高一化学必修2达标训练：第三章第2节石油和煤重要的烃

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基础·巩固
1.2005年1月，欧洲航天局的惠更斯号探测器首次成功登陆土星的最大卫星——土卫六。

科学家对探测器发回的数据进行了分析，发现土卫六的大气层中含有95％的氮气，剩余的气体为甲烷和其他碳氢化合物。

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.石油的主要成分是碳氢化合物
C.乙炔是含碳量最高的碳氢化合物
D.碳氢化合物中的化学键都是极性键
解析：碳氢化合物包括所有烃类，其通式各不相同，A错；C选项，乙炔的含碳量不是最高的；碳氢化合物中的C-H是极性键，C-C键是非极性键。

答案：B
2.甲烷是最简单的烷烃，乙烯是最简单的烯烃，下列物质中，不能用来鉴别二者的是( )
A.水
B.溴水
C.溴的四氯化碳溶液
D.酸性高锰酸钾溶液
解析：乙烯能使溴水、溴的四氯化碳溶液、酸性高锰酸钾溶液褪色，而甲烷不能使这些物质褪色，所以水不能用来鉴别这两种物质。

答案：A
3.苯的结构式可用来表示，下列关于苯的叙述中正确的是( )
A.苯主要是以石油为原料而获得的一种重要化工原料
B.苯中含有碳碳双键，所以苯属于烯烃
C.苯分子中6个碳碳化学键完全相同
D.苯可以与溴水、高锰酸钾溶液反应而使它们褪色
解析：苯分子中6个碳碳化学键完全相同，苯分子中不含有简单的碳碳双键，苯不属于烯烃，也不可以与溴水、高锰酸钾溶液反应而使它们褪色，苯主要是以煤为原料而获得的一种重要化工原料。

答案：C
4.苏丹红是很多国家禁止用于食品生产的合成色素，结构简式如下图。

关于苏丹红说法错误的是( )
A.分子中存在一个苯环和一个萘环
B.属于芳香烃
C.能被高锰酸钾溶液氧化
D.能溶于苯
解析：芳香烃只含有C、H两种元素，而苏丹红中含有N、O两种元素，所以B选项是错误的。

答案：B
5.能发生加成反应，也能发生取代反应，但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是( )
A.二甲苯
B.氯乙烷
C.苯
D.丙烯
解析：二甲苯能发生加成反应也能发生取代反应，能使酸性高锰酸钾溶液褪色；氯乙烷不能
发生加成反应、能发生取代反应，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色；丙烯能发生加成反应也能发生取代反应，能使酸性高锰酸钾溶液褪色；苯能发生加成反应也能发生取代反应，但不能使酸性高锰酸钾溶液褪色。

答案：C
6.加成反应是有机化学中的一类重要的反应，下列属于加成反应的是( )
A.甲烷与氯气混合后光照
B.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应
C.乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色
D.在苯中滴入溴水，溴水褪色
解析：甲烷与氯气混合后光照属于取代反应，乙烯使酸性高锰酸钾溶液褪色属于氧化反应，在苯中滴入溴水，溴水褪色属于物理变化，而乙烯与溴的四氯化碳溶液反应属于加成反应。

答案：B
7.乙烯和丙烯按物质的量之比为1∶1聚合时，可生成聚合物乙丙树脂，该高聚物的结构简式可能是( )
A.
B.
C.
D.
解析：乙烯和丙烯在加聚反应时，碳碳双键处聚集起来而连成链状，结构简式中A和B都是乙烯和丙烯按物质的量之比为1∶1聚合时的聚合形式，只是截取的位置不同，是同一种物质。

答案：AB
8.能够证明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键交替结构的事实是( )
A.苯不能使溴水褪色
B.苯的一元取代物无同分异构体
C.邻二甲苯只有一种
D.苯在一定条件下能与氢气加成
解析：如果苯环结构中存在碳碳单键与碳碳双键交替结构，则邻二甲苯有两种结构，一种是在碳碳单键的碳原子上，另一种在碳碳双键的碳原子上；而实际上邻二甲苯只有一种结构，所以证明苯环结构中不存在碳碳单键与碳碳双键交替的结构；如果有碳碳双键存在，就能使溴水褪色。

答案：AC
9.C8H18经多步裂化，最后完全转化为C4H8、C3H6、C2H4、C2H6、CH4五种气体的混合物。

该混合物的平均相对分子质量可能是( )
A.28
B.30
C.38
D.40
解析：C8H18经多步裂化，最后完全转化为C4H8、C3H6、C2H4、C2H6、CH4五种气体的混合物，可能有以下的两种形式：
(1)C8H18→C4H8+C4H10C4H10→C2H6+C2H4C4H10→CH4+C3H6
(2)C8H18→C2H4+C6H14C6H14→C2H4+C4H10
C4H10→C2H6+C2H4C4H10→CH4+C3H6
如果只按(1)的形式裂化，混合气体的平均相对分子质量为38，如果只按(2)的形式裂化，混合气体的平均相对分子质量为28.5，而实际裂化中两种形式都有，混合气体的平均相对分子
质量应在28.5—38之间。

答案：B
10.甲烷、乙烯、苯、甲苯四种有机物中具有下列性质的是
(1)不能与溴水反应，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是________________。

(2)在催化剂作用下能与纯溴反应，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是________________。

(3)见光能跟氯气反应，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是________________。

(4)在催化剂作用下加氢生成乙烷，加水生成酒精的是________________。

解析：不能与溴水反应，能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是甲苯；在催化剂作用下能与纯溴反应、不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是苯；见光能跟氯气反应，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色的是甲烷；在催化剂作用下加氢生成乙烷、和水在一定条件下生成酒精的是乙烯。

答案：(1)甲苯(2)苯(3)甲烷(4)乙烯
11.煤是由________________和________________组成的复杂混合物。

直接燃烧可以产生大量的污染物，如碳的氧化物、氮的氧化物、硫的氧化物、烟尘碳粒，还有挥发出来的碳氢化合物等，其中能够使雨水酸化的有毒气体是________________和________________。

对煤综合利用可以获得洁净的燃料和多种化工产品，煤的综合利用方法很多，其中如右图所示，将煤隔绝空气加强热使之分解的方法叫______________，该过程可以产生液体B______________，还生成可燃性的气体，这些可燃性的气体有_________________________________(最少写出3种)；从B中能够分离提取出一种片状晶
体——萘，其结构简式是：，其分子式是______________________。

解析：煤从物质组成的角度看是由有机化合物和无机化合物组成；煤燃烧产生的能使雨水酸化的有毒气体是氮的氧化物和硫的氧化物；煤的综合利用主要方式是煤的干馏；煤的干馏产生的气态产物中含有甲烷、氢气、一氧化碳、乙烯等，液态产物是煤焦油。

答案：有机化合物无机化合物氮的氧化物硫的氧化物煤的干馏煤焦油甲烷、氢气、一氧化碳、乙烯等C10H8
综合·应用
12.下图是1831年德国化学家李比希测定烃类有机化合物组成的装置，瓷管内有烃类样品，经加热分解或气化后用纯氧气流驱赶经过灼热的CuO，在这里烃类物质转化为CO2和H2O，经两个吸收管吸收，已知经过实验测定的数据如下表，根据上述信息、图示及表中数据完成下列问题。

(2)吸收管I 中装的吸收剂是______________；吸收管II 中装的吸收剂是________________。

(3)该烃类物质是什么？写出其结构简式。

解析：利用烃类物质被氧气完全氧化生成CO 2和H 2O ，再分别吸收CO 2和H 2O ，从而得到CO 2和H 2O 的质量，进而计算得到烃中碳元素和氢元素的物质的量，求得烃的组成。

答案：(1)氧气 (2)无水氯化钙 碱石灰
(3)C n H m + (4
m n +)O 2 −−→−燃烧 nCO 2 + 2m 2H 2O 1 n m/2
(53.6-50) g/(12n+m)g·mol -1 (111.2-98)g/44 g·mol -1 (102.7-100) g/18 g·mol -1
解得：n=6，m=6
所以该有机化合物的化学式是C 6H 6。

结构简式是
13.密度为0.478 g·L -1的C 2H 2、C 2H 4、H 2混合气体通过镍催化剂后，密度增大到1.062 g·L -1(密度均在标态下换算)，试问反应后气体的成分是什么？原混合气体中各种气体的体积分数是多少?
解析：反应后混合气体的平均摩尔质量为 1.062 g·L -1×22.4 L·mol -1=23.8 g·mol -1，C 2H 2、C 2H 4、C 2H 6的相对分子质量分别为26、28、30，说明反应后混合气体中还有H 2、C 2H 2、C 2H 4在反应中耗尽。

反应后混合气体由C 2H 6和H 2组成。

设：反应前混合气体物质的量为1 mol ；其中 C 2H 4，C 2H 2的物质的量分别为x 和y ；则H 2的物质的量为1-x-y 。

C 2H 4+H 2→C 2H 6 C 2H 2+2H 2→C 2H 6
1 1 1 1
2 1
x x x y 2y y
依题意有：
28 g·mol -1×x+26 g·mol -1×y+2 g·mol -1×(1-x-y)=0.478 g·L -1×22.4 L·mol -1×1 mol
30 g·mol -1×(x+y)+2 g·mol -1×〔(1-x-y)-(2y+x)〕=1.062 g·L -1×22.4 L·mol -1×(1-x-2y)
解得：x=0.15 mol ；y=0.20 mol
V (C 2H 4)％=0.15 mol/1 mol×100％=15％
V (C 2H 2)％=0.20 mol/1 mol×100％=20％
V (H 2)％=65％
答案：反应后混合气体由C 2H 6和H 2组成。

原混合气体中C 2H 2，C 2H 4，H 2的体积分数分别为20％，15％，65％。

14.现在同学们学习了取代反应、加成反应，请将下列物质能够发生的反应填写在下表中。

①由乙烯制氯乙烷；②乙烷与氯气光照；③乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色；④乙烯通入酸性高锰酸钾溶液；⑤由苯制取溴苯；⑥乙烷在空气中燃烧；⑦由苯制取硝基苯⑧由苯制取环己烷
乙烷、乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色、由苯制取环己烷的反应属于加成反应。

答案：
15.某烷烃和单烯烃的混合气体2.24 L(标准状况)，将其完全燃烧，产生的气体缓缓通过浓H 2SO 4，浓H 2SO 4增重4.05 g ，剩余气体通过碱石灰，碱石灰质量增加了6.60 g ；另取该混合气体2.24 L(标准状况)通过过量溴水，溴水质量增加1.05 g ，通过计算完成下列问题：
(1)混合气体由哪两种烃组成?
(2)两种烃的体积分数各是多少?
解析：燃烧产生的气体通过浓H 2SO 4时，被吸收的是H 2O ，所以4.05 g 是水的质量；再通过碱石灰，吸收的是CO 2气体，所以CO 2的质量是6.60 g
设混合气体的平均分子式为C x H y
C x H y +(4y x +
)O 2→xCO 2 + 2
y H 2O 1 x 2y 0.1 mol 0.15 mol 0.225 mol
解得：⎩⎨⎧==4.5y 1.5x 其平均分子式为C 1.5H 4.5，由此判断，混合物中肯定含CH 4，烯烃可能是C 3H 6，也可能是C 4H 8。

(1)若为C 3H 6，则据 1
3)()(634=H C n CH n 据H ：
1
3)()(634=H C n CH n 符合题意 (2)若为C 4H 8，则据C
1
5)()(844=H C n CH n 据H ： 1
7)()(844=H C n CH n 两者比值不同，不合题意。

答案：(1)混合气体由甲烷和丙烯组成
(2)CH4：75% C3H6：25%
16.乙烯与乙烷混合气体共a mol ，与b mol 的氧气共存于一密闭容器中，点燃后充分反应，乙烯、乙烷和氧气全部消耗完，得到CO和CO2的混合气体和45 g水。

试求：
(1)当a=1时，乙烯与乙烷的物质的量之比n(C2H4)∶n(C2H6)= _____________。

(2)当a=1，且反应后CO和CO2混合气体的物质的量之和为反应前氧气的2/3时，则b=______，得到的CO和CO2的物质的量之比为n(CO)∶n(CO2)=_____________。

(3)a的取值范围是_____________。

解析：(1)只需要根据生成了45 g水，也就是2.5 mol水，因此n(C2H4)∶n(C2H6)=1∶1 (2)反应后生成CO 和CO2混合气体的物质的量之和为2 mol，所以消耗氧气3 mol，再根据氧原子守恒得到n(CO)∶n(CO2)=1∶3
(3)根据生成45 g 水，假设全部是乙烯、全部是乙烷得出A的取值范围：
5/6＜a＜5/4
答案：(1) 1∶1 (2)3 1∶3 (3)5/6＜a＜5/4。