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第5课时　烃的燃烧与共线、共面问题　等效氢法
题组一　烃的燃烧规律及其应用
1．6.72 L(标准状况)两种气态烃的混合物完全燃烧生成0.48 mol CO2和10.8 g H2O，则该混合烃中(　　)
A．一定不存在乙烯 B．一定不存在甲烷
C．一定存在甲烷 D．一定存在乙烯
2．下列烃①C4H10、②C4H8、③C7H8、④C6H12分别完全燃烧，耗氧量分析不正确的是(　　)
A．等物质的量时耗氧量最少的是①
B．等物质的量时③和④的耗氧量相等
C．等质量时耗氧量最大的是①
D．等质量时②和④的耗氧量相等
3．将一定量气态烃充分燃烧后的产物通入足量石灰水中完全吸收，经过滤得到20 g沉淀，滤液质量比原石灰水减少5.8 g。该有机物可能是(　　)
A．乙烯 B．乙烷
C．丙烷 D．丁烷
题组二　常见烃分子中原子共线、共面问题判断
4．下列有关有机物结构的说法正确的是(　　)
A．CH3CH2CH2CH3分子中四个碳原子排列成一条直线
B．氯乙烯中所有原子不可能处于同一平面内
C．苯中所有原子都处于同一平面内
D．CH3CH==CHCH3中的所有原子处于同一平面内
5．下列分子中的所有原子都处于同一平面的是(　　)
A．乙烷
B．乙烯
C．丙烯(CH2==CH—CH3)
D．正丁烷
6．下列有关CCl3—CH==CH—C≡C—CH3分子的说法不正确的是(　　)
A．6个碳原子有可能在一条直线上
B．在一条直线上的碳原子最多有4个
C．6个碳原子可能在同一平面上
D．该分子能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色
7.已知碳碳单键可绕键轴自由旋转，某烃的结构简式如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．该物质所有原子均可共面
B．分子中至少有10个碳原子处于同一平面上
C．分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
D．该有机物苯环上的一溴代物有6种
题组三　烃的一氯代物同分异构体数目的判断
8．下列关于同分异构体的叙述正确的是(　　)
A．新戊烷的一氯代物有3种
B．丙烷中一个氢原子被溴原子取代的产物有3种
C．甲烷的二氯代物有2种
D．C5H11Cl有8种结构
9．(2023·重庆高一检测)已知甲苯()的一氯代物有4种，则甲苯完全氢化后的环烷烃的一氯代物有(　　)
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
10．下列化合物的一氯代物的种类数目多少排列正确的是(　　)
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3
②(CH3)2CHCH(CH3)2
③(CH3)3CCH2CH3
④(CH3)3CC(CH3)3
A．①＞②＞③＞④ B．③＝①＞②＞④
C．③＞②＞④＞① D．②＞③＝①＞④
11．一种气态烷烃和气态烯烃组成的混合物共10 g，混合气体的密度是相同状况下H2密度的12.5倍，该混合气体通过装有溴水的试剂瓶时，试剂瓶总质量增加了8.4 g，该混合气体可能是(　　)
A．乙烯和乙烷 B．乙烷和丙烯
C．甲烷和乙烯 D．丙烯和丙烷
12．已知乙烯分子为平面形结构，C2H2为直线形结构。则有机物M(CH≡C—CH==CH—CH3)分子中，共直线和共平面的原子数最多分别为(　　)
A．6、11 B．5、10
C．4、9 D．4、11
13．某烃的结构简式为，若分子中共线碳原子数为a，可能共面的碳原子数最多为b，含四面体结构的碳原子数为c，则a、b、c分别是(　　)
A．3、4、5 B．3、10、4
C．3、14、4 D．4、10、4
14．现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物：
(1)等质量的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。
(2)常温常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。
(3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳的量最多的是__________，生成水的量最多的是________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，以上三种物质中的两种和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，这两种气体是__________________。
15．烷烃包括很多种，含有1～4个碳原子的烷烃为气体，如甲烷、乙烷，可以作燃料、催化剂等；含有5～16个碳原子的烷烃为液体，如汽油、柴油、煤油等，可用作液体燃料；含有17个碳原子以上的正烷烃为固体，如凡士林、沥青等，可以作润滑剂、建筑材料等。
(1)某烷烃只能生成一种一氯代物，此烷烃的分子式可以是________(填字母，下同)。
A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C6H14
(2)进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是________。
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3 B．(CH3)3CCH2CH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2 D．(CH3)2CHCH3
(3)主链上有5个碳原子，含甲基、乙基两个支链的烷烃有________。
A．5种 B．4种 C．3种 D．2种
题组一　烃的燃烧规律及其应用
1．6.72 L(标准状况)两种气态烃的混合物完全燃烧生成0.48 mol CO2和10.8 g H2O，则该混合烃中(　　)
A．一定不存在乙烯 B．一定不存在甲烷
C．一定存在甲烷 D．一定存在乙烯
答案　C
2．下列烃①C4H10、②C4H8、③C7H8、④C6H12分别完全燃烧，耗氧量分析不正确的是(　　)
A．等物质的量时耗氧量最少的是①
B．等物质的量时③和④的耗氧量相等
C．等质量时耗氧量最大的是①
D．等质量时②和④的耗氧量相等
答案　A
解析　等物质的量时，若烃写成CxHy，(x＋)越大，耗氧量越大；等质量时，若烃写成CHx，x越大，耗氧量越大。
3．将一定量气态烃充分燃烧后的产物通入足量石灰水中完全吸收，经过滤得到20 g沉淀，滤液质量比原石灰水减少5.8 g。该有机物可能是(　　)
A．乙烯 B．乙烷
C．丙烷 D．丁烷
答案　B
解析　20 g沉淀为CaCO3，则有机物中含n(C)＝0.2 mol，由质量守恒得：m(CaCO3)－m(CO2)－m(H2O)＝5.8 g，即20 g－44 g·mol－1×0.2 mol－m(H2O)＝5.8 g，m(H2O)＝5.4 g，n(H2O)＝0.3 mol。所以有机物中n(C)∶n(H)＝0.2 mol∶(0.3 mol×2)＝1∶3，则该气态烃应为乙烷。
题组二　常见烃分子中原子共线、共面问题判断
4．下列有关有机物结构的说法正确的是(　　)
A．CH3CH2CH2CH3分子中四个碳原子排列成一条直线
B．氯乙烯中所有原子不可能处于同一平面内
C．苯中所有原子都处于同一平面内
D．CH3CH==CHCH3中的所有原子处于同一平面内
答案　C
解析　CH3CH2CH2CH3分子中四个碳原子呈锯齿形排列，不在一条直线上，A项错误；乙烯是平面结构，氯乙烯中所有原子一定处于同一平面内，B项错误；苯中12个原子都处于同一平面内，C项正确；CH3CH==CHCH3中含有甲基，所有原子不可能处于同一平面内，D项错误。
5．下列分子中的所有原子都处于同一平面的是(　　)
A．乙烷
B．乙烯
C．丙烯(CH2==CH—CH3)
D．正丁烷
答案　B
解析　乙烷中碳原子所成价键为四面体结构，所有原子不可能都处于同一平面，A项错误；乙烯是平面形分子，所有原子处于同一平面，B项正确；丙烯(CH3—CH==CH2)、正丁烷中均含有甲基，甲基碳原子上所连的原子不可能处于同一平面，C、D项错误。
6．下列有关CCl3—CH==CH—C≡C—CH3分子的说法不正确的是(　　)
A．6个碳原子有可能在一条直线上
B．在一条直线上的碳原子最多有4个
C．6个碳原子可能在同一平面上
D．该分子能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色
答案　A
解析　的空间结构为平面形，题给有机物的所有碳原子不可能在一条直线上。
7.已知碳碳单键可绕键轴自由旋转，某烃的结构简式如图所示，下列说法正确的是(　　)
A．该物质所有原子均可共面
B．分子中至少有10个碳原子处于同一平面上
C．分子中至少有11个碳原子处于同一平面上
D．该有机物苯环上的一溴代物有6种
答案　C
解析　如图所示(已编号)的甲基碳原子、甲基与苯环相连的碳原子、苯环与苯环相连的碳原子，处于一条直线，共有6个碳原子共线，所以至少有11个碳原子共面，C正确，A、B均错误；该分子苯环上含有3种氢原子，所以该分子苯环上的一溴代物有3种，D错误。
题组三　烃的一氯代物同分异构体数目的判断
8．下列关于同分异构体的叙述正确的是(　　)
A．新戊烷的一氯代物有3种
B．丙烷中一个氢原子被溴原子取代的产物有3种
C．甲烷的二氯代物有2种
D．C5H11Cl有8种结构
答案　D
解析　因为CH4的一氯代物只有1种，故新戊烷[C(CH3)4]的一氯代物也只有1种，A错误；取代产物可以看作是丙基连接溴原子，因丙基有2种，故丙烷的一溴取代产物有2种，B错误；甲烷为正四面体结构，其二氯代物只有1种，C错误；因C5H11—(戊基)的结构有8种，故C5H11Cl的同分异构体有8种，D正确。
9．(2023·重庆高一检测)已知甲苯()的一氯代物有4种，则甲苯完全氢化后的环烷烃的一氯代物有(　　)
A．3种 B．4种 C．5种 D．6种
答案　C
解析　甲苯完全氢化后得到甲基环己烷，它的一氯代物除了和甲苯相似的4种外，还多了1种，即甲基与环己烷相连的碳原子上也有1个H原子可以被取代，故C项正确。
10．下列化合物的一氯代物的种类数目多少排列正确的是(　　)
①CH3CH2CH2CH2CH2CH3
②(CH3)2CHCH(CH3)2
③(CH3)3CCH2CH3
④(CH3)3CC(CH3)3
A．①＞②＞③＞④ B．③＝①＞②＞④
C．③＞②＞④＞① D．②＞③＝①＞④
答案　B
解析　①一氯代物的种类数为3，②一氯代物的种类数为2，③一氯代物的种类数为3，④一氯代物的种类数为1，故B正确。
11．一种气态烷烃和气态烯烃组成的混合物共10 g，混合气体的密度是相同状况下H2密度的12.5倍，该混合气体通过装有溴水的试剂瓶时，试剂瓶总质量增加了8.4 g，该混合气体可能是(　　)
A．乙烯和乙烷 B．乙烷和丙烯
C．甲烷和乙烯 D．丙烯和丙烷
答案　C
解析　混合气体的平均摩尔质量为12.5×2 g·mol－1＝25 g·mol－1，则混合气体的物质的量为＝0.4 mol；又烯烃中最简单的乙烯的摩尔质量是28 g·mol－1，故烷烃的摩尔质量一定小于25 g·mol－1，只能是甲烷。当混合气体通过溴水时，由于只有烯烃和溴水反应，因此增重的8.4 g为烯烃的质量，则甲烷的质量为10 g－8.4 g＝1.6 g，物质的量为0.1 mol，则烯烃的物质的量为0.3 mol，摩尔质量为＝28 g·mol－1，根据烯烃通式CnH2n得，14n＝28，可得出n＝2，即烯烃为乙烯。
12．已知乙烯分子为平面形结构，C2H2为直线形结构。则有机物M(CH≡C—CH==CH—CH3)分子中，共直线和共平面的原子数最多分别为(　　)
A．6、11 B．5、10
C．4、9 D．4、11
答案　C
解析　根据乙炔、乙烯和甲烷的结构，有机物M的分子结构为，则最多有4个原子共直线，因为单键可以旋转，甲基上3个H原子中，可以有一个H原子旋进平面内，因此最多有9个原子共面。
13．某烃的结构简式为，若分子中共线碳原子数为a，可能共面的碳原子数最多为b，含四面体结构的碳原子数为c，则a、b、c分别是(　　)
A．3、4、5 B．3、10、4
C．3、14、4 D．4、10、4
答案　C
解析　首先利用乙烯模型中键角为120°，乙炔模型为直线形，苯环键角为120°，将有机物的结构写成下图：
4、7、8号，3、9、10号3个碳原子一定共线，所以共线碳原子数为3；苯环和2、3、4、5、7号碳原子构成的乙烯面可以共面，又因为4、7、8号3个碳原子一定共线，所以8号碳原子一定也在这个平面内，1号、6号碳原子也可以在这个平面内，则可能共面的碳原子数最多为14；以四个单键与其他原子连接的碳原子为四面体结构，只有1、2、5、6号碳原子符合。
14．现有CH4、C2H4、C2H6三种有机化合物：
(1)等质量的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。
(2)常温常压下，同体积的以上三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是________。
(3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳的量最多的是__________，生成水的量最多的是________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa下，以上三种物质中的两种和足量的氧气混合点燃，相同条件下测得反应前后气体体积没有发生变化，这两种气体是__________________。
答案　(1)CH4　(2)C2H6　(3)C2H4　CH4　(4)CH4和C2H4
解析　(1)等质量的烃(CxHy)完全燃烧时，的值越大，耗氧量越多。CH4、C2H4、C2H6的的值依次为4、2、3，故等质量的CH4、C2H4、C2H6完全燃烧时消耗O2的量最多的是CH4。(2)等物质的量的烃(CxHy)完全燃烧时，x＋的值越大，耗氧量越多。三种物质的x＋的值依次为2、3、3.5，故常温常压下，同体积的三种物质完全燃烧时消耗O2的量最多的是C2H6。(3)质量相同时，烃(CxHy)的的值越大，生成二氧化碳的量越多；的值越大，生成水的量越多。故生成二氧化碳的量最多的是C2H4，生成水的量最多的是CH4。
(4)由题意可知，在120 ℃、1.01×105 Pa下，
CxHy＋(x＋)O2xCO2＋H2O(g)
1　　　x＋　　　　x　　　
由于ΔV＝0，则1＋x＋＝x＋，得y＝4，即该条件下，当烃分子中含有4个氢原子时，该烃完全燃烧前后气体体积不变，故符合要求的两种烃为CH4和C2H4。
15．烷烃包括很多种，含有1～4个碳原子的烷烃为气体，如甲烷、乙烷，可以作燃料、催化剂等；含有5～16个碳原子的烷烃为液体，如汽油、柴油、煤油等，可用作液体燃料；含有17个碳原子以上的正烷烃为固体，如凡士林、沥青等，可以作润滑剂、建筑材料等。
(1)某烷烃只能生成一种一氯代物，此烷烃的分子式可以是________(填字母，下同)。
A．CH4 B．C3H8 C．C4H10 D．C6H14
(2)进行一氯取代后，只能生成三种沸点不同的产物的烷烃是________。
A．(CH3)2CHCH2CH2CH3
B．(CH3)3CCH2CH3
C．(CH3)2CHCH(CH3)2
D．(CH3)2CHCH3
(3)主链上有5个碳原子，含甲基、乙基两个支链的烷烃有________。
A．5种 B．4种 C．3种 D．2种
答案　(1)A　(2)B　(3)D
解析　(1)CH4只有1种结构，只有1种氢原子，所以其一氯代物有1种，故A正确；C3H8只有1种结构(CH3CH2CH3)，有2种氢原子，所以其一氯代物有2种，故B错误；C4H10有正丁烷和异丁烷2种结构，正丁烷(CH3CH2CH2CH3)有2种氢原子，异丁烷[CH3CH(CH3)CH3]有2种氢原子，所以其一氯代物各有2种，故C错误；C6H14有5种同分异构体，CH3(CH2)4CH3有3种氢原子，CH3CH(CH3)CH2CH2CH3有5种氢原子，CH3CH2CH(CH3)CH2CH3有4种氢原子，CH3C(CH3)2CH2CH3有3种氢原子，CH3CH(CH3)CH(CH3)CH3有2种氢原子，故D错误。(2)该题实际上就是选择“取代反应后只能生成三种一氯代物”的烷烃，这样就可以选择结构中有3种氢原子的烃。A中有5种，B中有3种，C、D中各有2种。(3)主链上有5个碳原子，则乙基只能连在中间碳原子上，甲基可以连在中间碳原子上，也可以连在2号碳原子上，所以有如下2种：
、。

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