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第二章　烴
第一節　烷烴
◆ 學習任務一　烷烴的結構與性質
1.[2024·湖北武漢華師一附中期末] 正己烷是優良的有機溶劑,其球棍模型如圖所示,下列說法正確的是 (　)
A.正己烷的所有原子可能共平面
B.2.24 L的正己烷和異己烷中含有的極性鍵的數目均為1.4NA(設NA為阿伏伽德羅常數的值)
C.主鏈上含有4個碳原子的正己烷的同分異構體有2種
D.正己烷能與溴水發生取代反應而使溴水褪色
2.1 mol丙烷在光照情況下,最多消耗氯氣 (　)
A.4 mol B.8 mol C.10 mol D.2 mol
3.由沸點數據:甲烷-164 ℃,乙烷-89 ℃,正丁烷-0.5 ℃,正戊烷36 ℃,可以判斷異丁烷的沸點可能是 (　)
A.低于-89 ℃ B.低于-0.5 ℃
C.高于-0.5 ℃ D.高于36℃
4.[2024·北京理工大學附屬中學開學考] 實驗小組探究甲烷與氯氣的取代反應,裝置、現象如下:
現象
ⅰ.光照后,混合氣體顏色變淺 ⅱ.試管內液面上升 ⅲ.試管壁出現油狀液滴
下列說法不正確的是 (　)
A.飽和NaCl溶液可以減少氯氣的溶解
B.CH4的二氯代物有兩種結構
C.試管內液面上升與HCl的生成有關
D.若用鋁箔套住裝滿CH4和Cl2的試管,一段時間后沒有明顯變化
5.[2024·四川綿陽南山中學期中] 進行一氯取代反應后,只能生成兩種沸點不同的產物的烷烴是 (　)
A.CH3CH3
B.(CH3CH2)2CHCH3
C.(CH3)2CHCH(CH3)2
D.CH3CH2CH2CH2CH3
◆ 學習任務二　烷烴的命名
6.[2024·上海第三女子中學期末] 下列有機物的命名正確的是 (　)
A.3,3-二甲基丁烷 B.2-甲基丁烷
C.2,3-二乙基戊烷 D.2,5-二甲基戊烷
7.下列有關烷烴的命名錯誤的是 (　)
A.　2-甲基丁烷
B.　2,2,4-三甲基戊烷
C.　4-甲基戊烷
D.
2,4-二甲基己烷
8.某烷烴的結構簡式為
,其系統命名是 (　)
A.2,4-二甲基己烷 　B.4-甲基-2-乙基戊烷
C.2-甲基-4-乙基戊烷 　D.3,5-二甲基己烷
9.某鏈狀烷烴的相對分子質量為86,跟Cl2反應生成的一氯代物只有兩種,則它的結構簡式、名稱都正確的是 (　)
A.CH3(CH2)4CH3　己烷
B.(CH3)2CHCH(CH3)2　2,3-二甲基丁烷
C.(C2H5)2CHCH3　2-乙基丁烷
D.C2H5C(CH3)3　2,2-二甲基丁烷
10.用氯氣取代相對分子質量為44的烴分子上的一個氫原子,所得的化合物可能有 (　)
A.3種 B.4種 C.5種 D.6種
11.下列關于(CH3CH2)2C(CH3)2的說法錯誤的是 (　)
A.常溫下呈液態
B.命名為3,3-二甲基戊烷
C.一氯代物有3種(不考慮立體異構)
D.是2,3-二甲基丁烷的同分異構體
12.乙烷和氯氣在光照條件下發生取代反應,得到乙烷的氯代產物最多有 (　)
A.10種 B.9種 C.8種 D.7種
13.[2024·湖北孝感重點高中期中] 分子式為C7H16的有機化合物,其分子結構中有且只有三個甲基的同分異構體共有幾種(不考慮立體異構) (　)
A.2種 B.3種 C.4種 D.5種
14.在光照條件下,將a mol甲烷與足量Cl2完全反應,測知CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種產物的物質的量之比為2∶1∶1∶2,則消耗Cl2的物質的量為 (　)
A.a mol B.1.25a mol C.2.5a mol D.4a mol
15.充分燃燒0.1 mol兩種氣態烴的混合物,生成3.584 L CO2(標準狀況)和3.60 g H2O,則混合氣體中 (　)
A.一定有甲烷 B.一定有乙烷
C.一定無甲烷 D.一定有丙烷
16.[2023·北京一七一中學期中] CH4在光照條件下與Cl2反應,可得到各種氯代甲烷。
(1)生成CH3Cl的化學方程式是 　　　　　　　　　　。
(2)CH4氯代的機理為自由基(帶有單電子的原子或原子團,如Cl·、·CH3)反應,包括以下幾步:
Ⅰ.鏈引發 Ⅱ.鏈傳遞 Ⅲ.鏈終止
Cl22Cl· 　Cl·+CH4　·CH3+HCl 　·CH3+Cl2CH3Cl+Cl· 　…… 　2Cl·Cl2 　Cl·+·CH3CH3Cl 　……
①寫出由CH3Cl生成CH2Cl2過程中鏈傳遞的方程式:　　　　　　　　　　　　　、
　　　　　　　　　　　　　。
②探究光照對CH4與Cl2反應的影響,實驗如表。
編號 操作 結果
A 　將Cl2與CH4混合后,光照 　得到氯代甲烷
B 　將Cl2先用光照,然后迅速在黑暗中與CH4混合 　得到氯代甲烷
C 　將Cl2先用光照,然后在黑暗中放置一段時間,再與CH4混合 　幾乎無氯代甲烷
D 　將CH4先用光照,然后迅速在黑暗中與Cl2混合 　幾乎無氯代甲烷
a.由B和D得出的結論是 　　　　　　　　　　　　　　　　。
b.依據上述機理,解釋C中幾乎沒有氯代甲烷的原因: 　　　　　　　　　　　。
17.回答下列問題:
(1)請寫出烷烴CnH2n+2(n≥1)在足量的氧氣中充分燃燒的化學方程式:　。
(2)有①甲烷、②乙烷、③丙烷、④丁烷4種烷烴,相同狀況下,等體積的上述氣態烴充分燃燒,消耗O2的量最多的是　　　　　　　(填序號,下同);等質量的上述氣態烴,在充分燃燒時,消耗O2的量最多的是　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)寫出下列各烴的名稱:
(CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3 　　　　　　　　;
　　　　　　　　　　。
第二章　烴
第一節　烷烴
1.C　[解析] 由于正己烷中碳原子均為sp3雜化,所以正己烷中所有原子不可能共平面,A錯誤;標準狀況下,正己烷和異己烷均不為氣體,2.24 L氣體的物質的量不為0.1 mol,且溫度和壓強未指明,無法計算所含有極性鍵數目,B錯誤;主鏈上含有4個碳原子的正己烷的同分異構體有2,2-二甲基丁烷和2,3-二甲基丁烷兩種,C正確;正己烷可萃取溴水中的溴單質,使其褪色,但不發生反應,D錯誤。
2.B　[解析] 丙烷的化學式為C3H8,1個丙烷分子中含有8個氫原子,則1 mol丙烷在光照情況下,最多消耗8 mol氯氣,故選B。
3.B　[解析] 由沸點數據:甲烷-164 ℃,乙烷-89 ℃,正丁烷-0.5 ℃,正戊烷36 ℃可知,烷烴中碳原子個數越多其沸點越高,異丁烷中含有4 個碳原子,其碳原子個數大于乙烷而小于正戊烷,所以其沸點應該大于乙烷而小于正戊烷;一般情況下,烷烴的同分異構體中,支鏈越多沸點越低,所以異丁烷的沸點低于正丁烷,則異丁烷的沸點可能是“低于-0.5 ℃”,故答案為B。
4.B　[解析] 氯氣和水的反應是可逆反應:Cl2+H2OHCl+HClO,飽和食鹽水中的氯離子能使平衡左移,從而減少氯氣的溶解,故A正確;CH4為正四面體結構,其二氯代物只有一種結構,故B錯誤;氯化氫易溶于水,會使試管內液面上升,故C正確;此反應是在光照條件下發生的,若為了探究反應條件,可用鋁箔套住裝滿甲烷和氯氣的試管,甲烷和氯氣沒有反應,一段時間后進行觀察,沒有明顯變化,故D正確。
5.C　[解析] CH3CH3只有1種氫原子,所以一氯代物有1種,能生成1種一氯代產物,故A不符合題意;
(CH3CH2)2CHCH3有4種不同化學環境的氫原子,能生成4種沸點不同的一氯代產物,故B不符合題意; (CH3)2CHCH(CH3)2有2種不同化學環境的氫原子,能生成2種沸點不同的一氯代產物,故C符合題意;CH3CH2CH2CH2CH3有3種不同化學環境的氫原子,能生成3種沸點不同的一氯代產物,故D不符合題意。
6.B　[解析] 根據其名稱,對應的有機物結構為,正確命名為2,2-二甲基丁烷,故A錯誤;2-甲基丁烷符合命名規則,故B正確;根據其名稱,對應的有機物結構為,正確命名為3-甲基-4-乙基己烷,故C錯誤;根據其名稱,對應的有機物結構為,正確命名為2-甲基己烷,故D錯誤。
7.C　[解析] 的主鏈有4個碳原子,2號碳原子上有1個甲基,命名為2-甲基丁烷,故A正確;的主鏈有5個碳原子,2號碳原子上有2個甲基,4號碳原子上有1個甲基,命名為 2,2,4-三甲基戊烷,故B正確;的主鏈有5個碳原子,甲基在2號碳原子上,正確命名為2-甲基戊烷,故C錯誤;的主鏈有6個碳原子,2號和4號碳原子上分別有1個甲基,命名為2,4-二甲基己烷,故D正確。
8.A　[解析] 根據結構簡式可知,主鏈含有6個C原子,2號C原子和4號C原子上均連有1個甲基,故該烷烴的系統命名為2,4-二甲基己烷。
9.B　[解析] 已知該鏈狀烷烴的相對分子質量為86,根據鏈狀烷烴的通式為CnH2n+2可求出該有機物的分子式為C6H14。該烷烴的一氯代物有2種,說明此烷烴分子結構對稱,其結構簡式為,名稱為2,3-二甲基丁烷。
10.A　[解析] =3……8,故該烴的分子式為C3H8,該烴與氯氣發生一氯取代的產物有1-氯丙烷、2-氯丙烷、氯化氫三種。
11.D　[解析] 常溫下,一般C1~C4的烷烴為氣態,C5~C16的烷烴為液態,該烷烴碳原子數為7,為液態,A正確;根據烷烴的命名方法,該烷烴命名為3,3-二甲基戊烷,B正確;分子中含有3種不同化學環境的氫原子,一氯代物有3種,C正確;同分異構體是指分子式相同、結構不同的化合物,兩者的分子式不同,不是同分異構體,D錯誤。
12.B　[解析] 乙烷中所有氫原子都等效,則其一氯取代物只有1種;二氯取代物中兩個Cl原子可以在同一個C原子上,也可以在兩個不同的C原子上,因此有2種不同結構;同理三氯取代物有2種,四氯取代物有2種(與二氯取代物個數相同),五氯取代物有1種(與一氯取代物個數相同),六氯取代物有1種,所以乙烷和氯氣在光照條件下發生取代反應,得到乙烷的氯代產物最多有1+2+2+2+1+1=9種。
13.B　[解析] 根據信息,分子式為C7H16的有機化合物,其分子結構中有且只有三個甲基,若該分子有一個支鏈,且支鏈為甲基,則主鏈有6個碳原子,有2種符合要求的結構;若支鏈為乙基,則主鏈含有5個碳原子,有1種符合要求的結構,合計是3種結構。
14.C　[解析] 在光照條件下,將a mol甲烷與足量Cl2完全反應,測知CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的物質的量之比為2∶1∶1∶2,根據碳元素守恒,可知生成 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4的物質的量分別為 mol、 mol、 mol和 mol,烷烴發生取代反應,鹵素原子每取代1 mol氫原子均需要1 mol鹵素單質,則消耗Cl2的物質的量n= mol×1+ mol×2+ mol×3+ mol×4=2.5a mol。
15.A　[解析] n(CO2)==0.16 mol,n(H2O)==0.2 mol,因此兩種氣態烴的平均組成為C1.6H4,根據混合物的平均組成可知,碳原子數小于1.6的烴只有甲烷,而另一種烴中氫原子數必為4,且碳原子數大于或等于2,由以上分析可知,一定有甲烷,A正確。
16.(1)CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(2)①CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl　·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·
②a.光照時發生鏈引發的物質是Cl2而不是CH4　b.黑暗中發生反應2Cl·Cl2,一段時間后體系中幾乎無Cl·存在,無法進行鏈傳遞
[解析] (1)甲烷與氯氣發生取代反應生成CH3Cl和HCl,化學方程式是CH4+Cl2CH3Cl+HCl。(2)①由題意知CH3Cl生成CH2Cl2過程中鏈傳遞的方程式為CH3Cl+Cl··CH2Cl+HCl,·CH2Cl+Cl2CH2Cl2+Cl·。②a.由B將Cl2先用光照,然后迅速在黑暗中與CH4混合得到氯代甲烷,D將CH4先用光照,然后迅速在黑暗中與Cl2混合,卻幾乎無氯代甲烷,得出的結論是光照時發生鏈引發的物質是Cl2而不是CH4。b.C中幾乎沒有氯代甲烷的原因是黑暗中發生反應2Cl·Cl2,一段時間后體系中幾乎無Cl·存在,無法進行鏈傳遞。
17.(1)CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O
(2)④　①
(3)2-甲基-5-乙基辛烷　3,3,6-三甲基辛烷
[解析] (1)烷烴CnH2n+2(n≥1)在足量的氧氣中充分燃燒生成二氧化碳和水,其化學方程式為CnH2n+2+O2nCO2+(n+1)H2O。
(2)相同狀況下,等體積的氣態烴物質的量相同,據反應通式可知,n越大,越大,充分燃燒時消耗O2的量越多,所以充分燃燒時消耗O2的量最多的是丁烷;設烷烴的質量為1 g,據反應通式可知消耗O2的物質的量為× mol,即n越大,消耗的O2越少,所以等質量的烷烴消耗O2最多的為甲烷。
(3)據有機物系統命名法步驟可知,(CH3)2CH(CH2)2CH(C2H5)(CH2)2CH3的名稱為2-甲基-5-乙基辛烷;
的名稱為3,3,6-三甲基辛烷。

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