有三个碳原子,B项正确。
6.选D 乙醛含醛基,其结构简式为CH3CHO,A错误;2⁃丁烯的结构简式为CH3CH==CHCH3,键线式为,B错误;硫离子的结构示意图为,C错误。
7.选D Cl原子半径大于C原子,空间填充模型应符合原子的大小,故不能表示四氯化碳分子,A项错误;甲醛分子的电子式为,B项错误;硝基苯的结构简式为,C项错误;有机物CH2==CH—CH2—CH3的键线式为,D项正确。
8.选D 烃分子中氢原子被其他原子取代后,其空间位置不变,由于甲烷分子中的四个氢原子位于正四面体的四个顶点上,当四个氢原子全部被苯基取代后,苯基就排在正四面体的四个顶点上,故该化合物分子中所有原子不可能处于同一平面。
9.选D 1分子该物质由五个碳原子和四个氢原子构成,分子式为C5H4;该分子中间的C形成的是单键,剩余四个碳原子形成了碳碳双键,每个碳原子均形成了4个化学键;碳碳双键可与氢气发生加成反应。
10.选A A项,该有机物含有苯环、碳碳双键,都为平面形结构,与苯环、碳碳双键直接相连的原子在同一平面上,则所有的碳原子可能在同一平面上,正确;B项,甲基上可能有1个氢原子与苯环、碳碳双键共平面,则最多有17个原子在同一平面上,错误。
11.选D 已知甲醛的4个原子是共平面的,提示了羰基的碳原子所连接的3个原子(或原子团)也是共平面的。因此,苯环(本身是共平面的1个环)有可能代替甲醛的1个H,—OH也有可能代替甲醛的1个H,苯甲酸、苯甲醛中原子都可能同在一个平面上;乙烯的6个原子是共平面的,苯环代替了1个H,可以共平面;苯乙酮甲基中的C位于四面体的中心,3个H和羰基的C位于四面体的顶点,不可能共平面。
12.选D 按照结构特点,简单表示其空间结构如图所示:。
由图形可以看到,与三键碳原子直接相连的原子在同一条直线l上,与苯环直接相连的原子在平面N中,与双键碳直接相连的原子在平面M中。直线l一定在平面N中,由于碳碳单键的旋转,甲基上3个氢原子最多有一个在这个平面内,—CHF2中的两个氟原子和一个氢原子,最多有一个原子在双键决定的平面M中,故A、B错误;平面M和平面N共用两个碳原子,可以通过旋转碳碳单键,使两平面重合,此时仍有—CHF2中的两个原子和—CH3中的两个氢原子不在这个平面内,故最多有20个原子在M、N重叠的平面上,C错误;要使N平面外的碳原子共线,必须使双键部分键角为180°,但烯烃中键角为120°,所以N平面以外的碳不可能共线,故至多有6个碳原子共线,D正确。
13.选C 由α⁃氰基丙烯酸异丁酯的结构简式可确定其分子式为C8H11NO2,A项正确;—CN为直线形结构,其中C原子为sp杂化,碳碳双键两端的C原子和碳氧双键上的C原子均为sp2杂化,4个饱和碳原子为sp3杂化,即该分子中碳原子有3种杂化方式,B项正确;由于为四面体结构,最少有1个碳原子不与其他碳原子在同一平面上,即该分子中最多有7个碳原子共平面,C项错误。
14.选D C、N均为sp3杂化,均为四面体结构,则分子中的所有C、N原子不可能共面,故A错误;整个分子是个笼状结构,没有N原子处于分子的中心,故B错误;该分子的空间结构为,则分子中含有4个相同的C、N交替排列的六元环,故C错误;由选项C可知,连接分子中的4个N原子可构成一个正四面体,如图,故D正确。
15.解析:(1)烷烃中碳原子之间都以单键形式结合,由此可以判断,题中属于烷烃的是A、C、H。(2)观察题中的有机化合物,可以看出碳原子与碳原子之间不仅可以形成单键,还可以形成双键,如B、E、F,也可以形成三键,如D、G;碳原子与碳原子之间不仅可以形成碳链,还可以形成碳环。(3)每个小球表示一个碳原子,每根短棍表示一个单键,可知A的分子式为C4H10;B的分子式为C4H8,分子中存在双键;C的分子式为C4H10;D的分子式为C4H6,分子中存在三键;E的分子式为C4H8,分子中存在双键;F的分子式为C4H8,分子中存在双键;G的分子式为C4H6,分子中存在三键;H的分子式为C4H8,分子中碳原子之间形成碳环。
答案:(1)ACH (2)双键 三键 碳链 (3)BEF DG
16.解析:Ⅰ.键线式中每个拐点和端点均表示有一个碳原子,每一条线段代表一个共价键,再根据碳原子的四价键结构特点,来确定氢原子个数。Ⅱ.(2)以单键方式成键的碳原子称之为饱和碳原子,以双键或三键等方式成键的碳原子称之为不饱和碳原子,此分子中有12个不饱和碳原子;除碳碳双键外碳原子还可以与氧、硫等原子形成双键,此分子中有碳碳双键和碳氧双键两种双键,如结构简式中所标位置:。
(3)苯环上的12个原子均共面,此分子中连在苯环上的3个碳原子和1个氧原子可看作取代苯环上氢原子所得,与苯环共面,又因为碳碳三键的存在,导致共有4个碳原子一定与苯环共面。
答案:Ⅰ.(1)C6H14 (2)C5H10 (3)C7H11Cl (4)C3H6O
(5)C5H10O
Ⅱ.(1)C16H16O5 (2)12 2 (3)4 4
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