第二章 烃
第一节 烷烃
基础过关练
题组一 烷烃的结构与性质
1.(2021安徽师范大学附中期中)下列各图均能表示甲烷的分子结构,其中最能反映其真实存在状况的是( )
A.结构示意图:
B.电子式:H·××·H
C.球棍模型:
D.空间填充模型:
2.下列有关烷烃的叙述中,正确的是( )
①在烷烃分子中,所有的化学键都是单键
②烷烃中除甲烷外,都能使酸性KMnO4溶液褪色
③分子式符合CnH2n+2的烃不一定是烷烃
④所有的烷烃在光照条件下都能与氯气发生取代反应
⑤光照条件下,乙烷通入溴水中,可使溴水褪色
A.①③⑤ B.①④
C.②③ D.①②④
3.液化气的主要成分之一是丙烷,下列有关丙烷的叙述不正确的是( )
A.丙烷是链状烷烃,但分子中碳原子不在同一直线上
B.在光照条件下能够与Cl2发生取代反应
C.丙烷比其同分异构体丁烷易液化
D.1 mol丙烷完全燃烧消耗5 mol O2
4.1 mol丙烷与氯气发生取代反应,最多能消耗Cl2的物质的量为( )
A.4 mol B.8 mol
C.10 mol D.2 mol
5.(2022陕西安康期中)下列说法正确的是( )
A.2H2和3H2互为同位素
B.乙烯和乙烷互为同系物
C.NO2和N2O4互为同素异形体
D.正丁烷和异丁烷互为同分异构体
6.下列说法不正确的是( )
A.丙烷和乙烷互称为同系物
B.的名称为3-甲基丁烷
C.沸点:正丁烷>异丁烷>丙烷
D.CH3CH2CH2CH2CH3和C(CH3)4互为同分异构体
7.下列五种物质:①正丁烷 ②2-甲基丙烷 ③正戊烷 ④2-甲基丁烷 ⑤2,2-二甲基丙烷,有关说法正确的是( )
A.①③无支链,且分子中碳原子共直线
B.③④⑤互为同分异构体
C.①②③互为同系物
D.沸点:⑤>④>③>②>①
8.(2021浙江嘉善中学月考)某有机物的结构简式为,下列说法中不正确的是( )
A.该有机物属于烷烃
B.1 mol该烃最多能与14 mol氯气发生取代反应
C.相同条件下,该烃的密度大于CH3CH3的密度,但小于水的密度
D.该烃的最简单同系物的二氯取代物有两种
题组二 烷烃的命名
9.某有机物分子的结构简式为,其系统命名是( )
A.2,5-二甲基己烷
B.2,4-二甲基-3-乙基己烷
C.2,5-二甲基-3-乙基己烷
D.3,3,4-三甲基己烷
10.(2022河南南阳期中)下列烷烃的命名正确的是( )
A.2-甲基己烷
B.2-乙基戊烷
C.3-甲基丁烷
D.1,3,3-三甲基丙烷
11.(2021云南玉溪月考)“辛烷值”用来表示汽油的质量,汽油中异辛烷的爆震程度很小,将其辛烷值定为100。如图所示是异辛烷的球棍模型,则异辛烷的系统命名为( )
A.1,1,3,3-四甲基丁烷
B.2,2,4-三甲基-戊烷
C.2,4,4-三甲基戊烷
D.2,2,4-三甲基戊烷
12.(2022上海闵行模拟)下列关于(CH3CH2)2C(CH3)2的说法中,错误的是( )
A.常温下呈液态
B.系统命名为3,3-二甲基戊烷
C.一氯代物有3种(不考虑立体异构)
D.与2,3-二甲基丁烷互为同分异构体
13.(2021黑龙江哈尔滨九中期中)进行同分异构体的结构与性质的分析、判断及对有机物的准确命名,是同学们研究有机物分类的重要手段,下列有关说法不正确的是( )
A.可以将(CH3)3CC(CH3)3命名为2,2,3,3-四甲基丁烷
B.正丁烷和异丁烷的化学性质相似,物理性质(熔点、沸点等)不同
C.异戊烷的一氯代物有5种(不考虑立体异构)
D.C6H14一共有5种同分异构体(不考虑立体异构)
14.用系统命名法命名下列有机物。
(1): 。
(2): 。
(3): 。
能力提升练
题组一 陌生饱和烃的结构与性质
1.(2021山西朔州期末)正己烷是优良的有机溶剂,其球棍模型如图所示。X是它的一种同分异构体,且X分子的主链上含有4个碳原子。下列有关说法正确的是( )
A.X分子中可能含有三个甲基
B.X的一氯代物可能有三种(不考虑立体异构)
C.将标准状况下2.24 L的X完全燃烧,使所生成的气体通过装有足量无水CaCl2的干燥管,干燥管会增重12.6 g
D.X能使溴的四氯化碳溶液褪色
2.(2022浙江宁波期中)某烃分子的键线式可表示为,下列有关说法正确的是( )
A.该烃分子中碳原子连接形成的结构为平面等边四边形
B.相邻的碳碳键形成的夹角为90°
C.由于成环碳原子之间的单键不能自由旋转,碳环上两个相同的取代基(不与同一个碳原子相连)会出现在碳环同侧(顺式)或异侧(反式),该烃的二氯代物中有两组分别互为顺反异构体
D.该烃与丙烷互为同系物
3.(2021河北保定期中)下列关于“自行车烃”(结构如图所示)的叙述正确的是( )
A.可以发生取代反应
B.易溶于水
C.其密度大于水的密度
D.与环己烷互为同系物
题组二 烷烃的推断及性质的综合考查
4.(2022吉林一中月考)某有机物A经红外光谱分析,只含有—CH3、—CH2—和三种基团,质谱分析得出质荷比最大值为86。下列有关有机物A的描述合理的是( )
A.若核磁共振氢谱图中峰面积之比为6∶4∶3∶1,则A的一氯代物有4种(不考虑立体异构)
B.A的结构简式一定为
C.A的名称为2-甲基丁烷
D.有机物A的同分异构体中可能含苯环
5.有A、B、C三种烃,已知:
①B完全燃烧的产物n(CO2)∶n(H2O)=2∶3;
②C为饱和链烃,通常状况下呈气态,其二氯代物有三种(不考虑立体异构);
③A是B分子中的氢原子全部被甲基取代后的产物;A不能使Br2的CCl4溶液褪色,其一氯代物只有一种(不考虑立体异构)。
请回答下列问题:
(1)B的最简式为 ,分子式为 ,其二溴代物有 种。
(2)C的三种二氯代物的结构简式分别为 、 、
。
(3)A的结构简式为 ,名称为 。
答案全解全析
基础过关练
1.D 2.B 3.C 4.B 5.D 6.B 7.B 8.D
9.C 10.A 11.D 12.D 13.C
1.D 甲烷分子的结构示意图能够体现甲烷的正四面体结构,但不能体现分子中各原子的相对大小,故A不符合题意;甲烷的电子式能够体现分子中各原子的成键情况,不能体现甲烷的真实存在状况,故B不符合题意;甲烷的球棍模型能够体现甲烷的正四面体结构,能够体现分子中各原子的相对大小,但不能体现分子的真实结构,故C不符合题意;甲烷的空间填充模型能体现分子中各原子的相对大小及相对位置,最能体现分子的真实存在状况,故D符合题意。
2.B ①烷烃为饱和链烃,每个碳原子都形成四个单键,正确;②烷烃性质较稳定,不能使酸性KMnO4溶液褪色,错误;③分子式符合CnH2n+2的烃一定是烷烃,错误;④烷烃在光照条件下都能和氯气发生取代反应,正确;⑤光照条件下,乙烷与溴水不能发生化学反应,错误。
易错分析
烷烃取代反应的三个易错点
(1)烷烃分子与卤素单质在光照的条件下可以发生取代反应。
(2)烷烃的取代反应是卤素单质取代烷烃中的氢原子,一个卤素单质分子只能取代一个氢原子,同时生成一个卤化氢分子。
(3)烷烃的取代反应不是只发生第一步,生成的取代产物与卤素单质分子继续发生反应,会得到多种取代产物的混合物。
3.C 丙烷分子中碳原子为饱和碳原子,3个碳原子排列呈锯齿形,故3个碳原子不在同一直线上,A正确;丙烷在光照条件下与Cl2发生取代反应,B正确;丙烷与丁烷互为同系物,C错误;1 mol丙烷(C3H8)完全燃烧消耗O2的物质的量为(3+)mol=5 mol,D正确。
4.B 1 mol丙烷与Cl2发生完全取代反应生成C3Cl8,此时消耗氯气最多,即丙烷与氯气按物质的量之比1∶8反应,故最多消耗Cl2的物质的量是8 mol。
5.D 质子数相同、中子数不同的核素互称为同位素,2H2和3H2为单质,不是核素,A错误;乙烯和乙烷的结构不相似,二者不是同系物,B错误;由同种元素组成的不同单质互为同素异形体,NO2和N2O4都不是单质,C错误;正丁烷和异丁烷分子式相同,结构不同,二者互为同分异构体,D正确。
6.B 结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物,故丙烷和乙烷互为同系物,A正确;此有机物的主链上有4个碳原子,从离支链近的一端开始给主链上的碳原子编号,则名称为2-甲基丁烷,B错误;一般,烷烃分子中碳原子数越多,熔、沸点越高,碳原子数相同,支链越多,熔、沸点越低,故沸点:正丁烷>异丁烷>丙烷,C正确;CH3CH2CH2CH2CH3和C(CH3)4的分子式相同而结构不同,故互为同分异构体,D正确。
7.B 正丁烷、正戊烷分子中碳原子排列呈锯齿形,不共直线,A错误;③正戊烷、④2-甲基丁烷、⑤2,2-二甲基丙烷的分子式相同而结构不同,互为同分异构体,B正确;结构相似、分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互称为同系物,①正丁烷、②2-甲基丙烷互为同分异构体,C错误;一般,烷烃分子中碳原子数越多,熔、沸点越高,碳原子数相同,支链越多,熔、沸点越低,故沸点:③>④>⑤>①>②,D错误。
8.D 由结构简式可知,该有机物属于烷烃,A正确;该烃的分子式为C6H14,1 mol该烃最多能与14 mol氯气发生取代反应,B正确;相同条件下,烷烃的密度小于水的密度,一般情况下,烷烃分子中碳原子数越多,密度越大,则该烃的密度大于乙烷的密度,C正确;该烃的最简单同系物为甲烷,甲烷为正四面体结构,二氯取代物只有1种,D错误。
9.C 该有机物为烷烃,最长碳链含6个碳原子,使取代基数目最多、取代基所在碳原子的编号之和最小,得到的名称为2,5-二甲基-3-乙基己烷。
10.A B项,主链选错,正确名称为3-甲基己烷;C项,编号错误,正确名称为2-甲基丁烷;D项,主链选错,编号错误,正确的名称为2-甲基戊烷。
11.D 根据异辛烷的球棍模型可知其结构简式为,根据烷烃的命名原则,最长碳链有5个碳原子,为使支链编号之和最小,从右端开始编号,得其系统命名为2,2,4-三甲基戊烷,D正确。
12.D 常温下,一般碳原子数≤4的烷烃为气态,5≤碳原子数≤16的烷烃为液态,该烷烃的碳原子数为7,为液态,A正确;根据烷烃的系统命名方法,命名为3,3-二甲基戊烷,B正确;该分子中含有3种不同化学环境的氢原子,故其一氯代物有3种,C正确;同分异构体是分子式相同、结构不同的化合物,两者的分子式不同,不是同分异构体,D错误。
13.C (CH3)3CC(CH3)3属于烷烃,其名称为2,2,3,3-四甲基丁烷,A正确;正丁烷和异丁烷互为同分异构体,化学性质相似,物理性质(熔点、沸点等)不同,B正确;异戊烷的结构简式为CH3CH2CH(CH3)2,分子中有4种氢原子,其一氯代物有4种,C错误;C6H14属于烷烃,一共有5种同分异构体,分别是CH3CH2CH2CH2CH2CH3、CH3CH2CH2CH(CH3)2、CH3CH2CH(CH3)CH2CH3、(CH3)2CHCH(CH3)2、(CH3)3CCH2CH3,D正确。
14.答案 (1)2-甲基丁烷 (2)2,4-二甲基-3-乙基戊烷 (3)2,2,4,5-四甲基-3,3-二乙基己烷
解析 (1)最长碳链含4个C,2号C上有甲基,其名称为2-甲基丁烷。
(2)最长碳链含5个C,2、4号C上有甲基,3号C上有乙基,其名称为2,4-二甲基-3-乙基戊烷。
(3)主链上有6个碳原子,从右端开始编号,2号C上有2个甲基,4、5号C上各有1个甲基,3号C上有2个乙基,系统命名为2,2,4,5-四甲基-3,3-二乙基己烷。
能力提升练
1.B 2.C 3.A 4.A
1.B X为(CH3)2CHCH(CH3)2或(CH3)3CCH2CH3,分子中都含有4个甲基,A错误;(CH3)2CHCH(CH3)2中有2种氢原子,一氯代物只有2种,(CH3)3CCH2CH3中有3种氢原子,一氯代物有3种,B正确;标准状况下X为液态,无法用气体摩尔体积进行计算,C错误;(CH3)2CHCH(CH3)2和(CH3)3CCH2CH3都属于烷烃,与溴的四氯化碳溶液不反应,与其互溶,不能使溴的四氯化碳溶液褪色,D错误。
2.C 由该烃分子的键线式可知,碳原子均采取sp3杂化,由于碳原子间的键长都相等,故碳原子连接形成的结构为空间等边四边形,A、B错误。该烃的二氯代物有:①两个氯原子取代同一个碳原子上的氢原子时,只有一种结构;②两个氯原子分别取代两个碳原子上的氢原子时,处在相邻和相对的位置,分别有两种结构:和、和,这两组结构分别互为顺反异构体,C正确。该烃为环丁烷,与丙烷结构不相似,不互为同系物,D错误。
3.A “自行车烃”可以发生取代反应,A正确;烃的密度小于水的密度,难溶于水,B、C错误;“自行车烃”分子内含有2个环,与环己烷的结构不相似,不互为同系物,D错误。
4.A 根据题意可知有机物A的相对分子质量为86,则其分子式为C6H14。若核磁共振氢谱图中峰面积之比为6∶4∶3∶1,说明分子中含有4种H原子,为3-甲基戊烷,则A的一氯代物有4种,A正确;A的结构简式可能为(CH3)2CHCH2CH2CH3,B错误;2-甲基丁烷的相对分子质量不等于86,C错误;有机物A属于饱和烃,其同分异构体中不可能含苯环,D错误。
5.答案 (1)CH3 C2H6 2
(2)
(3) 2,2,3,3-四甲基丁烷
解析 (1)由B的燃烧产物可推出B分子中n(C)∶n(H)=1∶3,B的最简式为CH3,B的分子式只能是C2H6,B为乙烷,其二溴代物有两种。(2)由②可推断C应为异丁烷,通常状况下呈气态的饱和链烃中只有异丁烷的二氯代物有三种。(3)乙烷中的所有氢原子被甲基取代所得有机物为2,2,3,3-四甲基丁烷。
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