-新教材高中化學(xué)基礎(chǔ)練習(xí)13烷烴的取代反應(yīng)官能團(tuán)和同分異構(gòu)現(xiàn)象含解析魯科版必修第二冊(cè)

PAGEPAGE6烷烴的取代反應(yīng)、官能團(tuán)和同分異構(gòu)現(xiàn)象(建議用時(shí)：40分鐘)[基礎(chǔ)過(guò)關(guān)練]1．下列能表示羥基的是()A．② B．①②C．②③ D．①②③④C[①是氫氧根離子；②為羥基的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式；③為羥基的電子式；④是氫氧根離子的電子式。]2．把純凈的甲烷和氯氣混合，用玻璃片蓋住瓶口，放在光亮的地方，片刻后移動(dòng)玻璃片，留一條縫，此時(shí)觀察到的現(xiàn)象有：①發(fā)生爆炸；②瓶口有白霧；③瓶?jī)?nèi)氣體顏色變淺；④瓶?jī)?nèi)有油狀物。其中正確的是()A．①②③ B．②③④C．①③④ D．①②④B[CH4和Cl2在光照條件下生成CH3Cl(氣體)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Cl2不斷被消耗，黃綠色逐漸消失，又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常溫下均為無(wú)色油狀液體，故試管壁上有油狀液滴生成，所生成的HCl遇空氣中的水分形成白霧，故②③④正確；因?yàn)椴皇菑?qiáng)光照射，混合物不會(huì)發(fā)生爆炸，故①不正確。]3．若甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比為1∶3混合，在光照下得到的產(chǎn)物：①CH3Cl、②CH2Cl2、③CHCl3、④CCl4，其中正確的是()A．只有① B．只有③C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物D[CH4與Cl2在光照下分步發(fā)生取代反應(yīng)，四步反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，故四種有機(jī)產(chǎn)物共存。]4．下列有機(jī)物中，互為同分異構(gòu)體的是()A．①② B．①③C．④⑤ D．④⑥A[①的分子式是C3H6，②的分子式是C3H6，③的分子式是C3H8，④的分子式是C4H6，⑤的分子式是C4H8，⑥的分子式是C4H10。只有①和②的分子式相同，結(jié)構(gòu)不同，則①和②互為同分異構(gòu)體。]5．有4種碳骨架如圖所示的烴，下列說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)和b互為同分異構(gòu)體B．b和c互為同系物C．a(chǎn)和b都是烷烴D．只有b和c能發(fā)生取代反應(yīng)B[a和b的分子式不同，不互為同分異構(gòu)體，故A錯(cuò)誤；b和c的結(jié)構(gòu)相似，相差1個(gè)CH2原子團(tuán)，都屬于烷烴，互為同系物，故B正確；a分子中含有碳碳雙鍵，不屬于烷烴，故C錯(cuò)誤；a、b、c、d四種物質(zhì)均能發(fā)生取代反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。]6．下列說(shuō)法正確的是()A．所有的烷烴，彼此都互為同系物B．兩種化合物的組成元素相同，各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相同，二者一定是同分異構(gòu)體C．相對(duì)分子質(zhì)量相同的幾種化合物，一定是同分異構(gòu)體D．組成元素及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，且相對(duì)分子質(zhì)量也相同的不同化合物，一定互為同分異構(gòu)體D[含有相同碳原子數(shù)的烷烴，分子式相同，屬于同分異構(gòu)體，不屬于同系物，A錯(cuò)誤；若兩種化合物的組成元素相同，各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也相同，則它們的最簡(jiǎn)式相同。最簡(jiǎn)式相同的化合物可能是同分異構(gòu)體，也可能不是同分異構(gòu)體，如CH3CH2CH2CH3與屬于同分異構(gòu)體，而CH2=CH2與不是同分異構(gòu)體，B錯(cuò)誤；相對(duì)分子質(zhì)量相同的物質(zhì)很多，如H3PO4和H2SO4，但它們不是同分異構(gòu)體，C錯(cuò)誤；當(dāng)不同化合物的相對(duì)分子質(zhì)量相同，其組成元素及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，其分子式一定相同，這樣的化合物一定是同分異構(gòu)體，D正確。]7．下列分子只表示一種物質(zhì)的是()A．C3H7Cl B．C3H8C．C5H12 D．C4H10B[C3H7Cl存在同分異構(gòu)體：CH3CH2CH2Cl、CH3CHClCH3，所以不能只表示一種物質(zhì)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；C3H8為丙烷，只有一種結(jié)構(gòu)，不存在同分異構(gòu)體，所以只能表示一種物質(zhì)，B項(xiàng)正確；C5H12存在同分異構(gòu)體：CH3CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH(CH3)CH3、C(CH3)4，所以不能只表示一種物質(zhì)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；C4H10存在同分異構(gòu)體：CH3—CH2—CH2—CH3、，所以不能表示一種物質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。]8．下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()①化學(xué)性質(zhì)相似的有機(jī)物互為同系物②分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的有機(jī)物互為同系物③若烴中碳、氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，它們必定互為同系物④互為同分異構(gòu)體的兩種有機(jī)物的物理性質(zhì)有差別，但化學(xué)性質(zhì)必定相似A．①②③④ B．只有②③C．只有③④ D．只有①②③A[互為同系物的有機(jī)物結(jié)構(gòu)相似，化學(xué)性質(zhì)相似，但化學(xué)性質(zhì)相似的有機(jī)物不一定互為同系物，①錯(cuò)誤；同系物的前提是結(jié)構(gòu)相似，分子組成相差一個(gè)或若干個(gè)CH2原子團(tuán)的有機(jī)物不一定互為同系物，②錯(cuò)誤；C2H4與C3H6具有相同的最簡(jiǎn)式，碳、氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同，但C2H4只能為CH2=CH2，而C3H6若為時(shí)，二者不能互為同系物，③錯(cuò)誤；同分異構(gòu)體之間物理性質(zhì)有差別，若為同一類物質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)相似，若為不同類物質(zhì)，則化學(xué)性質(zhì)不同，④錯(cuò)誤。]9．烷烴分子可看成由—CH3、—CH2—、等結(jié)構(gòu)組成的。如果某烷烴分子中同時(shí)存在這4種基團(tuán)，所含碳原子數(shù)又最少，這種烴分子應(yīng)含________個(gè)碳原子，分子式為_(kāi)_______，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可能為_(kāi)___________________、____________________、____________________，這三種烷烴的一氯代物共有________種。10.如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解可以忽略。將封閉有甲烷和氯氣的混合氣體的裝置放置在有光亮的地方，讓混合氣體緩慢反應(yīng)一段時(shí)間。(1)假設(shè)甲烷與氯氣充分反應(yīng)，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，其化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________________________________________________________________________________________。(2)經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后，U形管右端的玻璃管中水柱的變化是________。A．升高 B．降低C．不變 D．無(wú)法確定(3)U形管中溶液的顏色變化是_____________________________________，原因是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)若將石蕊溶液換成Na2SiO3溶液，U形管會(huì)出現(xiàn)白色沉淀，原因是____________________________________________(用離子方程式解釋)。[解析](1)V(CH4)∶V(Cl2)＝1∶4，且只生成一種有機(jī)物，故有機(jī)產(chǎn)物為CCl4。(2)發(fā)生取代反應(yīng)生成的HCl易溶于水，只有CH3Cl為氣體，CH2Cl2、CHCl3、CCl4都是液體，反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量減小，故U形管兩邊液差減小，U形管右側(cè)中的水面降低，左側(cè)氣柱體積減小。(3)生成的HCl溶于水為鹽酸，鹽酸使紫色的石蕊溶液變紅。(4)鹽酸與Na2SiO3溶液發(fā)生反應(yīng)：2H＋＋SiOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=H2SiO3↓(白色沉淀)。[答案](1)CH4＋4Cl2eq\o(→,\s\up9(光照))CCl4＋4HCl(2)B(3)變紅鹽酸使紫色石蕊溶液變紅(4)2H＋＋SiOeq\o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3))=H2SiO3↓[拓展培優(yōu)練]11．(素養(yǎng)題)運(yùn)動(dòng)會(huì)火炬一般使用丙烷作為燃料。下列關(guān)于丙烷(C3H8)的說(shuō)法正確的是()A．丙烷是一種清潔能源，任何情況下均不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑反應(yīng)B．丙烷分子中3個(gè)碳原子在一條直線上C．1mol丙烷在光照條件下，最多可以與8molCl2發(fā)生取代反應(yīng)D．丙烷發(fā)生取代反應(yīng)生成C3H7Cl的結(jié)構(gòu)有3種C[根據(jù)題意，丙烷可以燃燒，丙烷只含有C、H元素，充分燃燒生成CO2和H2O，所以丙烷是清潔能源，丙烷不能被酸性KMnO4溶液氧化，但是在點(diǎn)燃時(shí)能被氧氣氧化，A不正確；丙烷分子中所有的碳原子不在同一條直線上，B不正確；丙烷分子式為C3H8，分子中有8個(gè)氫原子，每個(gè)氫原子被取代需用1個(gè)氯原子，消耗1分子Cl2，因此1mol丙烷發(fā)生取代反應(yīng)最多可與8molCl2反應(yīng)，C正確；丙烷分子中有3個(gè)碳原子，位于兩端的兩個(gè)碳原子相同，所以分子中共有兩種碳原子，因此C3H7Cl有2種同分異構(gòu)體：CH3CH2CH2Cl和。]12．實(shí)驗(yàn)室中常用下面反應(yīng)制取乙烯氣體：CH3CH2OHeq\o(→,\s\up9(濃硫酸),\s\do10(170℃))CH2=CH2↑＋H2O，關(guān)于該反應(yīng)說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．該反應(yīng)為取代反應(yīng)B．該反應(yīng)中的有機(jī)物共含有羥基和碳碳雙鍵兩種官能團(tuán)C．反應(yīng)產(chǎn)生的CH2=CH2所有原子共平面D．CH3CH2OH屬于烴的衍生物A[該反應(yīng)不是取代反應(yīng)，A錯(cuò)誤；乙醇中含有羥基，乙烯中含有碳碳雙鍵，B正確；乙烯分子中兩個(gè)碳原子和四個(gè)氫原子共平面，C正確；乙醇含有C、H、O三種元素，乙醇是烴的衍生物。]13．(易錯(cuò)題)(雙選)環(huán)之間共用一個(gè)碳原子的化合物稱為螺環(huán)化合物，螺[2，2]戊烷()是最簡(jiǎn)單一種。下列關(guān)于該化合物的說(shuō)法正確的是()A．分子式為C5H8B．一氯代物有兩種同分異構(gòu)體C．所有碳原子不可能共平面D．與丙炔互為同系物AC[根據(jù)螺[2，2]戊烷()的鍵線式可知，其分子式為C5H8，選項(xiàng)A正確；螺[2，2]戊烷()中的氫原子都是等效的，故其一氯代物只有一種，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；螺[2，2]戊烷()中所有碳原子不可能共平面，選項(xiàng)C正確；螺[2，2]戊烷與丙炔結(jié)構(gòu)不相似，不是同類物質(zhì)，不互為同系物，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。]14．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過(guò)程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如圖所示：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出甲烷與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式，并判斷反應(yīng)的類型。(2)理論上欲獲得最多的氯化氫，Cl2與CH4的體積比應(yīng)控制為多少？(3)分析上述實(shí)驗(yàn)裝置中B和E的作用。(4)若D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，用化學(xué)方程式表示其作用。(5)實(shí)驗(yàn)完成后E裝置中除生成鹽酸外，還含有一定量的有機(jī)物，寫(xiě)出此有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式和名稱。(6)分析此裝置的缺點(diǎn)，并進(jìn)行改進(jìn)。[答案](1)CH4和Cl2在漫射光照射條件下發(fā)生如下反應(yīng)：CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光照))CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光照))CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光照))CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up9(光照))CCl4＋HCl反應(yīng)的類型均為取代反應(yīng)。(2)根據(jù)取代反應(yīng)的特點(diǎn)，取代甲烷分子中的1個(gè)氫原子需要1個(gè)Cl2，因此要獲得最大量的HCl，需要將甲烷分子中的所有氫原子全部取代，故Cl2與CH4的體積比應(yīng)大于等于4。(3)裝置B中盛有濃硫酸，其作用有①干