2024届高三化学一轮复习培优--认识有机化合物训练
学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．烷烃分子中的碳原子与其他原子的结合方式是
A．形成4对共用电子对 B．通过非极性键 C．通过两个共价键 D．通过离子键和共价键
2．下列说法正确的是
A．CH4与C5H12互为同系物 B．14C 与14N 互为同位素
C．H2O 与 D2O互为同素异形体 D．与 互为同分异构体
3．下列各组物质的相互关系描述正确的是
A．1H2、2H2、3H2互为同位素 B．和互为同系物
C．金刚石、石墨互为同素异形体 D．(CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2属于同分异构体
4．2017年1月1日屠呦呦因发现青蒿素可以抵御疟疾感染而获得诺贝尔奖。如图所示物质是青蒿素的结构简式，其属于
A．盐 B．有机物 C．氧化物 D．混合物
5．下列各组有机物中，既不互为同系物，又不互为同分异构体的是
A．CH3CH2CH2SCH2CH3与CH3CH2CH2CH2CH2SH
B．与
C．与
D．与
6．下列物质互为同分异构体的一组是
A．和 B．白磷和红磷
C．CH3CH2OH 和CH3OCH3 D．CH4和C2H6
7．实验室用如图1所示的装置(夹持装置略)，进行甲烷与氯气在光照条件下的反应实验。下列说法错误的是
A．可发生反应：
B．光照一段时间后，产生如图2所示实验现象
C．反应过程中，饱和食盐水中有NaCl晶体析出
D．若用乙烷替代甲烷进行实验，也能发生反应
8．下列物质之间的相互关系错误的是
A．CH3CH2CH2CH3和互为同分异构体
B．正戊烷和异戊烷属于同系物
C．冰和冰水混合物是同一种物质
D．金刚石和C60互为同素异形体
9．下列有关甲烷的说法中，不正确的是
A．通常情况下，甲烷很稳定，与强酸、强碱、强氧化剂都不反应
B．光照条件下，甲烷能与溴水发生取代反应，CH3Br、CH2Br2、CHBr3、CBr4均只有一种空间结构
C．将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是HCl
D．甲烷燃烧放出大量的热，是一种很好的气体燃料
10．下列表示物质结构的化学用语正确的是
A．四氯化碳的结构式：CCl4 B．NaCl的电子式：
C．Cl-的结构示意图： D．CH4的空间填充模型：
二、实验题
11．用一只量筒收集CH4和Cl2的混合气倒扣在盛水的水槽中，用灯光照射量筒中的混合气体，一段时间后，可以观察到量筒内气体颜色________，量筒壁上出现______，量筒内水面_______，量筒中的水溶液呈________性。该反应的化学方程式是_______（只写第一步）。
12．如图是由4个碳原子结合成的6种有机物(氢原子没有画出)。
(1)写出有机物(a)的系统命名法的名称：_________________________________。
(2)上述有机物中与(c)互为同分异构体的是________(填代号)。
(3)上述有机物中不能与溴反应并使其褪色的有________(填代号)。
(4)(a)(b)(c)(d)四种物质中，4个碳原子一定处于同一平面的有________(填代号)。
(5)分子式为C8H10的芳香烃同分异构体的结构简式有________种。其中，①苯环上的一个氢原子被氯原子取代后生成的同分异构体数目最少的是_______，(填结构简式，下同)，该一氯代物的结构简式是_____________；②_______________的一氯代物种类最多。
13．如图所示，U形管的左端用橡胶塞封闭，充有甲烷和氯气(体积比为1:4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解可以忽略不计。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有漫射光的地方让混合气体缓慢反应一段时间。
(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只生成一种有机物，写出发生反应的化学方程式_______________________________。
(2)经过几个小时的反应，U形管右端的水面变化是________。
A．升高B．降低C．不变D．无法确定
(3)若水中含有Na2SiO3，则在U形管左端会观察到_____________________________________________________________________。
(4)右端玻璃管的作用是________________________________。
(5)若把1体积CH4和4体积Cl2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里，放在光亮处，试推测可观察到的现象是_______________________
①黄绿色逐渐消失 ②试管壁上有黄色油珠出现 ③水位在试管内上升到一定高度 ④水槽内有少量晶体析出⑤液面上有白雾
A．①③B．①②③C．①②③④⑤D．①②④⑤
(6)CH3CH(CH3)C(CH3)2C(CH3)(C2H5) CH =CHCH3用系统命名法命名，其名称为______________________________________
14．把1 mol CH4 和一定量Cl2组成的混合气体通入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，回答下列问题：
（1）片刻后试管中的现象为：
①试管内气体的颜色变浅，②试管壁上出现_________________________、③试管内__________________、____________________。
（2）在反应结束后，试管内的产物最多的是___________，空间构型呈正四面体的产物为___________。
（3）若（2）中生成的四种有机产物的物质的量相同，则反应消耗的Cl2的物质的量为________mol。
（4）与CH4相邻同系物的结构简式为_______________该同系物与Cl2发生一氯取代反应的化学方程式为__________________________。
15．丁烷催化裂解生成烷烃和烯烃，可按下列两种方式进行：；。某化学兴趣小组为了测定丁烷裂解气中和的比例关系，设计实验如下图所示：
如图连接好装置后，需进行的操作有：①给D、G装置加热；②检查整套装置的气密性；③用惰性气体排出装置中的空气等……
注：CuO能将烃氧化成和；是烷烃裂解的催化剂；G后面装置已省略。
(1)这三步操作的先后顺序是_______(填序号)
(2)装置B的作用是_______。
(3)装置E中的现象是_______。
(4)假定丁烷完全裂解，且流经各装置中的气体能完全反应。当装置E和F的总质量比反应前增加了0.7g，G装置中固体质量比反应前减少了1.76g，则在丁烷的裂解产物中和的物质的量之比_______。
参考答案：
1．A
【详解】A．碳原子最外层有4个电子，可形成4对共用电子对， 故A正确；
B．碳原子之间形成的共价键是非极性共价键，碳原子与其他原子形成的共价键是极性键，故B错误；
C．碳原子最外层有4个电子，可形成4对共用电子对，即形成4个共价键，故C错误；
D．碳原子最外层有4个电子，既不容易得到电子也不容易失去电子，即难形成离子键，故D错误；
答案选A。
2．A
【详解】A．结构相似，类别相同，在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的化合物互为同系物，CH4与C5H12都属于烷烃，结构相似，在分子组成上相差4个CH2原子团，互为同系物，故A正确；
B．质子数相同，中子数不同的同一元素的不同原子互称为同位素，14C与14N为不同元素的原子，质子数不同，中子数也不同，故B错误；
C．由同种元素构成的结构不同的单质互为同素异形体，H2O与D2O为化合物，不是单质，不是同素异形体，故C错误；
D．由于苯环上的碳原子之间形成的碳碳键是一种介于单键与双键之间的一种特殊键，苯环上的6个碳碳键完全相同，则 与 结构相同，分子式相同，为同种物质，故D错误；
答案选A。
3．C
【详解】A．1H2、2H2、 3H2是氢气分子不是原子，不互为同位素，故A错误；
B．属于酚，属于醇，两者结构不相似，不是同系物，故B错误；
C．金刚石、石墨均是碳元素形成的单质，互为同素异形体，故C正确；
D． (CH3)2CHC2H5和CH3CH2CH(CH3)2分子式相同、结构相同，属于同一物质，故D错误；
答案选C。
4．B
【详解】A． 盐是由金属阳离子或铵根离子与酸根离子构成的化合物，故A不符合；
B． 有机物是指含有碳元素的化合物，无机物通常是指不含有碳元素的化合物，一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐等物质中虽然含有碳元素，但是这些物质的性质和无机物相似，把它们归入无机物，故青蒿素属于有机物，故B符合；
C． 氧化物只含有两种元素，其中一种是氧元素，故C不符合；
D． 混合物是指由两种或两种以上物质组成的物质，故D不符合；
故选B。
5．D
【详解】A、两种物质的分子式相同，前者属硫醚，后者属硫醇，两种互为同分异构体，故A不符合题意；
B、两种物质均含有两种官能团-PH2和-COOH，但分子组成上相差一个CH2原子团，两者互为同系物，故B不符合题意；
C、两种物质分子式相同，但结构式不同，两者互为同分异构体，故C不符合题意；
D、两物质的分子式不同，且分子组成也不是相差若干个CH2原子团，两者既不是同系物也不是同分异构体，故D符合题意。
故选D。
6．C
【详解】A.和是质子数相同、中子数不同的两种原子，互为同位素，故A错误；
B. 白磷和红磷是磷元素形成的两种不同的单质，互为同素异形体，故B错误；
C. CH3CH2OH和CH3OCH3的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故C正确；
D. CH4和C2H6的结构相似，分子组成上相差一个CH2原子团，互为同系物，故D错误；
故选C。
7．B
【详解】A．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，会生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，甲烷的一氯代反应可表示为：，故A正确；
B．反应后生成的CH3Cl为气体，不溶于水，故试管不能充满液体，故B错误；
C．反应生成的HCl溶于饱和食盐水中，氯离子浓度增大，抑制了部分氯化钠的溶解，则饱和食盐水中有NaCl晶体析出，故C正确；
D． 甲烷和乙烷均为烷烃，结构相似化学性质相似，若用乙烷替代甲烷进行实验，也能发生反应，故D正确；
答案选B。
8．B
【详解】A．正丁烷和异丁烷的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，故A正确；
B．正戊烷和异戊烷的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，不可能互为同系物，故B错误；
C．冰和冰水混合物都是水，实际上是同一种物质，故C正确；
D．金刚石和碳60都是碳元素形成的不同种单质，互为同素异形体，故D正确；
故选B。
9．B
【详解】A．在通常情况下，甲烷性质稳定，甲烷与高锰酸钾等强氧化剂不反应，与强酸、强碱也不反应，故A正确；
B．光照条件下，甲烷与溴水不反应，与溴蒸汽可发生取代反应，故B错误；
C．将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，由于取代1个氢原子就得到1分子HCl，1分子甲烷含有4个氢原子，则生成物中物质的量最大的是HCl，故C正确；
D．CH4燃烧生成二氧化碳和水，放出热量，是一种很好的气体燃料，故D正确；
故选B。
10．D
【详解】A．四氯化碳的结构式为：，故A错误；
B．NaCl的电子式：，故B错误；
C．氯离子核电荷数为17，核外电子数为18，Cl-的结构示意图为： ，故C错误；
D．甲烷分子中含有4个碳氢键，碳原子半径大于氢原子，CH4的空间填充模型为： ，故D正确；
答案选D。
11． 变浅 有油状液体生成 上升 酸
【详解】氯气在光照条件下与甲烷发生了取代反应，生成物有：（气体）、、、、，产物均为无色，随着反应的进行氯气的浓度逐渐减小，因此黄绿色逐渐变浅，反应生成了氯化氢，氯化氢易溶于水，导致量筒中的液面上升，生成的、、在常温下均为无色油状液体，所以量筒壁上有油状液滴出现，氯化氢溶于水为盐酸，溶液显酸性。甲烷与氯气反应生成的化学方程式为：；综上所述，本题正确答案：变浅；有油状液体生成；上升；酸；。
12．(1)2-甲基丙烷
(2)bf
(3)af
(4)bc
(5) 4
【分析】根据图示可知，a为2-甲基丙烷，b为2-甲基-1-丙烯，c为2-丁烯，d为1，3-丁二烯，e为1-丁炔，f为环丁烷；据此分析。
【详解】（1）有机物(a)的最长碳链含有3个C，为烷烃，系统命名法为：2-甲基丙烷；
（2）2-丁烯的分子式为C4H8，上图中与2-丁烯互为同分异构体的是2-甲基-1-丙烯和环丁烷，即bf；
（3）含有C=C双键、C≡C三键的烃能与溴水发生加成反应，烷烃和环丁烷不与溴水反应；上述有机物中不能与溴反应并使其褪色的有af；
（4）根据乙烯为平面结构、甲烷为正四面体结构判断(a)(b)(c)(d)四种物质中，(a)(b)(c)(d)四种物质中，4个碳原子一定处于同一平面的有2-甲基-1-丙烯，2-丁烯，即bc；
（5）分子式为C8H10的芳香烃同分异构体为苯的同系物，即乙苯或二甲苯，二甲苯有邻、间、对三种；共4种；其中，①苯环上的一个氢原子被氯原子取代后生成的同分异构体数目最少的是对二甲苯，一氯代物只有一种结构；结构简式为是 ，该一氯代物的结构简式是 ；②含有苯环的同分异构体中，则分子中H原子种类最多，为乙苯，一氯代物种类最多，共有5种，结构简式为 。
【点睛】苯环上的一个氢原子被氯原子取代后生成的同分异构体数目最少的分子结构高度对称，为易错点。
13． CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl B 有白色胶状沉淀生成 平衡压强 C 4、5、5、6—四甲基—4—乙基—2—庚烯
【分析】根据甲烷与氯气能发生取代反应的实验原理，实验现象进行分析解答。
【详解】(1)甲烷与氯气能发生取代反应有①CH4+Cl2CH3Cl+HCl；②CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl；③CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl；④CHCl3+Cl2CCl4+HCl，如果甲烷与氯气反应充分，且只生成一种有机物，则该反应方程式：CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl，故答案：CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。
(2)由反应方程式可知，反应生成的CCl4是液体，反应后气体的物质的量减少，且生成的HCl易溶于水，所以左端压强减小直至为零，气柱消失，右端的水面降低，所以B符合题意，故答案：B。
(3)若水中含有Na2SiO3，生成的HCl能够溶解于水，能与Na2SiO3反应生成硅酸，硅酸不溶于水，所以在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成，故答案：有白色胶状沉淀生成。
(4)因为甲烷与氯气能发生取代反应，最终能生成CCl4为液态物质，生成的HCl能够溶解于水，使反应中气体的物质的量减少，压强减小，U形管右端的玻璃管中水柱降低，所以右端玻璃管的作用是平衡压强，故答案：平衡压强。
(5)①氯气是黄绿色气体，氯代甲烷和氯化氢都是无色气体，光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化物，所以气体颜色变浅，最终逐渐消失，故①正确；
②二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是液态有机物且不溶于水，所以瓶内壁有油状液滴生成，故②正确；
③该反应中有氯化氢生成，氯化氢极易溶于水导致试管内压强减小，水进入试管水位上升到一定高度，故③正确；
④氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大，导致氯化钠固体析出，故④正确；
⑤因为生成的氯化氢溶于水，液面上不会产生白雾，故⑤错误；
综上分析①②③④符合题意；
故答案：C。
(6)根据烯烃的命名原则，从距离官能团最近的一端编号，取代基从简到繁，所以CH3CH(CH3)C(CH3)2C(CH3)(C2H5) CH =CHCH3的系统名称为：4、5、5、6—四甲基—4—乙基—2—庚烯，故答案：4、5、5、6—四甲基—4—乙基—2—庚烯。
14． 油状液滴 出现白雾 液面上升 HCl CCl4 2.5 CH3CH3 或CH3-CH3
【分析】对甲烷与氯气反应实验现象的理解，取代反应实质是一个原子（或原子团）代替另外一个原子（或原子团）。
【详解】把1 mol CH4 和一定量Cl2组成的混合气体通入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，
⑴片刻后试管中的现象为：氯气和甲烷在光照条件下发生反应，颜色逐渐变浅，试管内出现白雾，试管壁上出现油状液体，试管内液面上升，
故答案为油状液滴；出现白雾；液面上升；
⑵甲烷和氯气是一系列的反应，每一步反应都生成HCl，因此试管内的产物最多的是HCl，空间构型呈四面体有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，但呈正四面体的产物为四氯化碳，
故答案为HCl；CCl4；
⑶若⑵中生成的四种有机产物的物质的量相同即一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳各0.25 mol，根据反应方程式分析每取代一个氢原子消耗一个氯气，取代1 mol氢原子，消耗1 mol氯气，因此0.25mol×(1 + 2 + 3 + 4)=2.5 mol，则反应消耗的Cl2的物质的量为2.5mol，
故答案为2.5；
⑷与CH4相邻同系物为乙烷，其结构简式为CH3CH3或CH3—CH3，该同系物与Cl2发生一氯取代反应的化学方程式为CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl。
故答案为CH3CH3或CH3—CH3；CH3CH3 + Cl2 CH3CH2Cl + HCl。
15．(1)②③①
(2)通过观察气泡，控制气体流速
(3)溶液褪色
(4)1：1
【分析】实验时应先检验气密性，赶出内部气体，再加热B用于控制气流的流速，经C干燥，在D中，经氧化铝催化，加热发生裂解，E中溴水用于检验烯烃，以判断是否发生裂解反应，F起到干燥作用，G中CuO能将烃氧化成CO2和H2O；
（1）
应先检查整套装置的气密性，排出装置中的空气，再给D、G装置加热，所以正确的操作顺序为：②③①，故答案为：②③①；
（2）
B装置中盛有水，可以通过观察B中产生的气泡快慢来控制气体的流速，故答案为：通过观察气泡，控制气体流速；
（3）
丁烷催化裂解生成烷烃和烯烃，烯烃和溴水发生加成反应使溴水褪色，故答案为：溶液褪色；
（4）
丁烷的裂解中生成的乙烯和乙烷的物质的量相等，生成的甲烷和丙烯的物质的量相等，E、F吸收的是烯烃，G减少的质量是氧化铜中的氧元素质量，设x为C2H4的物质的量，y为C3H6的物质的量，则乙烷和甲烷的物质的量分别是x、y，则：28x+42y=0.7g；乙烷、甲烷与氧化铜反应需要的氧原子的物质的量为：x×(2+1.5)×2+y×2×2=，解得：x=y=0.01mol，故答案为：1：1。
