第八部分 烃的重要实验——2024届高考化学攻破实验专项训练
学校：___________姓名：___________班级：___________考号：___________
一、单选题
1．某同学利用如图装置进行甲烷与氯气反应的实验，下列说法不正确的是( )
A.一段时间后，试管中气体颜色变浅，液面上升，有油状液滴出现
B.该反应的生成物有五种
C.该反应是烷烃通有的性质，属于取代反应
D.若反应中氯气不足，则只生成一种有机物
2．实验室中用如图所示的装置进行甲烷与在光照下反应的实验。
光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是( )
A. B. C. D.
3．实验室利用如图所示的装置进行甲烷与氯气的混合气体在光照下反应的实验（忽略氯气在水中的溶解），左侧充入光照下反应一段时间后，下列说法错误的是( )
A.玻璃管起平衡气压作用，一段时间后，U形管右端的液面降低
B.一段时间后U形管内溶液中
C.若水中含有，则在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成
D.若无甲烷剩余，且生成的四种有机取代物物质的量比值为1：2：3：4，则氯气的转化率为75%
4．下列图示实验错误的是( )
A.图A是除去甲烷中的乙烯 B.图B是乙酸乙酯制备
C.图C是甲烷和氯气光照后实验现象 D.图D是制取并收集
5．甲烷与氯气在光照条件下发生反应（装置如图所示），下列实验现象对应解释错误的是( )
A.量筒内气体颜色逐渐变浅——氯气被消耗
B.量筒内出现少量白雾——反应生成HCl气体
C.量筒内壁产生油状液滴——油状液滴都是
D.量筒中液面升高——消耗气体，同时生成的HCl气体易溶于水
6．下列由实验得出的结论正确的是( )
选项 实验 结论
A 甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体能使湿润的蓝色石蕊试纸变红 生成一氯甲烷具有酸性
B 向淀粉溶液中加少量稀硫酸，加热4~5min。冷却后向其中加入新制悬浊液，加热至沸腾，无砖红色沉淀 淀粉没有发生水解
C 乙烯能使酸性高锰酸钾溶液褪色 可以用酸性高锰酸钾溶液除去乙烷中的乙烯，并得到于燥纯净的乙烷
D 将乙烯通入溴的四氯化碳溶液，溶液最终变为无色透明 发生加成反应，产物无色、可溶于四氯化碳
A.A B.B C.C D.D
7．某兴趣小组在实验室中模拟利用甲烷和氯气发生取代反应制取副产品盐酸，设计如图装置（部分夹持装置已略去），下列说法错误的是( )
A.E中的球形干燥管有防倒吸作用
B.装置B有均匀混合气体、观察气流速度、干燥混合气体等作用
C.从E中分离出盐酸的方法为过滤
D.装置C经过一段时间的光照射后，生成的有机物有4种
8．下列实验方案设计正确且能达到相应实验目的的是( )
A.用装置甲制乙烯
B.用装置乙证明苯与液溴反应为取代反应
C.用装置丙证明酸性：碳酸>苯酚
D.用装置丁进行粗苯甲酸的提纯
9．利用浓硫酸给乙醇脱水制备乙烯（），并检验乙烯性质的装置如图所示（加热和夹持装置略去），下列对实验现象或操作解释错误的是（ ）
选项 现象或操作 解释
A A装置不能用水浴控温加热 反应温度超过100℃
B 一段时间后A装置中出现黑色固体 乙醇被浓硫酸氧化生成了碳
C 试管B中溶液褪色 A中逸出了还原性气体
D 试管C中出现白色沉淀 乙烯在试管B中被还原成
A.A B.B C.C D.D
10．实验室制备乙烯(常因温度过高而生成少量的)的装置和探究乙烯性质的实验装置分别如图1和图2所示，原理为。下列实验操作或叙述错误的是( )
A.向圆底烧瓶中加入乙醇和浓硫酸后，要放入几片碎瓷片
B.收集乙烯气体最好的方法是排水法
C.证明有生成的实验现象是烧瓶内混合液颜色逐渐发黑
D.证明乙烯与溴水的反应是加成反应而不是取代反应，可用pH计测量反应前后溴水的pH
11．下图为实验室制取乙炔并验证其性质的装置图。下列说法不合理的是( )
A.用饱和氯化钠溶液代替水可减小生成乙炔的速率
B.若用溴水验证乙炔的性质，不需要除杂
C.酸性溶液褪色，说明乙炔具有还原性
D.将纯净的乙炔点燃，有浓烟，说明乙炔不饱和程度高
12．如图是制备乙炔和探究乙炔性质的实验装置图，下列有关说法错误的是( )
A.a中用饱和食盐水代替蒸馏水更易控制产生乙炔的速率
B.c中溶液的作用是除去影响后续实验的杂质
C.d、e中溶液褪色的原理不同，前者是氧化反应，后者是加成反应
D.f 处产生明亮、伴有浓烟的火焰
二、实验题
13．溴苯是一种化工原料，纯净的溴苯是一种无色液体，某校学生用如图所示装置进行实验，以探究苯与溴发生反应的原理并分离提纯反应的产物。请回答下列问题：
（1）装置Ⅱ中冷凝管除导气外，还有____________的作用，冷凝水从____________口进入（填“a”或“b”）。四个实验装置中能起到防倒吸的装置有____________（填序号）。
（2）实验开始时，关闭，开启和滴液漏斗活塞，滴加苯和液溴的混合液，反应开始，写出装置Ⅱ中发生的主要有机化学反应的化学方程式____________，反应类型为____________，能说明苯与液溴发生的是此反应类型的现象是____________。Ⅲ中小试管内苯的作用是____________。
（3）反应结束后，要让装置I中的水倒吸入装置Ⅱ中。这样操作的目的是____________。
（4）三颈烧瓶内反应后的液体呈棕黄色，将依次进行下列实验操作就可得到较纯净的溴苯。
①用蒸馏水洗涤，振荡，分液；
②用5%的NaOH溶液洗涤，振荡，分液；
③用蒸馏水洗涤，振荡，分液；
④加入无水粉末干燥；
⑤通过____________（填操作名称），可得到无色的较纯净的溴苯。
14．溴苯是一种化工原料，实验室合成溴苯的仪器装置示意图及有关数据如下：
苯 溴 溴苯
密度/ 0.88 3.10 1.50
沸点/℃ 80 59 156
水中溶解度 微溶 微溶 微溶
回答下列问题：
（1）实验室制溴苯的化学反应方程式为_____。
（2）某小组拟选用上图两套装置制取溴苯，
①装置1中仪器b的名称是_____。
②若用装置2中的直形冷凝管c代替装置1中的球形冷凝管c，不足之处是_____。该小组应选择的装置是_____（填“装置1”或“装置2”），原因是_____。
（3）反应过程中，a外壁温度升高，为提高原料利用率，需利用温度计控制温度，适宜的温度范围为_____。（填序号）
A.>156℃
B.59℃~80℃
C.<59℃
（4）液溴滴完后，经过下列步骤分离提纯；
①向a中加入10mL水，然后过滤除去未反应的铁屑：
②滤液依次用10mlL水、8mL 10%的NaOH溶液、10mL水洗涤。NaOH溶液洗涤的作用是_______。
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水硫酸镁，静置、过滤。无水硫酸镁的作用是_______。
（5）经以上分离操作后，要进一步提纯，下列操作中必需的是_______（填入字母）：
A.重结晶
B.过滤
C.蒸馏
D.萃取
15．苯是一种石油化工基本原料，其产量和生产的技术水平是一个国家石油化工发展水平的苯易发生取代反应，主要有溴化反应和硝化反应。
已知:
苯 溴笨 硝基苯
密度/ 0.88 1.50 1.20
沸点/℃ 80 156 210.9
相对分子质量 78 157 123
（1）根据图中判断制溴苯的为_____（填“A”或“B”），制硝基苯的为_____（填“A”或“B”）。
（2）制溴苯实验：向三颈烧瓶中加入苯和液溴（足量）反应。
①制溴苯的化学反应方程式为____________________。
②冷凝水的方向为________（填“上进下出”或“下进上出”）。
③反应结束后，打开分液漏斗，加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠溶液的作用为__________。
④若最终得到纯净的溴苯，求溴苯的产率约为_____（保留整数）。
（3）制硝基苯实验：
①制硝基苯的化学反应方程式为____________________。
②反应装置应采用的加热方式________（填“水浴加热”或“直接加热”）。
③配置混酸时的操作为_____________。
④反应结束后，将液体转移至分液漏斗中，除去混酸，依次用水、碳酸钠溶液和水洗涤，加入无水水氛氯化钙的作用为________，若要最终得到纯净的硝基苯还需进行的操作名称为________。
16．实验室用苯和浓硝酸、浓硫酸反应制取硝基苯的装置如图所示。主要步骤如下：
①配制一定比例浓硫酸与浓硝酸形成的混合酸，加入反应器中。
②向室温下的混合酸中逐滴加入一定量的苯，充分振荡，混合均匀。
③在50～60℃下发生反应，直至反应结束。
④粗产品依次用蒸馏水和5%NaOH溶液洗涤，最后再用蒸馏水洗涤。
⑤将用无水干燥后的粗硝基苯进行蒸馏，得到纯硝基苯。
请回答下列问题：
（1）步骤①在配制混合酸时应将___________加入到__________中去。
（2）步骤③中，为了使反应在50～60℃下进行，采用的加热方法是_____________。
（3）大试管口部装有一长玻璃导管，其作用是_____________。
（4）苯与浓硝酸反应的化学方程式为_______________。
参考答案
1．答案：D
解析：A.甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成氯代甲烷和氯化氢，氯化氢易溶于水，氯代甲烷中二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳是难溶于水的油状液体，所以一段时间后试管中气体颜色变浅，液面上升，有油状液滴出现，故A正确；
B.甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，该反应的生成物有五种，故B正确；
C.烷烃在光照条件下易于氯气发生取代反应生成氯代烷烃和氯化氢，故C正确；
D.该反应为连锁反应，若反应中氯气不足，有机产物也是一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳，故D错误。
2．答案：D
解析：和在光照条件下反应生成卤代烃和HCl气体，随着反应的进行，混合气体的颜色逐渐变浅，反应生成的和为不溶于水的油状液滴，和HCl为气体，其中不溶于水，HCl极易溶于水，故反应结束后液面会上升一段水柱，水不会充满试管，且试管内有油状物。故选D。
3．答案：B
解析：A.经过几个小时的反应后，消耗氯气，反应中气体的物质的量减少，所以压强减小，且生成的HCl能够溶解于水，U型管右端的玻璃管中水柱降低，故A正确；
B.生成的HCl能够溶解于水，溶液中氯离子浓度增大，一段时间后U形管内溶液中，故B错误；
C.若水中含有，生成的HCl能够溶解于水，能与反应，在U形管左端会观察到有白色胶状沉淀生成，故C正确；
D.，设甲烷为1 mol，氯气为4 mol，光照条件下发生取代反应，生成的四种有机取代物物质的量比值为1：2：3：4，由碳守恒得一氯甲烷的物质的量，二氯甲烷的物质的量，依次计算出三氯甲烷的物质的量=0.3 mol，四氯甲烷的物质的量=0.4 mol，每取代一个氢原子需要一个氯气分子，所以所需氯气的物质的：0.1 mol×1+0.2 mol×2+0.3 mol×3+0.4 mol×4=3 mol，氯气转化率=3 mol×100%=75%，故D正确。
答案选B。
4．答案：A
解析：A.乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化生成二氧化碳，甲烷中会引入二氧化碳杂质，故A错误；
B.乙醇、乙酸在浓硫酸作用下发生酯化反应生成乙酸乙酯，饱和碳酸钠可吸收乙醇、除去乙酸、降低酯的溶解度，图中装置可制备乙酸乙酯，故B正确；
C.光照下甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和HCl，氯化氢易溶于水，氯代烃中除了一氯甲烷是气体外，其它都为液体，故水沿导管上升一段，故C正确；
D.氯化铵和氢氧化钙在加热的时候生成氨气，氨气密度小于空气，用向下排空气的方法收集，故D正确；
故选A。
5．答案：C
解析：A项，量筒内气体颜色逐渐变浅，是由于氯气与甲烷发生取代反应，氯气被消耗，A正确；B项，氯气与甲烷发生取代反应生成HCl气体，HCl气体易溶于水，产生白雾，B正确；C项，甲烷与氯气发生取代反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳均为液态，所以油状液滴可能为二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，C错误；D项，反应消耗了气体，同时生成的HCl气体易溶于水，量筒内压强减小，因此液面升高，D正确。故选C。
6．答案：D
解析：A.甲烷与氯气在光照下反应后的混合气体有氯化氢溶于水形成盐酸，盐酸能使湿润的蓝色石蕊试纸变红，A错误；B.向淀粉溶液中加少量稀硫酸，加热4~5min。冷却后向其中加入新制悬浊液，加热至沸腾，无砖红色沉淀，原因是冷却后没有加入氢氧化钠使其变成碱性环境，B错误；C.乙烯被酸性高锰酸钾溶液氧化成二氧化碳，故不能用酸性高锰酸钾溶液除去乙烷中的乙烯，因为会引入其他气体杂质，C错误；D.乙烯含有碳碳双键，可与溴的四氯化碳溶液发生加成反应，生成1，2-二溴乙烷，产物溶于四氯化碳，溶液最终变为无色透明，D正确；故选D。
7．答案：C
解析：HCl极易溶于水，E中的球形干燥管有防倒吸作用，A正确；生成的氯气中含有水，B装置除具有观察气流速度、均匀混合气体之外，还具有干燥作用，故B正确；不能用过滤的方法从E中分离出盐酸，C错误；装置C经过一段时间的光照射后，甲烷和氯气发生取代反应生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳4种有机物，D正确。
8．答案：B
解析：A.温度计用于测定混合溶液的温度，所以温度计的水银球应该位于液面下，A错误；
B.挥发的能溶于四氯化碳溶液，HBr不溶于四氯化碳溶液，HBr和硝酸银溶液反应生成淡黄色沉淀，所以图中操作正确，B正确；
C.挥发的HCl能和苯酚钠反应生成苯酚，干扰和苯酚钠溶液的反应，C错误；
D.应该采用冷却结晶的方法获取苯甲酸，不能采用蒸发结晶的方法，D错误；
故选B。
9．答案：D
解析：A.水的沸点是100℃，水浴加热，温度不能超过100℃，而制备乙烯的温度为170℃，故A不符合题意；
B.A装置中出现黑色固体，黑色固体为碳单质，乙醇中碳显-2价，转化为0价，化合价升高，说明乙醇被浓硫酸氧化生成了碳，故B不符合题意；
C.A装置中出现黑色固体，黑色固体为碳单质，碳和浓硫酸在加热条件下反应生成二氧化碳和二氧化硫，二氧化硫具有还原性，也能使酸性高锰酸钾褪色，故C不符合题意；
D.乙烯被酸性高锰酸钾氧化为二氧化碳，根据C选项分析，二氧化碳也可能是碳和浓硫酸反应得到的，故D符合题意。
10．答案：C
解析：选项A，放入几片碎瓷片可防止暴沸，正确；选项B，乙烯的密度与空气密度接近，最好用排水法收集乙烯，正确；选项C，①中品红溶液褪色或颜色变浅证明有生成，错误；选项D，若乙烯与溴水发生的是取代反应，反应产物HBr溶于水使溶液呈酸性，则反应前后溴水的pH会发生变化，若pH不变，则是加成反应，正确。
11．答案：B
解析：电石跟水反应比较剧烈，若向电石中滴加饱和氯化钠溶液，电石与水反应，消耗水，使得NaCl在电石表面析出，减小了电石与水的接触面积，减小了反应速率，故A正确；乙炔气体中混有的硫化氢可以被氧化，对乙炔性质的检验产生干扰，所以需要用硫酸铜溶液除杂，故B错误；酸性溶液具有强氧化性，乙炔使酸性溶液褪色，体现了乙炔的还原性，故C正确；对于烃类物质而言，不饱和程度越高，则含碳量越高，燃烧时火焰越明亮，烟越浓，故D正确。
12．答案：C
解析：制备乙炔时，使用蒸馏水与碳化钙反应非常烈，反应速率快，不容易控制，所以用饱和食盐水代替蒸馏水，可以减慢反应速率，便于控制反应速率，故A正确；c中硫酸铜除去杂质硫化氢，防止硫化氢对后续实验产生影响，故B正确；d、e中溶液褪色的原理不同，前者是加成，后者是氧化，故C错误；乙炔含碳量高，燃烧产生明亮火焰，伴有浓黑烟，故D正确。
13．答案：（1）冷凝回流；a；Ⅲ、Ⅳ
（2）；取代反应；Ⅲ中硝酸银溶液内有浅黄色沉淀生成；除去溴化氢中的溴蒸气
（3）除去Ⅱ中溴化氢气体，以免逸出污染空气
（4）蒸馏（或过滤、蒸馏）
解析：（1）装置Ⅱ中冷凝管除导气外，还有冷凝回流的作用，冷凝管采用逆向通水，即从a进水，冷凝效果好；装置Ⅲ中生成的HBr不溶于苯，装置Ⅳ中有球形干燥管均能起到防倒吸的作用，所以四个实验装置中能起到防倒吸的装置有Ⅲ、Ⅳ，故答案为：冷凝回流；a；Ⅲ、Ⅳ；
（2）装置Ⅱ中苯和液溴在催化作用下可生成溴苯，同时生成HBr，化学方程式为，该反应为取代反应；从冷凝管出来的气体为溴化氢，溴化氢不溶于苯，溴化氢能与硝酸银溶液反应生成浅黄色溴化银沉淀，说明苯与液溴发生的是取代反应。Ⅲ中小试管内苯的作用是除去溴化氢中的溴蒸气，避免干扰溴离子检验，故答案为：；取代反应；Ⅲ中硝酸银溶液内有浅黄色沉淀生成；除去溴化氢中的溴蒸气；
（3）因装置Ⅱ中含有的溴化氢气体能污染空气，使I的水倒吸入Ⅱ中可以除去溴化氢气体，以免逸出污染空气，故答案为：除去Ⅱ中溴化氢气体，以免逸出污染空气；
（4）加入无水粉末干燥，然后通过蒸馏操作，获得纯净的溴苯，故答案为：蒸馏（或过滤、蒸馏）。
14．答案：（1）
（2）恒压滴液漏斗；冷凝效率稍低；装置1；装置1中的球形冷凝管能冷凝回流易挥发的溴蒸气和苯，增大反应的转化率，提高产率
（3）C
（4）除去溴单质；除去有机物中的水分
（5）C
解析：（1）实验室用苯与液溴在溴化铁催化作用下制溴苯，化学反应方程式为。
（2）①装置1中仪器b的名称是恒压滴液漏斗。
②若用装置2中的直形冷凝管c代替装置1中的球形冷凝管c，不足之处是冷凝效率稍低。该小组应选择的装置是装置1，原因是装置1中的球形冷凝管能冷凝回流易挥发的溴蒸气和苯，增大反应的转化率，提高产率。
（3）为减少反应物的挥发，提高其利用率，根据表中苯和液溴的沸点，选择控制温度，确保温度在二种反应物的沸点之下，则应选择温度低于59℃，故选C。
（4）②制溴苯时，得到的粗溴苯中含有苯、溴、及溶于水的HBr和，选用水洗可除去水溶性杂质，如HBr、，然后用10%NaOH溶液洗、可把易溶于溴苯的溴转化成水溶性的NaBrO和NaBr，从而除去溴单质，再用水洗一次可以除去残余的NaOH，接着用干燥剂除去水，最后蒸馏得到纯溴苯。
③向分出的粗溴苯中加入少量的无水硫酸镁，静置、过滤。无水硫酸镁的作用是做干燥剂，除去有机物中的水分。
（5）经以上分离操作后，得到苯和溴苯的混合物，要进一步提纯，下列操作中必需的是蒸馏，故选C。
15．答案：（1）A；B
（2）①；②下进上出；③除去溶解在溴苯中的溴单质和烧瓶中残留的HBr气体；④56%
（3）①；②水浴加热；③将浓硫酸慢慢倒入浓硝酸中，并不断搅拌；④除水干燥；蒸馏
解析：（1）制溴苯需要加铁粉。生成的是催化剂，而制硝基苯需要使用浓硫酸和浓硝酸的混合液，因此A为制溴苯，B为制硝基苯。
（2）制溴苯，D制溴苯反应方程式为；②冷凝水下进上出：③氢氧化钠溶液用于除去未反应的液溴；④,m（溴苯理论）=×157g,m（溴苯实际）=×10m L=15g，产率=m（溴苯实际）÷m（溴苯理论）≈56%。
（3）制硝基苯①制硝基苯反应方程式浓硫酸为；②制硝基苯加热温度控制在50~60℃，应采用水浴加热；③配置混酸是浓硫酸和浓硝酸混合，考虑浓硫酸稀释放热和密度大，应浓硫酸慢慢滴入浓硝酸中；④无水氯化钙为干燥剂。用于除水；有机混合物中有苯和硝基苯，混合液体且沸点相差30℃以上，应利用蒸馏方法分离得到纯的硝基苯。
16．答案：（1）浓硫酸；浓硝酸
（2）水浴加热
（3）冷凝回流苯和硝酸，提高反应物的利用率
（4）
解析：
(1)配制混合酸时应将密度大的浓硫酸加入到密度小的浓硝酸中去，配制混合酸时应将浓硫酸加入浓硝酸中，并不断振荡，以防止溅出伤人，故答案为：浓硫酸；浓硝酸；
(2)图中给反应物加热的方法是水浴加热，水浴加热便于控制温度，受热均匀，故答案为：水浴加热；
(3)由于苯和硝酸均易挥发，导致其利用率降低，利用长导管可以进行冷凝回流，使苯与硝酸充分反应以提高其利用率，故答案为：冷凝回流苯和硝酸，提高反应物的利用率；
(4)苯与浓硝酸在浓硫酸、加入条件下发生取代反应生成硝基苯与水，反应方程式为：。
