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2024—2025学年高中化学沪科版必修第二册7.1 饱和烃
一、单选题
1．下列物质的关系叙述正确的是
A．3H与3He互为同位素
B． 与CH2=CH2互为同系物
C．富勒烯与石墨烯互为同素异形体
D．与互为同分异构体
2．某化合物分子呈正八面体形式（如图所示）．由于六个A原子与M的连接完全对称，因此将任意一个A用B原子替换，均只能得到一种结构的分子，按此思路，若将其中任意两个A原子用B原子替换，则得到的化学式为的分子
A．只有1种结构 B．存在2种不同结构 C．存在3种不同结构 D．存在4种不同结构
3．下列各组物质中，互称为同系物的是
A．氧气和臭氧 B．和 C．正丁烷和异丁烷 D．甲烷和丙烷
4．下列表示正确的是
A．异丁烷的结构简式：
B．甲烷的结构式：
C．丙烷分子中含有3个碳原子，空间填充模型为
D．和互为同系物
5．下列选项中，能在光照时与甲烷发生取代反应的是
A．溶液 B．硫酸 C． D．溶液
6．科学家首次合成奇数环碳，其结构如图所示。下列关于说法正确的是
A．属于环烃 B．与石墨互为同素异形体
C．与互为同位素 D．所有原子均满足8电子稳定结构
7．取一支试管，收集半试管甲烷和半试管氯气，放在光亮处。光照一段时间后，试管内液面上升，气体颜色逐渐变浅，试管壁出现油状液滴，试管中出现了少量白雾。下列关于该实验的说法不正确的是
A．生成物中物质的量最多的为
B．试管壁出现了油状液滴，是因为该反应生成了一氯甲烷
C．试管中的白雾是反应生成的氯化氢气体遇水形成的酸雾
D．由实验过程中产生的现象可推知，甲烷与氯气在光照条件下能发生取代反应
8．若将甲烷和氯气发生取代反应，生成、、和的物质的量依次增大，则取代反应需要氯气的物质的量为
A．5mol B． C． D．
9．类比是研究物质性质的常用方法之一。下列类比正确的是
A．溶解度大于的溶解度也大于
B．通入紫色石蕊试液显红色，通入紫色石蕊也显红色
C．正丁烷与异丁烷互为同分异构体，白磷和红磷也互为同分异构体
D．可置换出溶液中的铜，也可置换出溶液中的铜
10．为阿伏加德罗常数的值。下列叙述正确的是
A．异丁烷分子中共价键的数目为
B．标准状况下，中含有S原子的数目为
C．与足量的反应，转移电子的数目为
D．标准状况下，通入水中，溶液中氯离子数为
11．下列分子式只表示一种物质的是
A． B． C． D．
12．下列关于烷烃的叙述不正确的是
A．甲烷是最简单的烷烃，是沼气、天然气的主要成分
B．烷烃一定是饱和烃，饱和烃不一定是烷烃
C．分子通式为CnH2n＋2的烃不一定是烷烃
D．丙烷分子中碳原子不在一条直线上
13．下图为甲烷与氯气发生取代反应的装置图(条件光照)，反应过程中未发生的现象是
A．反应过程中量筒中混合气体的颜色变浅
B．反应过程中量筒壁上有油状液体生成
C．反应过程中量筒内有白雾产生
D．反应完后饱和食盐水充满量筒
14．下列说法正确的是
A．和质子数相同，互为同素异形体
B．与互为同系物
C．与是不同的核素，化学性质完全不同
D．和互为同分异构体，两者具有相同的分子式
15．下列各组物质中，互为同系物的是
A．氧气和臭氧 B．和 C．甲烷和丙烷 D．正丁烷和异丁烷
二、填空题
16．下列物质中互为同分异构体的有 ，互为同素异形体的有 ， 互为同位素的有 (填序号)。
①液氯 ②氯气 ③石墨 ④金刚石 ⑤35Cl ⑥37Cl ⑦CH3CH2CH2CH3 ⑧(CH3)2CHCH3 ⑨(CH3)2CHCH2CH3
17．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 。
18．按结构决定性质的观点可推断有如下性质：
(1)苯环上可发生 反应和 反应。
(2)可发生 反应、 反应和 反应。
(3)该有机物与溴水反应所得产物的结构简式为 。
(4)苯环上的一氯代物有 种。
19．完成下列问题。
(1)中科院的科研人员在Na Fe3O4和HMCM 22的表面将CO2转化为烷烃，其过程如图。
①Na Fe3O4和HMCM 22在反应中的作用为 。
②写出X的所有同分异构体的结构简式 。
③关于X和Y的说法正确的是 (填字母)。
A．最简式相同　　　　　　　　　　　B．都易使酸性KMnO4溶液褪色
C．都有4种一氯代物　　　　　　　　D．X和Y互称同分异构体
(2)“立方烷”是一种人工合成的烃，其分子为正方体结构，其碳架结构如图所示。
①“立方烷”的分子式是 ；“立方烷”有多种同分异构体，其中一种属于芳香烃的同分异构体的结构简式是 。
②“立方烷”的二氯代物具有同分异构体的数目是 。
三、计算题
20．某气态烃在标准状况下密度为2.59 g·L-1。
(1)其摩尔质量为 。
(2)该烃的含碳量为82.8%，则分子中碳、氢原子的个数比是 ，分子式是 。
(3)可能的结构简式： 。
21．辛烷值是衡量汽油抵抗震爆能力的指标。请计算114g辛烷(C8H18)完全燃烧至少需要氧气的体积(标准状况下) 。
22．回答下列问题。
(1)链状烷烃A在同温同压下蒸气的密度是的43倍，A的分子式： 。
(2)分子中含有26个电子的链状烷烃的分子式： 。
(3)一定质量的链状烷烃完全燃烧后生成和，D的分子式为 。
(4)若要使1mol完全和发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代物，则需要的物质的量为 。
参考答案：
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C B D D C B B B B A
题号 11 12 13 14 15
答案 B B D B C
1．C
【详解】A．质子数相同、中子数不同的同种元素的不同原子互为同位素，3H与3He不是同种元素，二者不互为同位素，A错误；
B．与CH2=CH2所含官能团不同，结构不相似，不互为同系物，B错误；
C．富勒烯与石墨烯是由同种元素形成的不同单质，二者互为同素异形体，C正确；
D．与是同一物质，不互为同分异构体，D错误；
故选C。
2．B
【详解】化合物MX6分子呈正八面体形式，由于六个X原子与M的连接完全对称，因此将任意一个X用Y原子替换，均只能得到一种结构的MX5Y分子，若将其中任意两个X原子用Y原子替换，2个Y原子可能处于相邻边顶点的位置，也可能处于相对顶点的位置，故存在2种不同结构，合理选项是B；故答案选B。
3．D
【分析】结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物。
【详解】A．氧气和臭氧均是氧元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A不符合题意；
B．和的质子数相同，中子数不同，互为同位素，故B不符合题意；
C．正丁烷和异丁烷的分子式相同结构不同，互为同分异构体，故C不符合题意；
D．甲烷和丙烷都为链状烷烃，二者结构相似，分子间相差2个CH2原子团，互为同系物，故D符合题意；
故答案为：D。
4．D
【详解】
A．异丁烷的结构简式为CH(CH3)3，CH3CH2CH2CH3是丁烷的结构简式，故A错误；
B．甲烷的空间构型是正四面体，含有C—H键，其结构式为，故B错误；
C．丙烷分子中含有3个碳原子，球棍模型为，故C错误；
D．结构相似、分子组成上相差n个CH2单位的有机物互为同系物，C2H6和C4H10都是烷烃，结构相似，分子组成相差2个CH2，互为同系物，故D正确；
故选：D。
5．C
【详解】A．氢氧化钠属于强碱，甲烷和NaOH溶液不反应，故A错误；
B．硫酸属于强酸，甲烷和硫酸不反应，故B错误；
C．光照条件下，甲烷能和氯气发生取代反应，故C正确；
D．高锰酸钾属于强氧化剂，甲烷和高锰酸钾溶液不反应，故D错误；
故选C。
6．B
【详解】A．中只含碳元素，不含氢元素，因此属于单质，不属于环烃，A错误；
B．和石墨是组成元素相同，结构和性质不同的两种单质，属于同素异形体，B正确；
C．同位素是质子数相同中子数不同的原子，与均为分子，因此不是同位素，C错误；
D．根据的环状结构可知，其中的1个C原子形成两个碳碳单键，同时含有2个单电子，因此不是所有原子均满足8电子稳定结构，D错误；
答案选B。
7．B
【详解】A．由甲烷和氯气发生反应的四个方程式可知，生成物中物质的量最多的为HCl，A正确；
B．反应过程中试管壁上有油珠产生，为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳的混合物，不溶于水，为油状液滴，一氯甲烷是气体，B错误；
C．CH4和Cl2发生取代反应生成的有HCl，HCl遇水形成白色的酸雾，C正确；
D．由实验过程中产生的现象可推知，甲烷与氯气在光照条件下能发生取代反应生成氯化氢和各种卤代烃，D正确；
故选B。
8．B
【详解】设生成amol，则（a+0.2）mol，（a+0.4）mol、（a+0.6）mol，根据C守恒，4a+0.2+0.4+0.6=2，则a=0.2，即、、和的物质的量分别为0.2mol、0.4mol、0.6mol、0.8mol，则消耗氯气的物质的量为0.2mol×1+0.4mol×2+0.6mol×3+0.8mol×4=6mol；
故选B。
【点睛】甲烷和氯气发生取代反应，生成、、和时分别消耗氯气的物质的量为1mol、2mol、3mol、4mol。
9．B
【详解】A．的溶解度小于，故A错误；
B．、都是酸性氧化物，通入紫色石蕊试液显红色，通入紫色石蕊也显红色，故B正确；
C．白磷和红磷是单质，互为同素异构体，故C错误；
D．能与水反应，Na不能置换出溶液中的铜，故D错误；
选B。
10．A
【详解】A．异丁烷分子中含10个C-H键和3个C-C键共13个共价键，则丁烷分子含有共价键，所以0.5mol异丁烷分子中共价键的数目为6.5NA，A正确；
B．标准状况下，SO3为固体，无法通过气体摩尔体积计算分子数及原子数，B错误；
C．H2、Ⅰ2的反应为可逆反应，转化率小于100%，转移电子的数目小于2NA，C错误；
D．标准状况下，Cl2的物质的量为0.5mol，通入水中后只有一部分与水反应生成HCl和HClO，所以溶液中氯离子数小于0.5NA，D错误；
故答案选C。
11．B
【详解】A．可以表示正戊烷、异戊烷和新戊烷，A不符合题意；
B．只能表示二氯甲烷，B符合题意；
C．可以表示正丁烷、异丁烷，C不符合题意；
D．可以表示、、、、、、、，D不符合题意；
答案选B。
12．B
【详解】A．甲烷是最简单的烷烃，是沼气、天然气的主要成分，A正确；
B．烷烃一定是饱和烃，饱和烃不一定是烷烃，比如环烷烃也是饱和烃，但不是烷烃，B不正确；
C．分子通式为CnH2n＋2的烃一定是烷烃，C正确；
D．丙烷可以看作甲烷分子中的两个氢原子分别被甲基取代，由于甲烷分子是正四面体结构，故丙烷分子中的三个碳原子不可能在一条直线上，D正确；
故选B。
13．D
【详解】A．量筒内气体颜色逐渐变浅，是由于氯气与甲烷发生取代反应，生成物是无色液体或无色气体，气体颜色变浅，A正确；
B．生成物有二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳都是油状液体，B正确；
C．发生取代反应生成氯化氢，氯化氢易溶于水，产生白雾，故C正确；
D．反应完后有不溶于水的一氯甲烷，饱和食盐水不能充满量筒，D错误；
答案选D。
14．B
【详解】A．和质子数相同，中子数不同，互为同位素，故A错误；
B．与都为烷烃的二氯取代物，相差1个CH2，互为同系物，故B正确；
C．与互为同位素，化学性质几乎相同，故C错误；
D．甲烷为正四面体结构，所以同一个碳连的四个官能团的位置相同，故和二者为同一种物质，故D错误；
答案选B。
15．C
【分析】结构相似，分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质，互称为同系物。
【详解】A．氧气和臭氧均是氧元素形成的不同单质，互为同素异形体，故A不符合题意；
B．35Cl 和37Cl的质子数相同，中子数不同，互为同位素，故B不符合题意；
C．甲烷和丙烷都为链状烷烃，二者结构相似，分子间相差2个CH2原子团，互为同系物，故C符合题意；
D．正丁烷和异丁烷的分子式相同结构不同，互为同分异构体，故D不符合题意；
故选C。
16． ⑦⑧ ③④ ⑤⑥
【详解】①液氯和②氯气是Cl2的两种不同的状态，两者属于同一物质；③石墨和④金刚石是碳元素形成的不同单质，两者互为同素异形体；⑤35Cl 和⑥37Cl 是质子数相同（质子数都为17）、中子数不同（中子数依次为18、20）的Cl元素的两种核素，两者互为同位素；⑦CH3CH2CH2CH3 和⑧(CH3)2CHCH3是分子式相同（都为C4H10）、结构不同的两种化合物，两者互为同分异构体； ⑦和⑨(CH3)2CHCH2CH3、⑧和⑨都属于链状烷烃，结构相似、分子组成上相差1个“CH2”原子团，⑦和⑨、⑧和⑨互为同系物；
答案为：⑦⑧；③④；⑤⑥。
17．(1)D
(2) CD 降低在水中的溶解度
(3)
(4)C4H10
【详解】（1）A． 只能表示出甲烷的立体结构，没有表现各原子的大小，A不选；
B． 只表现了甲烷的C与H之间通过共价键作用，不能表示甲烷的立体构型， B不选；
C． 表示甲烷的立体结构及各原子的大小，但化学键并不是真实存在的，C不选；
D． 表示甲烷的立体结构及各原子的大小，表现了甲烷真实存在状态，D选；
故答案为：D。
（2）(2)①A．反应生成HCl极易溶于水，气体减少，气压减小，液面上升，但生成的有机产物中一氯甲烷是气态的，另反应不能完全进行到底，故液面不会充满试管，故A错误；
B．甲烷与黄绿色的氯气发生取代反应生成氯化氢，氯气消耗，所以试管内颜色变浅，故B错误；
C．反应中生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷均为油状液体，密度大于水，试管内壁出现油状液滴，故C正确；
D．生成的HCl极易溶于水，产生少量白雾，故D正确；
故答案为：CD。
②Cl2溶于水，易与水发生反应，饱和食盐水中Cl-浓度增大，使氯化钠的溶解平衡逆向移动，降低Cl2在水中的溶解度，抑制Cl2和水的反应。
③生成一氯甲烷的化学反应方程式为：。
（3）链状烷烃的通式为CnH2n+2，则12n+2n+2=72，解得n=5，该烷烃的分子式为。
（4）甲烷是饱和烷烃，分子通式为CnH2n+2，结构相似、分子相差n个“CH2”的有机物才叫同系物，则C4H10和甲烷是同系物。
18．(1) 加成 取代(可调换顺序)
(2) 加成 氧化 加聚(可调换顺序)
(3)
(4)4
【解析】(1)
苯基具有苯的性质，在一定条件下能发生加成反应和取代反应，故答案为：取代；加成；
(2)
碳碳双键中π键不稳定，性质较活泼，碳碳双键能发生氧化反应、加成反应，加聚反应，故答案为：氧化；加成；加聚；
(3)
该物质中碳碳双键能和溴发生加成反应，产物结构简式为：，故答案为：；
(4)
苯环上有几种氢原子其苯环上一氯代物就有几种，该分子中苯环上有4种氢原子，所以其苯环上一氯代物有4种，故答案为：4。
19．(1) 催化作用 CH3CH2CH2CH2CH3和CH3C(CH3)2CH3 C
(2) C8H8 3
【详解】（1）①由图可知二氧化碳和氢气在Na-Fe3O4催化条件下生成乙烯、丙烯，乙烯、丙烯与氢气在HMCM-22催化条件下生成2-甲基丁烷、3-甲基戊烷等，可见在Na- Fe3O4和HMCM-22的表面将CO2转化为烷烃，反应中Na-Fe3O4和HMCM-22起到催化剂的作用；
②根据图示可知：X是2-甲基丁烷，其所有的同分异构体结构简式为CH3CH2CH2CH2CH3和CH3C(CH3)2CH3；
③A．X、Y都属于烷烃，它们的分子式都符合通式CnH2n+2，它们的最简式不相同，A错误；
B．X、Y都属于烷烃，物质性质稳定，不能与酸性KMnO4溶液反应，因此不能使KMnO4溶液褪色，B错误；
C．根据物质结构简式可知：X、Y分子中都含有4种不同的H原子，因此二者都有4种一氯取代产物，C正确；
D．X分子式是C5H12，Y分子式是C6H14，可见X、Y两种物质的分子式不相同，因此二者不是同分异构体，D错误；
故合理选项是C；
（2）
①根据“立方烷”的结构，可知其分子式是C8H8；“立方烷”有多种同分异构体，其中一种属于芳香烃的同分异构体是苯乙烯，结构简式是；
②立方烷分子中只有一种位置的H原子，当其中一个位置的H原子被Cl原子取代后，另外的一个Cl原子与该位置的Cl原子的相对位置分别为：棱边上、面对角线、体对角线位置，两个Cl原子的相对位置共3种，故“立方烷”的二氯代物具有同分异构体的数目是3种。
20．(1)58 g·mol-1
(2) 2∶5 C4H10
(3)CH3CH2CH2CH3、
【解析】(1)
某气态烃在标准状况下密度为2.59 g·L-1，则1 mol该气体的质量为m=2.59 g·L-1×22.4 L=58 g，故该气体的摩尔质量为58 g/mol；
(2)
该烃的含碳量为82.8%，则物质分子中含有的C原子数为：，含有的H原子数为：，因此该物质分子式是C4H10，其中碳、氢原子的个数比n(C)：n(H)=4：10=2：5；
(3)
分子式是C4H10的有机物可能的结构简式是CH3CH2CH2CH3、。
21．280L
【详解】辛烷(C8H18)燃烧的化学方程式为：2C8H18+25O216CO2+18H2O，114g辛烷(C8H18)的物质的量为=1mol，由方程式可知，1mol辛烷完全燃烧消耗12.5mol O2，12.5mol O2在标准状况下的体积为12.5mol22.4L/mol=280L。
22．(1)C6H14
(2)C3H8
(3)C4H10
(4)2.5mol
【详解】（1）设碳原子数为n，链状烷烃A在同温同压下蒸气的密度是的43倍，相对分子质量为43×2=86，则14n+2=86，n=6，A的分子式：C6H14；
（2）设碳原子数为n，分子中含有26个电子的链状烷烃，8n+2=26，n=3，的分子式：C3H8；
（3）设碳原子数为n，一定质量的链状烷烃完全燃烧后生成和，则碳为、氢为，则n：(2n+2)=0.4：1，n=4，D的分子式为C4H10；
（4）4种氯代烃的物质的量相等，即各有1mol÷4=0.25mol，由于氯气发生的取代反应是1个氯原子替换出1个氢原子，另一个氯原子则与氢原子结合生成氯化氢，所以参加反应的氯气的物质的量等于生成的氯代烃中氯原子的物质的量，所以所需的氯气的物质的量为0.25mol×1+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol。

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