高中人教版 (2019)认识有机化合物优秀同步练习题

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一、学习目标 明确内容要求，落实学习任务
二、思维导图 构建知识体系，加强学习记忆
三、知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识
四、效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点
五、问题探究 探究重点难点，突破学习任务
六、分层训练 课后训练巩固，提升能力素养
【学习目标】
1．了解烷烃的主要物理性质和化学性质。
2．熟练掌握甲烷的主要性质。
3．认识取代反应的概念及特点。
重点:甲烷的性质、取代反应的概念。
难点:烷烃的化学性质。
【思维导图】
【知识导学】
一、甲烷的存在、性质及用途
1、甲烷的存在： 、沼气、油田气、煤矿坑道气（煤层气或瓦斯气)、页岩气的主要成分都是甲烷。“可燃冰”是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中的天然气水合物( )。
2、甲烷的物理性质：甲烷是 的气体，标准状况下的密度为0.717g/L， 溶于水。
3、甲烷的化学性质
（1）稳定性：通常情况下，甲烷与 一般都不发生反应，也不能使酸性KMnO4溶液和溴水 。但在特定的条件下，也会发生某些反应。
（2）取代反应：
A.实验探究CH4与Cl2的反应——【实验7-1】
B.取代反应的概念：有机物分子里的某些原子或原子团被其它原子或原子团所代替的反应叫取代反应。特点：是“ ”，类似无机反应中的 反应，注意在书写化学方程式时，防止漏写产物中的小分子。

【特别说明】①反应需在光照条件下进行，参加反应的物质必须是氯气不能是 。
②Cl2与CH4反应生成了五种产物：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl。其中 最多。有机产物中只有CHCl3在常温下是气体，其他均为液体，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四种产物均不溶于水。
a.一氯甲烷(CH3Cl)：常温下是 , 溶于水,可用作 、 、香料等。
b.二氯甲烷(CH2Cl2)：常温下是 ,难溶于水,是一种优秀的溶剂，通用的有机溶剂，可溶解许多有机和无机物质，还可用作低温热浴和冷却剂。
c.三氯甲烷(CHCl3)：又称 ，常温下是 ， 溶于水，主要用来生产氟利昂，常用作有机溶剂，氯仿在历史上曾作为麻醉剂用于外科手术。
d.四氯化碳(CCl4)：常温下是 ，难溶于水，用作优良的溶剂和高效 。
③在取代反应中，甲烷的四个氢原子可以依次 被取代，最终完全被取代，四级反应 发生，无先后次序，产物是 ，通常不能用于制取某卤代烃。
④书写有机反应的化学方程式通常用 ，而不用 。
⑤取代反应与置换反应的区别
（3）氧化反应：甲烷易燃，燃烧时发出蓝色火焰。1ml CH4完全燃烧放出890kJ热量。
①现象：明亮的 色火焰，放出大量的热， 。
②结论：甲烷可以在空气中完全燃烧，发生 反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热。
③化学方程式：CH4+2O2CO2+2H2O
【特别提醒】甲烷在点燃前必须验纯。如果点燃甲烷和氧气或空气的混合物，就会立即发生爆炸。煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体爆炸有关。为了保证安全生产，必须采取通风、严禁烟火等措施。
（4）高温分解：、。
4、甲烷的用途
（1）高效、较清洁燃料；
（2）化工原料——甲烷高温分解可得炭黑，用作颜料、油墨、油漆以及橡胶的添加剂等；制氯仿和CCl4等重要的溶剂。氧化制甲醇、制氟里昂制冷剂。
二、烷烃的性质
1、烷烃的物理性质
（1）递变规律(随碳原子数n递增)
①烷烃的熔、沸点 ，随碳原子数的增加而逐渐 ；
②碳原子数≤4的烷烃及新戊烷在常温常压下是 ；
③烷烃的相对密度都 ，且随碳原子数的增加而逐渐 ；
④碳原子数相同的烷烃，支链越多，熔、沸，点越 。
（2）相似性
①烷烃 而易溶于有机溶剂；
②液态烷烃的密度均 1g·cm-3。
【特别说明】（1）随着分子里碳原子数的递增，它们在常温下的状态由气态、液态到固态：C1～C4为 态，C5～C16为 态，C17以上为 态；
（2）它们的沸点和液态时的密度也都逐渐升高和增大。其原因是烷烃是 晶体，随着碳原子数增多，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力 ，因而熔沸点逐渐 。当相对分子质量相同时，烷烃支链越多，熔沸点越 。
（3）注意分析随着碳原子数增加，烷烃分子的含碳量和含氢量的递变规律：含碳量逐渐 ，含氢量逐渐 。
【思考与讨论p63】参考答案：
（1）烷烃的物理性质，其状态有气态、液态、固态，难溶于水；
（2）烷烃的化学性质，如燃烧生成CO2和H2O。
2、烷烃的化学性质
（1）稳定性：在通常情况下，烷烃比较稳定，跟 等都不反应。
（2）燃烧反应
与甲烷相似，烷烃可以在空气中完全燃烧，发生氧化反应，生成二氧化碳和水，并放出大量的热。烷烃燃烧通式：
（3）取代反应
①概念：有机化合物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团代替的反应叫做取代反应。
②在光照条件下均可与氯气发生 反应。
（4）高温分解：烷烃在较高温度下会发生分解，包括烷烃的裂解、裂化。
①C4H10CH2= CH2（乙烯）+ CH3CH3
②。
这个性质常被应用于石油化工和天然气化工生产中，从烷烃可得到一系列重要的化工基本原料和燃料。
三、有机物的性质
1、概念
有机化合物是指绝大多数含 元素的化合物，简称有机物。有机化合物种类繁多（在自然界发现的和人工合成的物质已超过1亿种，其中绝大多数都是有机化合物)，绝大多数有机物属于 化合物，属于 。
2、有机物的通性
（1）溶解性：多数有机物 溶于水， 溶于有机溶剂（如汽油、甲
烷、苯等)。
（2）耐热性：多数有机物不耐热、熔点
（3）导电性：多数有机物为 ， 导电。
（4）可燃性：绝大多数有机物可以 。
（5）稳定性：多数有机物加热时 。
【特别提醒】有机反应往往比较复杂，常有很多副反应发生，很多反应需要在 、光照或使用 的条件下进行。因此有机反应方程式中常用 连接，而不用 连接。
3、有机物种类繁多的主要原因：
①碳原子的结构特征是最外层有 个电子，常常以共价键与碳原子或别的原子结合；
②碳碳间除能形成 键外，还能形成 键和 键，并且能形成长的 或 ；
③有机物普遍存在 。
【效果检测】
1．请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
（1）分子式为C4H10的有机物属于烷烃。( )
（2）烷烃都不能发生氧化反应。( )
（3）符合通式CnH2n＋2的烃一定是烷烃。( )
（4）烷烃同分异构体之间，支链越多，沸点越高。( )
（5）1ml乙烷分子中含有8NA个共价键。( )
（6）在一定条件下，烷烃能与氯气、溴水等发生取代反应。( )
（7）常温常压下，CH4、C2H6和C3H8为气体，C4H10、C6H14呈液态。( )
（8）使用天然气(主要成分为CH4)的燃气灶，改用液化石油气(主要成分为C4H10)，应减小进气量或增大进风量。( )
(9)常温下烷烃与酸、碱、强氧化剂不反应。( )
(10)甲烷与足量氯气在光照条件下反应可生成难溶于水的油状液体。( )
2．碳在地壳中的含量很低，但是含有碳元素的有机物却分布极广。
（1）观察下面几种烷烃的球棍模型：
与C互为同系物的是 （填字母，下同），与C互为同分异构体的是 。
（2）写出下列链状烷烃的分子式：
①含有30个氢原子的烷烃的分子式为 ．
②假如某烷烃的相对分子质量为142，则该烷烃的分子式为 ．
（3）利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组在实验室模拟上述过程，其设计的模拟装置如图．
根据设计要求回答：
①装置B有三种功能：a．控制气流速度；b．均匀混合气体；c． 。
②设,若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应 。
③装置D的石棉中均匀混有粉末，其作用是 。
④装置E的作用是 （填序号）。
A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢
【问题探究】
►问题一 如何理解取代反应？
【典例1】实验小组探究甲烷与氯气的取代反应，装置、现象如下：
下列说法不正确的是A．饱和溶液可以减少氯气的溶解
B．出现油状液滴，说明全部转化为
C．产生白雾以及试管内液面上升与的生成有关
D．若用铝箔套住装满和的试管，一段时间后没有明显变化
【解题必备】1.甲烷与卤素单质发生取代反应时易错的四个方面（1）反应物：卤素单质(纯卤素)和甲烷，不能是卤素单质的水溶液。（2）生成物：反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不一，但很难出现全部是某一种产物的现象，其中卤化氢的物质的量最多。（3）反应条件：光照(室温下在暗处不发生反应)。（4）反应特点：用“―→”而不用“===”，仍遵守质量守恒定律，需要配平。
2.取代反应和置换反应的区别
【变式1-1】下列化学反应中不属于取代反应的是( )
A．CH3CH2Cl＋Cl2 eq \(――→,\s\up7(光)) CH3CHCl2＋HCl
B．CH3OH＋HCl eq \(――→,\s\up7(光)) CH3Cl＋H2O
C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
D．CH3—CH2—Br＋H2O eq \(――→,\s\up7(NaOH),\s\d5(△)) CH3—CH2—OH＋HBr
【变式1-2】在光照条件下，与能发生取代反应。若将与反应，待反应完成后测得不存在甲烷，且四种有机取代物的物质的量之比为：，则消耗的为
A．B．C．D．
►问题二 如何看待甲烷的功过是非？
【典例2】下列叙述错误的是
A．通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、高锰酸钾溶液都不反应
B．甲烷化学性质稳定，不能被任何氧化剂氧化
C．甲烷与Cl2反应无论生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3还是CCl4，都属于取代反应
D．甲烷的四种有机取代产物有一种气态，其余三种为液态且都不溶于水
【解题必备】1.甲烷是一种无色、无味、极难溶于水的可燃性气体‌。在常温常压下，甲烷是气态，当温度降低到-161.5℃时，甲烷会变成液态；当温度进一步降低到-182.5℃时，甲烷会变成固态。由于其无色无味，甲烷在泄漏时很难被察觉，因此通常会在天然气中添加一些有特殊气味的物质，如硫醇，以便在泄漏时能够及时被发现。
2.‌甲烷的化学性质相对稳定‌。在通常情况下，甲烷不会与强酸（如硫酸）、强碱（如氢氧化钠）或强氧化剂（如高锰酸钾）发生反应。然而，在光照条件下，甲烷能与氯气发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳等一系列产物。
3.‌甲烷的应用非常广泛‌。它是天然气、页岩气、可燃冰等的主要成分，具有重要的能源价值。此外，甲烷还可以用作制造氢、一氧化碳、炭黑、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质的原料。
4.‌甲烷对环境有一定影响‌。作为一种非CO2温室气体，甲烷在大气的平流层会被分解为水蒸气，从而导致臭氧层被破坏。因此，合理利用和管理甲烷资源对于环境保护具有重要意义。
【变式2-1】甲烷是一重要的工业原料，下列叙述错误的是
A．甲烷分子的空间结构呈正四面体形
B．甲烷分子中的两个氢原子被氯原子取代后，可形成两种不同结构的分子
C．甲烷是重要的化工原料，其分解产物可用于合成氨工业
D．煤矿中的爆炸事故多与甲烷气体有关，在生产中必须采取通风、禁烟等措施
【变式2-2】实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气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( )
►问题三 如何理解烷烃性质性质规律？
【典例3】下列有关烷烃的叙述不正确的是( )
A．烷烃分子中所有的键都是单键
B．光照条件下，烷烃都能与氯气发生取代反应
C．符合通式CnH2n＋2的烃类一定是烷烃
D．随着碳原子数的增加，烷烃熔、沸点逐渐降低
【解题必备】烷烃分子中碳碳键、碳氢键都是单键，符合通式CnH2n＋2；烷烃的主要化学性质为：稳定性，不与强酸、强碱、强氧化剂发生反应，但是能够发生燃烧氧化，在光照条件下，与卤素单质发生取代反应，高温下发生分解反应等。【变式3-1】直链烷烃的熔点和沸点随碳原子数变化如图所示，下列有关说法正确的是
A．直链烷烃的熔点随分子中碳原子数的增加一定逐渐升高
B．c区物质发生裂化得到的所有产物均在a、b区
C．已知汽油的化学成份为的直链烷烃，则分馏石油时，收集汽油的温度应控制在20~200℃左右
D．原使用煤气的燃气灶，改为用天然气，应增大进气量或减小进风量
【变式3-2】下列关于烷烃性质的叙述正确的是
A．烷烃的沸点随碳原子数增加而逐渐降低
B．在光照条件下，烷烃易与溴水发生取代反应
C．烷烃易被酸性高锰酸钾溶液氧化
D．烷烃的卤代反应很难得到纯净的产物
【分层训练】
基础强化
1．下列关于烷烃的结构及性质的说法错误的是
A．烷烃均难溶于水，相对密度均小于1
B．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此，烷烃不能发生氧化反应
C．物质的沸点：正戊烷>异戊烷>正丁烷>丙烷
D．分子通式为的烃一定是烷烃
2．液化石油气中含有丙烷，且丙烷中碳原子成键特点与CH4中碳原子相似，性质相似。下列有关丙烷的叙述中不正确的是
A．分子中碳原子不在一条直线上B．光照下能够发生取代反应
C．丙烷与甲烷不是同系物D．丙烷不能使酸性KMnO4溶液褪色
3．关于烷烃性质的叙述中正确的是
A．烷烃同系物的熔、沸点一般随分子内碳原子数的增多逐渐升高
B．烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大，从比水轻递增到比水重
C．CH4与氯气反应可得四种有机化合物，故C2H6与氯气反应可得六种有机化合物
D．烷烃不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，因此烷烃不能发生氧化反应
4．下列说法错误的是
A．甲烷分子具有正四面体结构
B．同系物都符合同一通式
C．同分异构体的物理性质不同，化学性质一定相似
D．等物质的量的正丁烷和异丁烷分子中共价键数目相同
5．下列关于甲烷认识不正确的是
A．碳元素的化合价为B．最广泛的用途是用作清洁燃料
C．密度比氢气大D．实验室可以用排水法收集
6．下列反应中，属于取代反应的是
A．B．
C．D．
7．关于CH4与Cl2的反应，说法错误的是
A．室温下，光照时反应可发生B．产物中有易溶于水的物质生成
C．属于取代反应D．属于置换反应
8．烷烃是重要的化工原料和能源物资。
（1）下列各图均能表示甲烷的分子结构，其中最能反映其真实存在情况的是_______(填字母)。
A． B． C．D．
（2）某课外活动小组利用如图所示装置探究甲烷和氯气的反应：

①实验中可观察到的现象有 (填字母)。
A．试管内液面上升，最终充满试管 B．试管内气体颜色逐渐变深
C．试管内壁出现油状液滴 D．试管内有少量白雾生成
②用饱和食盐水而不用水的原因是 。
③请写出生成一氯甲烷的化学反应方程式： 。
（3）某链状烷烃的相对分子质量为72，该烷烃的分子式为 。
（4）有机物C2H6O、C2H5Cl、CH3CH=CH2、C4H10中，与甲烷互为同系物的是 。
素养提升
1．某有机物在氧气中充分燃烧，生成的和的物质的量之比为，则下列说法中错误的是
A．该有机物可能为甲烷或甲醇
B．该有机物分子中C、H个数之比为
C．该有机物中可能含有C、H、O三种元素
D．若标准状况下两种气态烃组成的混合物完全燃烧生成的和，则混合烃中一定存在甲烷
2．下列有关甲烷的取代反应的叙述正确的是
A．甲烷与氯气的物质的量之比为1:1，混合后发生取代反应只生成
B．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物中最多
C．甲烷与氯气发生取代反应，生成的产物为混合物
D．完全生成，最少需要
3．下列关于甲烷与氯气的反应表述正确的是
A．该反应为置换反应
B．若过量，则有机产物仅为
C．若生成等物质的量的四种有机产物则需消耗
D．反应条件是水浴加热
4．如图是甲烷与氯气的光照实验，下面关于该实验的说法不正确的是
A．该反应属于取代反应
B．气体颜色变浅，试管液面上升
C．试管壁的油状液滴其成分为所有生成物
D．饱和食盐水有除去氯化氢的作用
5．下列反应属于取代反应的是
A．
B．
C．
D．
6．下列关于烷烃的说法不正确的是
A．烷烃的分子式可用通式表示
B．戊烷存在三种同分异构体
C．中三个碳原子处于一条直线上
D．与互为同系物
7．2008年北京奥运会“祥云”火炬用的是环保型燃料——丙烷，悉尼奥运会火炬所用燃料为65%丁烷和35%丙烷。下列有关物质说法不正确的是
A．正丁烷和异丁烷中碳原子均不可能共平面
B．分子式为、、、的有机化合物分别有1种、2种、4种、9种结构(不考虑立体异构)
C．所有链状烷烃分子中，碳碳键数目均比碳原子数目少1
D．等质量的丙烷和丁烷完全燃烧时，前者耗氧量大
8．几种烷烃分子的球棍模型如图所示：
请回答：
（1）写出E的所有同分异构体的结构简式 。
（2）B和氯气反应生成一氯代物的化学方程式 。
（3）等质量的A、B、C充分燃烧时，消耗的量最多的是 (填名称)。
（4）W与D互为同系物，分子中碳与氢的质量比为。现取两支试管，分别加入适量溴水，实验操作及现象如下：
有关W的说法正确的是___________。
A．相同条件下，W的密度比水小
B．W的同分异构体共有6种
C．试管1中下层褪色是因为W与溴水发生了取代反应
D．实验后试管2中的有机层是上层还是下层，可通过加水确定
（5）A和反应的机理为自由基(带有单电子的原子或原子团，如、)反应，包括以下几步：
①写出由生成过程中链传递的方程式： ， 。
②已知：断裂中和中键分别需要吸收439kJ和431kJ的能量。则反应 能量(填“吸收”或“放出”)
实验装置
实验原理
光光
CH4+Cl2 ――→CH3Cl(气体)+HCl，CH3Cl+Cl2 ――→CH2Cl2(液体)+HCl，
光光
CH2Cl2+Cl2 ――→CHCl3(液体)+HCl，CHCl3+Cl2 ――→CCl4(液体)+HCl
实验用品
甲烷、氯气、饱和食盐水；铁架台、硬质大试管、铝箔套、水槽。
实验步骤
取两支硬质大试管，均通过排饱和食盐水的方法先后各收集半试管甲烷和半试管氯气，分别用铁架台固定好(如图7-8)。其中一支试管用铝箔套上，另一支试管放在光亮处（不要放在日光直射的地方）。静置，比较两支试管内的现象。
实验现象
实验现象
原因分析
无光照
无明显变化
无光照该反应 发生
光照
试管内气体颜色变浅
氯气逐渐
试管壁上有油状液滴
生成 的液体
试管中液面上升
生成的气体 中使试管内压强减小
可能观察到白雾
生成了易溶于水的
水槽中有固体析出
饱和
实验结论
甲烷和氯气在光照的条件下发生反应，生成难溶于水的有机物。
实验说明
①CH4 与纯卤素单质发生取代反应，与氯水、溴水不反应。
②CH4 与 Cl2 的光照取代反应是一个连锁反应，各取代产物都有，有机产物在通常下的状态是“一气三液”。
反应类型
取代反应
置换反应
定义
有机分子内的原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应
一种单质和一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应
反应特点
反应物：有机物与单质或化合物
生成物： 有单质
很多反应进行不完全，速度慢
反应物：一种单质和一种化合物；
生成物：新的单质和新的化合物；
一般能反应完全，速度快
本质
反应中无电子得失
反应中有电子转移
反应条件
反应受催化剂、温度、光的影响
水溶液中置换遵循“以强制弱”的原则
现象
ⅰ.光照后，产生白雾，混合气体颜色变浅
ⅱ.试管内液面上升
ⅲ.试管壁出现油状液滴
类别
取代反应
置换反应
实例
eq CH4＋Cl2\(――→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl
eq Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
反应物
一种化合物和另一种化合物或单质
一种单质和一种化合物
生成物
一般生成两种化合物
另一种化合物和另一种单质
反应中电
子得失
不一定发生电子转移，不一定是氧化还原反应
一定发生电子转移，一定是氧化还原反应
反应是
否可逆
部分是可逆反应
一般是不可逆反应
反应
条件
大多需加热、光照、催化剂等
一般只需常温或加热
Ⅰ.链引发
Ⅱ.链传递
Ⅲ.链终止
……
……