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第十一单元　烃和烃的衍生物
(满分:100分)
一、选择题:本题包括15小题,每小题4分,共60分。每小题只有一个选项符合题意。
1.下列关于乙烯的说法不正确的是 (　　)
A.乙烯是一种植物生长调节剂,可用于催熟果实
B.乙烯能使酸性高锰酸钾溶液和溴的四氯化碳溶液褪色,且原理相同
C.乙烯可发生加聚反应生成聚乙烯,是聚乙烯的单体
D.乙烯分子中6个原子一定在同一平面上
2.下列说法错误的是 (　　)
A.可燃冰也是一种化石能源
B.煤的综合利用有煤的气化、干馏等
C.铝合金被广泛应用于制造发动机
D.汽车可以直接使用原油
3.下列关于有机物的叙述不正确的是 (　　)
A.乙烯使溴的四氯化碳溶液和酸性高锰酸钾溶液褪色,其褪色原理不相同
B.醋酸、葡萄糖和淀粉三种无色溶液,可以用新制Cu(OH)2悬浊液鉴别
C.乙醇、乙酸均能与钠反应放出H2,二者分子中官能团不相同
D.取少量酸催化后的淀粉水解液于试管中,先加入过量氢氧化钠溶液中和酸,再加少量碘水,溶液未变蓝,说明淀粉溶液已经完全水解
4.CH4和Cl2的混合气体在光照下发生反应,实验装置如图。下列说法不正确的是 (　　)
A.Cl2分子中的共价键是s-p σ键
B.产物CH3Cl分子是极性分子
C.有HCl生成说明该反应是取代反应
D.试管壁出现油状液滴,有机产物的沸点:CCl4>CHCl3>CH2Cl2>CH3Cl
5.一种药物合成中间体的结构如图所示。下列有关说法错误的是 (　　)
A.该化合物的分子式为C13H15BrO3
B.该化合物结构中含有1个手性碳原子
C.该化合物可以发生水解反应与加成反应
D.1 mol该化合物与足量NaOH溶液反应时,最多消耗3 mol NaOH
6.(2024·辽宁沈阳模拟)下列离子方程式能用于解释相应实验且书写正确的是 (　　)
选项 实验 离子方程式
A. FeS溶于足量稀硝酸 FeS+2H+===Fe2++H2S↑
B. 向沸水中滴加饱和FeCl3溶液并加热,得到红褐色液体 Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+
C. 向NH4HCO3溶液中加入过量Ba(OH)2稀溶液并加热,有白色沉淀产生 OH-+HC+Ba2+BaCO3↓+H2O
D. 向K2MnO4溶液(墨绿色)中加入适量醋酸,溶液变为紫色且有黑色沉淀生成 3Mn+4CH3COOH===2Mn+MnO2↓+2H2O+4CH3COO-
7.甲氧基肉桂酸辛酯是一种化学防晒剂,其分子结构如图所示。下列说法不正确的是 (　　)
A.能与NaOH溶液反应
B.分子中有2种官能团
C.分子中存在大π键
D.能发生取代反应和加成反应
8.丙烯可发生如下转化,下列说法正确的是 (　　)
CH3—CH==CH2Y
　 　　　　　
聚合物Z
A.丙烯分子中所有原子共平面
B.X分子中含有2种官能团
C.Y在浓硫酸、加热条件下可生成丙炔
D.聚合物Z为
9.已知Ph代表苯基,Me代表甲基,环戊二烯阴离子()中有6个π电子,是很好的三齿配体,下列说法正确的是 (　　)
A.反应前后钒元素的化合价未发生变化
B.反应前后钒元素的配位数未发生变化
C.生成物中氮氮三键的键长大于氮气的键长
D.Ph—≡—Ph中所有原子一定共平面
10.3-O-咖啡酰奎尼酸是金银花抗菌、抗病毒的有效成分之一,其分子结构如图。下列关于3-O-咖啡酰奎尼酸的说法不正确的是 (　　)
A.存在顺反异构现象
B.至少有7个碳原子在同一个平面内
C.能发生取代反应和消去反应
D.1 mol 3-O咖啡酰奎尼酸能与7 mol NaOH恰好完全反应
11.布洛芬、阿司匹林、酚麻美敏片均属于常见的解热镇痛抗炎药,图中所示X、Y、Z分别是其有效成分分子的结构简式。
下列说法错误的是 (　　)
A.X含1个手性碳,且与苯甲酸互为同系物
B.Y中所有的碳原子可能在同一平面上
C.Z苯环上的H被Br所取代,二溴代物有4种
D.X、Y、Z均能与Na2CO3反应产生CO2
12.(2024·江西宜春检测)某有机物的结构简式为,该有机物不可能具有的性质是 (　　)
A.能发生水解反应
B.能使酸性KMnO4溶液褪色
C.能与NaOH溶液反应
D.自身能发生酯化反应
13.(2024·山东聊城模拟)已知CH3CH2CH2CH2OHCH3CH2CH2CHO,利用如图所示装置通过正丁醇合成正丁醛。相关数据如表所示。
物质 沸点/℃ 密度/(g·cm-3) 水中溶解性
正丁醇 117.2 0.810 9 微溶
正丁醛 75.7 0.840 0 微溶
下列说法错误的是 (　　)
A.为防止产物进一步被氧化,应将酸化的Na2Cr2O7溶液逐滴加入正丁醇中
B.当温度计1示数在90~95 ℃,温度计2示数在76 ℃左右时,收集产物
C.反应结束后,将馏出物倒入分液漏斗中,分去水层,粗正丁醛从分液漏斗上口倒出
D.向获得的粗正丁醛中加入少量金属钠,检验其中是否含有正丁醇
14.(2024·辽宁鞍山模拟)在催化剂作用下可实现如下反应。
下列说法正确的是 (　　)
A.上述转化反应属于加成反应
B.上述三种有机物所含官能团完全相同
C.肉桂酸和异肉桂酸都能使酸性KMnO4溶液褪色
D.肉桂酸、异肉桂酸分子中所有原子不可能共平面
15.近期我国科学工作者研究出一种治疗新冠的小分子药物N,它可通过有机物M进行分子修饰得到。下列说法正确的是 (　　)
A.有机物M分子式为C11H11DN5O4
B.有机物M不能与盐酸反应
C.有机物N含有3个手性碳原子
D.成酯修饰的反应物之一是2-甲基丙酸
二、非选择题:本题共3小题,共40分。
16.(15分)(2024·山东泰安模拟预测)苯乙酮是一种重要的化工原料,可用于制造香皂和塑料的增塑剂。实验室可用苯和乙酸酐为原料,在无水AlCl3催化下加热制得:
+(CH3CO)2O+CH3COOH
过程中还有CH3COOH+AlCl3CH3COOAlCl2+HCl↑等副反应发生。实验室可按下列步骤,用图一、图二装置分别进行制备和分离提纯。
名称 相对分 子质量 熔点 /℃ 沸点 /℃ 密度/ g·cm-3 溶解度
乙酸酐 102 -73 140 1.082 微溶于水, 易水解
苯 78 5.5 80.5 0.879 不溶于水
苯乙酮 120 20.5 202 1.028 微溶于水
①向仪器A中迅速加入13 g粉状无水AlCl3和0.18 mol无水苯。在搅拌下将0.04 mol乙酸酐慢慢滴加到A中,严格控制滴加速率,必要时用冷水冷却,待反应缓和后,在70~80 ℃下加热回流1小时,直至无HCl气体逸出为止。
②将反应混合物冷却到室温,倒入含盐酸的冰水中使胶状物完全溶解。
③再将混合物转入分液漏斗中,分出有机层,水层用苯萃取两次(每次8 mL),合并有机层,依次用15 mL 10% NaOH溶液、15 mL水洗涤,再用无水MgSO4干燥。
④将苯乙酮粗产品放入蒸馏烧瓶中,先用水浴法蒸馏回收物质B,稍冷后改用空气冷凝管蒸馏收集馏分,产量约4.2 g。
回答下列问题:
(1)(3分)盛装乙酸酐的仪器名称是　　　　(1分)。步骤①要逐滴滴加乙酸酐的原因是　　　　　　
　　　　　　(2分)。
(2)(2分)图一装置中CaCl2的作用是　　　　　 　　　　　　。
(3)(4分)步骤③中水层用苯萃取两次(每次8 mL),而不萃取一次(16 mL)的目的是　　　　　 　　　　　
　　　　　　。
步骤③中用15 mL 10%的NaOH溶液洗涤主要是为了除去　　　　　　(填物质名称)。
(4)(1分)步骤④中水浴法蒸馏回收的物质B为　　　　　　。
(5)(3分)本实验为收集产品用了减压蒸馏装置,如图二所示,其中毛细管的作用是　　　　　 　　　　　　(2分),
减压蒸馏中需要控制一定温度,应该为　　　　(1分)(填序号)。
A.202 ℃ B.220 ℃ C.175 ℃
(6)(2分)本次实验苯乙酮的产率为　　　　　　。
17.(10分)2021年诺贝尔化学奖用于表彰科学家在不对称有机催化领域做出的杰出贡献。利用手性助剂不对称合成S-萘普生(H)的路线如图所示(部分反应条件或试剂略)。
回答下列问题:
(1)(2分)B→C反应的化学方程式为　　　　　 　　　　　　。
(2)(2分)D中官能团的名称是　　　　　　。
(3)(2分)E→F的第一步反应的反应类型为　　　　　　。
(4)(2分)F的结构简式为　　　　　　。
(5)(2分)N是M的同分异构体,1 mol N能与2 mol NaHCO3或4 mol Na反应,羟基所连碳原子上只有1个官能团,不考虑手性异构,则N的结构有　　　　种。
18.(15分)(2024·山东青岛模拟)化合物M(C16H14O2)是一种香料,工业上以烃A和甲苯为主要原料,按下列路线合成M。
已知:①C的分子式为C2H4O;
②醛在碱性溶液中能发生羟醛缩合反应,再脱水生成不饱和醛:
RCH2—CHO++H2O。
回答下列问题:
(1)(2分)E的名称是　　　　　　　　,M的结构简式是　　　　　　。
(2)(2分)下列关于G的性质叙述错误的是　　　　(填字母)。
A.发生银镜反应时表现氧化性
B.能使溴水或酸性KMnO4溶液褪色
C.在一定条件下能发生加聚反应
D.在一定条件下能与H2反应生成3-苯基-1-丙醇
(3)(4分)A→B反应的化学方程式为　　　　　 　　　　　　,
E+K→M的反应类型是　　　　　　。
(4)(4分)同时满足下列三个条件的K的同分异构体有　　　　　　种(不考虑立体异构)。
①遇FeCl3溶液发生显色反应;
②能发生银镜反应;
③除苯环以外不含有其他环状结构。
其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为　　　　　　。
(5)(3分)以乙醇为起始原料,选用必要的无机试剂合成1-丁烯,完善以下合成路线(用结构简式表示有机物,箭头上注明试剂和反应条件):
CH3CH2OHCH3CHO　　　　　 CH3CH2CH==CH2。
烃和烃的衍生物
1.答案　B
解析　A项,乙烯是一种植物生长调节剂,常用于催熟果实,正确;B项,乙烯含有碳碳双键,与高锰酸钾发生氧化还原反应,与溴单质发生加成反应,褪色原理不同,错误;C项,乙烯发生加聚反应生成聚乙烯,聚乙烯以乙烯为单体,正确;D项,乙烯是平面形分子,2个C原子和4个H原子在同一平面上,正确。
2.答案　D
解析　可燃冰的主要成分为甲烷的水合物,属于化石能源,A正确;煤的气化、液化、干馏都是煤的综合利用,B正确;铝合金密度低、强度高、耐腐蚀,可用于制造发动机,C正确;直接使用原油会造成发动机的使用寿命降低、汽车动力不足等情况,对汽车造成很大的破坏,D错误。
3.答案　D
解析　A项,乙烯与溴发生加成反应,使溴的四氯化碳溶液褪色,乙烯被酸性高锰酸钾氧化,从而使酸性高锰酸钾溶液褪色,二者褪色原理不相同,正确。B项,醋酸与新制氢氧化铜悬浊液混合后,沉淀溶解,溶液呈蓝色,葡萄糖与新制氢氧化铜混合加热生成砖红色沉淀,淀粉与氢氧化铜混合加热,氢氧化铜分解生成黑色的氧化铜,因此醋酸、葡萄糖、淀粉三种无色溶液,可以用新制Cu(OH)2悬浊液鉴别,正确;C项,乙醇官能团为羟基、乙酸官能团为羧基,二者均能与钠反应放出H2,正确;D项,取少量酸催化后的淀粉水解液于试管中,不需要加过量氢氧化钠溶液中和酸,直接加少量碘水,溶液未变蓝,说明淀粉溶液已经完全水解,错误。
4.答案　A
解析　Cl2中没有中心原子,不存在杂化,因此不存在s-p σ键,A错误;CH3Cl中有3个C—H键、1个C—Cl键,整体为四面体结构,但是键长不一样,所以是极性分子,B正确;CH4与Cl2反应是取代反应,C正确;产物中的油状物CCl4、CHCl3、CH2Cl2、CH3Cl的相对分子质量依次减小,因此沸点依次减小,D正确。
5.答案　B
解析　根据该有机物的结构简式可知,该化合物的分子式为C13H15BrO3,A正确;由图标示(图中标“*”的为手性碳原子)可知,该有机物有2个手性碳原子,B错误;该有机物含有酯基、苯环,可以发生水解反应与加成反应,C正确;该有机物含有酚酯基、碳溴键,1 mol该化合物与足量NaOH溶液反应时,最多消耗3 mol NaOH,D正确。
6.答案　D
解析　FeS溶于足量稀硝酸,S2-和Fe2+均会被硝酸氧化,该反应的离子方程式为FeS+N+4H+===Fe3++S↓+NO↑+2H2O,A错误。向沸水中滴加饱和氯化铁溶液并加热得到的是胶体,反应的离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,B错误。向NH4HCO3溶液中加入过量Ba(OH)2稀溶液并加热,该反应的离子方程式为Ba2++2OH-+NNH3↑+2H2O+BaCO3↓,C错误。向K2MnO4溶液(墨绿色)中加入适量醋酸,生成Mn和MnO2黑色沉淀,故该反应的离子方程式为3Mn4CH3COOH===+MnO2↓+2H2O+4CH3COO-,D正确。
7.答案　B
解析　该分子结构中含有酯基,能与NaOH溶液反应,A正确;该结构中含有醚键、碳碳双键和酯基3种官能团,B错误;分子中含有苯环,存在大π键,C正确;由分析可知,该有机物能发生取代反应和加成反应,D正确。
8.答案　B
解析　乙烯分子中有6个原子共平面,甲烷分子中最多有3个原子共平面,则丙烯分子中,两个框内的原子可能共平面(如图),所以最多有7个原子共平面,A错误;丙烯与溴在光照下发生取代反应,—Br取代甲基上的H,X的结构简式为,X分子中含有碳碳双键和碳溴键2种官能团,B正确;Y()与足量NaOH醇溶液共热,发生消去反应,可生成丙炔(CH3C≡CH),C错误;聚合物Z为,D错误。
9.答案　C
解析　反应前后V的成键数不同,钒元素化合价发生变化,A错误,B错误;生成物中的氮氮三键中的N原子与V原子以配位键结合,使N原子间的共价三键结合力减弱,故生成物中氮氮三键的键长大于氮气的键长,C正确;2个苯环不一定共面,故Ph—≡—Ph中所有原子不一定共平面,D错误。
10.答案　D
解析　由结构简式可知,3-O-咖啡酰奎尼酸分子中碳碳双键的2个碳原子均连有不同的原子或原子团,存在顺反异构现象,故A正确;由结构简式可知,3-O-咖啡酰奎尼酸分子中的苯环上的6个碳原子及与苯环直接相连的1个碳原子一定共平面,所以分子中至少有7个碳原子在同一个平面内,故B正确;由结构简式可知,3-O-咖啡酰奎尼酸分子含有醇羟基、酯基和酚羟基,则一定条件下能发生取代反应和消去反应,故C正确;由结构简式可知,3-O-咖啡酰奎尼酸分子含有的酯基和酚羟基能与氢氧化钠溶液反应,所以1 mol 3-O-咖啡酰奎尼酸能与3 mol氢氧化钠恰好完全反应,故D错误。
11.答案　D
解析　如图“*”所示的碳原子为手性碳原子,该有机物与苯甲酸结构相似,在分子组成上相差6个“CH2”原子团,互为同系物,A正确;Y结构中苯环和均为平面结构,通过O连接,单键旋转可使所有碳原子处于同一平面,故Y中所有碳原子可能共面,B正确;Z结构中苯环上两个取代基处于对位,将苯环上的H编号为①②③④(),其二溴代物有①②、①③、①④、②③共4种,C正确;X、Y中含有羧基,能与Na2CO3反应生成CO2,Z中含酚羟基,能与碳酸钠反应,但不会生成CO2,D错误。
12.答案　A
解析　该有机物中含有碳碳双键、羧基、羟基,这些官能团均不能发生水解反应,A错误。该有机物中含有碳碳双键和羟基,能被酸性高锰酸钾溶液氧化,从而使酸性KMnO4溶液褪色,B正确。该有机物中含有羧基,具有酸性,可与NaOH溶液反应,C正确。该有机物中含有羧基和羟基,在一定条件下自身可发生酯化反应,D正确。
13.答案　D
解析　Na2Cr2O7溶液在酸性条件下具有强氧化性,能继续氧化正丁醛,因此应逐滴加入,控制其用量,故A项正确;温度计1控制反应温度,根据反应条件可知应保持在90~95 ℃,既可保证正丁醛及时蒸出,又可尽量避免其被进一步氧化,温度计2控制馏分温度,由产物的沸点数据可知,温度计2示数在76 ℃左右时,收集产物为正丁醛,故B项正确;正丁醛密度为0.840 0 g·cm-3,小于水的密度,因此粗正丁醛应从分液漏斗上口倒出,故C项正确;正丁醇能与钠反应,但粗正丁醛中含有水,水也可以与钠反应,所以无法检验粗正丁醛中是否含有正丁醇,故D项错误。
14.答案　C
解析　由题干中的反应可知,题述转化反应发生催化脱氢,故该反应属于氧化反应,不属于加成反应,A错误。题述三种有机物所含官能团不完全相同,反应物中只有羧基,生成物中有羧基和碳碳双键,B错误。肉桂酸和异肉桂酸中都含有碳碳双键。都能使酸性高锰酸钾溶液褪色,C正确。苯环、碳碳双键和羧基均为平面结构,由于单键可旋转,因此肉桂酸、异肉桂酸分子中所有原子可能共平面,D错误。
15.答案　D
解析　根据有机物M的键线式,可以得出分子式为C11H10DN5O4,A错误;有机物M含有氨基,可以与盐酸反应,B错误;手性碳原子是连接四个不同的原子或原子团的碳原子,有机物N含有4个手性碳原子,即图示“*”标注的碳原子:,C错误;M中的羟基和(CH3)2CHCOOH发生成酯修饰反应生成N,则成酯修饰的反应物之一是2-甲基丙酸[(CH3)2CHCOOH],D正确。
16.答案　(1)恒压滴液漏斗　防止反应太剧烈,防止反应液升温过快导致生成更多的副产物
(2)防止水蒸气进入烧瓶中使乙酸酐水解,影响产率
(3)提高苯乙酮的萃取率　盐酸和醋酸　(4)苯
(5)提供气化中心,防止暴沸　C　(6)87.5%
解析　(1)据盛装乙酸酐的仪器构造可知,其名称是恒压滴液漏斗;若加乙酸酐时太快,则可能导致反应太剧烈,反应液升温过快而导致生成更多的副产物,所以步骤①要逐滴滴加乙酸酐的原因是防止反应太剧烈,防止反应液升温过快导致生成更多的副产物;(2)乙酸酐微溶于水、易水解,CaCl2能吸收水蒸气,所以图一装置中CaCl2的作用是防止水蒸气进入烧瓶中使乙酸酐水解,影响产率;(3)步骤③中水层用苯萃取两次(每次8 mL),而不萃取一次(16 mL)的目的是提高苯乙酮的萃取率;混合物中含有盐酸和醋酸,步骤③中用15 mL 10%的NaOH溶液洗涤主要是为了除去盐酸和醋酸;(4)苯的沸点为80.5 ℃、苯乙酮的沸点为202 ℃,苯和苯乙酮沸点差异较大,且苯的沸点较低,所以步骤④中水浴法蒸馏回收的物质B为苯;(5)该装置中未添加沸石,其中毛细管的作用是在减压蒸馏过程中在液体中形成气化中心,防止液体因过热而产生暴沸;减压蒸馏中需要控制温度,且温度应该控制的比苯乙酮的沸点低,而比其他杂质沸点高,故答案为:C;(6)由反应+(CH3CO)2O+CH3COOH可知,0.18 mol无水苯和0.04 mol乙酸酐反应时,无水苯过量,乙酸酐完全反应,则理论上生成的苯乙酮的物质的量为0.04 mol,所以本次实验苯乙酮的产率为×100%=87.5%。
17.答案　(1)++HCl
(2)碳溴键、醚键、酯基　(3)水解反应(或取代反应)
(4)　(5)14
解析　(1)根据A和C的结构推知,B为,根据B、C的结构可知C3H5OCl的结构为,B在AlCl3的催化作用下与发生取代反应生成C和HCl。(2)D中含有的官能团为碳溴键、醚键、酯基。(3)(4)E中含有酯基,在碱性条件下水解,酸化后生成(F),故E→F的第一步反应属于酯的水解反应,也是取代反应。(5)N是M的同分异构体,1 mol N能与2 mol NaHCO3反应,则1 mol N中含有2 mol —COOH,能与4 mol Na反应,则1 mol N中还含有2 mol —OH。先考虑—COOH的位置,有、、、、、、、、,共9种,再考虑—OH的位置,又—OH所连碳原子上只有1个官能团,则、连接2个—OH,各有3种结构,连接2个—OH,有2种结构,其他的均只有1种结构,故符合条件的结构共有14种。
18.答案　(1)苯甲醇　　(2)A
(3)CH2==CH2+H2OCH3CH2OH　取代反应(或酯化反应)　(4)16　
(5)　CH3CH==CHCHOCH3CH2CH2CH2OH
解析　根据C的分子式为C2H4O及B到C的反应条件,可知C为CH3CHO,B为乙醇,CH2==CH2与水在催化剂作用下发生加成反应生成B,则A为乙烯;甲苯在光照条件下与氯气发生取代反应生成D,D为,D在氢氧化钠溶液中加热发生取代反应生成E,E为,E在铜的催化下与氧气发生反应生成F,F为苯甲醛,苯甲醛和乙醛发生类似已知信息②的反应,生成的G为,G发生银镜反应生成H,H为,H酸化得到K,K为,K与E在浓硫酸催化下发生酯化反应生成M,M为。(1)由上述分析可知,E的名称为苯甲醇,M的结构简式为。(2)G的结构简式是,分子中含有碳碳双键、醛基,所以在一定条件下能发生加成反应、加聚反应,能与溴水或酸性KMnO4溶液反应使其褪色,醛基发生银镜反应时,表现出的是还原性。(3)E和K发生的是酸和醇的酯化反应,属于取代反应。(4)K为,其同分异构体遇FeCl3溶液发生显色反应,则含有酚羟基;能发生银镜反应,则含有醛基(根据O原子个数可知不可能含甲酸酯基);除苯环以外不含有其他环状结构,若苯环上只有两上取代基,则为酚羟基和—CH==CHCHO或酚羟基和—C(CHO)==CH2,分别有邻、间、对三种位置关系,有6种结构;若苯环上有三个取代基,则为酚羟基、—CH==CH2、—CHO,有10种结构,故满足条件的K的同分异构体共有16种。其中核磁共振氢谱为五组峰的结构简式为。(5)缺少的反应流程为乙醛发生类似已知信息②的反应生成CH3CH==CHCHO,CH3CH==CHCHO与氢气发生加成反应生成CH3CH2CH2CH2OH。

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