高中化学红对勾学年高中化学人教版选修五课时作业8.docx
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高中化学红对勾学年高中化学人教版选修五课时作业8
课时作业8 烷烃的结构、性质和同分异构体
时间：
60分钟 分值：
100分
班级：
________ 姓名：
________
一、选择题（每小题5分,共55分）
1.绕月探测工程“嫦娥一号”卫星自2008年10月24日发射至今,已完成两年的在轨运行和探测任务,并获得了大量科学探测数据,科学家对数据进行了分析,发现月球形成时可能存在稀薄的原始大气层,主要由氖、氢、氦、氩等气体组成,不含甲烷等碳氢化合物。
下列关于碳氢化合物的叙述正确的是（ ）
A.碳氢化合物的通式为CnH2n＋2
B.燃烧产物为二氧化碳和水的化合物一定是碳氢化合物
C.碳原子间以单键相连的烃是烷烃
D.碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数
解析：
CnH2n＋2是烷烃的通式,A项错误；燃烧产物为二氧化碳和水的化合物不一定是碳氢化合物,化学式为CxHyOz的有机物的燃烧产物也是二氧化碳和水,B项错误；碳原子间全部以单键相连的链烃才是烷烃,C项错误；因为碳原子的相对原子质量（12）为偶数,烃分子中的氢原子个数也一定为偶数,所以碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数是正确的。
答案：
D
2.下列说法正确的是（ ）
A.烷烃就是饱和烃
B.乙烷分子中的两个C原子共线,而C、H八个原子共面
C.C3H8分子中的三个碳原子可能共线,但所有的原子不可能共面
D.C20H42一定属于烷烃
解析：
A错,饱和烃包括烷烃和环烷烃；B中两个C原子共线,但C、H八个原子不可能共面；C项烷烃中C原子是锯齿形的结构,C3H8中的三个碳原子不可能共线；D项中C、H原子的个数关系符合烷烃的通式CnH2n＋2。
答案：
D
3.欲检验某无色气体为甲烷、一氧化碳和氢气,下列实验判断正确的是（ ）
A.将气体通入溴水或酸性高锰酸钾溶液,溶液颜色无变化,则无法确定气体成分
B.用导管导出气体并点燃,用澄清石灰水润湿的烧杯罩在火焰上方,杯壁上有白色物质生成,则该气体一定是一氧化碳
C.气体点燃后,火焰呈淡蓝色,用烧杯罩于火焰上方,烧杯壁上有水珠产生,则证明该气体一定是氢气
D.若上述B和C的现象都能出现,可肯定该气体是甲烷
解析：
A选项正确,甲烷、CO和氢气跟溴水或高锰酸钾溶液均不反应,所以无法判断其成分。
B选项不正确,甲烷和CO均有此现象；C选项不正确,甲烷和氢气均有此现象；D正确,B和C合起来可以证明一定是甲烷。
答案：
AD
4.若使0.5mol甲烷完全和氯气发生取代反应,并生成相同物质的量的四种取代物,则需氯气的物质的量为（ ）
A.2.5mol B.2mol
C.1.25molD.0.5mol
解析：
四种取代物各
＝0.125mol,且每种产物中氯原子的物质的量即为氯气的物质的量,因为还生成氯化氢,n（Cl2）＝0.125mol×1＋0.125mol×2＋0.125mol×3＋0.125mol×4＝0.125
mol×（1＋2＋3＋4）＝1.25mol。
答案：
C
5.下列物质能与甲烷发生取代反应的是（ ）
A.氯化氢B.水
C.氢氟酸D.溴蒸气
解析：
气态卤素单质可以与甲烷发生取代反应。
答案：
D
6.甲烷在两种不同条件下可以发生两种不同的热解反应：
①CH4―→C＋2H2；②2CH4―→C2H2＋3H2,现将两份标准状况下等体积的甲烷分别通入两个密闭容器,按①和②式热解,待完全反应后,恢复至标准状况,两容器中气体体积关系是（ ）
A.①＝②B.①＜②
C.①＞②D.无法确定
解析：
因为等体积的甲烷按两种方式热解,产生的气体体积相等（C是固体）,两容器中气体体积关系是①＝②。
答案：
A
7.下列实验能获得成功的是（ ）
①甲烷气体通入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甲烷通入高锰酸钾酸性溶液,可使紫色褪去
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①
C.只有④D.①②③④
答案：
B
8.如下图所示,集气瓶内充满某混合气体,置于光亮处,将滴管内的水挤入集气瓶后,烧杯中的水会进入集气瓶,集气瓶内气体是①CO、O2 ②Cl2、CH4 ③NO2、O2 ④N2、H2（ ）
A.①②B.②④
C.③④D.②③
解析：
①中两种气体不反应,也不与水反应；②中光照下两种气体发生取代反应,生成HCl和氯代物,HCl极易溶于水,而氯代物除CH3Cl为气体外,其余均为液体,所以集气瓶内压强减小,烧杯中的水会进入集气瓶中；③NO2、O2和H2O之间反应生成HNO3,集气瓶内压强减小,烧杯中的水会进入集气瓶中；④中两种气体光照不反应,也不溶于水。
答案：
D
9.在1.01×105Pa下测得某些烷烃的沸点见下表,下列选项正确的是（ ）
A.在标准状况下,新戊烷是气体
B.在1.01×105Pa、20℃,C5H12都是液体
C.烷烃随碳原子数的增加,沸点降低
D.C5H12随支链增加,沸点降低
解析：
新戊烷的沸点是9.5℃,标准状况下是液体,20℃时是气体,则A、B项均错误。
烷烃随碳原子数的增加,沸点升高,C5H12三种同分异构体中,随支链数的增加,沸点逐渐降低,故C项错误,D项正确。
答案：
D
10.在一定的温度、压强下,向100mLCH4和Ar的混合气体中通入400mLO2,点燃使其完全反应,最后在相同条件下得到干燥气体460mL,则反应前混合气体中CH4和Ar的物质的量之比为（ ）
A.1:
4B.1:
3
C.1:
2D.1:
1
解析：
由于Ar不参与反应,CH4＋2O2
CO2＋2H2O,O2一定过量,气体干燥,所以气体中一定无水蒸气,根据差量法：
CH4＋2O2
CO2＋2H2O ΔV
1 2 1 2
V（CH4） （100＋400－460）mL
V（CH4）＝20mL,则V（Ar）＝100mL－20mL＝80mL,
V（CH4）:
V（Ar）＝1:
4,则n（CH4）:
n（Ar）＝1:
4,A项正确。
答案：
A
11.将0.2mol某烷烃完全燃烧后,生成的气体缓缓通入盛有0.5L2mol/L的NaOH溶液中,生成的碳酸钠和碳酸氢钠的物质的量之比为1:
3,则该烷烃为（ ）
A.丁烷B.乙烷
C.甲烷D.丙烷
解析：
用守恒法求解。
设Na2CO3与NaHCO3物质的量分别为x,y,则有
2x＋y＝0.5L×2mol/L①
X:
y＝1:
3②
解得x＝0.2mol,y＝0.6mol。
n（C）＝x＋y＝0.2mol＋0.6mol＝0.8mol（碳原子守恒）。
烷烃分子中含碳原子数为
＝4,分子式为C4H10。
答案：
A
二、简答题（共45分）
12.（12分）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。
某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下：
（1）B装置有三种功能：
①__________；②__________；③________________。
（2）设V（Cl2）/V（CH4）＝x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值的取值范围为__________。
（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末,其作用是_____________。
（4）E装置的作用是__________和________（填编号）。
A.收集气体B.吸收氯气
C.防止倒吸D.吸收氯化氢
（5）在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,置换出黑色小颗粒的化学方程式为__________,可见有机反应有很多副反应。
（6）E装置除生成盐酸外,还含有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法为________（填编号）。
A.萃取法B.蒸馏法
C.过滤法D.分液法
该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气的主要成分是__________和________（填编号）。
A.CH4 B.CH3Cl C.CH2Cl2 D.CHCl3 E.CCl4
解析：
（1）根据题给信息及装置图可知B装置的作用为吸收CH4及Cl2中的水分,同时使Cl2与CH4混合均匀,并通过观察气泡控制气流速度及比例。
（2）若理论上欲获取最多的HCl,应将CH4中的氢原子全部置换,故V（Cl2）/V（CH4）应大于等于4。
（3）D中KI粉末可与未反应的Cl2反应,从而将其吸收。
（4）E为吸收HCl的装置,因HCl极易溶于水,故用球形干燥管防止倒吸。
（5）因通入C装置的气体为CH4和Cl2,根据元素守恒可知,硬质玻璃管内壁的黑色小颗粒只能为碳,反应为CH4＋2Cl2
C＋4HCl。
（6）CH4与Cl2发生取代反应除生成HCl外,同时生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4的混合物,除CH3Cl为气体外,其余均为不溶于水的油状液体,可用分液法将其与溶液分离。
答案：
（1）①控制气流速度 ②均匀混合气体 ③干燥混合气体
（2）x≥4
（3）吸收过量的氯气 （4）C D
（5）CH4＋2Cl2
C＋4HCl
（6）D A B
13.（8分）目前上海大部分城市居民所使用的燃料主要是管道煤气,浦东新区居民开始使用东海天然气作为民用燃料。
管道煤气的主要成分是CO、H2和少量烃类,天然气的主要成分是CH4。
它们的燃烧反应如下：
2CO＋O2
2CO2
2H2＋O2
2H2O
CH4＋2O2
CO2＋2H2O
（1）根据以上化学方程式判断：
燃烧相同体积的管道煤气和天然气,消耗空气体积较大的是__________。
因此燃烧管道煤气的灶具如需改烧天然气,灶具的改进方法是__________进风口（填“增大”或“减小”）,如不做改进可能产生的不良结果是_________________。
（2）管道煤气中含有的烃类除甲烷外,还有少量乙烷、丙烷、丁烷等,它们的某些性质见下表：
乙烷
丙烷
丁烷
熔点/℃
－183.3
－189.7
－138.4
沸点/℃
－88.6
－42.1
－0.5
试根据以上某个关键数据解释冬天严寒的季节有时管道煤气火焰很小,并且呈断续状态的原因是______________________。
解析：
燃烧相同体积的CO、H2与CH4,前两者耗O2体积相同,后者则是前两者的4倍,故燃烧天然气消耗空气体积较大,应增大灶具的进风口,否则空气不充足,CH4燃烧不完全产生有毒的CO污染环境。
答案：
（1）天然气 增大 不能充分燃烧生成有害气体CO
（2）丁烷遇冷凝结为液体使管道内气流不畅
14.（15分）今有A、B、C、D、E、F、G、H、I九种气体,已知：
①A、B、C三种气体难溶于水,其他气体可溶于水,其中E和I极易溶于水。
②将九种气体分别通过NaOH溶液,则D、E、F、G、H气体可被完全吸收。
③把以上气体分别通入AgNO3溶液,则D、E、H有沉淀产生。
④用强光照射A和D的混合物时发生爆炸,并生成E。
⑤E和I接触产生白烟。
⑥A跟C在一定条件下可以反应生成I。
⑦1molB完全燃烧可生成1molG和2molH2O。
⑧1molH完全燃烧时可生成1molF和1molH2O,而2molH又跟1molF完全反应生成2molH2O和一种不溶于水的固体。
根据以上实验现象,可以确定A是,B是,C是,D是,E是,F是,G是,H是,I是。
解析：
这是一道比较复杂的气体推断题,要找出题眼即突破点,A、D混合强光照射爆炸,可能一个Cl2,一个H2,即E为HCl；E和I接触能产生白烟则可能是HCl和NH3,产生的白烟是NH4Cl,由E为HCl则可推出I为NH3；A、B、C难溶于水,则可以推出A为H2,D为Cl2,A和C生成I,则C是N2,B完全燃烧生成H2O和G,且B不溶于水,可以推断B为CH4,则G为CO2,由2molH和1molF完全反应生成2molH2O和一种不溶于水的固体容易联想到2H2S＋SO2＝3S↓＋2H2O,则可推断H为H2S,F为SO2到此为止此题便可以得出结论,其他条件则可以进一步证明推断是正确的。
一定注意,推断题带有一定成份的猜测性。
合理猜测是解决推断题的有效途径。
答案：
H2 CH4 N2 Cl2 HCl SO2 CO2 H2S NH3
15.（10分）在烷烃分子中的基团：
—CH3、—CH2—、
、
中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子,数目分别用n1、n2、n3、n4表示。
例如：
分子中,n1＝6、n2＝1、n3＝2、n4＝1。
试根据不同烷烃的组成结构,分析出烷烃（除甲烷外）中各原子数的关系。
（1）烷烃分子中氢原子数n0与n1、n2、n3、n4之间的关系是n0＝________或n0＝________。
（2）四种碳原子数之间的关系为n1＝________。
（3）在烷烃的取代反应中,伯、仲、叔三种氢原子被取代的几率（机会）不同,但同类氢原子被取代的几率（机会）可视为相同。
将nmol2,2,3-三甲基戊烷与适量氯气在光照下反应,能生成________种一氯代物和________molHCl。
解析：
只有伯、仲、叔碳原子上含有氢原子,因此氢原子总数应该是伯、仲、叔碳原子上含有的氢原子数之和。
由于是烷烃分子,其通式为CnH2n＋2,也就得出了烷烃分子内的总氢原子数与总碳原子数之间的关系；再根据第
（1）小题的总氢原子数与伯、仲、碳原子数之间的关系,很方便地就可求出伯碳原子数与仲、叔、季碳原子数之间的关系式。
当然解决本题还可以利用仲、叔、季碳原子的自身特点求解：
仲碳原子只有2个余价,我们可以直接将其插入碳链中,叔碳原子（
）插入碳链中,还有一个余价,因此它还需要连接一个一价基团（即—CH3）；季碳原子（
）插入碳链中,还有两个余价,因此它还需要连接两个一价基团（即—CH3）,再加上两端所连的两个一价基团（即—CH3）,因此所含—CH3个数（即伯碳原子数）为叔碳原子数＋季碳原子数的2倍＋2。
2,2,3-三甲基戊烷中不等效氢有5种,一氯代物有5种,同时生成nmolHCl。
答案：
（1）3n1＋2n2＋n3 2（n1＋n2＋n3＋n4）＋2
（2）n3＋2n4＋2 （3）5 n
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