第九章 有机化合物第一讲 最简单的有机化合物——甲烷一、选择题1．下图中的小球代表碳原子，棍代表碳碳单键，每个碳原子的剩余价键全部跟氢原子结合，则两分子的关系为( )A ．同系物B ．同分异构体C ．同位素D ．同素异形体解析 由图示可知二者的分子式均为C 4H 10，但结构不同，故互为同分异构体。
而同系 物的分子式必然不同，同位素的研究对象是核素，同素异形体的研究对象为单质。
答案 B2．在一定的温度、压强下，向100 mLCH 4和Ar 的混合气体中通入400 mL O 2，点燃使其完全反应，最后在相同条件下得到干燥气体460 mL ，则反应前混合气体中CH 4和Ar 的物质的量之比为( ) A ．1∶4 B ．1∶3C ．1∶2D ．1∶1解析 由于Ar 不参与反应，CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O ，O 2一定过量，气体干燥，所以 气体中一定无水蒸气，根据差量法： CH 4＋2O 2――→点燃CO 2＋2H 2O ΔV 1 2 1 2V (CH 4) (100＋400－460) mL V (CH 4)＝20 mL ，则V (Ar)＝100 mL －20 mL ＝80 mL ， V (CH 4)∶V (Ar)＝1∶4，A 项正确。
答案 A3．下列反应属于取代反应的是( )A ．C 2H 4＋3O 2――→点燃2CO 2＋2H 2O B ．Zn ＋CuSO 4===ZnSO 4＋Cu C ．NaCl ＋AgNO 3===AgCl↓＋NaNO 3 D ．CH 2Cl 2＋Cl 2――→光照CHCl 3＋HCl解析 取代反应是有机物分子中的原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。
A 项C 2H 4的燃烧，不是取代反应；B 项为置换反应；C 项为复分解反应；D 项中Cl 原子 取代了CH 2Cl 2中的一个H 原子，故属于取代反应。
答案 D4．β月桂烯的结构如图所示，一分子该物质与两分子溴发生加成反应的产物(只考虑位置异构)理论上最多有( ) A ．2种 B ．3种 C ．4种D ．6种解析 根据单烯烃和共轭二烯烃的性质可知有4种加成产物。
答案 C5．甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构，而不是平面正方形结构的理由是 ( ) A ．CH 3Cl 不存在同分异构体 B ．CH 2Cl 2不存在同分异构体 C ．CHCl 3不存在同分异构体 D ．CH 4是非极性分子解析 本题采用反证法进行判断。
甲烷分子若是平面正方形结构，则应是下图中的图1，若对平面结构不成立的命题，则可证明甲烷是正四面体结构而不是平面正方形结构。
若CH 4为平面结构，则其二氯代物可有两种(图2，图3)同分异构体，则B 说法仅对正四面体结构成立，而不符合平面结构。
因此，只有B 可作为证明CH 4是否是正四面体结构 的理由。
答案 B6．某气态烷烃20 mL ，完全燃烧时，正好消耗同温同压下的氧气100 mL ，该烃的化学式是( )A ．C 2H 6B ．C 3H 8C ．C 4H 10D ．C 5H 12解析 设烷烃为C n H 2n ＋2C n H 2n ＋2＋3n ＋12O 2――→点燃n CO 2＋(n ＋1)H 2O13n ＋1220 mL 100 mL 即120 mL ＝3n ＋12100 mL则n ＝3，所以分子式为C 3H 8。
答案 B7．含有2～5个碳原子的直链烷烃沸点和燃烧热的数据见下表：烷烃名称 乙烷 丙烷 丁烷 戊烷 沸点/℃ －88.6 －42.1 －0.5 36.1 燃烧热/(kJ·mol －1)1 560.72 221.52 877.63 535.6( )A ．正庚烷在常温常压下肯定不是气体B ．烷烃燃烧热和其所含碳原子数呈线性关系C ．随碳原子数增加，烷烃沸点逐渐升高D ．随碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都成比例增加解析 随碳原子数增加，烷烃沸点和燃烧热都增大，但不是成比例增加，所以D 错误。
答案 D8．(能力提升)100 ℃时，两种烃蒸气组成的混合气体完全燃烧后所得CO 2和H 2O 的物质的量随混合烃的总物质的量变化如图所示。
则下列对该混合烃组成的判断正确的是( )A ．一定含有甲烷B ．一定含有乙烯C ．一定含有苯D ．一定不含乙烯解析 选取混合烃的总物质的量为1 mol 研究，生成的CO 2和H 2O 的物质的量分别为1.6mol 和2 mol ，所以其平均分子组成为C 1.6H 4，所以混合气体中一定含有甲烷，另一种烃 分子中一定含有4个氢原子，可能是乙烯。
答案 A二、非选择题9．实验室制乙烯的反应原理为CH 3CH 2OH ――→浓硫酸170 ℃CH 2===CH 2＋H 2O, 制取时，常因温度过高 而发生副反应，使部分乙醇跟浓硫酸反应生成二氧化硫、二氧化碳、水蒸气和炭黑。
(1)请用图中编号为①、②、③、④的装置设计一个实验，以验证上述反应混合气体中含有CO 2、SO 2和水蒸气。
用装置的编号表示装置的连接顺序(按产物气流从左到右)： ________―→________―→________―→________。
(2)实验时装置①中A 瓶的现象是________________________________________________________________________， 原因是_______________________________________________________________。
B 瓶中的现象是_______________________________________________________； B 瓶溶液的作用是_________________________________________________________。
若C 瓶中品红溶液不褪色，说明____________________________________________。
(3)装置③中加的固体药品是________，以验证混合气体中有________。
装置②中盛的溶液是________，以验证混合气体中的____________。
(4)装置①在整套装置中所放位置的理由是__________________________________ ________________________________________________________________________。
答案 (1)④ ③ ① ②(2)品红褪色 混合气中有SO 2 橙色褪去 除SO 2气体 SO 2被除尽 (3)无水CuSO 4 水蒸气 澄清石灰水 CO 2(4)①要在③之后，否则气流会带出水蒸气，干扰水的检验；①要在②之前，否则SO 2也会使石灰水变浑浊，干扰CO 2的检验10．(1)请写出烷烃在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式：_______________________ _______________________________________________________________________。
有①甲烷，②乙烷，③丙烷，④丁烷4种烷烃，试回答(2)～(5)题(填序号)： (2)相同状况下，等体积的上述气态烃充分燃烧，消耗O 2的量最多的是________。
(3)等质量的上述气态烃，在充分燃烧时，消耗O 2的量最多的是________。
(4)在120 ℃、1.0×105Pa 条件下，某气态烃与足量的O 2完全反应后，测得反应前后气体的体积没有发生改变，则该烃为________。
(5)10 mL 某气态烃，在50 mL O 2中充分燃烧，得到液态水，以及体积为35 mL 的混合气体(所有气体体积均在同温、同压下测定)。
该气态烃是________。
答案 (1)C n H 2n ＋2＋3n ＋12O 2――→点燃n CO 2＋(n ＋1)H 2O(2)④ (3)① (4)① (5)②11．把1体积CH 4和4体积Cl 2组成的混合气体充入大试管中，将此试管倒立在盛有AgNO 3溶液的水槽中，放在光亮处，片刻后发现试管壁上有油状液滴出现，该油状液滴可能是________，水槽中还观察到________，原因是________(用离子方程式解释)。
若向水槽中再滴入几滴紫色石蕊试液又观察到________，原因是__________________________________________。
解析 CH 4和Cl 2光照生成CH 3Cl(气体)、CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4、HCl ，随着反应进行， Cl 2不断消耗，黄绿色逐渐消失，又由于生成的CH 2Cl 2、CHCl 3、CCl 4常温下均为无色液 体，Cl 2易溶于有机溶剂，使试管壁上有黄色油滴；因生成的HCl 易溶于水，反应后， 试管内气体压强减小，水位在试管内上升，HCl 溶于水后，与AgNO 3反应生成AgCl 白 色沉淀，同时溶液中溶质为HNO 3，故加入紫色石蕊试液后溶液变红。
答案CH2Cl2、CHCl3、CCl4有白色沉淀产生Ag＋＋Cl－===AgCl↓溶液变红因反应生成HNO3使溶液显酸性A．具有相同的分子式 B．互为同分异构体C．互为同系物D．具有相同的最简式解析由“键线式”信息可得分子式为C12H24；由对称性得一氯化物有2种，与乙烯相比，最简式相同。
答案C12H24 2 D。
