高考化学认识有机化合物-经典压轴题附答案解析

高考化学认识有机化合物-经典压轴题附答案解析

一、 认识有机化合物练习题（含详细答案解析）

1．（一）甲烷和氯气在光照条件下发生卤代反应，其反应机理如下：

反应①：2ClCl?Cl?光照 △H=242.7kJ·mol-1

反应②：43Cl?CHCH?HCl △H=7.5kJ·mol-1

反应③：323CH?ClCl?CHCl △H=-112.9kJ·mol-1

反应②、③反复循环，反应物浓度逐渐降低，自由基逐渐消失，反应停止。

（1）在该反应条件下断裂1mol CH3Cl中C—Cl键，需要吸收的能量为______。

（2）反应②与反应③的反应过程，如下图所示：

则该条件下，反应②的速率______反应③的速率（填“>”、“<”或“=”）。

（3）根据以上的反应机理，我们可以推测甲烷和氯气在光照条件下反应，除生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4外，还会有乙烷等有机物，原因是______。

（二）煤燃烧排放的SO2和NO2可形成严重的大气污染，某兴趣小组提出利用反应223NOgSOgSOgNOgƒ来处理。

（4）在一定温度下，将NO2与SO2以体积比1：2置于密闭容器中发生上述反应，达到平衡时NO2和SO2的体积之比为1：5，则该温度下平衡常数K为______。

（5）若向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2，v正随时间变化如下图。下列结论正确的是______。

A．a点颜色比b点深

B．c点正反应速率等于逆反应速率

C．若升高温度，d点SO2的转化率将增大

D．反应的过程中，容器内气体压强保持不变

E. 若外界条件不发生改变，d点NO2和NO的体积比将保持不变

（6）若用一定浓度的NaClO2溶液（已调节其初始pH为5）充分吸收煤燃烧排放的烟气后，测得溶液中各物质的浓度如下表所示：

其中 NaClO2溶液吸收SO2的主要离子反应方程式为______。

（7）为消除NOx，科学家开发了一种能传导O2-的固态高温陶瓷电池，一极通氨气，另一极通NOx，生成无污染的常见气体和液体。写出该电池的正极反应式：______。

【答案】355.6kJ ＜ 反应中存在CH3•间的碰撞

1.8 AE ClO2-+2SO2+2H2O=Cl-+2SO42-+4H+ 2NOx+4xe-=N2+2xO2-

【解析】

【分析】

(1)反应①：2ClCl?Cl?光照 △H=242.7kJ•mol-1，反应③：CH3•+Cl2→Cl•+CH3Cl△H=-112.9kJ•mol-1，根据盖斯定律①-③可得；

(2)活化能小的反应反应速率较快；

(3)自由基之间的碰撞产生物质，CH3•之间的碰撞可得到乙烷；

(4)NO2与SO2以体积比1：2置于密闭容器中，其物质的量之比也为1：2，令NO2与SO2分别为1mol、2mol，容器体积为VL，设平衡时消耗NO2为x mol列三段式有：

NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)

n起始： 1 2 0 0

n转化： x x x x

n平衡： 1-x 2-x x x

平衡时NO2和SO2的体积之比为1：5，故(1-x)：(2-x)=1：5，解得x=0.75，据此计算；

(5)向恒容密闭容器中通入SO2和NO2，若为恒温，v正随时间变化减小直到不变，绝热条件下，v正随时间变化先增大后减小最终不变，说明温度升高，故该反应为放热反应，d点为平衡状态，根据温度对化学平衡的影响和化学平衡状态特征分析；

(6)根据图可知，吸收后溶液中氯元素以氯离子形式为主，硫元素以硫酸根离子为主，故反应为NaClO2在酸性条件下将二氧化硫氧化为硫酸根离子，自身被还原为氯离子，结合电荷守恒和质量守恒书写可得；

(7)正极得到电子发生还原反应，元素化合价降低，则为NOx放电生成氮气，据此书写。

【详解】

(1)反应①：2ClCl?Cl?光照 △H=242.7kJ•mol-1，反应③：CH3•+Cl2→Cl•+CH3Cl△H=-112.9kJ•mol-1，根据盖斯定律①-③可得CH3Cl→CH3•+Cl•，△H=355.6kJ/mol，故在该反应条件下断裂1mol CH3Cl中C-Cl键，需要吸收的能量为355.6kJ；

(2)由图有反应②的活化能为16.7kJ/mol，反应③的活化能为8.3kJ/mol，反应③的活化能较低，反应速率较快，反应②的速率＜反应③的速率；

(3)因为反应中存在CH3•间的碰撞，故生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4外，还会有乙烷等有机物；

(4)NO2与SO2以体积比1：2置于密闭容器中，其物质的量之比也为1：2，令NO2与SO2分别为1mol、2mol，容器体积为VL，设平衡时消耗NO2为x mol列三段式有： NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)

n起始： 1 2 0 0

n转化： x x x x

n平衡： 1-x 2-x x x

平衡时NO2和SO2的体积之比为1：5，故(1-x)：(2-x)=1：5，解得x=0.75；

则该温度下平衡常数K为0.75mol0.75molVLVL0.26mol1.25molVLVL=1.8；

(5)向恒容密闭容器中通入SO2和NO2，若为恒温，v正随时间变化减小直到不变，绝热条件下，v正随时间变化先增大后减小，说明温度升高，故该反应为放热反应；

A．a点正反应速率较b点慢，说明a点的NO2浓度较b点大，颜色比b点深，故A正确；

B．正反应速率与逆反应速率相等，反应到达平衡，c点正反应速率正在变化，反应不是平衡状态，与逆反应速率不等，故B错误；

C．反应为放热反应，若升高温度，有利于逆反应方向，d点SO2的转化率将减小，故C错误；

D．该反应气体体积不变，反应的过程中，反应放热，气体受热膨胀，总体积不变，故容器内气体压强增大，故D错误；

E．若外界条件不发生改变，d点为平衡状态，各组分含量保持不变，故NO2和NO的体积比将保持不变，故E正确；

故答案为AE；

(6)用一定浓度的NaClO2溶液在酸性条件下充分吸收煤燃烧排放的烟气(SO2)，根据图可知，吸收后溶液中氯元素以氯离子形式为主，硫元素以硫酸根离子为主，故反应为NaClO2在酸性条件下将二氧化硫氧化为硫酸根离子，自身被还原为氯离子，NaClO2溶液吸收SO2的主要离子反应方程式为：ClO2-+2SO2+2H2O=Cl-+2SO42-+4H+；

(7)一极通氨气，另一极通NOx，生成无污染的常见气体和液体，说明生成氮气和水，正极得到电子发生还原反应，元素化合价降低，则为NOx放电生成氮气，电极反应为：2NOx+4xe-=N2+2xO2-。

【点睛】

应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式)，结合原热化学方程式(一般2～3个)进行合理“变形”，如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数，然后将它们相加、减，得到目标热化学方程式，求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。

2．在C4H11N中，N原子以三个单键与其他原子相连接，它具有的同分异构体的数目为（ ）

A．6 B．7 C．8 D．9

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】

根据该有机物中C、N、H原子之间都是以单键相连，以氮原子为中心，氮原子连一个甲基、一个甲基和一个乙基，有一种结构；氮原子连接一个氢原子、一个乙基、一个乙基，共1种；八种氮原子连一个氢原子、一个甲基和一个丙基，丙基有两种，有2种结构；氮原子连两个氢原子和一个丁基，丁基有4种，有4种结构；共有8种同分异构体，故选C。

【点睛】

本题主要考查了同分异构体的判断，原子的连接方式是解题关键，难度不大，注意丙基分正丙基和异丙基，丁基有4种。

3．某种可用于治疗心脏病的药物X的结构简式为，下列有关X法正确的是（ ）

A．X是乙酸乙酯的同系物，可能有香味

B．X能溶于水，密度可能比水的大

C．X遇碱溶液或酸溶液都不变质

D．与X互为同分异构体

【答案】D

【解析】

【详解】

A．X含环状结构，与乙酸乙酯的结构不相似，二者不是同系物，故A错误；

B．X含-COOC-，且碳原子数不多，则X不溶于水，密度可能比水的小，故B错误；

C．含-COOC-，具有酯的性质，遇碱溶液或酸溶液均发生水解反应而变质，故C错误；

D．二者分子式相同、结构不同，互为同分异构体，故D正确；

故答案为D。

4．下列关于的说法正确的是

A．所有碳原子可能共平面 B．除苯环外的碳原子共直线

C．最多只有4个碳原子共平面 D．最多只有3个碳原子共直线

【答案】A

【解析】

【分析】 根据常见的有机化合物中，甲烷是正四面体结构，乙烯和苯是平面型结构，乙炔是直线型结构，其它有机物可在此基础上进行共线、共面分析判断，注意单键可以旋转，而碳碳双键和碳碳三键不能旋转。

【详解】

A.碳碳单键可以旋转，乙炔与乙烯所在的平面一定共面，乙烯所在的平面与苯所在的平面可能在同一平面上，所以所有C原子可能共平面，A正确；

B.乙炔分子是直线型分子，四个原子在同一条直线上，与碳碳三键连接的苯环上的C原子及苯环对位的C原子在同一直线上，与苯环连接的亚甲基C原子取代苯分子的H原子位置，在该直线上，乙烯是平面型结构，键角是120°，所以共线的原子共有2个，因此除苯环外的C原子不可能共直线，B错误；

C.苯分子是平面分子，乙炔是直线型分子，在苯环平面上；乙烯是平面分子，甲基、亚甲基取代乙烯分子中H原子的位置，因此在乙烯分子的平面上，由于碳碳单键可以旋转，乙烯所在的平面与苯所在的平面可能在同一平面上，因此所有C原子可能共平面，C错误；

D.苯分子是平面型结构，苯环处于对位的C原子及与该原子连接的原子在同一直线上，所以苯分子中共线的原子共有4个，乙炔是直线型结构，共线的原子共有4个，乙烯是平面型结构，共线的原子共有2个，最多只有5个C共直线，D错误。

故合理选项是A。

【点睛】

本题考查有机物的结构与性质，题目难度中等，注意掌握常见有机物结构与性质，合理分析该有机物分子中最多共平面的原子。

5．NA为阿伏加德罗常数，下列说法正确的是（ ）

A．7.8g苯所含碳碳双键数目为0.3NA

B．28g乙烯所含共用电子对数目为6NA

C．标准状况下，11.2 L二氯甲烷所含分子数为0.5NA

D．现有乙烯、丙烯、丁烯的混合气体共14g，其原子数为2NA