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第5課時　烴的燃燒與共線、共面問題　等效氫法
題組一　烴的燃燒規律及其應用
1．6.72 L(標準狀況)兩種氣態烴的混合物完全燃燒生成0.48 mol CO2和10.8 g H2O，則該混合烴中(　　)
A．一定不存在乙烯 B．一定不存在甲烷
C．一定存在甲烷 D．一定存在乙烯
2．下列烴①C4H10、②C4H8、③C7H8、④C6H12分別完全燃燒，耗氧量分析不正確的是(　　)
A．等物質的量時耗氧量最少的是①
B．等物質的量時③和④的耗氧量相等
C．等質量時耗氧量最大的是①
D．等質量時②和④的耗氧量相等
3．將一定量氣態烴充分燃燒后的產物通入足量石灰水中完全吸收，經過濾得到20 g沉淀，濾液質量比原石灰水減少5.8 g。該有機物可能是(　　)
A．乙烯 B．乙烷
C．丙烷 D．丁烷
題組二　常見烴分子中原子共線、共面問題判斷
4．下列有關有機物結構的說法正確的是(　　)
A．CH3CH2CH2CH3分子中四個碳原子排列成一條直線
B．氯乙烯中所有原子不可能處于同一平面內
C．苯中所有原子都處于同一平面內
D．CH3CH==CHCH3中的所有原子處于同一平面內
5．下列分子中的所有原子都處于同一平面的是(　　)
A．乙烷
B．乙烯
C．丙烯(CH2==CH—CH3)
D．正丁烷
6．下列有關CCl3—CH==CH—C≡C—CH3分子的說法不正確的是(　　)
A．6個碳原子有可能在一條直線上
B．在一條直線上的碳原子最多有4個
C．6個碳原子可能在同一平面上
D．該分子能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色
7.已知碳碳單鍵可繞鍵軸自由旋轉，某烴的結構簡式如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．該物質所有原子均可共面
B．分子中至少有10個碳原子處于同一平面上
C．分子中至少有11個碳原子處于同一平面上
D．該有機物苯環上的一溴代物有6種
題組三　烴的一氯代物同分異構體數目的判斷
8．下列關于同分異構體的敘述正確的是(　　)
A．新戊烷的一氯代物有3種
B．丙烷中一個氫原子被溴原子取代的產物有3種
C．甲烷的二氯代物有2種
D．C5H11Cl有8種結構
9．(2023·重慶高一檢測)已知甲苯()的一氯代物有4種，則甲苯完全氫化后的環烷烴的一氯代物有(　　)
A．3種 B．4種 C．5種 D．6種
10．下列化合物的一氯代物的種類數目多少排列正確的是(　　)
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3
②(CH3)2CHCH(CH3)2
③(CH3)3CCH2CH3
④(CH3)3CC(CH3)3
A．①＞②＞③＞④ B．③＝①＞②＞④
C．③＞②＞④＞① D．②＞③＝①＞④
11．一種氣態烷烴和氣態烯烴組成的混合物共10 g，混合氣體的密度是相同狀況下H2密度的12.5倍，該混合氣體通過裝有溴水的試劑瓶時，試劑瓶總質量增加了8.4 g，該混合氣體可能是(　　)
A．乙烯和乙烷 B．乙烷和丙烯
C．甲烷和乙烯 D．丙烯和丙烷
12．已知乙烯分子為平面形結構，C2H2為直線形結構。則有機物M(CH≡C—CH==CH—CH3)分子中，共直線和共平面的原子數最多分別為(　　)
A．6、11 B．5、10
C．4、9 D．4、11
13．某烴的結構簡式為，若分子中共線碳原子數為a，可能共面的碳原子數最多為b，含四面體結構的碳原子數為c，則a、b、c分別是(　　)
A．3、4、5 B．3、10、4
C．3、14、4 D．4、10、4
14．現有CH4、C2H4、C2H6三種有機化合物：
(1)等質量的以上三種物質完全燃燒時消耗O2的量最多的是________。
(2)常溫常壓下，同體積的以上三種物質完全燃燒時消耗O2的量最多的是________。
(3)等質量的以上三種物質燃燒時，生成二氧化碳的量最多的是__________，生成水的量最多的是________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，以上三種物質中的兩種和足量的氧氣混合點燃，相同條件下測得反應前后氣體體積沒有發生變化，這兩種氣體是__________________。
15．烷烴包括很多種，含有1～4個碳原子的烷烴為氣體，如甲烷、乙烷，可以作燃料、催化劑等；含有5～16個碳原子的烷烴為液體，如汽油、柴油、煤油等，可用作液體燃料；含有17個碳原子以上的正烷烴為固體，如凡士林、瀝青等，可以作潤滑劑、建筑材料等。
(1)某烷烴只能生成一種一氯代物，此烷烴的分子式可以是________(填字母，下同)。
A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C6H14
(2)進行一氯取代后，只能生成三種沸點不同的產物的烷烴是________。
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3)3CCH2CH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2 D．(CH3)2CHCH3
(3)主鏈上有5個碳原子，含甲基、乙基兩個支鏈的烷烴有________。
A．5種 B．4種 C．3種 D．2種
題組一　烴的燃燒規律及其應用
1．6.72 L(標準狀況)兩種氣態烴的混合物完全燃燒生成0.48 mol CO2和10.8 g H2O，則該混合烴中(　　)
A．一定不存在乙烯 B．一定不存在甲烷
C．一定存在甲烷 D．一定存在乙烯
答案　C
2．下列烴①C4H10、②C4H8、③C7H8、④C6H12分別完全燃燒，耗氧量分析不正確的是(　　)
A．等物質的量時耗氧量最少的是①
B．等物質的量時③和④的耗氧量相等
C．等質量時耗氧量最大的是①
D．等質量時②和④的耗氧量相等
答案　A
解析　等物質的量時，若烴寫成CxHy，(x＋)越大，耗氧量越大；等質量時，若烴寫成CHx，x越大，耗氧量越大。
3．將一定量氣態烴充分燃燒后的產物通入足量石灰水中完全吸收，經過濾得到20 g沉淀，濾液質量比原石灰水減少5.8 g。該有機物可能是(　　)
A．乙烯 B．乙烷
C．丙烷 D．丁烷
答案　B
解析　20 g沉淀為CaCO3，則有機物中含n(C)＝0.2 mol，由質量守恒得：m(CaCO3)－m(CO2)－m(H2O)＝5.8 g，即20 g－44 g·mol－1×0.2 mol－m(H2O)＝5.8 g，m(H2O)＝5.4 g，n(H2O)＝0.3 mol。所以有機物中n(C)∶n(H)＝0.2 mol∶(0.3 mol×2)＝1∶3，則該氣態烴應為乙烷。
題組二　常見烴分子中原子共線、共面問題判斷
4．下列有關有機物結構的說法正確的是(　　)
A．CH3CH2CH2CH3分子中四個碳原子排列成一條直線
B．氯乙烯中所有原子不可能處于同一平面內
C．苯中所有原子都處于同一平面內
D．CH3CH==CHCH3中的所有原子處于同一平面內
答案　C
解析　CH3CH2CH2CH3分子中四個碳原子呈鋸齒形排列，不在一條直線上，A項錯誤；乙烯是平面結構，氯乙烯中所有原子一定處于同一平面內，B項錯誤；苯中12個原子都處于同一平面內，C項正確；CH3CH==CHCH3中含有甲基，所有原子不可能處于同一平面內，D項錯誤。
5．下列分子中的所有原子都處于同一平面的是(　　)
A．乙烷
B．乙烯
C．丙烯(CH2==CH—CH3)
D．正丁烷
答案　B
解析　乙烷中碳原子所成價鍵為四面體結構，所有原子不可能都處于同一平面，A項錯誤；乙烯是平面形分子，所有原子處于同一平面，B項正確；丙烯(CH3—CH==CH2)、正丁烷中均含有甲基，甲基碳原子上所連的原子不可能處于同一平面，C、D項錯誤。
6．下列有關CCl3—CH==CH—C≡C—CH3分子的說法不正確的是(　　)
A．6個碳原子有可能在一條直線上
B．在一條直線上的碳原子最多有4個
C．6個碳原子可能在同一平面上
D．該分子能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色
答案　A
解析　的空間結構為平面形，題給有機物的所有碳原子不可能在一條直線上。
7.已知碳碳單鍵可繞鍵軸自由旋轉，某烴的結構簡式如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．該物質所有原子均可共面
B．分子中至少有10個碳原子處于同一平面上
C．分子中至少有11個碳原子處于同一平面上
D．該有機物苯環上的一溴代物有6種
答案　C
解析　如圖所示(已編號)的甲基碳原子、甲基與苯環相連的碳原子、苯環與苯環相連的碳原子，處于一條直線，共有6個碳原子共線，所以至少有11個碳原子共面，C正確，A、B均錯誤；該分子苯環上含有3種氫原子，所以該分子苯環上的一溴代物有3種，D錯誤。
題組三　烴的一氯代物同分異構體數目的判斷
8．下列關于同分異構體的敘述正確的是(　　)
A．新戊烷的一氯代物有3種
B．丙烷中一個氫原子被溴原子取代的產物有3種
C．甲烷的二氯代物有2種
D．C5H11Cl有8種結構
答案　D
解析　因為CH4的一氯代物只有1種，故新戊烷[C(CH3)4]的一氯代物也只有1種，A錯誤；取代產物可以看作是丙基連接溴原子，因丙基有2種，故丙烷的一溴取代產物有2種，B錯誤；甲烷為正四面體結構，其二氯代物只有1種，C錯誤；因C5H11—(戊基)的結構有8種，故C5H11Cl的同分異構體有8種，D正確。
9．(2023·重慶高一檢測)已知甲苯()的一氯代物有4種，則甲苯完全氫化后的環烷烴的一氯代物有(　　)
A．3種 B．4種 C．5種 D．6種
答案　C
解析　甲苯完全氫化后得到甲基環己烷，它的一氯代物除了和甲苯相似的4種外，還多了1種，即甲基與環己烷相連的碳原子上也有1個H原子可以被取代，故C項正確。
10．下列化合物的一氯代物的種類數目多少排列正確的是(　　)
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3
②(CH3)2CHCH(CH3)2
③(CH3)3CCH2CH3
④(CH3)3CC(CH3)3
A．①＞②＞③＞④ B．③＝①＞②＞④
C．③＞②＞④＞① D．②＞③＝①＞④
答案　B
解析　①一氯代物的種類數為3，②一氯代物的種類數為2，③一氯代物的種類數為3，④一氯代物的種類數為1，故B正確。
11．一種氣態烷烴和氣態烯烴組成的混合物共10 g，混合氣體的密度是相同狀況下H2密度的12.5倍，該混合氣體通過裝有溴水的試劑瓶時，試劑瓶總質量增加了8.4 g，該混合氣體可能是(　　)
A．乙烯和乙烷 B．乙烷和丙烯
C．甲烷和乙烯 D．丙烯和丙烷
答案　C
解析　混合氣體的平均摩爾質量為12.5×2 g·mol－1＝25 g·mol－1，則混合氣體的物質的量為＝0.4 mol；又烯烴中最簡單的乙烯的摩爾質量是28 g·mol－1，故烷烴的摩爾質量一定小于25 g·mol－1，只能是甲烷。當混合氣體通過溴水時，由于只有烯烴和溴水反應，因此增重的8.4 g為烯烴的質量，則甲烷的質量為10 g－8.4 g＝1.6 g，物質的量為0.1 mol，則烯烴的物質的量為0.3 mol，摩爾質量為＝28 g·mol－1，根據烯烴通式CnH2n得，14n＝28，可得出n＝2，即烯烴為乙烯。
12．已知乙烯分子為平面形結構，C2H2為直線形結構。則有機物M(CH≡C—CH==CH—CH3)分子中，共直線和共平面的原子數最多分別為(　　)
A．6、11 B．5、10
C．4、9 D．4、11
答案　C
解析　根據乙炔、乙烯和甲烷的結構，有機物M的分子結構為，則最多有4個原子共直線，因為單鍵可以旋轉，甲基上3個H原子中，可以有一個H原子旋進平面內，因此最多有9個原子共面。
13．某烴的結構簡式為，若分子中共線碳原子數為a，可能共面的碳原子數最多為b，含四面體結構的碳原子數為c，則a、b、c分別是(　　)
A．3、4、5 B．3、10、4
C．3、14、4 D．4、10、4
答案　C
解析　首先利用乙烯模型中鍵角為120°，乙炔模型為直線形，苯環鍵角為120°，將有機物的結構寫成下圖：
4、7、8號，3、9、10號3個碳原子一定共線，所以共線碳原子數為3；苯環和2、3、4、5、7號碳原子構成的乙烯面可以共面，又因為4、7、8號3個碳原子一定共線，所以8號碳原子一定也在這個平面內，1號、6號碳原子也可以在這個平面內，則可能共面的碳原子數最多為14；以四個單鍵與其他原子連接的碳原子為四面體結構，只有1、2、5、6號碳原子符合。
14．現有CH4、C2H4、C2H6三種有機化合物：
(1)等質量的以上三種物質完全燃燒時消耗O2的量最多的是________。
(2)常溫常壓下，同體積的以上三種物質完全燃燒時消耗O2的量最多的是________。
(3)等質量的以上三種物質燃燒時，生成二氧化碳的量最多的是__________，生成水的量最多的是________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，以上三種物質中的兩種和足量的氧氣混合點燃，相同條件下測得反應前后氣體體積沒有發生變化，這兩種氣體是__________________。
答案　(1)CH4　(2)C2H6　(3)C2H4　CH4　(4)CH4和C2H4
解析　(1)等質量的烴(CxHy)完全燃燒時，的值越大，耗氧量越多。CH4、C2H4、C2H6的的值依次為4、2、3，故等質量的CH4、C2H4、C2H6完全燃燒時消耗O2的量最多的是CH4。(2)等物質的量的烴(CxHy)完全燃燒時，x＋的值越大，耗氧量越多。三種物質的x＋的值依次為2、3、3.5，故常溫常壓下，同體積的三種物質完全燃燒時消耗O2的量最多的是C2H6。(3)質量相同時，烴(CxHy)的的值越大，生成二氧化碳的量越多；的值越大，生成水的量越多。故生成二氧化碳的量最多的是C2H4，生成水的量最多的是CH4。
(4)由題意可知，在120 ℃、1.01×105 Pa下，
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O(g)
1　　　x＋　　　　x　　　
由于ΔV＝0，則1＋x＋＝x＋，得y＝4，即該條件下，當烴分子中含有4個氫原子時，該烴完全燃燒前后氣體體積不變，故符合要求的兩種烴為CH4和C2H4。
15．烷烴包括很多種，含有1～4個碳原子的烷烴為氣體，如甲烷、乙烷，可以作燃料、催化劑等；含有5～16個碳原子的烷烴為液體，如汽油、柴油、煤油等，可用作液體燃料；含有17個碳原子以上的正烷烴為固體，如凡士林、瀝青等，可以作潤滑劑、建筑材料等。
(1)某烷烴只能生成一種一氯代物，此烷烴的分子式可以是________(填字母，下同)。
A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C6H14
(2)進行一氯取代后，只能生成三種沸點不同的產物的烷烴是________。
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3
B．(CH3)3CCH2CH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2
D．(CH3)2CHCH3
(3)主鏈上有5個碳原子，含甲基、乙基兩個支鏈的烷烴有________。
A．5種 B．4種 C．3種 D．2種
答案　(1)A　(2)B　(3)D
解析　(1)CH4只有1種結構，只有1種氫原子，所以其一氯代物有1種，故A正確；C3H8只有1種結構(CH3CH2CH3)，有2種氫原子，所以其一氯代物有2種，故B錯誤；C4H10有正丁烷和異丁烷2種結構，正丁烷(CH3CH2CH2CH3)有2種氫原子，異丁烷[CH3CH(CH3)CH3]有2種氫原子，所以其一氯代物各有2種，故C錯誤；C6H14有5種同分異構體，CH3(CH2)4CH3有3種氫原子，CH3CH(CH3)CH2CH2CH3有5種氫原子，CH3CH2CH(CH3)CH2CH3有4種氫原子，CH3C(CH3)2CH2CH3有3種氫原子，CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3有2種氫原子，故D錯誤。(2)該題實際上就是選擇“取代反應后只能生成三種一氯代物”的烷烴，這樣就可以選擇結構中有3種氫原子的烴。A中有5種，B中有3種，C、D中各有2種。(3)主鏈上有5個碳原子，則乙基只能連在中間碳原子上，甲基可以連在中間碳原子上，也可以連在2號碳原子上，所以有如下2種：
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