2024-2025學(xué)年新教材高中化學(xué)第3章簡(jiǎn)單的有機(jī)化合物第1節(jié)第1課時(shí)認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物的一般性質(zhì)碳原子的成鍵特點(diǎn)練習(xí)含解析魯科版必修第二冊(cè)

PAGEPAGE10第1課時(shí)相識(shí)有機(jī)化合物的一般性質(zhì)碳原子的成鍵特點(diǎn)夯實(shí)基礎(chǔ)輕松達(dá)標(biāo)1.二氟甲烷(CH2F2)是性能優(yōu)異的環(huán)保產(chǎn)品,它可替代某些會(huì)破壞臭氧層的“氟里昂”產(chǎn)品,用作空調(diào)、冰箱和冷凍庫(kù)的制冷劑。對(duì)二氟甲烷的敘述正確的是()A.只有1種結(jié)構(gòu) B.屬于烴C.有2種結(jié)構(gòu) D.為正四面體結(jié)構(gòu)答案A解析甲烷是正四面體結(jié)構(gòu),其分子中的四個(gè)氫原子是完全等效的,甲烷的二氟代物只有一種,選項(xiàng)A正確;二氟甲烷(CH2F2)不屬于烴,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;甲烷是正四面體結(jié)構(gòu),其分子中的四個(gè)氫原子是完全等效的,甲烷的二氟代物只有一種,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;甲烷是正四面體結(jié)構(gòu),碳原子位于正四面體的中心,4個(gè)氫原子分別位于正四面體的4個(gè)頂點(diǎn),當(dāng)甲烷分子上的2個(gè)氫原子被氯原子取代后,由于原子之間的相互影響,鍵長(zhǎng)、鍵角都發(fā)生了改變,所以就不再是正四面體結(jié)構(gòu)了,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。2.古絲綢之路貿(mào)易中的下列商品,主要成分屬于無機(jī)物的是()A.瓷器B.絲綢C.茶葉D.中草藥答案A解析瓷器是以黏土為主要原料燒制而成的,黏土屬于無機(jī)非金屬材料;絲綢的主要成分為蛋白質(zhì),而蛋白質(zhì)是含C、H、O、N、S、P等元素的有機(jī)物;茶葉、中草藥的主要成分均為有機(jī)物。故答案為A。3.乙烷與氯氣反應(yīng)得到的有機(jī)產(chǎn)物最多有()A.10種 B.9種 C.8種 D.7種答案B解析乙烷的一氯取代物和五氯取代物取代產(chǎn)物種數(shù)相同,各有1種,二氯取代物和四氯取代物取代產(chǎn)物種數(shù)相同,各有2種,三氯取代物有2種,六氯取代物1種,所以共有9種。4.下列事實(shí)中能證明甲烷分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)的是()A.CH3Cl只代表一種物質(zhì)B.CH2Cl2只代表一種物質(zhì)C.CHCl3只代表一種物質(zhì)D.CCl4只代表一種物質(zhì)答案B解析對(duì)于甲烷的正四面體結(jié)構(gòu),因?yàn)槠?個(gè)頂點(diǎn)的位置完全相同,所以它的一氯代物(CH3Cl)、二氯代物(CH2Cl2)、三氯代物(CHCl3)、四氯代物(CCl4)都只有一種。而假如甲烷是平面正方形結(jié)構(gòu),雖然4個(gè)C—H鍵都完全相同,但4個(gè)角上的氫原子的位置關(guān)系可能相鄰,也可能相間,CH2Cl2應(yīng)有兩種。但事實(shí)上CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu),所以CH2Cl2只代表一種物質(zhì)可說明甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)。5.室溫下,下列關(guān)于甲烷與Cl2的取代反應(yīng)所得產(chǎn)物的說法正確的是()A.都是有機(jī)物B.都不溶于水C.有一種氣態(tài)物質(zhì),其余均是液體D.除一種物質(zhì)外其余均是四面體結(jié)構(gòu)答案D解析甲烷與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物中有HCl,HCl不是有機(jī)物,且易溶于水;產(chǎn)物中HCl、CH3Cl是氣態(tài)物質(zhì);除HCl外,其余產(chǎn)物均為四面體結(jié)構(gòu)。6.下列關(guān)于碳原子的成鍵特點(diǎn)及成鍵方式的理解,正確的是()A.飽和有機(jī)物中碳原子不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)B.碳原子只能與碳原子形成不飽和鍵C.任何有機(jī)物中氫原子數(shù)目不行能為奇數(shù)D.5個(gè)碳原子之間能夠形成五個(gè)碳碳單鍵答案D解析烷烴中的碳原子都是飽和碳原子,飽和碳原子能發(fā)生取代反應(yīng),故A錯(cuò)誤;碳原子與碳原子可以形成不飽和鍵,如烯烴,也可以形成飽和鍵,如烷烴,故B錯(cuò)誤;有的有機(jī)物分子中含有奇數(shù)個(gè)氫原子,如一氯甲烷、三氯甲烷等,故C錯(cuò)誤;5個(gè)碳原子可以形成碳環(huán),可以帶支鏈,也可以不帶支鏈,兩種狀況都含有5個(gè)C—C單鍵,故D正確。7.下列各項(xiàng)表達(dá)正確的是()A.氟原子的結(jié)構(gòu)示意圖:B.CO2的分子模型示意圖:C.CCl4的電子式:ClD.CH4的結(jié)構(gòu)式:答案D解析氟原子的結(jié)構(gòu)示意圖為,CO2分子中三個(gè)原子在一條直線上,CCl4的電子式為。8.下列說法正確的是()A.1H、2H、3H互為同素異形體B.O2、O3互為同位素C.HClO和H—O—Cl為兩種物質(zhì)D.CH4和CH3CH3都屬于烷烴答案D解析A項(xiàng)中三者互為同位素,錯(cuò)誤;B項(xiàng)中二者互為同素異形體,錯(cuò)誤;C項(xiàng)中為次氯酸的分子式和結(jié)構(gòu)式,為同一種物質(zhì),錯(cuò)誤;D項(xiàng)中甲烷和乙烷都屬于烷烴,正確。9.(1)某氣態(tài)烴A在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.8L,其質(zhì)量為2g,該烴中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%,則該烴的分子式為,電子式為,結(jié)構(gòu)式為,其空間構(gòu)型為。

(2)烷烴B中含有200個(gè)氫原子,則烴B的分子式為。

(3)烷烴C的分子中含有22個(gè)共價(jià)鍵,則烴C的分子式為。

(4)若把CH4分子放在一個(gè)立方體中,其中一個(gè)氫原子在立方體的頂點(diǎn),如下圖所示,試在該立方體中用畫出另外三個(gè)氫原子的位置,并用短線與碳原子相連。答案(1)CH4H正四面體形(2)C99H200(3)C7H16(4)解析(1)烴A的物質(zhì)的量為=0.125mol,A物質(zhì)的摩爾質(zhì)量M==16g·mol-1;1mol烴A中含氫原子的物質(zhì)的量為n(H)==4mol;1mol烴A中含碳原子的物質(zhì)的量為n(C)==1mol,所以該烴的分子式為CH4。(2)依據(jù)烷烴的通式CnH2n+2可得,2n+2=200,則n=99,烷烴B的分子式為C99H200。(3)在烷烴分子中,n個(gè)碳原子形成n-1個(gè)碳碳單鍵,(2n+2)個(gè)氫原子形成(2n+2)個(gè)碳?xì)滏I,因此共價(jià)鍵數(shù)為n-1+2n+2=22,n=7,則烷烴C的分子式為C7H16。(4)甲烷分子為正四面體形結(jié)構(gòu),分子中四個(gè)C—H鍵長(zhǎng)度相等,除已經(jīng)畫出的碳?xì)滏I,另外三個(gè)C—H鍵中的氫原子的位置應(yīng)當(dāng)在立方體的頂點(diǎn)。在甲烷分子的正四面體中,隨意三個(gè)氫原子可構(gòu)成一個(gè)平面正三角形,因此立方體中CH4的結(jié)構(gòu)為:。提升實(shí)力跨越等級(jí)1.下列關(guān)于甲烷的說法不正確的是()A.甲烷的分子式是CH4,是氫元素養(yǎng)量分?jǐn)?shù)含量最高的烴B.甲烷中最多三個(gè)原子共面C.CCl4可由CH4制得,CCl4可萃取碘水中的碘D.1mol甲烷和氯氣光照充分反應(yīng),最多消耗2mol氯氣答案D解析甲烷的分子式是CH4,甲烷是氫元素養(yǎng)量分?jǐn)?shù)含量最高的烴,故A正確;甲烷是正四面體結(jié)構(gòu),最多三個(gè)原子共面,故B正確;四氯化碳是甲烷的完全取代產(chǎn)物,可由CH4制得,是一種有機(jī)溶劑,和水互不相溶,碘在其中的溶解度大于在水中的溶解度,CCl4可萃取碘水中的碘,故C正確;甲烷分子中的四個(gè)氫原子均可以被氯原子取代,1mol甲烷中有4mol氫原子,甲烷和氯氣光照充分反應(yīng),1mol甲烷最多消耗4mol氯氣,故D錯(cuò)誤。2.如圖中的大黑點(diǎn)代表原子序數(shù)為1~18的元素的原子實(shí)(原子實(shí)是原子除最外層電子后剩余的部分),小黑點(diǎn)代表未用于形成共價(jià)鍵的最外層電子,短線代表共價(jià)鍵。下列各圖表示的結(jié)構(gòu)與化學(xué)式肯定不相符的是()選項(xiàng)ABCD圖式化學(xué)式NH3C2H4CCl4CO2答案C解析氨氣分子中氮原子與氫原子形成三個(gè)共價(jià)鍵,還有一個(gè)孤電子對(duì),故A正確;乙烯分子中碳原子與碳原子形成碳碳雙鍵,是平面結(jié)構(gòu),故B正確;四氯化碳分子中氯原子的最外層還有三個(gè)孤電子對(duì)未畫出,正確的圖式為,故C錯(cuò)誤;二氧化碳分子中碳原子分別與兩個(gè)氧原子形成2個(gè)共價(jià)鍵,每個(gè)氧原子還有2個(gè)孤電子對(duì),故D正確。3.下列關(guān)于CH4和的敘述不正確的是()A.均能用組成通式CnH2n+2來表示B.二者均為烷烴,在光照條件下均可與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)C.分子中的碳原子可能共平面D.二者都是飽和烴答案C解析因二者均為烷烴,都符合通式CnH2n+2,都是飽和烴,都可與Cl2發(fā)生取代反應(yīng),A、B、D正確;依據(jù)甲烷的正四面體結(jié)構(gòu)推斷,分子中間碳原子連接3個(gè)碳原子和一個(gè)氫原子,呈四面體形結(jié)構(gòu),則四個(gè)碳原子不行能共平面,C錯(cuò)誤。4.(雙選)下列敘述中正確的是()A.含5個(gè)碳原子的有機(jī)物,每個(gè)分子中最多可形成4個(gè)C—C鍵B.正戊烷分子中全部原子均在一條直線上C.碳碳間以單鍵結(jié)合,碳原子剩余價(jià)鍵全部與氫原子結(jié)合的烴不肯定符合通式CnH2n+2D.分子式為C3H8與C6H14的兩種有機(jī)物肯定互為同系物答案CD解析碳原子可以形成碳鏈,無論帶支鏈,還是不帶支鏈,5個(gè)碳原子的有機(jī)物都含有4個(gè)C—C單鍵;碳原子可以形成碳環(huán),可以帶支鏈,也可以不帶支鏈,5個(gè)碳原子的有機(jī)物都含有5個(gè)C—C單鍵,故A錯(cuò)誤;正戊烷分子中,甲基中的原子形成立體結(jié)構(gòu),正戊烷也是立體結(jié)構(gòu)的有機(jī)物,所以正戊烷分子中全部原子在一條直線上是錯(cuò)誤的,故B錯(cuò)誤;不僅飽和鏈烴中只含有C—C單鍵與C—H單鍵,環(huán)烷烴中也只含有C—C單鍵與C—H單鍵,故C正確;滿意通式為CnH2n+2的有機(jī)物是烷烴,互為同系物,所以分子式為C3H8與C6H14的兩種有機(jī)物肯定互為同系物,故D正確。5.(2024全國(guó)2,9)試驗(yàn)室中用如圖所示的裝置進(jìn)行甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的試驗(yàn)。光照下反應(yīng)一段時(shí)間后,下列裝置示意圖中能正確反映試驗(yàn)現(xiàn)象的是()答案D解析CH4和Cl2反應(yīng)生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物,其中CH3Cl常溫下是氣體,難溶于水,CH2Cl2、CHCl3和CCl4常溫下是無色油狀液體,難溶于水,HCl極易溶于水,故試管內(nèi)氣體體積減小,顏色變淡,液面上升,試管壁上有無色油狀液滴出現(xiàn),D項(xiàng)正確。6.分析下表中各項(xiàng)的排布規(guī)律,按此規(guī)律排布C8H18在表中應(yīng)為()12345C2H4C2H6C2H6OC2H4O2C3H6678910C3H8C3H8OC3H6O2C4H8C4H10A.第24項(xiàng) B.第25項(xiàng)C.第26項(xiàng) D.第27項(xiàng)答案C解析依據(jù)表格中所給的項(xiàng)目可知,每四項(xiàng)為一個(gè)周期,每一個(gè)周期中四種物質(zhì)的碳原子數(shù)均相同,且碳原子數(shù)均比周期數(shù)多1,由于C8H18的碳原子數(shù)為8,故為第七個(gè)周期中第2種物質(zhì),其所在的位置為4×6+2=26,故選C。7.如圖是部分烴的球棍模型(小球代表氫原子,大球代表碳原子),請(qǐng)回答下列問題:(1)寫出Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ五種烴分子的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式、、、、。

(2)Ⅰ分子呈形結(jié)構(gòu),兩碳?xì)滏I之間的夾角為。

(3)Ⅰ和Ⅱ在常溫下(填“是”或“不是”)氣態(tài)。

(4)依據(jù)Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可知,有機(jī)物分子中碳原子之間不僅可以形成單鍵,還可以形成。

答案(1)CH2CH2CH≡CHCH3—CH2—CH2—CH3CH3—CH2—CH2—CH2—CH3(2)正四面體109°28'(3)是(4)雙鍵、三鍵解析(1)Ⅰ為CH4,Ⅱ?yàn)镃H2CH2,Ⅲ為CH≡CH,Ⅳ為CH3—CH2—CH2—CH3,Ⅴ為,Ⅵ為CH3—CH2—CH2—CH2—CH3。(2)CH4分子為正四面體形結(jié)構(gòu),相鄰化學(xué)鍵之間的夾角為109°28'。(3)CH4和CH2CH2在常溫下均為氣體。(4)由題給有機(jī)物的球棍模型可知,碳原子之間不僅可以形成單鍵,還可以形成雙鍵、三鍵。8.如圖所示,U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體,假定氯氣在水中的溶解度可以忽視。常溫下,將封閉有甲烷和氯氣混合氣體的裝置放置在有光亮的地方,讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時(shí)間。(1)假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分,且只產(chǎn)生一種有機(jī)物,請(qǐng)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式:。

(2)若題目中甲烷與氯氣的體積比為1∶1,則得到的產(chǎn)物為。

A.CH3Cl、HClB.CCl4、HClC.CH3Cl、CH2Cl2D.CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl(3)經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng),U形管右端水柱的改變是。

A.上升 B.降低C.不變 D.無法確定(4)若水中含有Na2SiO3,則在U形管左端會(huì)視察到的現(xiàn)象是。

(5)右端玻璃管的作用是。

答案(1)CH4+4Cl2CCl4+4HCl(2)D(3)B(4)有白色膠狀沉淀生成(5)平衡氣壓解析(1)因Cl2足量,若充分反應(yīng)且只產(chǎn)生一種有機(jī)物,則CH4中的氫原子可完全被取代,生成CCl4和HCl,化學(xué)方程式為CH4+4Cl2CCl4+4HCl。(2)甲烷與氯氣的取代反應(yīng)是一種連鎖反應(yīng),第一步反應(yīng)一旦起先,后續(xù)反應(yīng)馬上進(jìn)行,因此四步反應(yīng)均發(fā)生,故得到4種氯代產(chǎn)物和HCl。(3)甲烷和氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng),U形管左側(cè)生成的氯化氫氣體易溶于水,該條件下除CH3Cl外其他3種氯代物均為液體,氣體壓強(qiáng)減小,則U形管右側(cè)液面降低,左側(cè)液面上升。(4)因左側(cè)生成的HCl溶于水后發(fā)生反應(yīng)2HCl+Na2SiO3H2SiO3↓+2NaCl,所以可視察到有白色膠狀沉淀生成。(5)為了平衡氣壓,所以在U形管右側(cè)插入了一支玻璃管。貼近生活拓展創(chuàng)新★利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)愛好小組在試驗(yàn)室中模擬上述過程,其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下:依據(jù)設(shè)計(jì)要求回答:(1)A中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為

(2)B裝置有三種功能:①勻稱混合氣;②干燥混合氣體;③。

(3)設(shè)=x,若理論上欲獲得最多的氯化氫,則x值應(yīng)≥。

(4)E裝置的作用是。

(5)在C裝置中,經(jīng)過一段時(shí)間的強(qiáng)光照耀,發(fā)覺硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生,寫誕生成黑色小顆粒的化學(xué)方程式:。

(6)D裝置中的石棉上