高中化学检测十三烷烃的性质 人教版必修第二册9

课时跟踪检测（十三）烷烃的性质
A级—学业水平考试达标练
1．大多数有机化合物不具有的性质是( )
A．熔、沸点高B．易燃烧
C．热稳定性差D．反应慢且副反应多
解析：选A 大多数有机物的熔、沸点较低，A错误；易燃烧、热稳定性差，反应缓慢且副反应较多。

2．下列叙述错误的是( )
A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不反应
B．甲烷是正四面体结构
C．甲烷跟氯气反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3，还是CCl4，都属于取代反应
D．甲烷的四种取代产物常温下均为液体
解析：选D 通常情况下甲烷较稳定，不与强酸、强碱和强氧化剂反应，A正确；甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，B正确；甲烷与Cl2在光照时发生取代反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4及HCl五种产物，其中四种有机产物中CH3Cl为气体，CH2Cl2、CHCl3、CCl4为液体，C正确，D错误。

3．下列烷烃的沸点如表所示：
根据以上数据推断丙烷的沸点可能是( )
A．约－40 ℃B．低于－162 ℃
C．低于－89 ℃D．高于＋36 ℃
解析：选A 烷烃随分子中碳原子数的增加，沸点逐渐升高，丙烷的沸点介于乙烷和丁烷之间。

4．液化石油气中含有丙烷，且丙烷中C原子成键特点与CH4中碳原子相似，性质相似。

下列有关丙烷的叙述中不正确的是( )
A．分子中碳原子不在一条直线上
B．光照下能够发生取代反应
C．丙烷与甲烷不是同系物
D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
解析：选C 结合CH4中C原子成键特点知丙烷分子中C原子不在同一条直线上，A正确；丙烷光照下能与Cl2等卤素单质发生取代反应，B正确；丙烷与甲烷均为烷烃，互为同系物，C错误；丙烷性质稳定，不能被酸性KMnO4溶液氧化而使其褪色，D正确。

5.取一支硬质大试管，通过排饱和NaCl 溶液的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气(如图)，下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是( )
A ．反应过程中试管内黄绿色逐渐消失，试管壁上有油珠产生
B ．甲烷和Cl 2反应后的产物有4种
C ．盛放饱和NaCl 溶液的水槽底部不会有晶体析出
D ．CH 4和Cl 2完全反应后液面上升，液体充满试管
解析：选A Cl 2被消耗后，黄绿色消失，生成的CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4均为油状液体，所以试管壁上有油珠产生，A 项正确；CH 4与Cl 2反应生成4种有机物和1种无机物，共有5种产物，B 项错误；CH 4与Cl 2反应后最多的产物是HCl ，HCl 溶于饱和NaCl 溶液会有NaCl 晶体析出，C 项错误；取代产物CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4是油状液体，而CH 3Cl 是气体，不溶于饱和NaCl 溶液，故液体不会充满试管，D 项错误。

6．有机物分子里的原子(或原子团)被其他原子(或原子团)所替代的反应叫做取代反应，下列反应中属于取代反应的是( )
A ．AgNO 3＋HCl===AgCl↓＋HNO 3
B ．CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O
C ．CH 2Br 2＋Cl 2――→光CHClBr 2＋HCl
D ．CH 3CH 2OH ――→浓硫酸170 ℃CH 2CH 2↑＋H 2O
解析：选C A 项不是有机反应，不属于取代反应，B 项反应为CH 4的燃烧，属于氧化反应，C 项为取代反应，D 项没有原子或原子团被替代，不属于取代反应。

7．在标准状况下，22.4 L CH 4与氯气在光照下发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代产物的物质的量相等，则消耗的氯气为( )
A ．0.5 mol
B ．2 mol
C ．2.5 mol
D ．4 mol
解析：选C 根据题中信息可知发生取代反应生成的CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4各为
0.25 mol ，这四种取代产物中n (Cl)＝0.25 mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol ；取代反应中12
的氯原子进入HCl ，即n (HCl)＝2.5 mol ，故生成物中所含氯原子共2.5 mol ＋2.5 mol ＝5 mol ，则参加反应的氯气为n (Cl 2)＝2.5 mol 。

8．分子式为C 4H 10的烃的一氯代物的同分异构体有( )
A ．3种
B ．4种
C ．5种
D ．6种
解析：选B 分子式为C 4H 10的烃有两种同分异构体：CH 3CH 2CH 2CH 3(正丁烷)和
(异丁烷)，正丁烷和异丁烷各有2种不同化学环境的氢原子，故C4H10的一氯取代物有4种。

9．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是( )
A．甲烷与氯气以物质的量之比1∶1混合时发生取代反应只生成CH3Cl
B．甲烷与氯气的取代反应产物中CH3Cl最多
C．甲烷与氯气的取代反应产物为混合物
D．1 mol甲烷生成CCl4，最多消耗2 mol氯气
解析：选C 甲烷与氯气一旦反应，不会停止在某一步，四种有机产物都会产生，得不到纯净的CH3Cl，A错误，C正确；甲烷与氯气的取代反应中每取代1 mol H原子，消耗1 mol 氯气，生成1 mol HCl，故产生的HCl最多，B错误；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol 氯气，D项错误。

10．将装有甲烷和氯气混合气体的三只集气瓶，用玻璃片把瓶口盖好后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生？
(1)置于黑暗处_____________________________________________________________。

(2)将点燃的镁条靠近集气瓶外壁___________________________________________。

(3)放在光亮的教室里________________________________________________。

(4)甲烷和氯气发生的一系列反应都是______反应(填反应类型)，生成的产物中常用做有机溶剂的是______，可用做灭火剂的是_________。

解析：(1)将甲烷和氯气的混合气体置于暗处，由于二者反应是在光照下进行的，在黑暗处不会发生反应。

(2)将点燃的镁条靠近集气瓶，则因光太强烈，能发生爆炸。

(3)放于光亮的教室里，反应较平缓地发生，可观察到的现象：黄绿色逐渐变浅，最后完全褪色，瓶壁上出现油状液体。

(4)甲烷和氯气的反应是典型的取代反应，其产物中有机物共4种，常用做有机溶剂的是CHCl3、CCl4，用做灭火剂的是CCl4。

答案：(1)无明显现象(2)发生爆炸 (3)黄绿色逐渐变浅，最后消失，瓶壁上出现油状液滴(4)取代CHCl3、CCl4CCl4
11.如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体(假定氯气在水中的溶解度可忽略)，将该装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。

(1)假设甲烷与氯气充分反应，且只产生一种有机物，请写出发生反应的化学方程式：_____________________________________________。

(2)若题目中甲烷与氯气的体积之比为1∶1，则得到的产物为_____(填标号)。

A ．CH 3Cl HCl
B ．CCl 4 HCl
C ．CH 3Cl CH 2Cl 2
D ．CH 3Cl CH 2Cl 2 CHCl 3 CCl 4 HCl
(3)经过几个小时的反应后，U 形管右端的水柱变化是____(填标号)
A ．升高
B ．降低
C ．不变
D ．无法确定
(4)若水中含有Na 2SiO 3，则在U 形管左端会观察到_____________________________。

(已知硅酸是一种白色的难溶于水的弱酸)
(5)右端玻璃管的作用是_______________________________________________。

解析：(1)因Cl 2足量，与CH 4充分反应，CH 4中的4个H 原子完全被取代，生成CCl 4和
HCl ，即CH 4＋4Cl 2――→光CCl 4＋4HCl 。

(2)甲烷的取代反应，四步反应同时进行，故得到四种
氯代产物和HCl 。

(3)二者在光照条件下发生取代反应，U 形管左端生成的HCl 极易溶于水，压强减小，U 形管右端液面下降，左侧液面升高。

(4)左侧生成的HCl 溶于水后发生反应2HCl ＋Na 2SiO 3===H 2SiO 3↓＋2NaCl ，即看到有白色胶状沉淀产生。

(5)为了平衡气压，在U 形管右侧插有一个玻璃管。

答案：(1)CH 4＋4Cl 2――→光CCl 4＋4HCl (2)D (3)B (4)有白色胶状沉淀生成 (5)平衡
气压
12．燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。

以下是通过燃烧法推断物质组成的过程，请回答下列问题：
(1)某物质A 在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水。

则说明________(填字母)。

A ．A 一定是烃
B ．A 一定含有
C 、H 两种元素，肯定不含氧元素
C ．A 一定含有C 、H 两种元素，可能含有氧元素
D ．A 一定含有C 、H 、O 三种元素
(2)甲烷在空气中完全燃烧的化学方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

若 2.24 L(标准状况下)甲烷完全燃烧后，将生成的气体通过足量碱石灰，那么碱石灰增重的质量是________g 。

解析：(1)A 在氧气中完全燃烧只生成二氧化碳和水，说明A 一定含有C 、H 两种元素，由于氧气参与反应，故无法确定是否含有氧元素。

(2)由甲烷完全燃烧的化学方程式CH 4＋2O 2――→燃烧CO 2＋2H 2O 知，2.24 L(0.1 mol)甲烷完
全燃烧生成0.1 mol CO 2和0.2 mol H 2O ，通过碱石灰被完全吸收，碱石灰增重为0.1 mol×44 g·mol －1＋0.2 mol×18 g·mol －1
＝8 g 。

答案：(1)C (2)CH 4＋2O 2――→燃烧CO 2＋2H 2O 8
B 级—选考等级考试增分练
1．下列化学式只表示一种物质的是( )
A ．C 3H 7Cl
B ．
C 3H 8 C ．C 2H 4Cl 2
D ．C 解析：选B C 3H 7Cl 中的氯原子可以连在端点碳原子上，也可以连在中间碳原子上，有两种结构，C 3H 7Cl 可表示两种物质，A 项不符合题意；C 3H 8不存在同分异构体，只表示一种物质，B 项符合题意；C 2H 4Cl 2中的两个氯原子可同时连在同一个碳原子上，也可分别连在两个碳原子上，有两种结构，C 项不符合题意；金刚石、石墨、碳纳米管等都是由碳元素形成的单质，均可用C 表示，D 项不符合题意。

2．硅与碳属于同族元素，有一类由Si 和H 形成的有机硅化合物称“硅烷”，硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似。

下列叙述中不正确的是( )
A ．链状硅烷的通式为Si n H 2n ＋2(n ≥1)
B ．乙硅烷(SiH 3SiH 3)的二氯代物有两种同分异构体
C ．甲硅烷(SiH 4)沸点比甲烷(CH 4)低
D ．甲硅烷热稳定性小于甲烷
解析：选C 由链状烷烃通式C n H 2n ＋2可推知链状硅烷通式为Si n H 2n ＋2(n ≥1)，A 正确；乙硅烷的二氯代物可取代同一或不同硅上的H ，即其二氯代物有两种同分异构体，B 正确；相对分子质量：甲硅烷＞甲烷，即沸点：甲硅烷＞甲烷，C 错误；非金属性：Si ＜C ，则热稳定性：甲硅烷＜甲烷，D 正确。

3．一定量的甲烷在O 2不足的情况下燃烧，得到CO 、CO 2和H 2O 的总质量为14.4 g ，若其中水的质量为7.2 g ，则CO 的质量是( )
A ．2.8 g
B ．4.4 g
C ．5.6 g
D ．在2.8 g ～5.6 g 之间
解析：选A 生成7.2 g H 2O ，即n (H 2O)＝7.2 g 18 g·mol
－1＝0.4 mol ，根据H 原子守恒可知，n (CH 4)＝0.2 mol 。

设CO 和CO 2的质量分别为x ，y ，则
⎩⎪⎨⎪⎧ x ＋y ＝14.4 g －7.2 g ＝7.2 g x 28 g·mol
－1＋y 44 g·mol －1＝0.2 mol
解得x ＝2.8 g 。

4．由两种气态烃组成的混合烃的总物质的量与该混合烃充分燃烧后所得气体产物(二氧化碳和水蒸气)的物质的量的变化关系如图所示，以下对混合烃组成的判断中正确的是
( )
A ．一定有乙烯
B ．一定没有甲烷
C ．一定有丙烷
D ．一定没有乙烷
解析：选D 由图像可知1 mol 该混合烃充分燃烧，生成H 2O(g)和CO 2的物质的量分别为n (H 2O)＝2 mol ，n (CO 2)＜2 mol ，则该混合烃可写成C x H 4的形式，其中1＜x ＜2，则混合烃中一定含有CH 4，可能含有乙烯，一定没有丙烷和乙烷。

5．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。

某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
根据设计要求回答：
(1)B 装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③____________。

(2)设V (Cl 2)/V (CH 4)＝x ，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x 值应________。

(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____________(填字母)。

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，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式：__________________________________________。

(6)E 装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E 中分离出有机物的最佳方法为________。

该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为________(填字母)。

a ．CH 4
b ．CH 3Cl
c ．CH 2Cl 2
d ．CHCl 3
e ．CCl 4
解析：(1)B 装置的三个作用为①控制气流速度从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。

(2)当发生反应：CH 4＋4Cl 2―→CCl 4＋4HCl 时生成HCl 最多，即要保证x ≥4。

(3)KI 能吸收多余的Cl 2，即Cl 2＋2KI===2KCl ＋I 2。

(4)E 装置既吸收反应生成的HCl 气体，同时还防止倒吸。

(5)根据信息知黑色小颗粒应为碳粉，即该反应为CH 4＋2Cl 2―→C＋4HCl 。

(6)分离难溶于水的油状液体可用分液法。

该实验中所得尾气的主要成分是CH 4和CH 3Cl 。

答案：(1)干燥混合气体 (2)≥4(即大于或等于4)
(3)吸收过量的氯气 (4)CD (5)CH 4＋2Cl 2―→C＋4HCl (6)分液 ab
6．(1)完全燃烧0.1 mol 某烃，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱液，实验结束后，称得浓硫酸增重9 g ，浓碱液增重17.6 g 。

该烃的化学式为____________，并写出其所有可能的结构简式：________________________________________________________________________。

(2)某链状烷烃的相对分子质量为128，该烷烃的化学式为__________________。

(3)在常温常压下有CH 4、C 2H 6、C 3H 8和C 4H 10四种气态烃。

①取等物质的量的四种气态烃，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是________________(填分子式)。

②取等质量的四种气态烃，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是____________________(填分子式)。

解析：(1)浓硫酸的作用是吸水，浓硫酸增加的质量为H 2O 的质量，根据氢原子守恒，
烃中n (H)＝9×218
mol ＝1 mol ，浓碱液吸收CO 2，浓碱液增重的质量是CO 2的质量，根据碳原子守恒，烃中n (C)＝17.644
mol ＝0.4 mol ，因此1 mol 烃中含C 为4 mol ，含H 为10 mol ，即分子式为C 4H 10，含有的同分异构体是正丁烷和异丁烷，其结构简式分别是CH 3—CH 2—CH 2—CH 3、。

(2)根据链状烷烃的通式C n H 2n ＋2，相对分子质量为128，即14n ＋2＝128，解得n ＝9，分子式为C 9H 20。

(3)1 mol C x H y 的耗氧量为(x ＋y
4
) mol ，由各烃分子式中C 、H 原子数目可知，相同物质的量各烃，C 4H 10的耗氧量最大。

等质量的各烃，烃中氢元素质量分数越大，消耗氧气越多，碳元素质量分数越大，生成二氧化碳越多，CH 4、C 2H 6、C 3H 8、C 4H 10的C 、H 原子数目之比分别为1∶4、1∶3、3∶8、1∶2.5，故CH 4中氢元素质量分数最大，等质量的各烃中CH 4消耗氧
气最多。

答案：(1)C4H10CH3—CH2—CH2—CH3、
(2)C9H20(3)①C4H10②CH4。