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渝冀闽2018_2019版高中化学专题3有机化合物的获得与应用第一单元化石燃料与有机化合物第1课时天然气的利用甲烷学案苏教版必修2

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                    第   1 课时 天然气的利用 甲烷


一、甲烷的存在、用途及结构
1.甲烷的存在与用途
(1)甲烷的存在
甲烷是天然气、沼气、油田气和煤矿坑道气的主要成分。我国的天然气主要分布在中西部地
区及海底。
(2)甲烷的主要用途
以甲烷为主要成分的天然气和沼气都是理想的清洁能源。甲烷还可用作化工原料。
2.甲烷的组成与结构
                                                          分子模型
     分子式           电子式               结构式
                                                   球棍模型          比例模型


      CH4


甲烷分子空间构型为正四面体型,碳原子位于中心,4                      个氢原子位于顶点,4         个 C—H  键的长
度和强度相等,夹角相等。

例  1  下图是   CH4、CCl4、CH3Cl 分子的球棍模型图,下列说法正确的是(  )


A.CH4、CCl4 和  CH3Cl 都是正四面体结构

B.CH4、CCl4 都是正四面体结构

C.CH4 和 CCl4 中的化学键均为非极性键

D.CH4、CCl4 的结构相同,性质也相同
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考点 甲烷的组成和结构
题点 甲烷分子结构的拓展
答案 B

解析 CCl4  的分子结构同       CH4 相似,为正四面体结构,CH3Cl         中的  C—H  和 C—Cl 键不同,不
是正四面体结构,而是四面体结构。
思维启迪
一个碳原子以      4 个单键与其他原子相结合时:
(1)如果这   4 个原子相同,则分别在四面体的顶点上,构成正四面体。
(2)如果这   4 个原子不相同,则分别在四面体的顶点上,但不是正四面体。
(3)无论这   4 个原子是否相同,都不可能在同一平面上,并且最多有                       3 个原子共面。
二、甲烷的性质
1.甲烷的物理性质
甲烷是无色无味、难溶于水、密度比空气小的气体。
2.甲烷的化学性质
(1)具有稳定性
通常情况下,甲烷性质比较稳定,与强酸、强碱不反应,与高锰酸钾溶液等强氧化剂也不反
应。
(2)氧化反应——可燃性
将甲烷在空气中点燃,观察燃烧现象并检验燃烧产物:
                                         检验产物
    燃烧现象
                        方法                    现象                 结论
               在火焰上方罩一个干燥的
                                       烧杯内壁有液珠产生               生成了水
               烧杯
   淡蓝色火焰
               在火焰上方罩一个涂有澄
                                         烧杯内壁变浑浊            生成了二氧化碳
               清石灰水的烧杯

甲烷燃烧的化学方程式为           CH +2O  点燃  CO +2H O。
                        4   2――→    2    2
(3)取代反应
①实验探究甲烷与氯气的反应


     实验操作
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                 A 装置:a.试管内气体黄绿色逐渐变浅,
                 b.试管内壁有油状液滴出现,
                 c.试管中有少量白雾生成,
     实验现象
                 d.试管内液面上升,
                 e.水槽中有固体析出;
                 B 装置:无明显现象
                 甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应
                 连续发生反应的化学方程式为

                 CH4+Cl2  光   CH3Cl+HCl;
     实验结论               ――→
                 CH Cl+Cl   光   CH Cl +HCl;
                   3     2――→     2 2
                 CH Cl +Cl   光  CHCl +HCl;
                   2  2   2――→      3
                 CHCl +Cl   光   CCl +HCl
                     3   2――→      4

②取代反应的概念
有机化合物分子里的某种原子(或原子团)被另一种原子(或原子团)所取代的反应。


                            甲烷取代反应的相关规律
  反应条件       甲烷与氯气无光照时,不发生反应;强光照射时会发生爆炸
             甲烷与卤素单质反应,且卤素单质通常为气态。如甲烷与氯水、溴水不反
   反应物
             应,但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应

             与氯气反应产物是        CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 和 CCl4 四种有机物与    HCl 形成的
   生成物       混合物,很难出现有机产物全部是某一种产物的现象,生成物中                          HCl 的物
             质的量最大
   物质的
             每 1 mol 氢原子被取代,消耗         1 mol 氯气分子,同时生成         1 mol HCl 分子
   量关系

例  2  (2017·聊城高一检测)下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是(  )

A.甲烷与氯气以物质的量之比            1∶1  混合时发生取代反应只生成            CH3Cl

B.甲烷与氯气的取代反应产物中             CH3Cl 最多
C.甲烷与氯气的取代反应产物为混合物

D.1 mol 甲烷生成    CCl4,最多消耗     2 mol 氯气
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷取代反应的原理
答案 C
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解析 甲烷与氯气一旦反应,不会停止在某一步,四种有机产物都会产生,得不到纯净的

CH3Cl,A 错误,C   正确;甲烷与氯气的取代反应每取代                1 mol H 原子,消耗    1 mol 氯气,生

成 1  mol HCl,故产生的      HCl 最多,B  错误;1     mol 甲烷生成   CCl4 最多消耗    4 mol 氯气,
D 项错误。
特别提示

(1)无论甲烷和氯气的比例如何,发生取代反应的产物都是                       CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4 和
HCl 的混合物。

(2)甲烷与氯气发生取代反应的产物中,CH3Cl               为气体,CH2Cl2、CHCl3    和 CCl4 为液体。
例  3  下列反应属于取代反应的是(  )
A.CH  高温   C+2H
     4――→       2

B.2HI+Cl2===2HCl+I2
C.CH +2O   点燃  CO +2H O
     4   2――→    2    2
D.C H +Cl   光   C H Cl+HCl
    2 6   2――→   2 5
考点 甲烷的取代反应
题点 取代反应类型判断
答案 D
解析 取代反应是指有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
选项  A 中的反应为分解反应;选项           B 中的反应为置换反应,不属于有机反应类型;选项                     C 中
的反应为甲烷的氧化反应。
思维启迪
无机反应中的置换反应不属于取代反应。
抓住取代反应“有上有下”的特点,看有机物中的原子或原子团是否被其他原子或原子团替
换,若是,则为取代反应。
三、烷烃
1.两个概念


2.烷烃

(1)分子通式:CnH2n+2。
(2)习惯命名
                              碳原子数(n)及表示

              1      2      3     4      5     6      7     8     9     10
   n≤10
            甲烷      乙烷    丙烷     丁烷    戊烷     己烷    庚烷     辛烷    壬烷    癸烷
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   n>10                              相应数字+烷

(3)化学性质(类似甲烷)
①稳定性:一般情况下与强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液都不反应。
②氧化反应:烷烃都能燃烧,燃烧通式为
        3n+1
C H   +  2  O  点燃  nCO +(n+1)H  O。
 n 2n+2      2――→     2         2
③取代反应:烷烃与氯气等卤素单质光照时发生取代反应,如乙烷与氯气光照时生成一氯乙
烷的化学方程式为        CH CH +Cl  光   C H Cl+HCl。
                  3 3    2――→   2 5
3.同系物

(1)概念:结构相似,在分子组成上相差一个或若干个                     CH2 原子团的物质互称为同系物,如

CH4 和 CH3CH3。
(2)特点:通式相同,结构相似,化学性质相似,物理性质一般随碳原子数的增多而呈规律
性变化。


(1)互为同系物的物质必属于同一类物质;同系物一定不具有相同的分子式;同系物的组成
元素必相同;同系物必符合同一通式。
(2)同分异构体可以是同一类物质(如正丁烷和异丁烷);也可以是不同类物质(如

CH3CH2OH 和 CH3OCH3)。
例  4  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,很多都能使酸性               KMnO4 溶液的紫色褪去

③分子通式为      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
⑥所有的烷烃都可以在空气中燃烧
A.①②③⑥                                B.①④⑥
C.②③④                                 D.①②③④
答案 B
解析 ①烷烃属于饱和烃,碳与碳之间、碳与氢之间都以单键结合;②烷烃性质稳定,均不

能使酸性    KMnO4 溶液褪色;③分子通式为          CnH2n+2 的烃一定是烷烃;④烷烃在光照条件下都

能与  Cl2 发生取代反应;⑤C2H6      不能与溴水发生取代反应使其褪色,但能与溴蒸气在光照下

发生取代反应。烷烃都可以在空气中燃烧生成                   CO2 和 H2O。
规律总结——解答烷烃结构与性质类试题的方法
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(1)阅读题目信息,理解结构与性质的关系,总结出性质递变规律并理解其原因。

(2)熟悉规律,如:①熟悉烷烃分子通式               CnH2n+2(n 为正整数),符合该通式的烃一定属于烷

烃;②在通常情况下,烷烃的性质稳定,不能与强酸、强碱以及                           KMnO4 溶液反应,但能发生
取代反应、燃烧反应等;③常温、常压下,烷烃的碳原子数≤4                          时为气体,碳原子数>4         时为
液体或固体(新戊烷是气体)。
例  5  判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)


(1)CH2===CH2 和           (环丙烷)符合同一通式,二者互为同系物(  )
   (乙烯)

(2)分子式为    C3H8 与 C6H14 的两种有机物互为同系物(  )

(3)分子组成相差一个或若干个           CH2 原子团的有机物一定互为同系物(  )
(4)同分异构体的相对分子质量相同,相对分子质量相同的化合物一定是同分异构体(  )
(5)互为同分异构体的有机物一定不是同系物,互为同系物的化合物一定不是同分异构体(  )


(6)          和         互为同分异构体(  )
答案 (1)× (2)√ (3)× (4)× (5)√ (6)×

例  6  分子式为    C5H11Cl 的同分异构体共有(不考虑立体异构)(  )
A.6 种  B.7  种  C.8   种  D.9  种
答案 C
解析 C   H Cl 属于氯代烃,若主链有          5 个碳原子,则氯原子有         3 种位置,即1—2—3—C—
       5 11                                                     C   C  C


C;若主链有     4 个碳原子,则氯原子有         4 种位置,即                 ;若主链有     3 个碳原子,


此时该烷烃有      4 个相同的甲基,则氯原子只有            1 种位置,即             。故  C5H11Cl 的同分
异构体共有     8 种。
思维启迪
解答此类题目要抓住判断角度,找出等效氢原子种类。一般来说,同一个碳原子上的氢原子
等效,同一个碳原子所连的所有甲基上的氢原子等效,处于镜面对称位置上的氢原子等效。
氯原子取代任意一个等效氢原子所得的一氯代物都是同一种。
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1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)甲烷与氯水、溴水能发生取代反应(  )
(2)沼气就是纯净的甲烷气体(  )

(3)16 g CH4 分子中含有    4NA 个 C—H 键(  )
(4)天然气属于不可再生能源(  )

(5)C5H12 的熔、沸点比    C3H8 的熔、沸点高(  )

(6)常温常压下,C3H8     呈气态,C6H14   呈液态(  )
(7)乙烷能与溴水发生取代反应而使其褪色(  )

(8)C2H6 与 Cl2 按体积比  1∶1 混合,发生取代反应,生成的产物仅有两种(  )

(9)(CH3)2CHCH2CH3 的名称为戊烷(  )
(10)正丁烷和异丁烷互为同系物且前者的沸点低(  )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)√ (6)√ (7)× (8)× (9)× (10)×

2.如果使    0.5  mol 甲烷完全跟     Cl2 发生取代反应并生成等物质的量的四种氯代物,则需要
消耗氯气(  )
A.0.5 mol                             B.1 mol
C.1.5 mol                             D.1.25 mol
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷取代反应的原理
答案 D

解析 利用原子守恒法:CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4           中的碳原子都是从        CH4 中来的,故这
四种氯代物共      0.5    mol,每种氯代物均为        0.125     mol,含氯原子的物质的量为           0.125 
mol×1+0.125 mol×2+0.125 mol×3+0.125 mol×4=1.25 mol。而从甲烷分子中每取代

1 mol 氢原子,就消耗      1 mol Cl2。因此消耗的      Cl2 的物质的量也为      1.25 mol。
3.(2017·包头一中期中)下列物质的沸点按由高到低的顺序排列正确的是(  )

①CH3(CH2)2CH3 ②CH3(CH2)3CH3 ③(CH3)3CH  ④(CH3)2CHCH2CH3
A.②④①③                                B.④②①③
C.④③②①                                D.②④③①
答案 A
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解析 烷烃的碳原子数越多,沸点越高。在碳原子数目相同的条件下,含有的支链越多,沸
点越低。据此可知,沸点由高到低排列的顺序是②④①③,故                          A 项正确。
4.下列关于烷烃的说法正确的是(  )

A.丙烷(C3H8)发生取代反应生成的           C3H7Cl 的结构只有一种
B.丙烷分子中      3 个碳原子在一条直线上
C.分子中含有      7 个碳原子的烷烃在常温下为液态
D.烷烃分子为直链式结构,不可以带支链
答案 C


解析 A   项中  C3H7Cl 有两种结构:CH3CH2CH2Cl、                    ;B 项中   C3H8 分子中的
3 个碳原子呈    V 形,不在一条直线上;D          项中烷烃分子中碳链可以是直链,也可以带支链。

5.分子式为     C4H10 的烃的一氯代物的同分异构体有(  )
A.3 种  B.4  种  C.5   种  D.6  种
答案 B


解析 分子式为       C4H10 的烃有两种同分异构体:CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和                        (异丁

烷),正丁烷和异丁烷各有           2 种不同化学环境的氢原子,故            C4H10 的一氯取代物有     4 种。
6.有下列各组物质,请按要求填入字母:

A.O2 和 O3(臭氧)
B.162C 和163C


C.CH3CH2CH2CH3 和


D.           和

E.甲烷和庚烷(C7H16)
①________组两物质互为同位素;
②________组两物质互为同素异形体;
③________组两物质互为同分异构体;
④________组两物质互为同系物;
⑤________组两物质是同一物质。
答案 ①B ②A ③C ④E ⑤D
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                                  [对点训练]
题组一 甲烷的结构与性质
1.(2018·四川资阳高一期末)下列关于甲烷分子结构的说法正确的是(  )


A.甲烷分子的电子式为                  ,分子中各原子都达到          8 电子稳定结构
B.甲烷分子中的化学键全部为非极性键

C.CH4 分子比   SiH4 分子稳定,说明碳元素的非金属性比硅元素的非金属性强

D.CH3Cl 的四个价键的键长和强度相同,夹角相等
考点 甲烷的结构与性质
题点 甲烷的分子结构
答案 C
解析 甲烷分子中        H 原子最外层只有      2 个电子,不是      8 电子稳定结构,A      项错误;甲烷分子
中的化学键均为极性键,B           项错误;元素的非金属性越强,其简单氢化物越稳定,反之也成
立,C  项正确;一氯甲烷中         C—Cl 键与   C—H 键的键长和强度不同,故四个键的键角也不完
全相等,D    项错误。
2.鉴别甲烷、一氧化碳和氢气等三种无色气体的方法是(  )
A.通入溴水―→通入澄清石灰水
B.点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯
C.点燃―→罩上干冷烧杯―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯
D.点燃―→罩上涂有澄清石灰水的烧杯―→通入溴水
考点 甲烷的结构与性质
题点 甲烷的鉴别
答案 C
解析 点燃,用干燥的烧杯可以检验出是否生成水,从而确定原气体是否含有氢元素;用涂

有澄清石灰水的烧杯可检验出是否生成                CO2,从而确定原气体中是否含有碳元素。

3.(2017·内蒙古包头九原区校级期中)一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为                            CO、CO2 和水

蒸气,此混合气体质量为           49.6 g,当其缓慢经过无水         CaCl2 时,CaCl2 增重  25.2 g,原混合

气体中   CO2 的质量为(  )
A.12.5 g                              B.13.2 g
C.19.7 g                              D.24.4 g
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考点 甲烷的结构与性质
题点 甲烷燃烧的计算
答案 B
解析 


4.(2017·四川宜宾期末考试)取一支硬质大试管,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(如图),下列对于试管内发生的反应及现象的说法正确的是(  )


A.反应过程中试管内黄绿色逐渐消失,试管壁上有油珠产生

B.甲烷和    Cl2 反应后的产物有      4 种
C.盛放饱和食盐水的水槽底部不会有晶体析出

D.CH4 和 Cl2 完全反应后液面上升,液体充满试管
考点 甲烷的结构与性质
题点 甲烷的取代反应实验
答案 A

解析 Cl2  被消耗后,黄绿色消失,生成的              CH2Cl2、CHCl3、CCl4 均为油状液体,所以试管壁

上有油珠产生,A       项正确;CH4   与  Cl2 反应生成   4 种有机物和     1 种无机物,共有      5 种产物,

B 项错误;CH4   与 Cl2 反应后最多的产物是        HCl,HCl 溶于饱和食盐水会有         NaCl 晶体析出,

C 项错误;取代产物       CH2Cl2、CHCl3、CCl4 是油状液体,而       CH3Cl 是气体,不溶于饱和食盐水,
故液体不会充满试管,D          项错误。

5.在光照条件下,CH4       与  Cl2 能发生取代反应。使        1 mol  CH4 与 Cl2 反应,待反应完全后测

得四种有机取代产物的物质的量之比               n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=

1∶2∶3∶4,则消耗的        Cl2 的物质的量为(  )
A.1.0 mol  B.2.0 mol  C.3.0 mol  D.4.0 mol
考点 甲烷的结构与性质
题点 甲烷的取代反应原理
答案 C
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解析 在光照条件下,CH4         与  Cl2 发生取代反应时,生成        1  mol CH3Cl 消耗  1 mol 氯气,生

成 1 mol CH2Cl2 消耗 2 mol 氯气,生成     1 mol CHCl3 消耗  3 mol 氯气,生成    1  mol CCl4 消

耗 4 mol 氯气。四种有机取代产物的物质的量之比                 n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=

1∶2∶3∶4,根据碳原子守恒可知,生成的                n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分别

是 0.1  mol、0.2   mol、0.3  mol、0.4   mol,消耗的    Cl2 的物质的量为     0.1  mol+2×0.2 
mol+3×0.3 mol+4×0.4 mol=3.0 mol。
6.(2017·哈尔滨高一下期中)下列关于甲烷的说法正确的是(  )
A.实验室可用向上排空气法收集甲烷
B.甲烷点燃之前需要验纯
C.甲烷可以与溴水发生取代反应

D.甲烷在空气中燃烧只可能生成             CO2 和 H2O
考点 甲烷的结构与性质
题点 甲烷化学性质综合
答案 B
解析 甲烷的密度小于空气,实验室可用向下排空气法收集甲烷,A                            项错误;甲烷是可燃性

气体,点燃之前需要验纯,B            项正确;甲烷与溴水不发生取代反应,与                 Br2 在光照条件下发

生取代反应,C      错误;若甲烷在空气中燃烧不完全,可能生成                   CO 和 H2O,D 项错误。
题组二 烷烃的结构和性质
7.在  1.013×105 Pa 下,测得某些烷烃的沸点见下表。据表分析,下列选项正确的是(  )
                    物质名称及结构简式                         沸点/℃

                    正丁烷   CH3(CH2)2CH3                 -0.5

                    正戊烷   CH3(CH2)3CH3                  36.0

                                                        27.8
                  异戊烷

                      新戊烷   C(CH3)4                     9.5

                    正己烷   CH3(CH2)4CH3                  69.0

A.在标准状况下,新戊烷是气体
B.在  1.013×105 Pa、20 ℃时,戊烷都是液体
C.烷烃随碳原子数的增加,沸点降低

D.C5H12 随支链的增加,沸点降低
答案 D
解析 由题表中信息可知,新戊烷的沸点是                  9.5 ℃,标准状况下是液体,20            ℃时是气体,

A、B 两项均错误;烷烃随碳原子数的增加,沸点升高,C                     项错误;C5H12   的三种同分异构体
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中,随支链数的增加,沸点降低,D              项正确。
8.在常温、常压下,取下列四种气态烃各                 1   mol,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最
多的是(  )

A.CH4  B.C3H8  C.C4H10  D.C2H6
答案 C
                                                             y
                                                          x+
解析 设气态烃的分子式为            C H ,其完全燃烧的化学方程式为            C H +(  4)O 点燃   xCO +
                         x y                          x y       2――→     2
y                                       y
                                     (x+ )
2H2O,则  1   mol 该烃完全燃烧时耗氧量为             4    mol,将上述选项分别代入,比较可知

C4H10 耗氧量最多。
题组三 同系物和同分异构体
9.下列关于同系物、同分异构体的叙述中不正确的是(  )
A.同系物也可互为同分异构体
B.同分异构体具有相同的相对分子质量
C.两个同系物之间相对分子质量相差               14 或 14 的整数倍
D.同系物具有相似的化学性质
答案 A

解析 同系物在组成上相差            1 个或若干个    CH2 原子团,分子式不可能相同,而同分异构体的
分子式相同,故同系物之间不可能互为同分异构体,A                      项错误;同分异构体的分子式相同,
则一定具有相同的相对分子质量,B              项正确;互为同系物的物质在组成上相差                  1 个或若干个

CH2 原子团,其相对分子质量相差           14n(n≥1,且为正整数),C        项正确;互为同系物的物质,
结构相似,属于同一类物质,化学性质相似,D                   项正确。
10.下列化学式只表示一种物质的是(  )

A.C3H7Cl                              B.C3H8

C.C2H4Cl2                             D.C
答案 B

解析 C3H7Cl  中的氯原子可以连在端点碳原子上,也可以连在中间碳原子上,有两种结构,

C3H7Cl 可表示两种物质,A      项不符合题意;C3H8       不存在同分异构体,只表示一种物质,B                项

符合题意;C2H4Cl2    中的两个氯原子可同时连在同一个碳原子上,也可分别连在两个碳原子
上,有两种结构,C        项不符合题意;金刚石、石墨、碳纳米管等都是由碳元素形成的单质,
均可用   C 表示,D   项不符合题意。
11.(2017·太原五中高一月考)进行一氯取代反应后,只能生成两种沸点不同的有机物的烷
烃是(  )

A.(CH3)2CHCH(CH3)2
B.新戊烷
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C.异戊烷

D.(CH3)3CCH2CH3
答案 A

解析 (CH3)2CHCH(CH3)2 分子中有    2 种 H 原子,所以其一氯代物有           2 种,A 项正确;新戊烷
分子中只有     1 种 H 原子,所以其一氯代物只有           1 种,B  项错误;异戊烷分子中有           4 种 H 原子,

所以其一氯代物有        4 种,C  项错误;(CH3)3CCH2CH3  分子中有    3 种 H 原子,所以其一氯代物有
3 种,D  项错误。
12.(2017·重庆七校高一联考)下列说法正确的是(  )

A.烷烃的通式为       CnH2n+2,随 n 的增大,碳元素的质量分数逐渐减小


B.                    和                互为同分异构体


C.丙烷的比例模型为

D.分子式为     C2H6 和分子式为    C5H12 的烷烃的一氯代物的数目可能相同
答案 D
解析 随着碳原子数的增多,烷烃的含碳量逐渐增大,A                       项错误;


                      和                的分子式和结构都相同,属于同一种物质,


B 项错误;丙烷的球棍模型为                        ,C 项错误;CH3CH3   的一氯代物只有       1 种,


C5H12 有 3 种同分异构体,其中                    的一氯代物只有       1 种,D  项正确。
                                  [综合强化]
13.(2017·南昌三校联考)如图所示,U            形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比
为 1∶4)的混合气体,假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的
装置放置在有光亮的地方,让混合气体缓慢地反应一段时间。


(1)假设甲烷与氯气反应充分,且只产生一种有机物,请写出化学方程式:
________________。
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(2)若题目中甲烷与氯气体积之比为             1∶1,则得到的产物为________(填字母,下同)。

A.CH3Cl HCl 

B.CCl4 HCl

C.CH3Cl CH2Cl2

D.CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl
(3)经过几个小时的反应后,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

(4)若水中含有     Na2SiO3,则在  U 形管左端会观察到的现象是______________________。
(5)右端玻璃管的作用是_____________________________________________________。
考点 甲烷的取代反应
题点 甲烷的取代反应实验
答案 (1)CH   +4Cl   光   CCl +4HCl (2)D (3)B (4)有白色胶状沉淀生成 (5)平衡气
          4     2――→     4
压

解析 (1)因    Cl2 足量,若充分反应且只产生一种有机物,则                 CH4 中的四个   H 原子可完全被取
代,生成    CCl 和 HCl:CH  +4Cl   光   CCl +4HCl。
           4         4     2――→     4
(2)甲烷与氯气的取代反应,是四步反应同时发生,故得到四种氯代产物和                             HCl。
(3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应生成油状液滴,U                        形管左侧生成的氯化氢气体
易溶于水。压强减小,U          形管右端液面下降,左端液面上升。

(4)因左侧生成的      HCl 溶于水后发生反应:2HCl+Na2SiO3===H2SiO3↓+2NaCl,所以观察到
有白色胶状沉淀生成。
(5)为了平衡气压,在        U 形管右侧插入一支玻璃管。
14.从下列各组物质中,找出合适的序号填在对应的空格内:

              12    14
①NO2 和 N2O4 ②  C 和   C ③1490K 和 240Ca


④异戊烷(                   )和新戊烷(                   )


⑤           和            ⑥甲烷和丙烷
(1)互为同位素的是________。
(2)互为同分异构体的是________。
(3)互为同系物的是________。
(4)为同一种物质的是________。
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答案 (1)② (2)④ (3)⑥ (4)⑤
解析 (1)互为同位素的是质子数相同、中子数不同的原子,②符合。(2)互为同分异构体的
是分子式相同、结构不同的化合物,④符合。(3)互为同系物的是结构相似、组成上相差一

个或多个    CH2 原子团的有机物,⑥符合。(4)⑤中两个分子是同一种物质,只是观察角度不
同。
15.(1)完全燃烧     0.1  mol 某烃,燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱液,实验结束后,称得浓
硫酸增重    9 g,浓碱液增重      17.6 g。该烃的化学式为____________,并写出其所有可能的结
构简式:________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)某烷烃的相对分子质量为           128,该烷烃的化学式为__________________。

(3)在常温常压下有       CH4、C2H6、C3H8 和 C4H10 四种气态烃。
①取等物质的量的四种气态烃,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是
________________(填分子式)。
②取等质量的四种气态烃,分别在足量的氧气中燃烧,消耗氧气最多的是
______________________(填分子式)。


答案 (1)C4H10 CH3—CH2—CH2—CH3、

(2)C9H20 (3)①C4H10 ②CH4

解析 (1)浓硫酸的作用是吸水,浓硫酸增加的质量为                     H2O 的质量,根据元素守恒,烃中
         2

n(H)=9×18   mol=1   mol,浓碱液吸收      CO2,浓碱液增重的质量是         CO2 的质量,根据元素守
              17.6
恒,烃中    n(C)=  44  mol=0.4 mol,因此   1  mol 烃中含  C 为 4 mol,含   H 为 10 mol,即分

子式为   C4H10,含有的同分异构体是正丁烷和异丁烷,其结构简式分别是                        CH3—CH2—CH2—


CH3、                。

(2)根据烷烃的通式       CnH2n+2,相对分子质量为       128,即  14n+2=128,解得     n=9,分子式为

C9H20。
                          y

(3)1 mol CxHy 的耗氧量为(x+4) mol,由各烃分子式中            C、H 原子数目可知,相同物质的量

各烃  C4H10 的耗氧量最大。等质量的各烃,烃中氢元素质量分数越大,消耗氧气越多,碳元

素质量分数越大,生成二氧化碳越多,CH4、C2H6、C3H8、C4H10                的 C、H  原子数目之比分别为

1∶4,1∶3,3∶8,1∶2.5,故      CH4 中氢元素质量分数最大,等质量的各烃中                CH4 消耗氧气最多。
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