第12讲 烷烃的性质 -2022-2023学年高一化学精讲精练（人教版2019必修第二册）（解析版）

烷烃的性质考点精讲1．烷烃的认识：天然气、沼气和煤层气的主要成分均为甲烷，“凡士林”、石蜡、汽油、煤油的主要成分是含碳原子数较多的烷烃。2．烷烃的物理性质：烷烃均为难溶于水的无色物质。（1）熔点、沸点与密度：逐渐升高。（2）状态：由气态→液态→固态，其中常温、常压下碳原子数小于或等于4的烷烃为气态。3．烷烃的化学性质在通常情况下，烷烃比较稳定，与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。但在特定条件下可燃烧，在较高温度下会发生分解，与氯气等发生取代反应。取代反应是有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。（1）氧化反应—燃烧反应CH4、C3H8燃烧的化学方程式分别为CH4＋2O2CO2＋2H2O、C3H8＋5O23CO2＋4H2O。（2）受热分解——应用于石油化工和天然气化工生产中。（3）取代反应——以甲烷为例，写出化学方程式①CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl②CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl③CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl④CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl4．有机物的一般性质（1）物理性质：大多数有机物的熔点比较低，难溶于水，易溶于汽油、乙醇、苯等有机溶剂。（2）化学性质：大多数有机物容易燃烧，受热会发生分解；有机物的化学反应比较复杂，常伴有副反应发生，很多反应需要在加热、光照或使用催化剂的条件下进行。 注意：有机反应比较复杂，常有很多副反应发生，因此有机反应化学方程式常用“―→”，而不用“===”。5．CH4与Cl2的取代反应实验装置A　　　　　　　B实验现象A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有少量白雾，且试管内液面上升，有固体析出。B装置：无明显现象考点1：甲烷的性质1．物理性质颜色状态气味密度水溶性无色气体无味比空气小难溶于水2．化学性质通常状况下，甲烷比较稳定，与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应。3．取代反应：实验探究：甲烷与Cl2的取代反应实验操作取两支试管，均通过排饱和食盐水的方法，收集半试管CH4和半试管Cl2。将其中一支试管用铝箔套套上，另一支试管放在光亮处实验装置实验现象a.试管内气体颜色逐渐变浅；b.试管壁出现油状液滴c.试管内，水面上升无明显现象实验结论CH4与Cl2需在光照时才能发生化学反应，有关化学方程式为：CH4＋Cl2CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2CCl4＋HCl4．甲烷与氯气等卤素单质反应的注意事项 （1）反应条件为光照，在室温或暗处不发生反应，但不能用强光直接照射，以免引起爆炸。（2）甲烷与溴蒸气、碘蒸气等纯卤素单质也能发生类似反应，但不能与溴水、碘水发生反应。（3）甲烷与氯气的反应是一种连锁反应，不会停留在某一步，因此产物一般是五种物质的混合物。（4）1mol有机物CxHy与Cl2发生完全取代反应时，消耗Cl2的物质的量为ymol，同时生成ymolHCl，产物中HCl的物质的量最多。5．取代反应与置换反应的比较取代反应置换反应概念有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所代替的反应一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应通式(分别断键，重新组合，C、D可以相同，也可以不同)单质＋化合物―→单质＋化合物比较(1)反应物中可以有单质，也可以没有单质(2)反应能否进行受催化剂、温度、光照等外界条件影响(3)逐步取代。由于共价键断裂而交换原子或原子团(1)反应物、产物中一定有单质(2)在水溶液中进行的置换反应遵循金属或非金属活动性顺序(3)反应一般单向进行。单质与化合物通过电子的转移而发生氧化还原反应实例CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HClH2＋CuOCu＋H2OCl2＋2KI===2KCl＋I2【例1】天然气的主要成分为甲烷。下列关于甲烷的叙述中错误的是(　　)A．通常情况下，甲烷与强酸、强碱、强氧化剂都不反应B．甲烷的化学性质比较稳定，点燃前不必验纯C．甲烷与氯气反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3或CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种有机氯代产物都难溶于水【答案】B【解析】A项，通常情况下，CH4性质稳定，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，正确；B项，可燃性气体在加热或点燃前都要验纯，以防发生爆炸，错误；C项，CH4与Cl2 的反应是逐步进行的，每步都属于取代反应，正确；D项，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4都属于卤代烃，难溶于水，正确。【例2】下列化学反应中不属于取代反应的是(　　)A．CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBrB．CH3OH＋HClCH3Cl＋H2OC．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑D．CH3CH2Br＋H2OCH3CH2OH＋HBr【答案】C　【解析】取代反应是指有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。C项中的反应为置换反应，不是有机反应，不属于取代反应。甲烷的四种氯代产物的性质及用途物理性质水溶性CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水状态常温下除CH3Cl是气态，其余三种均为液态用途CHCl3和CCl4是工业上重要的有机溶剂1．下列关于甲烷的叙述正确的是(　　)A．甲烷分子的立体构型是正四面体，所以CH2Cl2有两种不同构型B．甲烷可以与氯气发生取代反应，因此，可以使氯水褪色C．甲烷能够燃烧，在一定条件下会发生爆炸，因此，是矿井安全的重要威胁之一D．甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色【答案】C【解析】A中，由于甲烷是正四面体结构，四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系，故CH2Cl2不存在不同构型；B中，CH4只能跟氯气在光照下反应，与氯水不反应；D中，CH4比较稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化。2．下列有关甲烷的说法不正确的是(　　)A．1mol甲烷中含有4molC—H共价键B．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构C．光照条件下甲烷能与氯气发生取代反应D．通常情况下，甲烷与稀H2SO4、NaOH溶液均不反应【答案】B【解析】CH4和CCl4都是正四面体结构，而CH3Cl是四面体结构，其中C—H键与C—Cl键的键长不等，B项不正确。3．下列反应属于取代反应的是(　　) ①Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O③CH3CH3＋2Br2CH2BrCH2Br＋2HBr④CH2Cl2＋Br2CHBrCl2＋HBrA．②③B．①③C．②④D．③④【答案】D【解析】反应①属于置换反应；反应②属于复分解反应；反应③中CH3CH3中的2个H原子分别被2个Br原子替代：该反应是取代反应；反应④中CH2Cl2中的1个H原子被1个Br原子替代，该反应是取代反应。故属于取代反应的有③④。答案选D。4．在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1molCH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2的物质的量为(　　)A．1.0molB．2.0molC．3.0molD．4.0mol【答案】C【解析】在光照条件下，CH4与Cl2发生取代反应时，生成1molCH3Cl消耗1mol氯气，生成1molCH2Cl2消耗2mol氯气，生成1molCHCl3消耗3mol氯气，生成1molCCl4消耗4mol氯气。四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，根据碳原子守恒可知，生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分别是0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，消耗的Cl2的物质的量为0.1mol＋2×0.2mol＋3×0.3mol＋4×0.4mol＝3.0mol。考点2：烷烃的性质1．物理性质相似性递变性(随碳原子数增加)熔、沸点较低逐渐升高 密度比水小逐渐增大状态气态→液态→固态，常温常压下碳原子数n≤4的烷烃为气态溶解性不溶于水，易溶于有机溶剂2．化学性质——与CH4类似（1）燃烧：写出烷烃完全燃烧的通式：CnH2n＋2＋O2nCO2＋(n＋1)H2O（2）取代反应：写出乙烷与Cl2光照时生成一氯乙烷的化学方程式：CH3CH3＋Cl2CH3CH2Cl＋HCl（3）分解反应：烷烃在较高温度下会发生分解，这个性质常用于石油化工和天然气化工中。写出在一定条件下C4H10分解的两种可能的化学方程式：C4H10CH4＋C3H6或C4H10C2H6＋C2H4【例3】几种烷烃的沸点如下：烷烃甲烷乙烷丁烷戊烷沸点/℃-164-89-0.536根据以上数据推断丙烷的沸点可能是（）A．约-40℃B．低于-162℃C．低于-89℃D．高于36℃【答案】A【解析】丙烷（C3H8）分子中含三个碳原子，其相对分子质量比乙烷（C2H6）要大，比丁烷（C4H10）要小，所以其的沸点应高于乙烷、低于丁烷，即介于-89℃～-1℃之间，A选项是约-40℃，A选项正确，答案选A。【例4】下列有关烷烃的叙述中，正确的是(　　)①在烷烃分子中，所有的化学键都是单键②烷烃中除甲烷外，很多都能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应⑤光照条件下，乙烷通入溴水中，可使溴水褪色⑥所有的烷烃都可以在空气中燃烧A．①②③⑥　　　　　　　B．①④⑥C．②③④D．①②③④ 【答案】B　【解析】①烷烃属于饱和烃，碳与碳之间、碳与氢之间都以单键结合；②烷烃性质稳定，均不能使酸性KMnO4溶液褪色；③分子通式为CnH2n＋2的烃一定是链状烷烃；④烷烃在光照条件下都能与Cl2发生取代反应；⑤C2H6不能与溴水发生取代反应使其褪色，但能与溴蒸气在光照下发生取代反应；⑥烷烃都可以在空气中燃烧生成CO2和H2O。【例5】在光照条件下，CH4与Cl2能发生取代反应。使1molCH4与Cl2反应，待反应完全后测得四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，则消耗的Cl2的物质的量为(　　)A．1.0molB．2.0molC．3.0molD．4.0mol【答案】C【解析】在光照条件下，CH4与Cl2发生取代反应时，生成1molCH3Cl消耗1mol氯气，生成1molCH2Cl2消耗2mol氯气，生成1molCHCl3消耗3mol氯气，生成1molCCl4消耗4mol氯气。四种有机取代产物的物质的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，根据碳原子守恒可知，生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分别是0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol，消耗的Cl2的物质的量为0.1mol＋2×0.2mol＋3×0.3mol＋4×0.4mol＝3.0mol。烷烃的取代反应反应条件①和Cl2等卤素单质反应，跟氯水、溴水等不反应②在光照条件下进行反应特点多个连锁反应是同时进行的，得到多种烃的取代产物的混合物等量关系反应掉卤素单质的物质的量＝生成卤化氢的物质的量＝卤代产物中卤原子的物质的量1．关于烷烃性质的叙述中，不正确的是(　　)A．烷烃同系物的熔沸点随分子内碳原子数的增多逐渐升高，常温下的状态由气态递变到液态，再递变到固态B．烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递变到比水重C．烷烃跟卤素单质在光照下能发生取代反应D．烷烃同系物都不能使溴水、酸性KMnO4溶液褪色【答案】B　【解析】烷烃的密度随碳原子数的增多而逐渐增大，但总比水轻，所以B项错。2．下列说法不正确的是（） A．所有碳氢化合物中，甲烷中碳的质量分数最低B．所有烷烃中，甲烷的沸点最低C．甲烷分子中最多有4个原子共平面D．甲烷、乙烷和丙烷都能在光照下与氯气发生取代反应【答案】C【解析】A．所有碳氢化合物中，甲烷分子中H元素的含量最高，则其中碳元素的质量分数最低，A正确；B．在烷烃中，随着分子中C原子数的增多，物质的相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，因此物质的熔沸点逐渐升高，故在所有烷烃中，甲烷的沸点最低，B正确；C．甲烷分子是正四面体结构，键角是109°28′，物质分子中最多有3个原子共平面，C错误；D．甲烷、乙烷和丙烷分子中都含有C-H键，在光照下都能与氯气发生取代反应，产生氯代烷烃，D正确；故合理选项是C。3．下列关于烷烃的叙述中不正确的是(　　)A．分子式符合CnH2n＋2的烃一定是烷烃B．烷烃均能与氯水发生取代反应C．正戊烷的熔、沸点比异戊烷的高D．烷烃不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化【答案】B　【解析】分子式符合CnH2n＋2的烃中碳原子均已饱和，A正确；烷烃的化学性质与甲烷相似，其取代反应必须与纯净卤素单质反应，B错误；结合烷烃的物理性质的递变性，可知C正确；烷烃均不能使高锰酸钾酸性溶液褪色，D正确。4．常温下把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体的黄绿色变浅，集气瓶上有淡黄绿色液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是（）A．5种B．6种C．4种D．3种【答案】C【解析】集气瓶上的淡黄色液滴是氯气溶于有机溶剂的结果，说明氯气在此反应中有剩余，甲烷和氯气的体积相等，故甲烷也有剩余。甲烷取代反应的产物中是气体的有CH3Cl、HCl，另外还有没有完全反应的甲烷和氯气。答案选C。考点3：烃的燃烧规律1．气态烃完全燃烧体积变化的规律CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O　ΔV＝V后－V前 　1　　x＋　　　x　　　（1）若反应后水为气态，ΔV＝－1。当y＞4，ΔV＞0，气体总体积变大；当y＝4，ΔV＝0，气体总体积不变，CH4、C2H4、C3H4符合；当y＜4，ΔV＜0，气体总体积变小，只有C2H2符合。（2）若反应后水为液态，ΔV＝－(1＋)，反应后气体体积始终减小，且减小量只与氢原子数有关。2．等量的不同烃(CxHy)完全燃烧时的耗氧量与产物的量的关系等质量等物质的量耗氧量越大，耗氧量越多x＋越大，耗氧量越多产物量越大，生成的CO2越少而水越多x值越大，生成的CO2越多；y越大，生成的水越多【注意】　越大，则烃中含氢元素的质量分数会越大，质量一定的烃，氢元素的质量就越多，碳元素的质量就越小，而等质量的氢元素和碳元素相比显然氢元素耗氧量多，所以等质量的烃，氢元素质量分数越大，耗氧量就越多，生成的水就越多。同理可以得出最简式相同的不同烃(或它们的混合物)，质量一定时，耗氧量为定值，与各烃的含量无关。【例6】一定量的甲烷在氧气不足的情况下燃烧，得到CO、CO2、H2O的质量一共为22.4g，若其中水的质量为10.8g，则其中CO的质量为（）A．2.8gB．4.2gC．5.0gD．5.6g【答案】A【解析】根据题意，水的物质的量是10.8g÷18g/mol=0.6mol，H元素的物质的量是1.2mol，甲烷的分子式为CH4，甲烷为4.8g，其中碳的质量为3.6g，完全燃烧生成0.3mol的二氧化碳，质量为0.3mol×44g/mol=13.2g，现在二氧化碳和CO的总质量为22.4g-10.8g=11.6g，设CO的质量为x，则CO2的质量为11.6-x，x×12/28+(11.6-x)×12/44=3.6，解得x=2.8g，A符合题意，答案选A。【例7】等质量的下列烃完全燃烧，消耗氧气量最多的是(　　)A．CH4　　　　　　　B．C2H6C．C3H6D．C6H6【答案】A【解析】烃完全燃烧时，12gC和4gH均消耗1 mol氧气，因此等质量的烃，氢元素的含量越高，其耗氧量越高。即烃CxHy中越大，其耗氧量越高，A正确。1．amL三种气态烃组成的混合物与足量氧气混合，点燃爆炸后，恢复到原来的状态(常温、常压)，体积共缩小2amL。则三种烃可能是(　　)A．CH4、C2H4、C3H4B．C2H6、C3H6、C4H6C．CH4、C2H6、C3H8D．C2H4、C2H2、CH4【答案】A【解析】设三种气态烃的平均分子组成为CnHmCnHm＋O2nCO2＋H2O(l)　体积减少　1　　n＋　　　　　n　　　　　　　1＋　a　　　　　　　　　　　　　　　　　　2a＝，m＝4。2．燃烧法是测定有机物分子式的一种重要方法。完全燃烧0.2mol某烃后，测得生成17.92L(标准状况下)二氧化碳，生成18g水，则该烃的分子式为（）A．C2H6B．C3H8C．C4H10D．C8H18【答案】C【解析】生成标准状况下二氧化碳的体积为17.92L，则0.2mol烃中含碳原子物质的量为n(C)==0.8mol，生成水的质量为18g，则0.2mol烃中含氢原子物质的量为n(H)=×2＝2mol，则1mol烃中n(C)=0.8mol×5=4mol，n(H)=2mol×5=10mol，则该烃的分子式为C4H10。故选C。3．有CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2五种气态烃。（1）若取相同质量的上述各烃完全燃烧，消耗氧气最多的是______，生成CO2体积(相同状况)最大的是______。（2）若取相同体积(相同状况)的上述各烃完全燃烧，消耗O2最多的是________，生成H2O最少的是________。【答案】(1)CH4　C2H2　(2)C3H8　C2H2【解析】（1）等质量的各烃，含氢量最大的耗氧最多，即甲烷；含碳量最大的生成的二氧化碳最多，即C2H2。 （2）根据阿伏加德罗定律，相同体积(相同状况)的题述各烃物质的量相等，各取1mol以便于计算，则CH4、C2H6、C2H4、C3H8、C2H2五种气态烃分别耗氧：1＋mol、2＋mol、2＋mol、3＋mol、2＋mol。故耗氧量最多的是C3H8。根据氢原子守恒，生成水最少的是C2H2。4．某烃在标准状况下的密度为3.215g/L，现取3.6g该烃完全燃烧，将全部产物依次通入足量的浓硫酸和碱石灰，浓硫酸增重5.4g，碱石灰增重11g，求：（1）该烃分子的摩尔质量为________。（2）确定该烃的分子式为___________。（3）已知该烃的一氯代物只有一种，写出该烃的结构简式_________。【答案】    72g·mol－1    C5H12    【解析】（1）烃的摩尔质量为3.215g/L×22.4L/mol=72g/mol；（2）生成水的物质的量为n（H2O）==0.3mol，所以n（H）=2n（H2O）=0.3mol×2=0.6mol，生成CO2的物质的量为n（CO2）==0.25mol，所以n（C）=n（CO2）=0.25mol,烃中C原子、H原子的个数比为0.25mol：0.6mol=5：12，实验式为C5H12，实验式中C原子与H原子的关系满足烷烃关系，实验式即是分子式，所以该烃的分子式为C5H12；（3）分子中只有一种H原子，C5H12是烷烃，所以H原子一定位于甲基上，所以甲基数目为=4，剩余的1个C原子通过单键连接4个甲基，结构简式为。考点4：烃的氯代物同分异构体数目的判断1．烃的一氯代物同分异构体数目的判断——“等效氢法”若烃有n种不同的等效氢，其一元取代物就有n种。等效氢原子的确定原则：（1）同一碳原子上的氢为等效氢。（2）同一碳原子上所连甲基（—CH3）上的氢为等效氢；如中只1种等效氢（3）处于对称位置的碳原子上的氢为等效氢，如某烷烃 中①与⑤上的等效氢，②与④上的等效氢2．烃的二氯代物同分异构体数目的判断——“定一移一法”（1）先写出烃的同分异构体。（2）然后再利用“定一移一”法，即先固定一个氯原子的位置，再移动另一个氯原子，以确定同分异构体的数目，同时要仔细考虑是否出现重复或遗漏的情况。【例8】分子式为C4H8BrCl的有机物共有(不含立体异构)(　　)A．8种B．10种C．12种D．14种【答案】 C【解析】可利用“定一移一”法，正丁烷有两种等效氢，Br定位1号碳原子时，Cl位置有，Br定位2号碳原子时，Cl位置有，异丁烷有两种等效氢，Br定位1号碳原子时，Cl位置有，Br定位2号碳原子时，Cl位置有，共4＋4＋3＋1＝12(种)。1．分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(　　)A．6种　　　　　　　B．7种C．8种D．9种【答案】 C【解析】C5H11Cl可看成C5H12有1个H被1个Cl取代得到的产物，C5H12有正戊烷、异戊烷和新戊烷3种同分异构体，其中有1个H被Cl取代分别有3种、4种和1种结构，即符合该分子式的同分异构体共有3＋4＋1＝8种。2．分子式为C3H6Cl2的有机物共有(不考虑立体异构)(　　)A．2种B．3种C．4种D．5种【答案】 C【解析】分子式为C3H6Cl2的有机物有CHCl2CH2CH3、CH3CCl2CH3、CH2ClCHClCH3、CH2ClCH2CH2Cl，共4种。 一、选择题1．大多数有机化合物不具有的性质是(　　)A．熔、沸点高　　　　　　　B．易燃烧C．热稳定性差D．反应慢且副反应多【答案】A　【解析】大多数有机物的熔、沸点较低，A错误；易燃烧、热稳定性差，反应缓慢且副反应较多。2．下列叙述错误的是(　　)A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应B．甲烷是正四面体结构C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3，还是CCl4，都属于取代反应D．甲烷的四种取代产物常温下均为液体【答案】D　【解析】通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，A正确；甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，B正确；甲烷与Cl2在光照时发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl五种产物，其中四种有机产物中CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，C正确，D错误。3．有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应叫取代反应。下列化学反应中不属于取代反应的是()A．B．C．D．【答案】C【分析】取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。【解析】A．CH2Cl2中的一个Cl原子被Br原子取代，该反应是取代反应，A不符合题意；B．CH3OH中-OH被Cl原子取代，该反应是取代反应，B不符合题意；C．该反应是置换反应，不是有机反应，不属于取代反应，C符合题意；D．CH3CH2Br中的Br原子被-OH取代，该反应是取代反应，D不符合题意； 故选C。4．一定质量的甲烷燃烧后的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓慢经过无水CaCl2时，CaCl2增重25.2g。原混合气体中CO2的质量为(　　)A．12.5gB．13.2gC．19.7gD．24.4g【答案】B　【解析】n(H2O)＝＝1.4mol，据H原子守恒，n(CH4)＝＝0.7mol。设CO、CO2的物质的量分别为x、y，则有解得则m(CO2)＝44g·mol－1×0.3mol＝13.2g。5．对于丙烷和丁烷的下列有关说法正确的是(　　)A．丙烷和丁烷互为同分异构体B．符合通式CnH2n＋2(n≥1)的物质均属于烷烃C．丁烷的一氯代物有5种D．等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时，后者耗氧量大【答案】B　【解析】丙烷和丁烷互为同系物。丁烷的一氯代物有4种。等质量的烃CxHy完全燃烧时，耗氧量取决于y/x的大小，该值越大，耗氧量越大。6．下列实验能获得成功的是(　　)①甲烷气体在空气中点燃获得热量　②甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷　③甲烷通入酸性高锰酸钾溶液中使其紫色褪去　④甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气A．只有①②B．只有①C．只有④D．①②③④【答案】B　【解析】甲烷燃烧放热，所以甲烷气体在空气中点燃可获得热量，①正确；甲烷与氯水不反应，不能制取一氯甲烷，②错误；甲烷为饱和烃，与酸性高锰酸钾溶液不反应，通入酸性高锰酸钾溶液中，溶液的紫色不褪去，③错误；甲烷与浓硝酸不反应，④错误。7．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(　　)A．甲烷与氯气的物质的量之比为1∶1，混合发生取代反应只生成CH3ClB．甲烷与氯气的取代反应，生成的产物中CH3Cl的量最多 C．甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物D．1mol甲烷生成CCl4最多消耗2mol氯气【答案】C　【解析】甲烷与氯气发生取代反应生成四种氯代物和HCl，故得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的反应中每取代1mol氢原子，消耗1mol氯气，生成1molHCl，故产物中HCl的量最多，B错误；1mol甲烷生成CCl4最多消耗4mol氯气，D错误。8．将甲烷与氯气按1∶3的体积比混合于一支试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处(如图所示)。下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是(　　)A．试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升B．生成物中只有三氯甲烷和氯化氢在标准状况下是气体C．试管内壁有油状液滴形成D．试管内有少量白雾【答案】B　【解析】A项，在光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应，生成物均没有颜色，所以气体颜色变浅，生成物二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均为液体，且氯化氢易溶于水，导致试管内液面上升，正确；B项，甲烷和氯气反应的生成物中只有一氯甲烷和HCl在标准状况下是气体，错误；C项，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是液态有机物，所以试管内壁有油状液滴生成，正确；D项，该反应中有氯化氢生成，氯化氢遇空气中的水蒸气形成白雾，正确。9．分子式为C4H10的烃的一氯代物的同分异构体有(　　)A．3种B．4种C．5种D．6种【答案】B　【解析】分子式为C4H10的烃有两种同分异构体：CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和CH3CHCH3CH3(异丁烷)，正丁烷和异丁烷各有2种不同化学环境的氢原子，故C4H10的一氯取代物有4种。10．由两种气态烃组成的混合烃的总物质的量与该混合烃充分燃烧后所得气体产物(二氧化碳和水蒸气)的物质的量的变化关系如图所示，以下对混合烃组成的判断中正确的是(　　)A．一定有乙烯B．一定没有甲烷 C．一定有丙烷D．一定没有乙烷【答案】D　【解析】由图像可知1mol该混合烃充分燃烧，生成H2O(g)和CO2的物质的量分别为n(H2O)＝2mol，n(CO2)＜2mol，则该混合烃可写成CxH4的形式，其中1＜x＜2，则混合烃中一定含有CH4，可能含有乙烯，一定没有丙烷和乙烷。二、填空题11．燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。以下是通过燃烧法推断物质组成的过程，请回答下列问题：（1）某物质A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水。则说明________(填字母)。A．A一定是烃B．A一定含有C、H两种元素，肯定不含氧元素C．A一定含有C、H两种元素，可能含有氧元素D．A一定含有C、H、O三种元素（2）甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为____________________________________。若2.24L(标准状况下)甲烷完全燃烧后，将生成的气体通过足量碱石灰，那么碱石灰增重的质量是________g。【答案】(1)C(2)CH4＋2O2CO2＋2H2O　8【解析】(1)A在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水，说明A一定含有C、H两种元素，由于氧气参与反应，故无法确定是否含有氧元素。(2)由甲烷完全燃烧的化学方程式CH4＋2O2CO2＋2H2O知，2.24L(0.1mol)甲烷完全燃烧生成0.1molCO2和0.2molH2O，通过碱石灰被完全吸收，碱石灰增重为0.1mol×44g·mol－1＋0.2mol×18g·mol－1＝8g。12．可燃冰属于甲烷的水合物，其结构如图所示，请回答下列问题。（1）下列说法正确的是___________(填标号)A．可燃冰中与以共价键的形式相结合B．使用可燃冰时应注意安全 C．甲烷的一氯代物、三氯代物和四氯代物都是正四面体D．空间充填模型为的有机物在光照下能与溴蒸气发生取代反应（2）如图所示是某同学利用注射器设计的简易实验装置。加热分离出可燃冰中的甲烷，将10甲烷注入甲注射器中，在同温、同压下向乙注射器中注入50，将乙注射器中气体推入甲注射器中，用日光照射甲注射器一段时间，气体在甲注射器中发生反应。①下列是某同学预测的实验现象，其中正确的是______(填标号)。A．气体最终变为无色B．实验过程中，甲注射器活塞向右移动C．甲注射器内壁有油状液滴产生D．产生火花②甲注射器中发生的化学反应类型为______。③反应后，甲注射器中剩余气体最好用_______(填标号)吸收。A．水B．氢氧化钠溶液C．硝酸银溶液D．饱和食盐水（3）丙烷能产生破坏臭氧层的一氯六氟丙烷()，该物质的同分异构体有_____种。【答案】（1）BD（2）BC取代反应B（3）5【解析】(1)A．与以分子间作用力结合在一起形成可燃冰，A项错误；B．易燃、易爆，所以使用过程中要注意安全，B项正确；C．、是四面体结构但不是正四面体结构，为正四面体结构，C项错误；D．该有机物的结构简式为，属于烷烃，其性质与相似，所以该有机物在光照下能与溴蒸气发生取代反应，D项正确；答案选BD。(2)在光照下，甲烷与氯气发生多步取代反应：， ，，。①理论上，甲烷与氯气的体积比为1∶4时，二者恰好完全反应，而甲注射器中甲烷与氯气的体积比为1∶5，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气；该反应进行缓慢，不会产生火花；产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，其他为油状液体，所以气体的总体积减小，内部压强减小，甲注射器活塞向右移动，答案选BC；②甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲注射器中发生的是取代反应；③剩余气体中含有氯气和氯化氢，最好用氢氧化钠溶液吸收；(3)该物质的同分异构体可根据氢、氯原子在碳原子上的位置变化得到，其碳链可表示为，氢、氯原子均与①号或②号碳原子相连（均与③号碳原子相连时为重复情况）时共有2种结构。氢、氯原子分别与①、②号碳原子或①、③号碳原子或②、①号碳原子相连（其他相连情况为重复情况）时共有3种结构，因此该物质共有5种同分异构体。13．目前人类在自然界发现和人工合成的有机物已经超过1亿种。研究有机物的结构有利于认识和理解有机物种类繁多的原因。（1）甲烷是最简单的有机物，甲烷和氯气在光照条件下可发生如下反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl①甲烷的电子式为_______。②该反应的过程可以看成：Cl2断裂Cl-Cl键，得到两个Cl原子，CH4断裂1个C-H键，得到1个H原子和1个CH3原子团。则生成CH3Cl和HCl的过程可以描述为：H原子与1个Cl原子形成H-Cl键，生成HCl；_______，生成CH3Cl。③CH3Cl的电子式为_______。④该反应生成的CH3Cl与Cl2可继续反应，生成的后续产物也可与Cl2继续反应。则在Cl2足量的条件下，CH3Cl最终将转化为_______(填化学式)。（2）只含有碳、氢两种元素的有机物属于烃类。下列是一些烃的结构式： ①已知：“C-C、C=C、C≡C”分别表示碳碳单键、碳碳双键和碳碳三键。烃分子中碳原子能形成__个键(双键可看成2个键，三键可看成3个键)。②有机物甲、乙中碳原子间的成键方式如下图所示，碳原子未达到最大键数的，都与氢原子成键。请补充完整甲、乙的结构式。甲：_______；乙：C—C=C—C_______。③烃分子中碳碳原子间均是形成单键，且分子为链状，这样的烃称为链状烷烃。(a)、(b)、(c)、(d)均是链状烷烃。请根据链状烷烃的结构特点，推理6个碳原子的链状烷烃的分子式：_______。含n个碳原子的链状烷烃，其氢原子数为_______(用含n的代数式表示)。④已知甲烷分子中四个氢原子所处的化学环境完全相同，据此推测其结构有平面四边形和正四面体形两种可能，如下图所示。已知CH2Cl2只有一种结构，则可知甲烷分子应为_______形。【答案】（1）CH3原子团中的C原子与1个Cl原子形成C-Cl键CCl4（2）4C6H142n+2正四面体【解析】(1)①甲烷分子中C原子与4个H原子形成4个共价键，使分子中各原子都是达到稳定结构，因此CH4的电子式为;②CH4与Cl2发生反应，断裂CH4分子上的一个C-H键，同时Cl2断裂Cl-Cl键，产生CH3与1个Cl原子结合形成C-Cl键，形成CH3Cl，下来的H原子与另1个Cl结合形成HCl；③在CH3Cl中C原子与3个H原子及1个Cl原子结合，使分子中各原子都达到稳定结构，所以CH3 Cl的电子式为：；④该反应生成的CH3Cl与Cl2可继续反应，生成的后续产物也可与Cl2继续反应。在Cl2足量的条件下，CH3Cl中的H原子可被Cl原子完全取代，最终将转化为CCl4；(2)①由于C原子价电子数目是4，所以烃分子中碳原子能形成4个键；②根据C原子价电子数目是4，将不足4个的用H原子补齐，可得相应物质的结构式，其中甲是，乙是；③烃分子中含有6个碳原子的链状烷烃结构简式是CH3CH2CH2CH2CH2CH3，也可写为CH3(CH2)4CH3，所以含有6个C原子的烷烃分子式为C6H14；根据分子中H原子数目与C原子数目关系可知：若是含n个碳原子的链状烷烃，其氢原子数为2n+2；④若甲烷为平面正方形结构，则其中的2个H原子被Cl原子取代产生的物质CH2Cl2就会有2种结构：2个Cl原子在相邻位置，夹角是90℃；及2个Cl原子在相对位置，夹角是180°，但事实上CH2Cl2只有一种结构，这说明CH4是正四面体结构。14．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：（1）请写出C装置中生成CH3Cl的化学方程式：___。（2）B装置有三种功能：①混匀混合气体；②___；③___。（3）E装置中除盐酸外，还含有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为___(填字母)。a.分液法b.蒸馏法c.结晶法 （4）将1molCH4与Cl2发生取代反应，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，则参加反应的Cl2的物质的量为___。（5）已知丁烷与氯气发生取代反应的产物之一为C4H8Cl2，其有___种同分异构体。【答案】（1）CH4+Cl2CH3Cl+HCl（2）控制气体流速干燥气体（3）a（4）3mol（5）9【解析】(1)C装置中生成CH3Cl的化学方程式为；(2)通过观察B装置中气泡的快慢，可以控制气体的流速，盛有浓硫酸可以干燥气体，同时通入两种气体可以让两种气体在其中充分混合；(3)氯代烃不溶于水，而HCl极易溶于水，可以采用分液法分离出盐酸；(4)根据充分反应后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1mol，可以设其物质的量分别是xmol、(x+0.1)mol、(x+0.2)mol、(x+0.3)mol，则xmol+(x+0.1)mol+(x+0.2)mol+(x+0.3)mol=1mol，解得x=0.1，参加反应的氯气的物质的量为0.1mol+(2×0.2)mol+(3×0.3)mol+(4×0.4)mol=3mol；(5)丁烧有两种结构，则确定C4H8Cl2的同分异构体数目可以采取“定一移一”法：、、，共有9种同分异构体。