内容正文:
《有机化学》(化工版 第三版)
第1章 饱和烃——烷烃
考试时间:60分钟 满分:100分
班级________ 姓名________ 学号________ 成绩________
一、单选题(本题共25道小题,每题2分,共50分)
1. 在脂肪烃分子中,只有C—C单键和C—H单键的叫做烷烃,由于烷烃分子中碳的四价达到饱和,烷烃又叫( )
A. 饱和烃和石蜡烃
B. 不饱和烃和烯烃
C. 芳香烃和苯
D. 脂环烃和环烷烃
2. 具有同一通式、结构和性质相似、相互间相差一个或整数个CH₂的一系列化合物称为同系列,相邻同系物之间的差叫做( )
A. 公差
B. 系差
C. 级差
D. 等差
3. 乙烷分子中有2个碳原子和6个氢原子,2个碳原子之间形成1个C—Cσ键,每个碳原子以剩余的3个sp³杂化轨道分别与3个氢原子形成C—Hσ键。乙烷分子中共含有的σ键数目为( )
A. 5个
B. 6个
C. 7个
D. 8个
4. 实验室制取甲烷常用的方法是( )
A. 乙醇与浓硫酸共热
B. 电石与水反应
C. 乙酸钠与氢氧化钠直接加热
D. 无水乙酸钠和碱石灰共热
5. 实验室制取甲烷时,装有药品的大试管应横夹在铁架台上,使管口微微向下倾斜,这样做的目的是( )
A. 防止水倒流使试管破裂
B. 便于观察反应现象
C. 加快反应速率
D. 使药品受热均匀
6. 甲烷难溶于水,实验室制取甲烷时采用的收集方法是( )
A. 向上排空气法
B. 排水集气法
C. 向下排空气法
D. 减压收集法
7. 实验室制取甲烷实验结束时,正确的操作顺序是( )
A. 先移去酒精灯,后去掉洗气装置
B. 同时移去酒精灯和洗气装置
C. 先去掉洗气装置,再移去酒精灯
D. 先移去酒精灯,再关闭导气管
8. 关于甲烷与氯气的反应,下列说法正确的是( )
A. 黑暗中也能剧烈反应
B. 黑暗中会缓慢反应
C. 黑暗中反应需加热
D. 黑暗中不作用,强光下剧烈反应
9. 甲烷在漫射光或加热条件下氯代,生成的四种产物是( )
A. 一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳
B. 一氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷
C. 氯甲烷、氯乙烷、氯丙烷、氯丁烷
D. 一氯化碳、二氯化碳、三氯化碳、四氯化碳
10. 甲烷氯代产物中,三氯甲烷的化学式是( )
A. CH₂Cl₂
B. CHCl₃
C. CH₃Cl
D. CCl₄
11. 一般把不加催化剂,在较高温度下进行的裂化叫做热裂化。热裂化的温度和压力条件约为( )
A. 300~400℃、0.1~0.2MPa
B. 400~500℃、1~2MPa
C. 500~700℃、2~5MPa
D. 700℃以上、5MPa以上
12. 在催化剂存在下的裂化叫做催化裂化,可在较缓和的条件下进行,其温度约为( )
A. 500~700℃
B. 400~450℃
C. 300~400℃
D. 450~500℃
13. 在比热裂化更高的温度(高于700℃)下,将石油深度裂化的过程叫做裂解,裂解的目的主要是为了( )
A. 获得更多的低级烯烃
B. 获得更多的汽油
C. 获得更多的石蜡
D. 获得更多的芳烃
14. 人们规定正庚烷的辛烷值为0,异辛烷的辛烷值为100。在两者的混合物中,异辛烷所占的百分比叫做( )
A. 汽油的纯度
B. 辛烷值
C. 汽油的密度
D. 汽油的沸点
15. 通常人们所说的“90号汽油”是指该汽油的( )
A. 含90%的汽油组分
B. 沸点为90℃
C. 辛烷值为90
D. 密度为0.90
16. 辛烷值越高,说明汽油中支链烷烃越多,汽油的质量( )
A. 越差
B. 保持不变
C. 无法判断
D. 越好
17. 沼泽地的植物腐烂时,经细菌分解会产生大量的甲烷,所以甲烷俗称( )
A. 沼气
B. 煤气
C. 天然气
D. 水煤气
18. 我国是最早开发利用天然气的国家。天然气中含有大量C₁~C₄的低级烷烃,其主要成分是( )
A. 乙烷
B. 甲烷
C. 丙烷
D. 丁烷
19. 烷烃燃烧不完全时会产生游离碳,如汽油、煤油等燃烧时带有黑烟(游离碳),这是因为( )
A. 烷烃中含有杂质
B. 燃烧温度过高
C. 空气不足燃烧不完全
D. 烷烃的密度太小
20. 在烷烃分子中,与3个碳原子直接相连的碳原子叫做叔碳原子,常用( )
A. 1°
B. 2°
C. 4°
D. 3°
21. 温室效应是由于大气中的大量二氧化碳等温室气体造成的。在人类活动造成的大气温室气体中,甲烷是( )
A. 仅次于二氧化碳的第二大温室气体
B. 温室效应最弱的气体
C. 唯一的人为温室气体
D. 不产生温室效应的气体
22. 车用乙醇汽油按研究法辛烷值分为90号、93号、95号三个牌号,标志方法是在汽油标号前加注字母E,则95号乙醇汽油的标志是( )
A. E90
B. E95
C. 95E
D. E93
23. 书写烷烃同分异构体时,支链不能连在端点的碳原子上,这是因为( )
A. 端点碳原子不能成键
B. 端点碳原子价态不同
C. 那样相当于又接长了主链
D. 端点碳原子不稳定
24. 烷烃的异构体可以按一定的步骤推导写出。推导己烷异构体的第一步是( )
A. 直接写出所有支链
B. 先确定氢原子位置
C. 先写出支链最多的结构
D. 先写出最长的碳直链
25. 某些动、植物体内也含有少量烷烃,例如白菜叶中含有的烷烃是( )
A. 三十三烷
B. 三十五烷
C. 三十一烷
D. 二十九烷
二、简答题(本题共5道小题,每题8分,共40分)
1. 简述甲烷的实验室制取方法(原理、装置、收集方法及注意事项)。
2. 简述烷烃同分异构体的推导方法。
3. 简述热裂化、催化裂化、裂解的区别。
4. 简述烷烃的来源。
5. 简述辛烷值的含义及汽油牌号与辛烷值的关系。
三、综合分析题(本题共1道小题,每题10分,共10分)
1. 某烷烃含5个碳原子,其一氯代产物只有一种。请运用相关知识回答:(1)推断该烷烃的构造式并用系统命名法命名;(2)指出该分子中含哪几类碳原子;(3)写出其完全燃烧的化学方程式。
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《有机化学》(化工版 第三版)
第1章 饱和烃——烷烃
考试时间:60分钟 满分:100分
班级________ 姓名________ 学号________ 成绩________
一、单选题(本题共25道小题,每题2分,共50分)
1. 在脂肪烃分子中,只有C—C单键和C—H单键的叫做烷烃,由于烷烃分子中碳的四价达到饱和,烷烃又叫( )
A. 饱和烃和石蜡烃
B. 不饱和烃和烯烃
C. 芳香烃和苯
D. 脂环烃和环烷烃
【答案】A
【解析】在脂肪烃分子中,只有C—C单键和C—H单键的叫做烷烃,也叫石蜡烃。由于烷烃分子中碳的四价达到饱和,所以烷烃又叫饱和烃。
2. 具有同一通式、结构和性质相似、相互间相差一个或整数个CH₂的一系列化合物称为同系列,相邻同系物之间的差叫做( )
A. 公差
B. 系差
C. 级差
D. 等差
【答案】B
【解析】这些具有同一通式、结构和性质相似、相互间相差一个或整数个CH₂的一系列化合物称为同系列。同系列中的各个化合物称为同系物。相邻同系物之间的差叫做系差。
3. 乙烷分子中有2个碳原子和6个氢原子,2个碳原子之间形成1个C—Cσ键,每个碳原子以剩余的3个sp³杂化轨道分别与3个氢原子形成C—Hσ键。乙烷分子中共含有的σ键数目为( )
A. 5个
B. 6个
C. 7个
D. 8个
【答案】C
【解析】乙烷分子中2个碳原子之间形成1个C—Cσ键,每个碳原子以剩余的3个sp³杂化轨道分别与3个氢原子的s轨道沿键轴方向重叠,共形成6个C—Hσ键,故乙烷分子中共有7个σ键。
4. 实验室制取甲烷常用的方法是( )
A. 乙醇与浓硫酸共热
B. 电石与水反应
C. 乙酸钠与氢氧化钠直接加热
D. 无水乙酸钠和碱石灰共热
【答案】D
【解析】实验室中常用无水乙酸钠和碱石灰共热来制备甲烷。
5. 实验室制取甲烷时,装有药品的大试管应横夹在铁架台上,使管口微微向下倾斜,这样做的目的是( )
A. 防止水倒流使试管破裂
B. 便于观察反应现象
C. 加快反应速率
D. 使药品受热均匀
【答案】A
【解析】将试管横夹在铁架台上,使管口微微向下倾斜,是为了防止反应生成的水倒流而使大试管破裂。
6. 甲烷难溶于水,实验室制取甲烷时采用的收集方法是( )
A. 向上排空气法
B. 排水集气法
C. 向下排空气法
D. 减压收集法
【答案】B
【解析】将装满水倒置于水盆中的试管供排水集气用,用排水集气法收集甲烷气体。
7. 实验室制取甲烷实验结束时,正确的操作顺序是( )
A. 先移去酒精灯,后去掉洗气装置
B. 同时移去酒精灯和洗气装置
C. 先去掉洗气装置,再移去酒精灯
D. 先移去酒精灯,再关闭导气管
【答案】C
【解析】实验结束时,应先去掉洗气装置,然后移去酒精灯,以免造成倒吸,使大试管破裂。
8. 关于甲烷与氯气的反应,下列说法正确的是( )
A. 黑暗中也能剧烈反应
B. 黑暗中会缓慢反应
C. 黑暗中反应需加热
D. 黑暗中不作用,强光下剧烈反应
【答案】D
【解析】烷烃与氯或溴在黑暗中并不作用,但在强光照射下则可发生剧烈反应,甚至引起爆炸。
9. 甲烷在漫射光或加热条件下氯代,生成的四种产物是( )
A. 一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳
B. 一氯甲烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷
C. 氯甲烷、氯乙烷、氯丙烷、氯丁烷
D. 一氯化碳、二氯化碳、三氯化碳、四氯化碳
【答案】A
【解析】甲烷在漫射光或加热(400~450℃)情况下,分子中的氢原子可逐渐被氯原子取代,生成一氯甲烷(CH₃Cl)、二氯甲烷(CH₂Cl₂)、三氯甲烷(CHCl₃)和四氯化碳(CCl₄)。
10. 甲烷氯代产物中,三氯甲烷的化学式是( )
A. CH₂Cl₂
B. CHCl₃
C. CH₃Cl
D. CCl₄
【答案】B
【解析】三氯甲烷的化学式为CHCl₃,一氯甲烷为CH₃Cl,二氯甲烷为CH₂Cl₂,四氯化碳为CCl₄。
11. 一般把不加催化剂,在较高温度下进行的裂化叫做热裂化。热裂化的温度和压力条件约为( )
A. 300~400℃、0.1~0.2MPa
B. 400~500℃、1~2MPa
C. 500~700℃、2~5MPa
D. 700℃以上、5MPa以上
【答案】C
【解析】一般把不加催化剂,在较高温度(500~700℃)和压力(2~5MPa)下进行的裂化叫做热裂化。
12. 在催化剂存在下的裂化叫做催化裂化,可在较缓和的条件下进行,其温度约为( )
A. 500~700℃
B. 400~450℃
C. 300~400℃
D. 450~500℃
【答案】D
【解析】催化裂化可在较缓和的条件(450~500℃,压力0.1~0.2MPa)下进行。
13. 在比热裂化更高的温度(高于700℃)下,将石油深度裂化的过程叫做裂解,裂解的目的主要是为了( )
A. 获得更多的低级烯烃
B. 获得更多的汽油
C. 获得更多的石蜡
D. 获得更多的芳烃
【答案】A
【解析】裂解的目的主要是为了获得更多的低级烯烃。
14. 人们规定正庚烷的辛烷值为0,异辛烷的辛烷值为100。在两者的混合物中,异辛烷所占的百分比叫做( )
A. 汽油的纯度
B. 辛烷值
C. 汽油的密度
D. 汽油的沸点
【答案】B
【解析】人们规定正庚烷的辛烷值为0,异辛烷的辛烷值为100。在两者的混合物中,异辛烷所占的百分比叫做辛烷值。
15. 通常人们所说的“90号汽油”是指该汽油的( )
A. 含90%的汽油组分
B. 沸点为90℃
C. 辛烷值为90
D. 密度为0.90
【答案】C
【解析】“90号汽油”即代表它的辛烷值是90。辛烷值越高,说明汽油中支链烷烃越多,质量就越好。
16. 辛烷值越高,说明汽油中支链烷烃越多,汽油的质量( )
A. 越差
B. 保持不变
C. 无法判断
D. 越好
【答案】D
【解析】辛烷值越高,说明汽油中支链烷烃越多,质量就越好。
17. 沼泽地的植物腐烂时,经细菌分解会产生大量的甲烷,所以甲烷俗称( )
A. 沼气
B. 煤气
C. 天然气
D. 水煤气
【答案】A
【解析】沼泽地的植物腐烂时,经细菌分解也会产生大量的甲烷,所以甲烷俗称沼气。
18. 我国是最早开发利用天然气的国家。天然气中含有大量C₁~C₄的低级烷烃,其主要成分是( )
A. 乙烷
B. 甲烷
C. 丙烷
D. 丁烷
【答案】B
【解析】天然气中含有大量C₁~C₄的低级烷烃,其中主要成分是甲烷。我国在四川、甘肃等地都有丰富的贮藏量。
19. 烷烃燃烧不完全时会产生游离碳,如汽油、煤油等燃烧时带有黑烟(游离碳),这是因为( )
A. 烷烃中含有杂质
B. 燃烧温度过高
C. 空气不足燃烧不完全
D. 烷烃的密度太小
【答案】C
【解析】烷烃燃烧不完全时会产生游离碳,如汽油、煤油等燃烧时带有黑烟(游离碳)就是空气不足燃烧不完全的缘故。
20. 在烷烃分子中,与3个碳原子直接相连的碳原子叫做叔碳原子,常用( )
A. 1°
B. 2°
C. 4°
D. 3°
【答案】D
【解析】与3个碳原子直接相连的碳原子叫做叔碳原子(也称三级碳原子),常用3°表示。
21. 温室效应是由于大气中的大量二氧化碳等温室气体造成的。在人类活动造成的大气温室气体中,甲烷是( )
A. 仅次于二氧化碳的第二大温室气体
B. 温室效应最弱的气体
C. 唯一的人为温室气体
D. 不产生温室效应的气体
【答案】A
【解析】甲烷是仅次于二氧化碳的第二大温室气体,现在人类活动造成大气层中甲烷含量已超过其原本自然含量的145%。
22. 车用乙醇汽油按研究法辛烷值分为90号、93号、95号三个牌号,标志方法是在汽油标号前加注字母E,则95号乙醇汽油的标志是( )
A. E90
B. E95
C. 95E
D. E93
【答案】B
【解析】三种牌号的汽油标志分别为“E90——乙醇汽油90号”“E93——乙醇汽油93号”“E95——乙醇汽油95号”。
23. 书写烷烃同分异构体时,支链不能连在端点的碳原子上,这是因为( )
A. 端点碳原子不能成键
B. 端点碳原子价态不同
C. 那样相当于又接长了主链
D. 端点碳原子不稳定
【答案】C
【解析】支链不能连在端点的碳原子上,因为那样相当于又接长了主链;也不能连在可能出现重复的碳原子上。
24. 烷烃的异构体可以按一定的步骤推导写出。推导己烷异构体的第一步是( )
A. 直接写出所有支链
B. 先确定氢原子位置
C. 先写出支链最多的结构
D. 先写出最长的碳直链
【答案】D
【解析】推导烷烃异构体时,先写出最长的碳直链(为方便起见,可只写出碳原子)。
25. 某些动、植物体内也含有少量烷烃,例如白菜叶中含有的烷烃是( )
A. 三十三烷
B. 三十五烷
C. 三十一烷
D. 二十九烷
【答案】D
【解析】白菜叶中含有二十九烷;菠菜叶中含有三十三烷、三十五烷和三十七烷;烟草叶中含有二十七烷和三十一烷。
二、简答题(本题共5道小题,每题8分,共40分)
1. 简述甲烷的实验室制取方法(原理、装置、收集方法及注意事项)。
【答案】实验室中常用无水乙酸钠和碱石灰共热来制备甲烷。取3g无水醋酸钠和6g碱石灰,放在研钵内研细,混合均匀后装入干燥洁净的大试管中,用带有玻璃导气管的塞子塞住试管口,将试管横夹在铁架台上,使管口微微向下倾斜,并通过单孔塞将导气管插入装有水的洗气装置中。先用小火微热大试管的全部,再用较大的火焰加热混合物,用排水集气法收集甲烷气体。实验结束时,应先去掉洗气装置,然后移去酒精灯,以免造成倒吸,使大试管破裂。
【解析】甲烷实验室制法包括无水乙酸钠与碱石灰共热的反应原理、管口向下倾斜的装置装配、排水集气法收集、实验结束先移洗气装置后移酒精灯等要点。
2. 简述烷烃同分异构体的推导方法。
【答案】烷烃的异构体可以按一定的步骤推导写出:(1)先写出最长的碳直链;(2)写出少一个碳原子的直链作为主链,把剩余的一个碳原子作为支链连在主链中可能的位置上(支链不能连在端点的碳原子上,也不能连在可能出现重复的碳原子上);(3)写出少两个碳原子的直链作为主链,把剩余的两个碳原子作为一个或两个支链连在主链中可能的位置上;(4)依此类推,最后补写上氢原子。书写同分异构体的口诀为:主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布孪邻到间。
【解析】烷烃同分异构体推导遵循主链由长到短、支链由整到散的步骤,最后补写氢原子。
3. 简述热裂化、催化裂化、裂解的区别。
【答案】热裂化是不加催化剂,在较高温度(500~700℃)和压力(2~5MPa)下进行的裂化,可使汽油中的重油成分转化成汽油,提高汽油质量;催化裂化是在催化剂存在下的裂化,可在较缓和的条件(450~500℃,压力0.1~0.2MPa)下进行,产生较多带支链的烷烃和芳烃,可大幅度提高汽油质量;裂解是在比热裂化更高的温度(高于700℃)下,将石油深度裂化的过程,其目的主要是为了获得更多的低级烯烃。
【解析】三者区别在于是否使用催化剂及温度压力条件:热裂化条件较高、催化裂化较缓和、裂解温度最高且目的为获得低级烯烃。
4. 简述烷烃的来源。
【答案】在自然界,烷烃主要存在于天然气和石油之中。天然气中含有大量C₁~C₄的低级烷烃,主要成分是甲烷,我国四川、甘肃等地贮藏丰富;从油田开采出来的原油经过分馏、裂化或异构化等加工处理后,可得到汽油、煤油、柴油、润滑油和石蜡等中、高级烷烃。此外,某些动、植物体内也含有少量烷烃,如白菜叶中含有二十九烷、菠菜叶中含有三十三烷等。
【解析】烷烃主要来源是天然气和石油,此外某些动植物体内也含有少量烷烃。
5. 简述辛烷值的含义及汽油牌号与辛烷值的关系。
【答案】人们规定正庚烷的辛烷值为0,异辛烷的辛烷值为100,在两者的混合物中异辛烷所占的百分比叫做辛烷值。辛烷值只是表示汽油爆震程度的指标,并不是汽油中异辛烷的真正含量。通常人们所说的“××号汽油”便是指汽油的辛烷值,如90号汽油即代表它的辛烷值是90。辛烷值越高,说明汽油中支链烷烃越多,质量就越好。
【解析】辛烷值是汽油抗爆震性能的指标,汽油牌号数字即辛烷值,辛烷值越高支链烷烃越多质量越好。
三、综合分析题(本题共1道小题,每题10分,共10分)
1. 某烷烃含5个碳原子,其一氯代产物只有一种。请运用相关知识回答:(1)推断该烷烃的构造式并用系统命名法命名;(2)指出该分子中含哪几类碳原子;(3)写出其完全燃烧的化学方程式。
【答案】(1)该烷烃为2,2-二甲基丙烷(新戊烷),构造式为C(CH₃)₄。(2)该分子中心的一个碳原子与4个碳原子相连,为季碳原子(4°);4个甲基碳原子各与1个碳原子相连,均为伯碳原子(1°)。(3)完全燃烧的化学方程式:C₅H₁₂+8O₂→5CO₂+6H₂O。
【解析】含5个碳且一氯代物只有一种的烷烃只有2,2-二甲基丙烷(新戊烷),其分子高度对称,4个甲基等效,故一氯代物只有一种,含1个季碳、4个伯碳,完全燃烧时C₅H₁₂与O₂反应生成CO₂和H₂O。
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