2017人教版高中化学必修2第三章第一节最简单的有机化合物——甲烷2同步练习

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第三章 有机化合物 第一节 最简单的有机物—甲烷

一、选择题（本大题共20小题，每小题2分，共40分）

1．在目前已知的110多种元素中，形成化合物种类最多的元素是( )

A．碳元素 B．氢元素 C．氧元素 D．金属元素 2．下列说法正确的是( )

A．含碳元素的化合物都是有机物

B．完全燃烧只生成CO2和H2O的化合物都是烃

C．大多数有机物分子中碳原子与碳原子之间或碳原子与其他原子之间相结合的化学键是非极性共价键和极性共价键

D．有机物完全燃烧只可能生成CO2和H2O

3．已知天然气的主要成分CH4是一种能导致温室效应的气体，等物质的量的CH4和CO2产生的温室效应前者大。下面是有关天然气的几种叙述：①天然气与煤、柴油相比是较洁净的能源；②等质量的CH4和CO2产生的温室效应也是前者大；③燃烧天然气也是酸雨的成因之一。其中正确的是( )

A．①②③ B．只有① C．①② D．只有③

4．“可燃冰”又称“天然气水合物”，它是在海底的高压、低温条件下形成的，外观像冰。1体积“可燃冰”可贮载100～200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是( )

A．“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源

B．“可燃冰”是一种比较洁净的能源

C．“可燃冰”提供了水可能变成油的例证 D．“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷

5．鉴别CH4、CO、H2三种无色气体的方法是( )

A．点燃通入澄清石灰水加入溴的四氯化碳溶液

B．点燃罩上小烧杯加入澄清石灰水

C．点燃通入澄清石灰水 D．点燃通入酸性KMnO4溶液

6．下列物质能和甲烷发生取代反应的是( )

A．氯化氢 B．水 C．氢氟酸 D．溴蒸气

7．将1 mol甲烷和适量的Cl2混合后光照，充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大0.1 mol，则参加反应的Cl2的物质的量为( )

A．1.5 mol B．3 mol C．4.5 mol D．6 mol

8．光照对下列反应几乎无影响的是( ) A．氢气与氯气 B．甲烷与氯气 C．甲烷与氧气 D．次氯酸分解 9．煤矿发生瓦斯爆炸事故，会造成严重的人员伤亡，因此在矿井里，必须采取安全措施，如通风、严禁烟火等，而且要随时检查瓦斯的体积分数，如果空气中含甲烷5%～15.4%，遇明火会发生爆炸。发生最强烈爆炸时空气中甲烷所占的体积分数是( )

A．5% B．9.5% C．10.5% D．15.4%

10．将标准状况下的甲烷11.2 L与氧气22.4 L混合后点燃，恢复到原状况时，气体的体积为( )

A．11.2 L B．22.4 L C．33.6 L D．44.8 L

11．第16届亚运会于2010年11月12日至27日在中国广州进行。其火炬“潮流”的外壳主要采用高品质的铝合金材料制造，在其燃烧系统内装有主要成分为丙烷的环保型燃料。下列有关丙烷的叙述中，不正确的是 ( )

A．丙烷是直链烃，但分子中碳原子不在一条直线上

B．在光照条件下，丙烷能够与氯气发生取代反应

C．丙烷比其同分异构体丁烷易汽化，耗氧量少

D．丙烷燃烧时主要是将化学能转变为热能和光能

12．下列说法正确的是( )

A．凡是分子组成相差一个或若干个CH2

原子团的物质，彼此一定是同系物

B．两种化合物组成元素相同，各元素质量分数也相同，则二者一定是同分异构体

C．相对分子质量相同的几种化合物，互称为同分异构体

1

D．组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同的不同化合物，互为同分异构体

13．下列物质中不属于烷烃的是( ) A．CH4 B．C3H8 C．C4H8 D．C5H12

14．下列有关烷烃的叙述：①都可以燃烧 C．由丙烷转化为全氟丙烷的反应为取代反应

D．全氟丙烷可由全氟丙烯(CF2CFCF3)与H2加成得到

二、非选择题（本大题共8小题，共60分） 21．（6分）为了除去混在甲烷中的二氧化②特征反应是取代反应 ③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基，其中正确的是( )

A．①和③ B．②和③ C．只有① D．①和②

15．下列各组物质，能互称为同系物的一组是( )

A.7834Se和8034Se

B．CH3CH3和CH3CH2CH2CH3 C．一氯甲烷和二氯甲烷 D．丁烷和异丁烷

16．相对分子质量为100的饱和链状烷烃，主链上有5个碳原子的同分异构体有( )

A．3种 B．4种 C．5种 D．6种

17．若1 mol某烷烃燃烧后，测得产物中含有m mol CO2和n mol CO，则该烷烃分子中氢原子个数为( )

A．m＋n B．2(m＋n) C．m－n＋2 D．2(n＋m＋1)

18．在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是( )

A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C2H6

19．两种气态烃的混合物共1 L，在空气中完全燃烧生成1.5 L CO2气体和2 L水蒸气(均在标准状况下测定)。关于该混合物的说法正确的是( )

A．一定有甲烷 B．一定有乙烷

C．一定含有甲烷，不一定含有乙烷 D．可能是甲烷和丙烷的混合物

20．美宇航局(NASA)提醒人类：环保、素食、节能将有效抑制温室效应；否则两极冰山融化，将引发一系列灾难。美国宇航局(NASA)科研人员发现了一种比二氧化碳高104倍的“超级温室气体”全氟丙烷(C3F8)，提醒人们慎用含氟物。有关全氟丙烷的说法正确的是( )

A．分子中的三个碳原子可能处于同一直线上

B．全氟丙烷的电子式为：

碳和水蒸气，可将混合气体先通过盛有________的洗气瓶除去________；再通过盛有________的洗气瓶除去________。

22．（6分）如下图，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将气体X燃烧，把燃烧后生成的气体通过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____________。

23．（8分）如下图是某同学利用日常用品注射器设计简易实验装置。甲管中注入10 mL CH4，同温同压下乙管中注入50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，用日光照射一段时间。

(1)下列是某同学预测的实验现象：

①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是________。

(2)甲管中发生的化学反应类型为__ ______。

(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是_________________。

A．水 B．氢氧化钠溶液 C．硝酸银溶液 D．饱和食盐水

(4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到________________________________________________________________________，

若再向其中滴入几滴石蕊试液，又观察到 ________________________________________________________________________。

24．（8分）某气态烃在标准状况下的体积

2

为2.8 L，其质量为2 g，该烃中氢元素的质量分数为25%，则该烃的分子式为________，电子式为________，结构式为________，其分子的空间构型为________。

25．（8分）如下图表示4个碳原子相互结合的几种方式。小圆球表示碳原子，小棍表示化学键，假如碳原子上其余的化学键都是与氢结合，则图中

(1)属于烷烃的是________。

(2)在如上图的有机化合物中，碳原子与碳原子之间不仅可以形成共价单键，还可以形成________和________；不仅可以形成________，还可以形成碳环，故有机化合物种类繁多。

(3)图中与B互为同分异构体的有________；图中物质碳元素的质量分数最大的是________。

26．（8分）有下列各组物质： A．O2和O3 B.和

E．甲烷和庚烷

(1)________组互为同位素；

(2)________组互为同素异形体； (3)________组属同系物；

(4)________组互为同分异构体； (5)________组是同一物质。

27．（8分）已知某烷烃分子中电子数为42。

(1)该烷烃的分子式为____________________。

(2)写出该烷烃分子所有的同分异构体的结构简式

________________________________________________________________________。

(3)上述同分异构体中，在相同条件下沸点最低的是___________________。(写结构简式)

28．（8分）(1)乙烷(CH3CH3)可认为是甲基(—CH3)取代了甲烷中的1个氢原子生成的，丙

烷(CH3CH2CH3)可认为是甲基取代了乙烷中的1个氢原子生成的，依次类推。请结合甲烷的结构特点分析：丙烷分子中的3个碳原子能在一条直线上吗？ （填“能”或“不能”）正丁烷(CH3CH2CH2CH3)的4个碳原子最可能的构型是怎样的？__________________________________。

(2)键线结构式是以线表示共价键，每个折点和线端点处表示一个碳原子，并省略书写氢原子的一种表示有机化合物结构的方式，如异

丁烷

要表示为“”，请分析这

一表示方式的要领，试用键线结构式写出戊烷(C5H12)的同分异构体________、________、________。

3

第一节 最简单的有机物—甲烷

参考答案

1. A 解析： 在化合物中，有机物最多，有机物都是含碳化合物，故碳元素形成化合物种类最多。

2. C 解析： 有机物通常是指含碳元素的化合物，但CO、CO2、Na2CO3等少数物质，虽含有碳元素，但其性质却跟无机物相似，故一般把它们归为无机物；完全燃烧只生成CO2和H2O，仅说明该化合物中含有C、H两种元素，但不能说明只由C、H两种元素组成，例如，乙醇(C2H6O)完全燃烧也只生成CO2和H2O，但乙醇不是烃；有机物中碳与碳之间不论是单键、双键、三键，都是非极性共价键，而碳与其他原子间多为极性共价键，故C选项正确；有些有机物除含碳、氢、氧外，还含有氮、硫、卤素、磷等，它们完全燃烧可能还会生成SO2、氮的氧化物等物质。

3. C 解析： 煤燃烧时产生有毒气体SO2，放出相同的热量，所消耗的天然气质量比柴油少得多，因此①说法正确；等质量的CH4和CO2相比，CH4的物质的量比CO2大，根据题给信息，前者的温室效应大，②说法正确；天然气的燃烧产物为CO2和H2O，因此不能形成酸雨，③说法错误。

4. C 解析： “可燃冰”中，水还是水，水没有变成甲烷，没有变成油，也没有可燃性。甲烷燃烧的主要产物是H2O和CO2，属于较清洁能源。氢能、风能、电能等属于清洁能源。

5. B 解析： 根据燃烧后的产物来判断，甲烷燃烧后生成CO2和H2O，氢气燃烧后生成H2O，CO燃烧后生成CO2，在燃烧的火焰上罩一个干燥的小烧杯，出现水雾的是甲烷和氢气，没有的是CO；然后在有水雾的两个小烧杯里加入澄清石灰水，出现浑浊的是甲烷，无现象的是H2。

6. D 解析： HCl、HF分别是CH4与Cl2和F2发生取代反应的产物，故不能与甲烷发生取代反应，A、C不对；CH4不溶于水，也不与水反应，B不对；只有溴蒸气像Cl2一样能和CH4发生取代反应。

7. B 解析： 解答此题宜用原子守恒法。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的，故这四种取代物共1 mol，设CH3Cl的物质的量为x，则x＋(x＋0.1 mol)＋(x＋0.2 mol)＋(x＋0.3 mol)＝1 mol，得x＝0.1 mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，含Cl原子的物质的量共为0.1 mol×1＋0.2 mol×2＋ 0.3 mol×3＋0.4 mol×4＝3 mol。而一个Cl2分子中只有一个Cl原子参与取代反应，因此消耗的Cl2也为3 mol。

光照

10CH4＋30Cl2――→CH3Cl＋2CH2Cl2＋3CHCl3＋4CCl4＋30HCl 1 mol 3 mol

8. C 解析： CH4与O2反应需点燃；H2与Cl2反应可光照，也可点燃；CH4与

4

光照

Cl2光照发生取代反应；2HClO=====2HCl＋O2↑。

9. B 解析： 爆炸极限是指可燃性气体与空气的混合物点燃能发生爆炸的浓度范围。事实上，在这个浓度范围内爆炸的强弱程度不同，其中有一个爆炸最强点，它所要满足的条件：在混合气体中，可燃性气体与助燃性气体的体积比恰好是完全反应

点燃

时的比值。根据反应CH4＋2O2――→CO2＋2H2O，恰好反应时V(CH4)∶V(O2)＝1∶2，

1

空气中氧气所占的体积分数约为21%，甲烷占混合气体的体积分数约为100%2×

1＋21%

≈9.5%。

10. A 解析： 由CH4 ＋ 2O2 ―→ CO2＋2H2O(l) 知： 22.4 L 2×22.4 L 22.4 L 11.2 L 22.4 L 11.2 L

所以甲烷和氧气完全反应，生成CO2和H2O，生成的CO2体积在标准状况下为11.2 L。

11. C 解析： 丙烷和丁烷不是同分异构体，故C项错误。

12. D 解析： A项，分子组成相差一个或若干个CH2原子团的物质，其分子结构不一定相似，CH3—CH==CH2与；B项，若两种化合物组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则它们的最简式必定相同。最简式相同的化合物可能是同分异构体，也可能不是同分异构体，如CH3(CH2)2CH3与CH3CH(CH3)2，CH2CH2与CH2CHCH3；C项，相对分子质量相同的物质很多，如无机物中的H2SO4和H3PO4，又如有机物中的C2H6O(乙醇)与CH2O2(甲酸)，这两组物质分别具有相同的相对分子质量，但由于它们的分子式不同，所以不是同分异构体；D项，当不同化合物组成元素的质量分数相同，相对分子质量也相同时，其分子式一定相同，因此这样的不同化合物互为同分异构体。

13. C 解析： 烷烃的组成通式为CnH2n＋2，故C项不符合。

14. D 解析： 所有含不同碳原子数的烷烃分子之间属于同系物，其在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团，而相邻烷烃在分子组成上相差一个CH2原子团，而不是甲基。

15. B 解析： A项，二者互为同位素；B项，二者互为同系物；C项，二者不是同系物；D项，二者互为同分异构体。

16. C 解析： 根据烷烃的通式CnH2n＋2可知，相对分子质量为100的烷烃是C7H16。而主链上有5个碳原子的同分异构体有：(CH3)3C—CH2—CH2—CH3、(CH3)2CHCH(CH3)CH2CH3、

(CH3)2CH—CH2—CH(CH3)2、(CH3CH2)2C(CH3)2、(CH3CH2)3CH，共5种。

17. D 解析： 根据烷烃的通式CnH2n＋2可得答案。

18. C 解析： 设此气态烃的分子式为CxHy，则其完全燃烧的化学方程式为

yyy点燃

CxHy＋?x＋4?O2――→xCO2＋H2O，则1 mol烃完全燃烧时耗氧量为?x＋4? mol，上述

2????

选项分别代入比较可知C4H10耗氧量最多。

19. A 解析： 设混合烃为CxHy，则有

yy点燃

CxHy＋?x＋4?O2――→xCO2＋2H2O(g)

??

y

1 x 2 1 L 1.5 L 2 L

5