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第十章 第一节 最简单的有机化合物——甲烷
一、选择题(本题包括10小题,每小题5分,共50分)
1.气体打火机使用一种有机化合物为燃料,这种燃料稍加压时易液化,减压时气化,点燃能燃烧.下列符合这种条件的有机物是 ( )
A.C2H6(沸点-88.6℃) B.C3H8(沸点-42.6℃)
C.C4H10(沸点-0.5℃) D.C5H10(沸点36.1℃)
解析:符合要求的物质应具备:①沸点较高,②常温下是气体.
答案:C
2.下列叙述错误的是 ( )
A.烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐升高
B.任何烷烃分子中碳氢原子个数比都是相同的
C.丙烷与Cl2发生取代反应后生成的一氯代物不只是一种
D.正丁烷的熔点、沸点比异丁烷的高
解析:烷烃的沸点随着碳原子数增加而逐渐升高;烷烃的通式为CnH2n+2,烷烃分子中N(C)∶N(H)=n∶(2n+2);丙烷与Cl2发生取代是逐一分步进行,生成一氯代物有两种;烷烃支链越多,沸点越低.
答案:B
3.鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法,是将它们分别 ( )
A.先后通入溴水和澄清石灰水
B.点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C.点燃,先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯
D.点燃后将燃烧产物通入澄清石灰水
解析:三种气体燃烧分别生成CO2和H2O、CO2、H2O,根据三种产物的性质可选择.A
项三者均不反应,不能区别;B项不能区别CH4和CO;D项不能区别CH4和CO.
答案:C
4.关于CH4和 的叙述正确的是 ( )
A.均能用CnH2n+2组成通式来表示
B.与所有烷烃互为同素异形体
C.因为它们结构相似,所以它们的化学性质相似,物理性质相同
D.通常情况下它们都是气态烷烃
解析:B项它们与其他烷烃互为同系物;C项化学性质相似,但物理性质不同;D项烷
烃碳原子数小于或等于4的常温下是气体.
答案:A
5.(2009·青岛模拟)若1 mol某气态烃CxHy完全燃烧,需用3 mol O2,则 ( )
A.x=2,y=2 B.x=2,y=4
C.x=3,y=6 D.x=3,y=8
解析:根据烃燃烧的通式:CxHy+(x+y/4)O2xCO2+y/2H2O,得出x+y/4=3.将
选项逐一代入:
A:x=2,y=2,x+y/4=2.5. B:x=2,y=4,x+y/4=3.
C:x=3,y=6,x+y/4=4.5. D:x=3,y=8,x+y/4=5.
所以,B正确.
答案:B
6.由两种烃组成的混合物,无论以何种比例混合,只要混合物的总质量一定,完全燃烧生成CO2的质量也一定,则此两种烃一定满足 ( )
A.互为同分异构体 B.最简式相同
C.为同系物 D.符合同一通式
解析:由题意可知两种烃中的C的质量分数相同,因烃仅含C、H两种元素,则H的
质量分数也应相同,从而可推知它们的最简式相同.
答案:B
7.下列叙述正确的是 ( )
A.分子式相同,各元素质量分数也相同的物质是同种物质
B.通式相同的不同物质一定属于同系物
C.分子式相同的不同物质一定是同分异构体
D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体
解析:分子式相同的物质,结构不一定相同,所以不一定是同种物质;通式相同的不
同物质不一定是同系物,也可能是同分异构体或是其他关系;相对分子质量相同,分
子式不一定相同,如NO和C2H6等,因此不一定是同分异构体.
答案:C
8.根据下表中烃的分子式排列规律,判断空格中烃的同分异构体数目是 ( )
1
2
3
4
5
6
7
8
CH4
C2H4
C3H8
C4H8
C6H12
C7H16
C8H16
A.3 B.4 C.5 D.6
解析:本题考查同分异构体的书写.由表中烃的分子式排列规律,1,2都是4个氢原子,
3,4都是8个氢原子,5,6应为12个氢原子,故5为C5H12,其同分异构体为:
CH3—CH2—CH2—CH2—CH3,共三种.
答案:A
9.下列关于有机化合物的叙述中不正确的是 ( )
A.丙烷跟甲烷一样能与氯气发生取代反应
B.1 mol乙酸与乙醇在一定条件下发生酯化反应,可生成1 mol乙酸乙酯
C.CH2Cl2是纯净物说明甲烷是四面体结构而不是正方形结构
D.溴水既可鉴别乙烷与乙烯,又可除去乙烷中的乙烯而得到纯净的乙烷
解析:乙酸和乙醇反应生成乙酸乙酯属于可逆反应,故1 mol乙酸与乙醇反应不可能生
成1 mol乙酸乙酯.
答案:B
10.将一定量的甲烷完全燃烧,使所生成的气体依次通过装有足量无水CaCl2和NaOH的玻璃管.结果盛NaOH的玻璃管质量增加了1.1 g,则原来甲烷在标准状况下的体积为 ( )
A.2.24 L B.1.12 L
C.0.56 L D.0.28 L
解析:甲烷燃烧生成H2O和CO2,无水CaCl2吸收H2O,NaOH吸收CO2,n(CO2)
==0.025 mol,故n(CH4)=0.025 mol,V(CH4)=0.025 mol×22.4 L/ mol=0.56
L.
答案:C
二、非选择题(本题包括4小题,共50分)
11.(9分)如图所示,某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成,
将X气体燃烧,把燃烧生成的气体通过A、B两个洗气瓶.试回答下列
问题:
(1)若A洗气瓶的质量增加,B洗气瓶的质量不变,则气体X是
____________.
(2)若A洗气瓶的质量不变,B洗气瓶的质量增加,则气体X是____________.
(3)若A、B两个洗气瓶的质量都增加,则气体X可能是____________.
解析:H2燃烧产物为H2O,CO燃烧产物为CO2,CH4燃烧产物为CO2和H2O.产物通
过浓H2SO4时,浓H2SO4的作用是吸收水分,若浓H2SO4增重,说明吸收了水分,证
明原气体中有H元素;再通过澄清石灰水时,澄清石灰水的作用是吸收CO2,若澄清
石灰水增重,说明吸收了CO2,证明原气体中有C元素.故符合条件(1)说明原气体中
只由H元素组成,则为H2;符合条件(2)说明原气体中存在C元素但不存在H元素,
则为CO;符合条件(3)说明原气体(单一或混合)中既有H元素又有C元素,则得几种
情况:只有CH4;H2和CO组合;H2和CH4组合,CO和CH4组合或H2、CH4、CO
组合.
答案:(1)H2 (2)CO (3)CH4或H2、CO或H2、CH4或CO、CH4或H2、CH4、CO
12.(11分)有A、B两种烃,其相关信息如下
A
①完全燃烧的产物中n(CO2)∶n(H2O)=2∶1
②28<M(A)<60
③不能使溴的四氯化碳溶液褪色
④一氯代物只有一种结构
⑤碳碳之间都是单键
B
①饱和链烃,通常情况下呈气态
②有同分异构体
③二溴代物有三种
回答下列问题:
(1)烃A的最简式是________;
(2)烃A的结构简式是____________.
(3)烃B的三种二溴代物的结构简式为____________________________________
________________________________________________________________________;
(4)烃C为烃B的同系物,常温下为气态且只有一种一溴代物,则烃C的一溴代物的结
构简式为________(填一种即可).
解析:(1)烃A完全燃烧的产物中n(CO2)∶n(H2O)=2∶1,则烃A的分子式为(CH)n;
(2)因28<M(A)<60,所以烃A的分子式C3H3或C4H4,结合另外两个信息可知烃A
的结构简式是.
(3)烃B为饱和链烃,通常情况下呈气态,则烃B为CH4或C2H6或C3H8或C4H10;有
确同分异构体,则不可能为CH4、C2H6、C3H8,所以烃B为C4H10.它的三种二溴代物
的结构简式分别为
(4)烃B的同系物中常温下为气态的是CH4、C2H6、C3H8,C3H8有两种一溴代物,CH4、
C2H6都只有一种一溴代物,分别为CH3Br、C2H5Br.
答案:(1)CH (2)
13.(16分)(2010·临沂检测)某学校课外实验小组欲探究甲烷的性质.实验小组成员发现实验台有两个盖有毛玻璃片的集气瓶(其中一瓶为甲烷、一瓶为氯气)等.小组成员从实验台上拿出一支规格为20 mL的刻度试管,想在试管中取5 mL甲烷、15 mL氯气的混合气体进行实验探究.
请你帮助他们完成下列问题:
(1)用最简单的方法区别两个集气瓶中气体:_______________________________
________________________________________________________________________.
(2)有同学提出用分液漏斗、双孔橡胶塞、玻璃管等仪器组装,可以将集气瓶中的气体
取到刻度试管中.请你画出在刻度试管中取用取5 mL甲烷、15 mL氯气的混合气体的
操作装置.
说明简单的操作方法: _________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(3)在水槽中将橡皮塞塞在集有混合气体的试管口上,取出,放置在________(填写下面
的序号)的地方,探究甲烷与氯气的取代反应.
A.黑暗中 B.阳光直射的地方
C.室内自然光 D.任何地方
写出该反应中的一个化学方程式: ______________________________________
________________________.
足够长的一段时间后,用手握住试管,口朝下,伸入水中,在水下拔下橡皮塞,可以
观察到的现象是: _______________________________________________________
________________________.
解析:(1)通过观察法可以区别,有颜色的集气瓶中为氯气,另外一集气瓶中为甲烷.
(2)按照答案图中所示的装置,用排饱和食盐水的方法可以分别收集预定体积的气体.
(3)烷烃的取代反应需要的光为自然光,不能在阳光直射下,否则会导致反应太快而发
生爆炸.
答案:(1)有颜色的一瓶中为氯气,另外一瓶中为甲烷
(2)装置如下图所示
先将双孔塞塞到盛有氯气的集气瓶口上,打开分液漏斗旋塞,使食盐水缓缓流下,收集15 mL氯气;然后将双孔塞换到盛有甲烷的集气瓶上,再打开分液漏斗旋塞,排出试管中所有的饱和氯化钠溶液即可
(3)C CH4+Cl2CH3Cl+HCl(或CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl或CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl或CHCl3+Cl2CCl4+HCl) 试管内有水柱慢慢上升
14.(14分)现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物:
(1)等质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是____________.
(2)同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是__________.
(3)等质量的以上三种物质燃烧时,生成二氧化碳最多的是__________,生成水最多的
是__________.
(4)在120℃、1.01×105 Pa下时,有两种气态烃和足量的氧气混合点燃,相同条件下测
得反应前后气体体积没有发生变化,这两种气体是________________.
解析:题中可用信息有:①等质量,②同状况、同体积,③反应前后体积不变,④三
种有机化合物.解题时,充分利用题给信息,按化学方程式或物料守恒分析即可.
(1)等质量的烃完全燃烧时,氢元素的质量分数越大,耗氧量越大,CH4、C2H4、C2H6
的依次为、、,故CH4耗O2最多.
(2)等物质的量的烃CxHy完全燃烧时,(x+)的值越大,耗氧量越大,CH4、C2H4、C2H6
的x+依次为1+=2,2+=3,2+=3.5,故C2H6耗O2最多.
(3)n(CO2)=n(C)=×1、×2、×2,×2最大,故C2H4生成的CO2最多;n(H2O)
=n(H2)=×2、×2、×3,×2最大,故CH4生成的H2O最多.
(4)温度≥100℃条件下,当烃分子中含有4个氢原子时,该烃完全燃烧前后气体体积不
变,y=4的为CH4、C2H4,故答案为CH4、C2H4.
答案:(1)CH4 (2)C2H6 (3)C2H4 CH4
(4)CH4、C2H4
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