1、第第 2 2 课时课时 烷烃的性质烷烃的性质 A 组 基础对点练 题组一 烷烃的性质 1.(2019 合肥一中高一期末)分子中含有 25 个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据如下表： 烷烃名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 沸点/ 88.6 42.1 0.5 36.0 燃烧热/kJ mol 1 1 560.7 2 219.2 2 877.6 3 535.6 燃烧热：25 、101 kPa 时，1 mol 纯物质完全燃烧，生成稳定的氧化物所放出的热量，单位 为 kJ mol 1。 根据表中数据，下列判断错误的是( ) A.正庚烷在常温、常压下肯定不是气体 B.随分子中碳原子数增加，烷烃的燃烧热逐渐增大
2、 C.随分子中碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高 D.随分子中碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加 答案 D 解析 根据表格中数据可知，随分子中碳原子数增加，烷烃的沸点升高，燃烧热增加，由于 正庚烷分子中碳原子数大于戊烷分子中的碳原子数，所以正庚烷在常温、常压下肯定不是气 体，A 正确；根据表中数据可知，烷烃的沸点和燃烧热并不是成比例增加，B、C 正确，D 错误。 2.(2019 广州高 一下学期段 考 )C5H12有 3 种不同 结构，甲 ：CH3(CH2)3CH3， 乙： CH3CH(CH3)CH2CH3，丙：C(CH3)4，下列相关叙述正确的是( ) A.甲、乙、丙属同系物，均可与氯气
3、、溴蒸气发生取代反应 B.C5H12表示一种纯净物 C.甲、乙、丙中，丙的沸点最低 D.丙有 4 种不同沸点的一氯取代物 答案 C 解析 甲、乙、丙的结构不同，分子式相同，互为同分异构体，A 错误；C5H12有 3 种同分 异构体，所以不能表示纯净物，B 错误；同分异构体中，支链越多，沸点越低，丙分子中支 链最多，所以沸点最低，C 正确；丙分子中 4 个甲基上的氢原子是等效的，所以只有 1 种一 氯代物，D 错误。 题组二 取代反应的理解及判断 3.(2018 山东烟台一中高一期末)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为 14 混合时只生成 CCl4 B.甲
4、烷与氯气反应生成的产物中 CH3Cl 的量最多 C.甲烷与氯气的取代反应生成的产物为混合物 D.1 mol 甲烷生成 CH2Cl2最多消耗 1 mol 氯气 答案 C 解析 甲烷与氯气发生取代反应生成的有机物为 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和 CCl4，故得不到 纯净的 CH3Cl， A 错误， C 正确； 甲烷与氯气的反应中每取代 1 mol 氢原子， 消耗 1 mol 氯气， 生成 1 mol HCl，故产物中 HCl 的量最多，B 错误；1 mol 甲烷生成 CH2Cl2最多消耗 2 mol 氯气，D 错误。 4.下列反应属于取代反应的是( ) MgH2SO4=MgSO4H2 N
5、aOHCH3COOH=CH3COONaH2O CH3CH32Br2 光照 CH2BrCH2Br2HBr CH2Cl2Br2 光照 CHBrCl2HBr A. B. C. D. 答案 D 解析 反应为置换反应；反应属于复分解反应；反应中 CH3CH3的 2 个 H 原子分别被 2 个 Br 原子替代， 该反应为取代反应，反应中 CH2Cl2中的一个 H 原子被一个 Br 原子替代 也为取代反应，故选 D。 5.常温下，把体积相同的甲烷和氯气充入一个无色的集气瓶中，光照一段时间后，发现气体 的黄绿色变浅，集气瓶内壁上有油状液滴，此时集气瓶中最多含有气体物质的种数是( ) A.5 种 B.6 种 C
6、.4 种 D.3 种 答案 C 解析 产物是气体的有 CH3Cl、HCl，没有完全反应的 CH4和 Cl2也为气体，所以集气瓶中最 多含有 4 种气体，故选项 C 正确。 题组三 烷烃燃烧及烃分子判定 6.某气态烷烃的体积是 20 mL，完全燃烧时，正好消耗同温、同压下的氧气 100 mL，该烷烃 的化学式是( ) A.C2H6 B.C3H8 C.C4H10 D.C5H12 答案 B 解析 根据题意，气态烃和消耗氧气的物质的量之比为 15，根据烃的燃烧通式：CxHy(x y 4)O2 点燃 xCO2y 2H2O，知 x y 45。C2H6 中，xy 43.5，A 错误；C3H8 中，xy 45
7、，B 正确；C4H10中，xy 46.5，C 错误；C5H12中，x y 48，D 错误。 7.两种气态烃以一定比例混合， 在 105 时 1 L 该混合烃与 9 L 氧气混合， 充分燃烧后恢复到 原状态，所得气体总体积仍是 10 L，下列混合烃中不符合此条件的是( ) A.CH4、C2H4 B.CH4、C3H8 C.C2H4、C3H4 D.C2H2、C3H6 答案 B 解析 题述反应前后气体的体积不变， 烃类物质完全燃烧的通式为CxHy(xy 4)O2 点燃 xCO2 y 2H2O，因为 105 时，生成的 H2O 是气体，则 1(x y 4)x y 2，解得 y4，即氢原子平 均数为 4
8、的混合烃符合题意，而 CH4、C3H8无论按什么比例混合，均不能使氢原子平均数为 4；C2H2、C3H6只有在体积比 11 混合时 H 原子平均数才为 4，CH4、C2H4及 C2H4、C3H4 以任意比混合时 H 原子平均数均为 4。 8.(1)完全燃烧 0.1 mol 某烃，燃烧产物依次通过浓硫酸、浓碱溶液，实验结束后，称得浓硫酸 质量增加 9 g，浓碱溶液质量增加 17.6 g。该烃的化学式为_，并写出其所有可能的结 构简式： _。 (2)某链状烷烃的相对分子质量为 128，该烷烃的化学式为_。 (3)在 120 和 101 kPa 的条件下，某气态烃和一定质量的氧气混合，点燃，完全反应
9、后再恢 复到原来的温度时，气体体积不变，则该烃分子内的氢原子个数_(填字母)。 A.小于 4 B.大于 4 C.等于 4 D.无法判断 答案 (1)C4H10 CH3CH2CH2CH3、 (2)C9H20 (3)C 解析 (1)浓硫酸的作用是吸收 H2O，浓硫酸增加的质量为 H2O 的质量，根据氢元素守恒，烃 中 n(H) 9 g 18 g mol 121 mol；浓碱溶液吸收的是 CO2，浓碱溶液增加的质量为 CO2的质 量，根据碳元素守恒，烃中 n(C) 17.6 g 44 g mol 10.4 mol，因此 1 mol 该烃中含 C 的物质的量 为 4 mol，含 H 的物质的量为 10
10、 mol，即该烃的分子式为 C4H10，其同分异构体为正丁烷和异 丁烷，相应的结构简式分别是 CH3CH2CH2CH3、。 (2)根据链状烷烃的通式 CnH2n2，相对分子质量为 128，即 14n2128，解得 n9，故该烷 烃的分子式为 C9H20。 (3)烃燃烧的通式：CxHy(xy 4)O2 点燃 xCO2y 2H2O，温度高于 100 时，水以气态形式存 在，反应前后气体体积不变，即1xy 4x y 2，解得y4，即该烃分子内的氢原子个数为 4。 9.(2019 上海高一期中)某研究小组为了探究甲烷和氯气反应的情况，设计了几个实验。 请填写下列空白： 实验一用如图所示装置，收集一试管
11、甲烷和氯气的混合气体，光照后观察到量筒内形成一 段水柱，认为有氯化氢生成。 (1)该反应的反应类型为_。 (2)该反应的化学方程式为(只写第一步)_。 (3)水槽中盛放的液体应为_(填字母)。 A.水 B.饱和石灰水 C.饱和食盐水 D.饱和 NaHCO3溶液 (4)该实验的实验现象为_、_、试管壁上出现油状液滴。 (5)该油状液滴中含有的有机产物共有_种。 实验二收集一试管甲烷和氯气的混合气体，光照反应后，滴加 AgNO3溶液，看到有白色沉 淀生成，认为甲烷与氯气反应有氯化氢生成。 (6)你认为该实验设计得出的结论是否正确：_； 若不正确，理由是_。 实验三步骤一：收集半试管氯气，加入 10
12、 mL 蒸馏水，充分振荡，采用 DIS 系统的 pH 传 感器测溶液的 pH(下同)，测得 pH3.26； 步骤二：收集一试管甲烷和氯气的混合气体(各占 50%)，在 40 W 的日光灯下光照 6 min 后， 加入 10 mL 蒸馏水，充分振荡，测得 pH1.00。 (7)判断该反应中有氯化氢生成的依据是_。 答案 (1)取代反应 (2)CH4Cl2 光 CH3ClHCl (3)C (4)量筒内液面上升 黄绿色逐渐变浅 (5)3 (6)错误 氯气中滴加 AgNO3溶液也会产生白色沉淀 (7)步骤二测得的 pH 比步骤一测得的 pH 低 解析 (1)甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应。 (2)
13、甲烷和氯气发生取代反应的第一步化学方程式为 CH4Cl2 光 CH3ClHCl。 (3)因为氯气可溶于水，且能与水发生反应，因此水槽中不能盛放 H2O，A 错误；氯气与饱和 石灰水发生反应，水槽中不能盛放饱和石灰水，B 错误；饱和食盐水可抑制氯气的溶解，且 饱和食盐水能吸收甲烷与氯气反应生成的 HCl， 使量筒中气体压强减小， 量筒中的液面上升， C 正确；氯气与饱和 NaHCO3溶液发生反应，且有杂质气体 CO2产生，D 错误。 (4)甲烷与氯气发生反应消耗氯气， 故量筒内黄绿色变浅， 因为生成物中 CH2Cl2、 CHCl3、 CCl4 为液体，量筒内壁上出现油状液滴，且 HCl 溶于饱和
14、食盐水，造成量筒中气体压强减小，即 量筒中液面上升。 (5)甲烷与氯气反应的有机产物为 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，其中 CH3Cl 为气态，另外 3 种为液态，因此油状液滴中含有的有机物为 CH2Cl2、CHCl3、CCl4，共 3 种。 (6)氯气能与 AgNO3溶液中的水反应，产生 Cl ，与 Ag结合产生白色沉淀，因此该实验得出 的结论错误。 (7)根据实验，步骤二测得的 pH 小于步骤一测得的 pH，说明 c(H )增大，即甲烷与氯气反应 产生了 HCl。 B 组 综合强化练 1.(2019 济宁一中高一月考)下列性质不属于甲烷性质的是( ) A.完全燃烧时生成二
15、氧化碳和水 B.常温常压下能溶于水 C.光照下能与卤素单质发生取代反应 D.通常情况下，与强酸、强碱和强氧化剂不反应 答案 B 解析 常温常压下，甲烷是一种极难溶于水的气体；甲烷的化学性质稳定，与强酸、强碱、 强氧化剂等都不反应，但甲烷可燃，完全燃烧时生成二氧化碳和水，在光照条件下能与卤素 单质发生取代反应，B 项符合题意。 2.(2018 江苏常州期中)在光照条件下， CH4与 Cl2能发生取代反应。 若 1 mol CH4与 Cl2反应， 待 反 应 完 成 后 测 得 四 种 有 机 取 代 物 的 物 质 的 量 之 比 为 n(CH3Cl)n(CH2Cl2)n(CHCl3)n(CCl
16、4)1234，则消耗 Cl2的物质的量为( ) A.1.0 mol B.2.0 mol C.3.0 mol D.4.0 mol 答案 C 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。四种有机取代物的物质的量之比为 n(CH3Cl)n(CH2Cl2)n(CHCl3)n(CCl4) 1234， 根据碳元素守恒， 生成四种有机取代物的物质的量n(CH3Cl)、 n(CH2Cl2)、
17、 n(CHCl3)、 n(CCl4)分别是 0.1 mol、 0.2 mol、 0.3 mol、 0.4 mol， 消耗的 Cl2为 0.1 mol20.2 mol30.3 mol40.4 mol3.0 mol。 3.正己烷是优良的有机溶剂，其球棍模型为，下列有关说法正确 的是( ) A.正己烷的分子式为 C6H12 B.正己烷的一氯代物有 3 种 C.正己烷能与溴发生取代反应而使溴水褪色 D.主链上含有 4 个碳原子的正己烷的同分异构体只有 1 种 答案 B 解析 正己烷分子式为 C6H14，A 项错误；正己烷的结构简式为 CH3CH2CH2CH2CH2CH3，分 子中存在三种位置不同的氢原
18、子，故其一氯代物有 3 种，B 项正确；烷烃不能与溴水发生反 应， C 项错误； 主链上有 4 个碳原子时， 正己烷的同分异构体有 2 种：、 ，D 项错误。 4.(2019 福州高一段考)土卫六是环绕土星运行的一颗卫星，据国外媒体报道，土卫六表面的 “海洋”中有可能存在生命，又知这些“海洋”的主要成分是液态甲烷、乙烷以及这两种物 质形成的聚合物。下列说法错误的是( ) A.甲烷和乙烷和溴水在光照条件下都能发生取代反应 B.甲烷和乙烷分子中所有原子不在同一平面内 C.通常条件下，甲烷、乙烷和强酸、强碱、强氧化剂都不反应 D.1 mol 乙烷分子中含有 6 mol CH 共价键 答案 A 解析
19、甲烷、乙烷和溴蒸气在光照条件下可以发生取代反应，和溴水不反应，故 A 项错误； 烷烃分子中都是以碳原子为中心的四面体结构，故甲烷、乙烷分子中所有原子不在同一平面 内，B 正确；烷烃性质稳定，通常条件下和强酸、强碱、强氧化剂都不反应，C 正确；乙烷 的结构式为，1 mol 乙烷中含 6 mol CH 共价键，D 正确。 5.由一氧化碳、甲烷和乙烷组成的混合气体 8.96 L(标准状况下)，在足量氧气中充分燃烧后， 生成的气体先通过足量浓硫酸， 再通过足量氢氧化钠溶液， 测知氢氧化钠溶液质量增加 26.4 g， 则原混合气体中乙烷的物质的量( ) A.等于 0.1 mol B.大于或等于 0.2
20、mol，小于 0.3 mol C.等于 0.2 mol D.大于 0.1 mol，小于 0.3 mol 答案 C 解析 混合气体的物质的量为 8.96 L 22.4 L mol 10.4 mol， 浓硫酸吸收水、 NaOH 溶液吸收二氧化碳， 故NaOH 溶液增加的26.4 g 为二氧化碳的质量，二氧化碳的物质的量为 26.4 g 44 g mol 10.6 mol。设 一氧化碳、 甲烷的总物质的量为 x mol， 乙烷的物质的量为 y mol， 则 x moly mol0.4 mol， x mol2y mol0.6 mol，解得 xy0.2，则原混合气体中乙烷的物质的量为 0.2 mol，C
21、 正确。 6.(2018 河南平顶山月考)下列烷烃在光照下与氯气发生取代反应，生成的一氯代烃只有一种 的是( ) A.CH3CH2CH2CH3 B.CH3CH(CH3)2 C.CH3C(CH3)3 D.(CH3)2CHCH2CH3 答案 C 解析 此题是同分异构体的一种考查形式，解题关键是清楚每一种烷烃中有几种等效氢。同 一个碳上的氢为等效氢，对称碳上的氢为等效氢，同一个碳所连甲基上的氢为等效氢。等效 氢被取代得到的物质为同种物质。A、B 项中有 2 种氢，C 项中有 1 种氢，D 项中有 4 种氢， 故 C 项符合题意。 7.“可燃冰”是天然气与水作用形成的晶体物质，主要存在于冻土层和海底大
22、陆架中，其结 构如图所示，请回答下列问题： (1)下列有关“可燃冰”的说法不正确的是_(填字母)。 A.“可燃冰”是混合物 B.“可燃冰”释放的甲烷为烷烃 C.“可燃冰”将成为人类的后续能源 D.甲烷和溴蒸气在光照条件下可发生取代反应，生成的一溴甲烷为正四面体结构 (2)下图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。加热分离出可燃冰中的甲烷，将 10 mL 甲烷注入甲管中，同温、同压下向乙管中注入 50 mL Cl2，将乙管中气体推入甲管，用 日光照射甲管一段时间，气体在甲管中反应。 下列是某同学预测的实验现象，其中正确的是_(填字母)。 A.气体最终变为无色 B.实验过程中，甲管活塞向内
23、移动 C.甲管内壁有油状液滴产生 D.产生火花 甲管中发生的化学反应类型为_。 反应后，甲管中剩余气体最好用_(填字母)吸收。 A.水 B.氢氧化钠溶液 C.硝酸银溶液 D.饱和食盐水 答案 (1)AD (2)BC 取代反应 B 解析 (1)CH4和 H2O 结合形成可燃冰，为纯净物，故 A 错误；“可燃冰”不稳定，可释放 出甲烷，甲烷属于烷烃，B 正确；可燃冰释放出的甲烷是一种清洁能源，将成为人类的后续 能源，C 正确；甲烷和溴蒸气生成的一溴甲烷结构为四面体，但不为正四面体，D 错误。 (2)在光照下，甲烷与氯气发生多步取代反应：CH4Cl2 光 CH3ClHCl，CH3ClCl2 光 CH
24、2Cl2HCl，CH2Cl2Cl2 光 CHCl3HCl，CHCl3Cl2 光 CCl4HCl。理论上，甲 烷与氯气体积比为14时二者恰好完全反应， 而该针管里氯气与甲烷体积比为5141， 说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢 和一氯甲烷为气体，其他为油状液体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活 塞向内移动。 甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代， 故甲管中发生的是取代反应。 剩余气体中含有氯气和氯化氢，最好用氢氧化钠溶液吸收。 8.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 14)的混合气体，假定 氯气在水中的溶解
25、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： _ _。 (2)若题目中甲烷与氯气体积之比为 11，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 形管右端的水柱变化是_。 A.升高 B.降低 C.不变 D.无法确定 答案 (1)CH44Cl2 光 CCl44HCl (2)D (3)B 解析 (1)因 Cl2足量， 若充分反应， 则 CH4中的四个 H 原子可完全被取代， 生成 CCl4和 HCl： CH44Cl2 光 CCl44HCl。 (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。
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