人教版2020年必修二化学配套练习之最简单的有机化合物——甲烷(解析版)

人教版2020年必修二化学配套练习之最简单的有机化合物——甲烷（解析版) 1．（2019·云南省麻栗坡民族中学高二期末）2008年10月24日发射的绕月探测工程“嫦娥一号”卫星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C n H2n+2
B．燃烧产生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
【答案】D
【解析】
【详解】
A、只有烷烃的分子组成通式符合C n H2n+2，烯烃分子组成通式为C n H2n，炔烃分子组成通式为C n H2n-2，故A错误；
B、燃烧产物为CO2和H2O的化合物不仅有碳氢化合物，还有烃的含氧衍生物，例如：糖类、酯等物质，故B错误；
C、碳原子间以单键相连的烃不一定是烷烃，可能是环烷烃等，如立方烷、环丁烷等，故C错误；
D、碳原子的相对原子质量(12)为偶数，烃分子中的氢原子数也一定为偶数，所以碳氢化合物分子的相对分子质量一定是偶数，故D正确；
故选D。

【点睛】
本题的易错点为C，要注意立方烷、环烷烃等不属于烷烃，难点是D的判断，可以借助于烷烃、烯烃、炔烃和苯及其同系物的通式分析归纳。

2．（2019·湖南省长沙县第九中学高一期末）已知正四面体型分子E和单质分子G反应，生成四面体型分子L和分子M（组成E分子的元素的原子序数均小于10，组成G分子的元素为第三周期的元素），反应过程如下图所示，
则下列叙述中判断不正确
．．．的是( )
A．常温常压下，E、L均为气态有机物
B．E是一种含有10个电子的分子
C．上述反应的类型是取代反应
D．物质M的形成过程可用电子式表示为：
【解析】
【详解】
A. 常温常压下，甲烷、一氯甲烷是气体，故A正确；
B. E是甲烷分子，甲烷是一种含有10个电子的分子，故B正确；
C. 甲烷中的氢原子被氯原子取代生成一氯甲烷，属于取代反应，故C正确；
D. HCl属于共价化合物，不含有阴阳离子，故D错误；
故选：D。

3．（2019·四川高三）下列方案设计能达到实验目的的是
A．A B．B C．C D．D
【答案】A
【解析】
【详解】
A、淀粉水解时要用硫酸作催化剂，要先用NaOH将混合液中和至弱碱性或中性，再用新制氢氧化铜悬浊液检验，故A正确；
B、实验的原理方程式为：2MnO4－+5H2C2O4+6H＋=2Mn2＋+10CO2↑+8H2O，题中高锰酸钾过量，应设计成：高锰酸钾的物质的量相同，浓度不同的草酸溶液，且草酸要过量，探究反应物浓度对该反应速率的影响，故B错误；
C、要证明甲烷与氯气发生了取代反应，因有氯化氢生成，不能通过体积变化就断定发生取代反应，故C错误；
D、验证K sp[Cu(OH)2]<K sp[Mg(OH)2 ]，要先制得Mg(OH)2，再加入少量Cu2+，沉淀转化为Cu(OH)2，沉淀由白色转化成蓝色，故D错误；
故选A。

4．（2020·全国高一单元测试）下列物质在一定条件下能与乙烷发生化学反应的是()
A．溴水
B．氧气
D．酸性高锰酸钾溶液
【答案】B
【解析】
【详解】
烷烃属于饱和烃，性质稳定，最简单的烷烃为甲烷，乙烷的化学性质与甲烷类似，常温下与溴水、石灰水、酸性高锰酸钾溶液等都不反应；点燃时，乙烷能燃烧，能与氧气反应；故选B。

5．（2020·广东金山中学高二期末）有机化合物萜类化合物广泛存在于动植物体内，关于下列萜类化合物的说法正确的是
A．a和b均属于苯的同系物
B．a和b分子中所有碳原子均处于同一平面上
C．a和b均能使酸性KMnO4溶液褪色
D．1mol a物质与足量氢气加成，消耗的氢气为5mol
【答案】C
【解析】
【详解】
A. a中不含有苯环，则不属于苯的同系物，A错误；
B. a和b分子中均含有多个sp3杂化的碳原子，则所有碳原子不可能处于同一平面上，B错误；
C. a和b中均含有碳碳双键，则均能使酸性KMnO4溶液褪色，C正确；
D. 1mol a物质含有2mol碳碳双键，与足量氢气加成，消耗的氢气为2mol，D错误；
答案为C。

6．（2020·全国高一单元测试）对甲烷和氯气的反应（如图所示）叙述不正确的是（）
A．该反应属于取代反应
B．该反应的条件是光照
C．该反应的生成物有四种
D．反应后量筒内液面上升并产生白雾
【答案】C
【详解】
A．甲烷中的氢原子被氯原子取代生成氯代甲烷，属于取代反应，故A正确；
B．该反应的条件是光照，故B正确；
C．CH4和Cl2在光照下反应生成了气态的CH3Cl和HCl，液态的CH2Cl2、CHCl3和CCl4，共5种，故C错误；D．甲烷可以和氯气发生取代反应，生成的产物均无色，所以试管中气体颜色会变浅，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，一氯甲烷和HCl是气体，氯化氢极易溶于水，所以量筒内液面上升并产生白雾，故D正确；
故答案为C。

7．（2020·山西高二期末）下列各组物质中一定互为同系物的是()
A．C3H8C5H8
B．C3H8C5H12
C．
D．C2H5Cl C3H6Cl2
【答案】B
【解析】
【分析】
具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体；
结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机物互为同系物，同系物的通式相同且必须是同一类物质，据此分析。

【详解】
A. C3H8、C5H8的碳原子数相差2，氢原子数相同，不符合同系物的概念，故A错误；
B. 符合通式C n H2n+2的烃一定为烷烃，两烃在组成上相差2个-CH2-原子团，属于同系物，故B正确；
C. 两烃分子式相同，互为同分异构体，不属于同系物，故C错误；
D. 同系物的通式必定相同，C2H5Cl和C3H6Cl2不符合同一通式，故D错误；
答案选B。

【点睛】
同系物指结构相似，分子组成上相差1个或若干个CH2原子团的化合物，结构相似即同系物具有相同种类和数目的官能团，通式相同；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体，这是常考点，也是学生们的易错点。

8．（2020·重庆市黔江新华中学校高二月考）1.01×105Pa，150℃时，将总体积为3L的C2H4、C2H6的混合气体与20L 氧气混合并点燃，完全反应后氧气有剩余。

当反应后的混合气体恢复至原条件时，气体体积为24L，原混合气体中C2H4、C2H6体积比为（）
A ．1：1
B ．1：2
C ．2：1
D ．2：3
【答案】B
【解析】
【详解】 乙烯燃烧C 2H 4+2O 2−−−→点燃 CO 2+2H 2O(g)反应前后气体的体积不变；
乙烷燃烧2C 2H 6+7O 2−−−→点燃4CO 2+6H 2O(g)，2L C 2H 6燃烧消耗7L 氧气，体积增加1L 。

燃烧前气体总体积为3L+20L=23L ，燃烧后体积为24L ，增加1L ，说明原混合气体中乙烷的体积为2L ，则乙烯为1L ，C 2H 4、C 2H 6体积比为1:2，故答案为B 。

9．（2018·濉溪县教育科学研究室（濉溪县电化教育馆）高二期末）下列除去杂质的方法正确的是（ ） A ．除去乙烷中的少量乙烯：混合气体通过盛有足量酸性高锰酸钾溶液的洗气瓶
B ．除去乙酸乙酯中的少量乙酸：用饱和氢氧化钠溶液洗涤，分液、干燥、蒸馏
C ．除去CO 2中的少量SO 2：混合气体通过盛有足量饱和碳酸钠溶液的洗气瓶
D ．除去乙醇中的少量乙酸：加足量生石灰，蒸馏
【答案】D
【解析】
【详解】
A.乙烯会被酸性高锰酸钾溶液氧化为CO 2气体，混入乙烷气体中，不能达到除杂的目的，应该使用溴水除杂，A 错误；
B.杂质乙酸与被提纯的物质乙酸乙酯都会与NaOH 溶液反应，不能达到除杂的目的，应该使用饱和碳酸钠溶液除杂，B 错误；
C.CO 2、SO 2都与饱和碳酸钠溶液反应，不能达到除杂的目的，应该使用饱和碳酸氢钠溶液除杂，C 错误；
D.乙醇与生石灰不反应，杂质乙酸与生石灰反应产生离子化合物乙酸钙，二者沸点不同，因此可以利用蒸馏方法分离、除杂，D 正确；
故合理选项是D 。

10．（2020·全国高一单元测试）取一支大试管，通过排饱和食盐水的方法先后收集半试管甲烷和半试管氯气，用铁架台固定好，放在光亮处一段时间，下列对观察到的现象的描述及说明正确的是（ ）
A ．试管中气体颜色变浅，是因为发生了加成反应
B ．试管中有少量白雾生成，这是氯化氢与水蒸气形成的盐酸小液滴
C ．试管内壁出现油状液体，这是甲烷与氯气的混合溶液
D ．试管内甲烷和氯气恰好完全反应，全部生成一氯甲烷小液滴
【答案】B
【解析】
甲烷可以和氯气发生取代反应，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，一氯甲烷是气体，生成的氯化氢极易溶于水，其中的有机产物均难溶于水，生成的产物均无色，试管中气体颜色会变浅，据此判断。

【详解】
A、甲烷和氯气发生取代反应，生成的产物均无色，试管中气体颜色会变浅，故A错误；
B、有氯化氢生成，氯化氢与水蒸气结合，形成氯化氢的小液滴，而成白雾，故B正确；
C、内壁出现油状液体，是甲烷和氯气发生取代反应，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，故C错误；
D、一氯甲烷是气体，内壁出现油状液体，是甲烷和氯气发生取代反应，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，故D错误；
答案选B。

【点睛】
甲烷和氯气的取代反应产物不是纯净物，而是混合物，其中二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳是油状液体，一氯甲烷和氯化氢为气体。

11．（2018·楚雄实验中学高二月考）下列烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物的有（）
A．2-甲基丙烷B．正丁烷
C．2，2-二甲基丁烷D．2，2-二甲基丙烷
【答案】D
【解析】
【详解】
A. 2−甲基丙烷的结构简式为：CH3CH(CH3)CH3，其分子中有2种等效氢原子，其一氯代物有2种，故A错误；
B. 正丁烷的结构简式为：CH3CH2CH2CH3，其分子中含有2种等效氢原子，其一氯代物有2种，故B错误；
C. 2,2−二甲基丁烷的结构简式为：CH3C(CH3)2CH2CH3，其分子中含有3种等效氢原子，其一氯代物有3种，故C 错误；
D. 2,2−二甲基丙烷的结构简式为：CH3C(CH3)2CH3，其分子中所有H原子都完全等效，则其一氯代物只有1种，故D正确。

故选：D。

【点睛】
烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代物，说明结构对称，只含有一种H。

掌握等效氢原子的判断方法是解答的关键。

12．（2019·镇江市实验高级中学高二月考）下列化学式与指定物质的主要成分对应错误的是（）
A．SiO2：光导纤维B．NaOH：纯碱C．CH4：天然气D．CO2：干冰
【答案】B
【解析】
A．光导纤维的主要成分是二氧化硅，二氧化硅的化学式为：SiO2，故A正确；
B．纯碱是碳酸钠的俗称，其化学式为Na2CO3，故B错误；
C．天然气的主要成分是甲烷，其化学式为CH4，故C正确；
D．干冰是固态二氧化碳的俗称，其化学式为CO2，故D正确；
故选B。

13．（2020·全国高一单元测试）甲烷的分子结构模型如图所示：
根据甲烷的分子结构模型，回答问题：
（1）甲烷的电子式是__，其含义是__。

（2）甲烷的结构式是__，其含义是_。

（3）甲烷分子的空间构型是__。

（4）更能真实反映甲烷分子结构模型的是__。

【答案】电子式可表示原子最外层电子成键情况结构式除具有分子式表示的意义外，
还能表示分子中原子的结合或排列顺序正四面体结构比例模型
【解析】
【分析】
本题考察了甲烷分子式、电子式、结构式表示的意义及其分子空间构型。

电子式可表示原子最外层电子成键情况。

结构式具有分子式所能表示的意义，能反映物质的结构，能表示分子中原子的结合或排列顺序，但不能表示其分子的空间构型。

电子式可表示原子最外层电子成键情况。

【详解】
（1）碳原子最外层有四个电子，和氢原子形成四对共用电子对，甲烷的电子式是，电子式可表示原子最
外层电子成键情况；
故答案为：；电子式可表示原子最外层电子成键情况；
（2）一对共用电子对表示一对共价键，所以甲烷的结构式是，结构式具有分子式所能表示的意义，能反映物质的结构，能表示分子中原子的结合或排列顺序；
故答案为：；结构式除具有分子式表示的意义外，还能表示分子中原子的结合或排列顺序；
（3）甲烷的价层电子对为四对，没有孤对电子，空间立体构型为正四面体形，甲烷分子为正四面体结构，碳原子位于正四面体中心，氢原子位于四个顶点上；
故答案为:正四面体结构；
（4）球棍模型和比例模型都能反映甲烷分子的空间构型，但比例模型更能形象的表达出氢原子、碳原子的位置及所占比例；
故答案为：比例模型。

【点睛】
做对本题需分清电子式，结构式，空间构型，球棍模型，比例模型。

14．（2020·全国高二单元测试）下列物质中，互为同系物的有________，互为同分异构体的有________，互为同素异形体的有________，属于同位素的有________，是同一种物质的有________。

①；②白磷；③ 2，3﹣二甲基丁烷；④；⑤35
17Cl；⑥红磷；⑦37
17
Cl；⑧
【答案】①⑧或④⑧①④②⑥⑤⑦③⑧
【解析】
【分析】
同系物指结构相似、通式相同，组成上相差1个或者若干个CH2原子团，具有相同官能团的化合物；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体；同种元素形成的不同单质互为同素异形体；质子数相同质量数(或中子数)不同的原子互称同位素；组成和结构都相同的物质为同一物质，同一物质组成、结构、化学性质都相同，结构式的形状及物质的聚集状态可能不同。

【详解】
⑧与①或与④的结构相似，在分子组成上相差一个CH2，所以①⑧或④⑧互为同系物；
①与④分子式相同，结构不同，二者属于同分异构体；
②白磷与⑥红磷是磷元素组成的不同单质，属同素异形体；
⑤35
17Cl与⑦37
17
Cl的质子数都是17，质子数相同，中子数分别是18、20，中子数不同，是同一元素的不同的原子，
二者属于同位素；
⑧物质的系统命名法即为2，2-二甲基丁烷，故与③名称相同，故③⑧属于同一种物质。

【点睛】
本题考查“五同”比较，掌握有关概念、物质的系统命名方法是本题解答的关键。

侧重考查学生的辨别与分析能力，
要找到物质的异同，细心排查。

15．（2020·全国高一单元测试）根据下图所示的实验，回答问题：
(1)装置A 中的实验现象是____________________装置B 中的实验现象是____
(2)根据上述实验，你能得出的结论是________________________________
(3)写出上述实验A 中反应的化学方程式：
____________________________________________________；
____________________________________________________；
___________________________________________________；
______________________________________________________。

(4)上述反应的反应类型是________________________
【答案】装置A 中：①试管内气体颜色逐渐变浅②试管内壁有油状液滴出现③试管中有少量白雾④试管内液面上升⑤水槽中有固体析出 装置B 中无明显现象 甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应 CH 4＋Cl 2
CH 3Cl ＋HCl CH 3Cl ＋Cl 2
CH 2Cl 2＋HCl CH 2Cl 2＋Cl 2CHCl 3＋HCl CHCl 3＋Cl 2CCl 4＋HCl
取代反应
【解析】
【分析】
(1)根据甲烷与氯气的反应实验条件和产物性质，分析判断实验现象；
(2)根据甲烷与氯气在不同条件下的实验现象推断结论；
(3)利用甲烷取代反应特点书写反应方程式；
(4)根据上述反应的特点判断反应类型；
【详解】
(1)装置A 中是甲烷与氯气在光照的条件下发生取代反应，所以装置A 中的实验现象为①试管内气体颜色逐渐变浅，因为氯气被反应掉了②试管内壁有油状液滴出现，因为有四氯化碳的产生③试管中有少量白雾；产生的氯化氢与水面上的小水滴结合④试管内液面上升，试管内的产生的氯化氢会溶解在水中试管中的气压减小⑤水槽中有固体析出，因为产生的HCl 溶于水使氯离子的浓度升高所以会有氯化钠晶体析出；装置B 中的试管用黑色纸套套住无法进行反应，所以实验现象为装置B 中无明显现象；
(2)根据上述实验现象，可以得出结论甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应；
(3)上述实验A 中反应的化学方程式：CH 4＋Cl 2−−→光CH 3Cl ＋HCl 、CH 3Cl ＋Cl 2−−→光CH 2Cl 2＋HCl 、CH 2Cl 2＋Cl 2
−−→光CHCl 3＋HCl 、 CHCl 3＋Cl 2−−→光CCl 4＋HCl ；
(4)上述反应的反应类型是取代反应；。