第16讲认识有机化合物（解析版）

第16讲认识有机化合物课标要求课标要求1.知道有机化合物分子是有空间结构的，以甲烷、乙烯、乙炔、苯为例认识碳原子的成键特点。2.知道有机化合物存在同分异构现象。3.知道氧化、取代等有机反应类型。知识网络知识网络知识详解知识详解【有机化合物中碳原子的成键特点】1.甲烷的分子结构甲烷(CH4)分子中的碳原子以最外层的4个电子与4个氢原子的电子形成4个C—H共价键，电子式为，结构式为。2.有机化合物中碳原子的成键特点键的个数成键的类型碳骨架形式与其他原子成键每个碳原子形成4个共价键单键()双键()三键()碳原子之间可构成碳链，也可构成碳环碳原子不但可以和碳形成共价键，而且可以和H、O、N、S等原子成键【烷烃】1.烷烃的结构(1)甲烷的结构分子结构示意图球棍模型空间充填模型结构特点4个C—H键的长度和强度相同，夹角相等(即键角为109°28′)，是正四面体结构；碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点(2)已知乙烷、丙烷、丁烷的分子结构和甲烷相似有机化合物乙烷丙烷丁烷碳原子数234结构式结构简式CH3CH3CH3CH2CH3CH3CH2CH2CH3分子式C2H6C3H8C4H10烷烃：只含碳和氢两种元素，分子中的碳原子之间都以单键结合，碳原子的剩余价键均与氢原子结合，使碳原子的化合价都达到“饱和”，这样的一类有机化合物称为饱和烃，也称为烷烃。链状烷烃的通式：CnH2n＋2(n≥1)。2.链状烷烃的命名——习惯命名法(1)表示碳原子数(n)及表示n≤1012345678910甲烷乙烷丙烷丁烷戊烷己烷庚烷辛烷壬烷癸烷n＞10相应汉字数字＋烷(2)当碳原子数n相同，结构不相同时，用正、异、新表示。如：C4H10的两种分子的命名：无支链时，CH3CH2CH2CH3称为正丁烷；有支链时，称为异丁烷。【链状烷烃的结构特点】(1)单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。(2)饱和：碳原子剩余价键全部与氢原子相结合，烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，链状烷烃的含氢量最大。【同系物同分异构体】1.同系物说明①同系物所含元素种类一定相同，除C、H外其他种类元素原子数必须相同。②同系物一定具有不同的碳、氢原子数和分子式。③同系物一定具有不同的相对分子质量(相差14n)。2.同分异构现象和同分异构体【对同分异构体概念的理解】同分异构体分子式相同相对分子质量必相同不一定属于同一类物质结构不同原子或原子团的连接顺序不同原子的空间排列不同【烷烃同分异构体的书写】(1)遵循的原则：主链由长到短，支链由整到散；位置由心到边，排列对邻到间。(2)书写的步骤①先写出碳原子数最多的主链。②写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基(—CH3)接在主链某碳原子上。③写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基(—CH2CH3)或两个甲基(—CH3)接在主链碳原子上，以此类推。【烷烃的性质】1.烷烃的物理性质相似性递变性(随分子中碳原子数增加)熔、沸点较低逐渐升高密度比水小逐渐增大状态气态→液态→固态，常温常压下分子中碳原子数n≤4的烷烃为气态(常温常压下，新戊烷为气态)溶解性难溶于水，易溶于汽油等有机溶剂2.化学性质(1)稳定性：通常条件下与强酸、强碱或高锰酸钾等强氧化剂不反应。(2)可燃性：烷烃都能燃烧。CH4燃烧方程式：CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(点燃))CO2＋2H2OC3H8燃烧方程式：C3H8＋5O2eq\o(→,\s\up7(点燃))3CO2＋4H2O链状烷烃燃烧通式：CnH2n＋2＋eq\f(3n＋1,2)O2eq\o(→,\s\up7(点燃))nCO2＋(n＋1)H2O(3)取代反应①实验探究：CH4和Cl2的取代反应实验操作实验现象A装置：试管内气体颜色逐渐变浅；试管内壁有油状液滴出现，试管中有一层油状液体，且试管内液面上升，水槽中有固体析出B装置：无现象实验结论CH4与Cl2在光照条件下发生化学反应，有关化学方程式为：CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl；CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH2Cl2＋HCl；CH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CHCl3＋HCl；CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CCl4＋HCl②甲烷的四种氯代产物的性质。a.水溶性：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4均不溶于水。b.状态：常温下除CH3Cl是气体，其余三种均为油状液体。③取代反应：有机物分子里的某些原子或原子团被其他原子或原子团所替代的反应。(4)分解反应：烷烃在较高的温度下会发生分解。如：eq\o(C16H34,\s\do8(十六烷))eq\o(→,\s\up7(高温))eq\o(C8H18,\s\do8(辛烷))＋eq\o(C8H16,\s\do8(辛烯))【烷烃(以甲烷为例)发生取代反应的有关规律】1.反应条件：反应条件为光照，其光照为漫射光，强光直射易发生爆炸。2.反应物：反应物为卤素单质，如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气、溴蒸气发生取代反应。3.反应产物：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同，但甲烷与氯气反应生成的产物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与HCl形成的混合物。反应产物中HCl的物质的量最多。4.反应特点①连锁反应甲烷分子中的氢原子被氯原子逐步取代，第一步反应一旦开始，后续反应立即进行，且各步反应可同时进行。即当n(CH4)∶n(Cl2)＝1∶1时，并不只发生反应CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光))CH3Cl＋HCl，其他反应也在进行。②数量关系CH4与Cl2发生取代反应时，每有1molH被取代，则消耗1molCl2，同时生成1molHCl，即n(Cl2)＝n(H)＝n(HCl)。1molCH4与Cl2发生取代反应，最多消耗4molCl2。【判断烃分子中原子共面的方法】【烃完全燃烧规律】1.等量的不同烃(CxHy)完全燃烧耗氧量的判断(1)等质量时：eq\f(y,x)越大，耗氧量越多。(2)等物质的量时：x＋eq\f(y,4)越大，耗氧量越多。2.气态烃完全燃烧体积变化关系CxHy＋(x＋eq\f(y,4))O2eq\o(→,\s\up7(点燃))xCO2＋eq\f(y,2)H2OΔV＝V后－V前1x＋eq\f(y,4)xeq\f(y,2)(1)当温度大于或等于100℃时，水为气态则ΔV＝eq\f(y,4)－1eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(当y＞4，总体积变大,当y＝4，总体积不变,当y＜4，总体积减小))(2)当常温常压时，水为液体则ΔV＝－(1＋eq\f(y,4))，反应后气体体积始终减小且减少量与氢原子数有关。【实验活动搭建球棍模型认识有机化合物分子结构的特点】实验目的1．加深对有机化合物分子结构的认识。2．初步了解使用模型研究物质结构的方法。实验用品分子结构模型实验步骤1．认识甲烷分子结构，搭建甲烷分子的球棍模型甲烷分子式结构式球棍模型CH4结构特点甲烷分子中的5个原子不在同一平面内，而是形成正四面体结构，碳原子位于正四面体的中心，4个氢原子分别位于4个顶点，分子中的4个C—H键长度相同，相互之间的夹角相等2.搭建乙烷、乙烯和乙炔分子的球棍模型，比较三者结构乙烷乙烯乙炔分子式C2H6C2H4C2H2结构式H—C≡C—H球棍模型结构特点分子中8个原子不在同一平面内，是以碳原子为中心，其他原子为顶点的四面体结构碳碳之间形成双键，2个碳原子和4个氢原子在同一平面内，C—H键、键之间的夹角为120°碳和碳之间形成三键，2个氢原子和2个碳原子在同一直线上，分子中键和键夹角为180°典例分析同系物典例分析同系物（2022·河北张家口·三模）乙二醇是防冻剂的主要成分，也是合成涤纶的原料。工业上以环氧乙烷为原料生产乙二醇的化学方程式如下，下列说法正确的是（）+H2OHOCH2CH2OHA．环氧乙烷与乙醛互为同分异构体B．环氧乙烷分子中所有原子在同一平面上C．乙二醇是甲醇的同系物D．1mol乙二醇完全燃烧消耗56L【答案】A【解析】A．环氧乙烷和乙醛的分子式均为，二者互为同分异构体，故A正确；B．环氧乙烷分子中两个碳原子为饱和碳原子，根据甲烷的结构，可知不可能所有原子在同一平面上，故B错误；C．乙二醇与甲醇中羟基个数不同，所以二者不互为同系物，故C错误；D．乙二醇完全燃烧的化学方程式为，则1mol乙二醇完全燃烧消耗2.5mol，未说明标准状况，体积不一定是56L，故D错误；选A。举一反三举一反三1．（2022·福建福建·一模）苯甲酸甲酯是一种重要的化工原料，其合成原理如图，下列有关说法错误的是（）A．上述反应为取代反应B．苯甲酸甲酯分子中所有碳原子可能共面C．苯甲酸甲酯的一氯取代产物有4种D．苯甲酸甲酯与乙酸乙酯互为同系物【答案】D【解析】A．苯甲酸与甲醇发生取代反应生成苯甲酸甲酯和水，选项A正确；B．根据苯分子中12个原子共平面、甲醛分子4个原子共平面可知，苯甲酸甲酯分子中所有碳原子可能共面，选项B正确；C．苯甲酸甲酯的一氯取代产物有苯环上酯基的邻、间、对位和甲基上共4种，选项C正确；D．苯甲酸甲酯与乙酸乙酯组成不相似，分子上也不是相差若干个CH2,不互为同系物，选项D错误；答案选D。2．（2021·辽宁·模拟）烟草中的剧毒物尼古丁的结构简式为：(具有芳香烃类似的性质)，有关它的叙述正确的是（）A．尼古丁分子中所有C、N原子均处于同一平面内B．尼古丁分子中的六元环为正六边形C．尼古丁中的六元环发生一氯取代后有5种(一氯代尼古丁)同分异构体D．维生素B5()不是尼古丁的同系物【答案】D【解析】A．尼古丁分子中五元环中的碳原子都是以单键与其他原子相连，它们都是四面体构型，而六元环的碳、氮在一平面上而与五元环上的碳、氮就不可在同一平面上，故A错误；B．尼古丁分子的六元环有一个氮原子，不是正六边形，故B错误；C．尼古丁分子的六元环中只有4个氢原子，所以六元环上的一氯取代物只有4种，故C错误；D．同系物是指结构相似、分子组成相差若干个“CH2”原子团的有机化合物，维生素B5和尼古丁官能团不同，其不是尼古丁的同系物，故D正确；答案选D。3．（2022·浙江绍兴·二模）下列说法不正确的是（）A．CH3OCHO与HCOOCH3互为同分异构体B．乙酸和硬脂酸互为同系物C．经催化加氢后能生成2-甲基戊烷D．白磷与红磷互为同素异形体【答案】A【解析】A．CH3OCHO与HCOOCH3是同种物质，都表示甲酸甲酯，故A错误；B．乙酸结构简式为CH3COOH，硬脂酸的结构简式为CH3(CH2)16COOH，结构相似，分子组成相差16个CH2，互为同系物，故B正确；C．经催化加氢后能生成，系统命名为2-甲基戊烷，故C正确；D．白磷与红磷是P元素组成的不同单质，互为同素异形体，故D正确；选A。典例分析同分异构现象典例分析同分异构现象（2022·广东茂名·模拟）碳-13、碳-14都可用于幽门螺旋杆菌的快速检测，碳-14又常用于考古断代。已知碳-14有放射性，半衰期约5730年，下列说法正确的是（）A．碳-14衰变后转化为碳-13B．检验幽门螺旋杆菌利用了碳-14的放射性C．13C、14C互为同位素D．若一古物中碳-14含量降低，则距今约1万年之久【答案】D【解析】A．碳-14衰变后转化为N，选项A错误；B．检验幽门螺旋杆菌是利用碳-14标记的尿素作为药剂，服用后，若胃中含幽门螺旋杆菌，可以促使尿素水解生成CO2，一段时间测定人体呼气中碳-14含量，确定由幽门螺旋杆菌作用下尿素水解生成的CO2，进而推算幽门螺旋杆菌是否超标。与其放射性无关，选项B错误；C．质量数标在元素的左上角，应写作13C、14C，选项C错误；D．可根据碳-14的含量估测生物死亡的年数，碳-14含量降低3/4，即含量剩余1/4，表明古物经历了两个半衰期：5730×2=11460年，则距今约1万年之久，选项D正确；答案选D。举一反三举一反三1．（2022·浙江·模拟）下列说法正确的是（）A．H-O-H和H-O-CH3属于同系物B．氕、氘、氚属于三种不同的元素C．C2H6O和C2H4O存在同分异构现象D．和是同一种物质【答案】C【解析】A．H-OH为无机物，H-O-CH3为甲醇，二者结构不相似，不属于同系物，选项A错误；B．氕、氘、氚是氢元素的不同原子，互为同位素，选项B错误；C．C2H6O可能为二甲醚或乙醇，存在同分异构体，C2H4O可能为环氧烷乙或乙醛，存在同分异构体，选项C正确；D．为5，6-二甲基-1，3-环己二烯，为2，3-二甲基-1，3-环己二烯，为两种不同的物质，选项D错误；答案选C。2．（2021·陕西·长安一中一模）下列关于有机物的说法正确的是（）A．聚苯乙烯的结构简式为B．环己烷()与甲基环戊烷()属于碳骨架异构C．扁桃酸()分子中所有原子可能共面D．异戊二烯()与发生加成时，产物有两种【答案】B【解析】A．聚苯乙烯的结构简式为，A错误；B．环己烷()与甲基环戊烷()均属于环烷烃，环烷烃不存在官能团位置异构，二者属于碳骨架异构，B正确；C．扁桃酸()分子中连有羟基和羧基的碳原子采取了sp3杂化方式，空间构型为四面体形，与其直接相连的四个原子不可能共面，故所有原子不可能共面，C错误；D．由于结构不对称，与发生加成时。分别可发生1，2-加成、3，4-加成、1，4-加成，产物有3种，D错误。故选B。3．（2022·广东韶关·一模）科学家创造了由18个碳原子构成的环碳(C18)，碳原子由单键和叁键交替连接在一起，结构如图所示。下列说法正确的是（）A．C18与C60互为同系物B．12C18和14C18互为同位素，化学性质几乎相同C．C18和金刚石互为同分异构体D．环碳中碳原子均达8电子稳定结构【答案】D【解析】A．C18与C60是组成元素相同、结构不同、性质不同的两种单质，属于同素异形体，A错误；B．同位素是质子数相同中子数不同的原子，12C和14C互为同位素，12C18和14C18均为C18二者不互为同位素、虽然由不同的碳原子构成，但化学性质几乎相同，B错误；C．C18和金刚石是组成元素相同，结构不同，性质不同的两种单质，属于同素异形体，不互为同分异构体，C错误；D．环碳中每个碳原子均参与形成1个碳碳三键、1个碳碳单键，均达8电子稳定结构，D正确；答案选D。典例分析取代反应典例分析取代反应（2022·湖南娄底·二模）最近，国外报道了首例猪肾脏成功移植入人体的新闻，吗替麦考酚酯主要用于预防器官排斥反应，其结构简式如图所示。下列说法错误的是（）A．该分子中含有三种含氧官能团B．分子式为C．可以发生取代反应、加聚反应、氧化反应D．1mol该分子与足量的发生加成反应，最多消耗6mol【答案】D【解析】A．由结构简式可知，吗替麦考酚酯含有醚键、酯基、酚烃基，选项A正确；B．吗替麦考酚酯的分子式为，选项B正确；C．吗替麦考酚酯分子中含有的酯基能发生水解反应，水解反应属于取代反应，碳碳双键能发生加聚反应，酚烃基可以发生氧化反应，选项C正确；D．碳碳双键和苯环可以与氢气发生加成反应，而酯基不与氢气加成，故1mol吗替麦考酚酯最多消耗4mol，选项D错误；答案选D。举一反三举一反三1．（2022·浙江·模拟）工业上可以利用CO2来合成乙酸，其反应路径顺序如图所示，下列说法错误的是（）A．反应过程中涉及氧化还原反应B．第1步反应属于取代反应C．CH3COORh*I为该反应的催化剂D．可以用CH3OH、CO2和H2合成CH3COOH【答案】C【解析】A．过程中存在氢、碳等化合价变化，故过程中涉及氧化还原反应，A正确；B．第1步中甲醇的羟基被碘原子取代，为取代反应，B正确；C．根据反应流程可知，CH3COORh*I为反应的中间产物，而非催化剂，C错误；D．该过程的总反应为甲醇与二氧化碳、氢气反应生成乙酸和水，D正确；答案选C。2．（2021·江苏·模拟）我国科研人员提出CeO2催化合成碳酸二甲酯(DMC)需经历三步反应，示意图如下。下列说法不正确的是（）A．①②③均为取代反应B．合成DMC的总反应为C．反应①中催化剂的作用是O-H键断裂活化D．1molDMC在碱性条件下完全水解，消耗2molNaOH【答案】A【解析】A．由题给图可知，①CH3OH+H—O—催→CH3O—催+H2O，为取代反应；②CH3O—催+CO2→CH3COO—催，为加成反应；③CH3OH+CH3COO—催→CH3OCOOCH3+H—O—催，为取代反应，故A错误；B．由题给图可知，①CH3OH+H—O—催→CH3O—催+H2O；②CH3O—催+CO2→CH3COO—催；③CH3OH+CH3COO—催→CH3OCOOCH3+H—O—催，因此DMC总反应为2CH3OH+CO2CH3OCOOCH3+H2O，故B正确；C．由题给图可知，①CH3OH+H—O—催→CH3O—催+H2O，所以反应①中催化剂的作用是使O—H键断裂活化，C正确；D．DMC为CH3OCOOCH3，属于酯类，在碱性条件下可发生水解：CH3OCOOCH3+2NaOH→2CH3OH+Na2CO3，1molDMC完全水解消耗NaOH的物质的量为2mol，D正确。故答案为A。3．（2021·广东惠州·一模）甲硫醇是一种重要的原料和化工试剂，硫化氢与甲醇合成甲硫醇的催化过程如下。下列说法中不正确的是（）A．CH3SH中碳元素化合价为﹣2价B．过程⑤中，形成了O—H键和C—H键C．该催化剂可有效提高反应物的平衡转化率D．硫化氢与甲醇合成甲硫醇的反应类型为取代反应【答案】C【解析】A．CH3SH中硫显-2价，氢为+1价，根据元素的化合价之和等于0可知，碳元素化合价为﹣2价，故A正确；B．过程⑤中，生成了CH3SH和H2O，由图示可知，O—H键和C—H键是新形成的，故B正确；C．该催化剂只能缩短达到平衡的时间，改变化学反应速率，不能提高反应物的平衡转化率，故C错误；D．硫化氢与甲醇合成甲硫醇的反应方程式为：H2S+CH3OH→CH3SH+H2O，-SH取代甲醇中的-OH，反应类型为取代反应，故D正确；答案选C。典例分析甲烷典例分析甲烷（2022·福建省福州第一中学模拟）甲烷与氯气在光照条件下存在如下反应历程(“·”表示电子)：①Cl22Cl·(慢反应)②CH4+Cl·→·CH3+HCl(快反应)③·CH3+Cl2→CH3Cl+Cl·(快反应)④·CH3+Cl·→CH3Cl(快反应)下列说法不正确的是（）A．上述过程中总反应的化学方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HClB．光照的主要作用是促进反应①的进行从而使总反应速率加快C．根据反应④推测会发生反应·CH3+·CH3→CH3CH3D．反应①是释放能量的反应【答案】D【解析】A．由反应历程可知，甲烷与氯气在光照条件下发生的反应为甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢，则总反应方程式为，选项A正确；B．光照的主要作用是破坏氯气分子中的共价键，形成氯原子，促进反应①的进行从而使总反应速率加快，选项B正确；C．根据反应④·CH3+Cl·→CH3Cl推测，有·CH3参与反应，则可以为两个·CH3反应，会发生反应·CH3+·CH3→CH3CH3，选项C正确；D．反应①是吸收能量、破坏氯气分子中的共价键形成氯原子的过程，选项D不正确；答案选D。举一反三举一反三1．（2022·浙江·三模）NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是（）A．3g14C16O与14N16O的混合气体，含有的中子数介于1.5NA与1.6NA之间B．氨气分解生成2.24LN2(折算成标准状况)，则断裂的共价键数目为0.6NAC．11.2LCH4和22.4Cl2(均为标准状况)在光照下充分反应后的分子数为1.5NAD．将4.6gNO2(含N2O4)溶于水，完全反应后电子转移的数目为0.05NA【答案】D【解析】A．14C16O与14N16O的相对分子质量均为30，分别含有16个和15个中子，3g14C16O与14N16O的混合气体的物质的量是0.1mol，因此含有的中子数介于1.5NA与1.6NA之间，A正确；B．氨气分解生成2.24LN2(折算成标准状况)，氮气的物质的量是0.1mol，因此消耗0.2molNH3，所以断裂的共价键数目为0.6NA，B正确；C．甲烷和氯气在光照条件下发生取代反应，不论生成哪种卤代烃，反应前后物质的分子数目不变，因此11.2LCH4和22.4Cl2(均为标准状况，物质的量分别是0.5mol、1mol)在光照下充分反应后的分子数为1.5NA，C正确；D．将4.6gNO2(含N2O4)溶于水，4.6gNO2的物质的量是0.1mol，与水反应：3NO2+H2O＝2HNO3+NO，3mol反应转移2mol电子，因此完全反应后电子转移的数目为NA，D错误；答案选D。2．（2022·广东广东·二模）设NA是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）A．20g重水(D2O)中含有的电子数为10NAB．足量与含4molHCl的浓盐酸充分反应，转移电子数为2NAC．0.1mol/L溶液中含有数小于0.1NAD．标况下，中所含有的键的数目为NA【答案】A【解析】A．D2O的相对分子质量是20，20g重水(D2O)的物质的量为1mol，１个重水含有10个电子，所以20g重水(D2O)中含有的电子数为10NA，故A正确；B．与浓盐酸反应，，1mo与4molHCl反应，所以足量与含4molHCl的浓盐酸充分反应，随着盐酸浓度下降，变成稀盐酸则反应停止，故实际参加反应的HCl小于4mol，转移电子数小于2NA，故B错误；C．不知道溶液的体积，无法求算含有数目，故C错误；D．标况下，二氯甲烷是液体，无法用气体摩尔体积求算中所含有的键的数目，故D错误；故答案为：A3．（2022·上海静安·一模）取一支大试管，用排饱和食盐水的方法收集4体积氯气，再通入1体积甲烷。把装有混合气体的试管倒置于盛有饱和食盐水的水槽里，按如图装置实验。用高压汞灯的紫外线照射一段时间后，水槽中有白色晶体析出，试管内气体颜色逐渐变浅，管内液面上升，上方有少量白雾，内壁出现油状液滴。关于该实验的说法错误的是（）A．析出的白色晶体是氯化钠B．试管内壁出现的油状液滴应当是四氯化碳C．该实验生成的含氯有机产物可能不止一种D．试管中的白雾是反应生成的氯化氢气体遇水形成的酸雾【答案】B【解析】A．由分析可知，水槽中析出的白色晶体是氯化钠，故A正确；B．由分析可知，试管内壁出现的油状液滴可能是不溶于水的二氯甲烷或三氯甲烷或四氯甲烷或两者及三者的混合物，故B错误；C．由分析可知，生成的有机取代产物可能为一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，故C正确；D．由分析可知，反应生成的氯化氢会与试管中的水蒸气形成盐酸小液滴，产生少量白雾，故D正确；故选B。巩固练习巩固练习一、单选题1．（2022·贵州遵义·三模）化学与生产、生活密切相关，下列物质的性质、用途都正确且有相关性的是（）选项性质用途ACCl4难溶于水，难于燃烧CCl4常用作有机溶剂和灭火剂BAl2O3既能与强酸反应，又能与强碱反应Al2O3常用作耐高温材料CSiO2透明，折射率合适，能够发生全反射SiO2用作光导纤维材料DCl2具有漂白性常用Cl2对自来水进行杀菌消毒【答案】C【解析】A．CCl4常用作有机溶剂是因为：四氯化碳常温下是难溶于水的液态，是一种非极性分子、能溶解很多有机物，如烃、脂肪、油类、树脂、油漆以及无机物碘等，四氯化碳能做灭火剂的原因，除了它不可燃外，四氯化碳密度大，一经化成蒸气能覆盖在可燃物的表面隔绝空气、火焰自然熄灭，A不符合；B．Al2O3因熔点高常用作耐高温材料，B不符合；C．SiO2透明，折射率合适，能够发生全反射，且储量丰富，成本价格较为低廉，C符合；D．Cl2没有有漂白性、常用Cl2对自来水进行杀菌消毒，是因为发生了反应：，HClO具有漂白性，D不符合；答案选C。2．（2022·上海崇明·二模）选项四种物质中，仅含氯元素的微粒种类与另三种物质不同的是（）A．熔融NaClB．固态NH4ClC．HCl水溶液D．液态CH3Cl【答案】D【解析】熔融氯化钠、固态氯化铵和盐酸中都含有氯离子，一氯甲烷是非电解质，液态一氯甲烷中不含有氯离子，所以一氯甲烷与其他三种物质中氯元素的微粒种类不同，故选D。3．（2022·上海市杨浦高级中学高三）如图所示，试管中装有用排饱和食盐水法收集的体积Cl2和体积CH4，强光照射，充分反应后，试管中不会出现（）A．气体压强变大B．气体颜色变浅C．白雾D．液滴【答案】A【解析】A．甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应，反应方程式为CH4+Cl2CH3Cl+HCl，CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl、CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl、CHCl3++Cl2CCl4+HCl，其中CH4、Cl2、CH3Cl、HCl为气体，其余为液体，因此该反应为气体压强减小的反应，故A符合题意；B．氯气为黄绿色气体，其余均为无色，因此气体颜色变浅，故B不符合题意；C．因产生氯化氢，氯化氢遇水变为小液滴，有白雾产生，故C不符合题意；D．二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷均为无色液体，因此会出现小液滴，故D不符合题意；答案为A。4．（2022·北京丰台·高三）下列化合物中，与互为同分异构体的是（）A．B．C．D．【答案】D【解析】分子式相同结构不同的物质互为同分异构体，题干中物质为正丁烷，分子式为C4H10，故选项中只有D选项的异丁烷符合题意；答案选D。5．（2022·浙江金华·高三）下列说法正确的是（）A．和的物理、化学性质相同B．与互为同素异形体，性质存在差异C．和不一定互为同系物D．和互为同分异构体【答案】B【解析】A．和是Cl元素的不同核素形成的结构相同的单质，因此物理性质存在差异，化学性质相似，A选项错误；Ｂ．O2与O3互为同素异形体，结构不同，物理性质和化学性质均存在差异，B选项正确；C．CH4和C9H20满足通式CnH2n+2，都属于烷烃，结构相似，组成上相差8个CH2原子团，故两者互为烷烃同系物，C选项错误；D．和都是四面体结构，键与键之间夹角均近似相等约109°28′，属于同一种物质，D选项错误；答案选B。6．下列物质之间的相互关系错误的是（）A．CH3CH2CH2CH2CH3和C(CH3)4互为同分异构体B．水玻璃与苏打水为同一种物质C．CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物D．12C和14C互为同位素【答案】B【解析】A．CH3CH2CH2CH2CH3和C(CH3)4的分子式相同，结构不同，二者互为同分异构体，A正确；B．水玻璃是硅酸钠溶液，苏打水是碳酸钠溶液，二者不是同一种物质，B错误；C．CH3CH3和CH3CH2CH3均是链状烷烃，结构相似，二者互为同系物，C正确；D．12C和14C的质子数相同，中子数不同，二者互为同位素，D正确；答案选B。7．下列说法不正确的是（）A．O2、O3同素异形体B．35Cl2与37Cl2互为同位素C．乙烷和戊烷互为同系物D．CH3-CH2-CH2-CH3与互为同分异构体【答案】B【解析】A．O2、O3是组成元素相同、结构不同、性质不同的两种单质，属于同素异形体，A正确；B．35Cl与37Cl为质子数相同中子数不同的核素、互为同位素，35Cl2与37Cl2均为氯气分子，B错误；C．乙烷和戊烷为结构相似、通式相同、相差3个CH2原子团，互为同系物，C正确；D．CH3-CH2-CH2-CH3与CH(CH3)3分子式均为C4H10，但结构不同，互为同分异构体，D正确；答案选B。8．设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（）A．1molCHCl3含有C-Cl键的数目为3NAB．1L1.0mol/L的盐酸含有阴离子总数为2NAC．11.2LNO与11.2LO2混合后的分子数目为NAD．23gNa与足量H2O反应生成的H2分子数目为NA【答案】A【解析】A．根据三氯甲烷的分子式可知1molCHCl3含有C-C1键的数目为3NA，A正确；B．1L1.0mol/L的盐酸中氯离子的物质的量是1mol，含有阴离子总数为NA，B错误；C．11.2LNO与11.2LO2混合后生成二氧化氮，反应后氧气剩余，温度和压强未知，无法计算分子数目，C错误；D．23gNa（1mol）与足量H2O反应生成0.5molH2，则氢气分子数目为0.5NA，D错误；答案选A。9．（2021·广东·高三）下列表述正确的是（）A．CH2Cl2的空间构型：四面体型B．Br-的原子结构示意图C．中子数为30的铁原子符号D．HClO的电子式【答案】A【解析】A．CH2Cl2是CH4的二氯代物，CH4为正四面体结构，由于C-H键与C-Cl键的键长不一致，所以CH2Cl2为四面体结构，A正确；B．Br-的最外层电子数应为8个，B错误；C．中子数为30的铁原子符号应为，C错误；D．HClO的结构式为H-O-Cl，D错误。故答案为A10．（2021·四川·树德中学高三）用NA表示阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是（）A．标准状况下，16.8LCH4与足量氯气在光照下反应生成CH3Cl分子数目小于0.75NAB．1.05molNa2O2分别与足量CO2、SO2反应，转移的电子数目均为1.05NAC．78g苯与足量H2发生加成反应时破坏π键数目为3NAD．标准状况下，22.4L的O2与足量SO2反应，生成的SO3分子数为2NA【答案】A【解析】A．甲烷与氯气反应产物中除CH3Cl外，还有CH2Cl2、CHCl3、CCl4，根据碳元素守恒可知CH3Cl分子数目小于0.75NA，A正确；B．过氧化钠与CO2反应时既是氧化剂又是还原剂，转移的电子数目为1.05NA；而与SO2反应时只作氧化物，转移的电子数目为2.1NA，B错误；C．苯中不含碳碳双键，不含π键，而是存在离域大π键，C错误；D．该反应为可逆反应，反应物不能完全转化，生成的SO3分子数小于2NA，D错误；综上所述答案为A。11．下列关于烷烃与烯烃的性质及类型的对比中正确的是（）A．烷烃只含有饱和键，烯烃只含有不饱和键B．烷烃不能发生加成反应，烯烃不能发生取代反应C．烷烃的通式一定是CnH2n＋2，而烯烃的通式则一定是CnH2nD．烷烃与烯烃相比，发生加成反应的一定是烯烃【答案】D【解析】A．烷烃属于饱和烃，含有饱和键，烯烃含有不饱和的碳碳双键，但不全是不饱和键，如丙烯中，含碳碳单键、碳氢单键和碳碳双键，A错误；B．烷烃中没有不饱和键，不能发生加成反应，烯烃中有饱和键，也可发生取代反应，B错误；C．烷烃的通式一定是CnH2n＋2，单烯烃的通式是CnH2n，分子中含多个碳碳双键的烯烃通式则不是CnH2n，C错误；D．烷烃不能发生加成反应，而烯烃含不饱和碳碳双键，可发生加成反应，D正确；故选D。12．（2022·浙江·三模）下列说法不正确的是（）A．工业盐酸和硝酸均呈黄色的原因相同B．CH3CH=CH2+Cl2→CH2ClCH=CH2+HCl，该反应为取代反应C．古法可用CaSO4、FeSO4、CuSO4的加热分解制硫酸D．NH3与O2的混合气体经过灼热的催化剂层后的物质中含有NO2【答案】A【解析】A．工业盐酸显黄色是因为制取盐酸要用到氯气，而氯气在通过铁的管道时，会把铁氧化，从而使制得的盐酸里面混有三价铁，而显黄色；浓硝酸显黄色，是因为硝酸见光分解生成NO2，NO2溶于浓硝酸中显黄色，A不正确；B．CH3CH=CH2+Cl2→CH2ClCH=CH2+HCl，该反应Cl原子取代丙烯中甲基上的氢原子，同时生成HCl，为取代反应，B正确；C．CaSO4、FeSO4、CuSO4等硫酸盐受热分解产生硫氧化物，古法可用该方法制硫酸，C正确；D．NH3与O2的混合气体经过灼热的催化剂层后生成NO，NO遇O2生成NO2，D正确；故选A。13．（2022·陕西·长安一中模拟）已知NA为阿伏加德罗数，下列说法正确的是（）A．12gNaHSO4晶体中阴、阳离子总数为0.2NAB．1L0.5mol·L-1KNO3溶液中含有原子总数为2.5NAC．0.1molCH4与足量Cl2反应生成CH3Cl的分子数为0.1NAD．标准状况下，22.4LNO与11.2LO2充分反应后得到的气体分子数为NA【答案】A【解析】A．硫酸氢钠是钠离子和硫酸氢根离子形成的离子化合物，则12g硫酸氢钠晶体中阴、阳离子总数为×2×NAmol—1=0.2NA，故A正确；B．硝酸钾溶液中，硝酸钾和水分子中都含有氧原子，所以无法计算1L0.5mol/L硝酸钾溶液中原子总数，故B错误；C．甲烷和氯气在光照条件下的反应为光敏反应，所以无法计算甲烷与氯气生成一氯甲烷的物质的量和分子数，故C错误；D．标准状况下，22.4L一氧化氮与11.2L氧气充分反应恰好反应生成22.4L二氧化氮，二氧化氮会发生聚合反应生成四氧化二氮，所以充分反应后得到的气体分子数为小于×NAmol—1=NA，故D错误；故选A。14．（2022·浙江绍兴·高三）设NA为阿伏加德罗常数的值，下列说法不正确的是（）A．将22.4L(标准状况下)通入水中，所得溶液中：B．11.2L的甲烷和22.4L的(均为标准状况)在光照下充分反应后分子数为1.5NAC．向常温常压下密闭容器投入2molNO与，使其充分反应，产物的分子数小于2NAD．31g(分子结构：)中的共价键数目为1.5NA【答案】A【解析】A．标准状况下22.4LCl2的物质的量为，Cl2与水的反应为：Cl2+H2OH++Cl-+HClO，该反应为可逆反应，由氯元素守恒有，由于N(Cl-)=N(ClO-)，则，故A错误；B．标准状况下11.2L即0.5mol的甲烷和22.4L即1mol的在光照下充分反应，甲烷与足量氯气发生四步取代反应生成的物质有氯化氢、一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯甲烷，反应后分子数为1.5NA，故B正确；C．NO与O2充分反应生成的NO2中存在平衡：2NO2N2O4，导致分子数减少，故分子数小于2NA个，故C正确；D．31gP4的物质的量为，共价键数目为：0.25mol×6×NAmol-1=1.5NA，故D正确；故选：A。15．短周期元素A、B、C、D的原子序数依次增加。甲、乙、丙是由这些元素组成的二元化合物，常温下0.1mol·L-1丙溶液的pH为1，丁是元素D的单质，为黄绿色气体，戊是难溶于水的混合物，己的水溶液具有漂白性。上述物质的转化关系如图所示。下列说法正确的是（）A．甲可能是丁烷，常温常压下呈气态B．原子半径的大小：A＜B＜C＜DC．氧化物对应水化物的酸性：D＞BD．己的结构式：A-D-C【答案】A【解析】A．戊是难溶于水的混合物，则为多氯代烷的混合物，甲为烷烃，甲可能是丁烷，常温常压下正丁烷呈气态，A正确；B．同周期元素从左到右原子半径减小，电子层数越多原子半径越大，则原子半径：A(H)＜C(O)＜B(C)＜D(Cl)，B错误；C．B为C，D为Cl，未指明最高价氧化物对应的水化物，而酸性：H2CO3>HClO，C错误；D．己为HClO，O原子能形成2对共用电子对，H和Cl原子只能形成1对共用电子对，结构式为H-O-Cl，即A-C-D，D错误；故选：A。16．我国科学家最近利用黑色素制造更安全的防晒霜和染发膏。黑色素的结构简式如图所示。下列说法错误的是（）A．黑色素能发生加成反应、取代反应B．0.1mol黑色素能与13.8g钠反应C．1mol黑色素最多能与3molH2反应D．黑色素分子中所有碳原子可能共平面【答案】C【解析】A．黑色素含碳碳双键、苯环，都能发生加成反应；含苯环羟基，能发生取代反应，选项A正确；B．羟基与钠反应生成H2，0.1mol黑色素最多消耗0.6molNa，相当于13.8gNa，选项B正确；C．黑色素中苯环和碳碳双键都能与氢气在催化剂、加热条件下发生加成反应，1mol黑色素最多能与12molH2发生加成反应，选项C错误；D．碳碳双键上的碳原子共平面，苯环上的碳原子共平面，故黑色素分子中所有碳原子可能共平面，选项D正确；答案选C。17．（2022·湖南衡阳·二模）某深蓝色溶液是纤维素的优良溶剂，其制备反应如下图所示。X、Y、Z三种元素原子序数依次增大，Y原子的核电荷数是最外层电子数的1.5倍，Y、乙均位于X的下一周期，W及其合金是人类最早发现的金属，被广泛应用于电气、轻工、机械制造和国防工业等。下列说法不正确的是（）W2++2X2Z-YX2-YX2-ZX2→A．Y元素的最高价氧化物分子中有4对共用电子B．最高价氧化物水化物的酸性：Y<ZC．Y与X形成的化合物均为气体D．化合物WX与稀盐酸反应生成气体X2【答案】C【解析】A．Y元素的最高价氧化物分子为CO2，共有4对共用电子对，A正确；B．非金属性C<N，则最高价氧化物水化物的酸性：Y(C)<Z(N)，B正确；C．C和H形成的化合物是烃类物质，随着碳原子数的增多，其状态可以是气体，还可以是固体或者液体，C错误；D．化合物WX为CuH，其中的H为-1价，可以与稀盐酸反应生成H2，D正确；故选C。18．（2022·浙江·高三）设是阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是（）A．中含有的中子数为B．溶液中含的个数为C．(标准状况)氨气所含共价键的数目为D．与在光照下反应生成的分子数为【答案】C【解析】A．含有中子数10个，的物质的量是0.9mol，其中含有的中子数为，A错误；B．溶液的体积未知，不能确定其中含的个数，B错误；C．(标准状况)NH3的物质的量是1mol，其中所含共价键的数目为，C正确；D．与在光照下反应生成的分子数小于，因为还有其它卤代烃生成，D错误；答案选C。19．（2022·辽宁·高三期末）化合物Y是一种药物中间体，可由X制得。下列有关化合物X、Y的说法正确的是（）A．X分子中的所有原子可能处于同一平面B．X、Y分子中手性碳原子数目相等C．X因取代反应而使溴水褪色D．X制备Y的反应类型是加成反应【答案】D【解析】A．X中连接甲基的碳原子具有甲烷结构特点，甲烷呈正四面体结构，所以X中所有碳原子不能共平面，选项A错误；B．X中不存在手性碳原子，Y中连接醇羟基的碳原子为手性碳原子，所以二者手性碳原子数目不同，选项B错误；C．X中含有醛基具有强还原性，因发生氧化反应而使溴水褪色，选项C错误；D．该反应中醛基发生加成反应生成醇羟基，所以X制备Y的反应类型是加成反应，选项D正确；答案选D。20．（2021·福建·高三）查阅资料可知：碳化铝(Al4C3)与水反应可制得CH4，银氨溶液{含[Ag(NH3)2]+}与CO反应产生银镜。某学习小组对CH4还原CuO的反应产物进行实验探究，下列说法不正确的是A．按照甲→乙→丙→丁的顺序连接好装置，并检查装置的气密性B．先打开甲中分液漏斗的活塞，通一段时间气体并验纯，再点燃丙中的酒精灯C．丁中a为足量银氨溶液，b为足量澄清石灰水D．该实验的不足之处是缺少尾气处理装置，可用气囊收集后再进行处理【答案】C【解析】A．该反应涉及气体的制备与反应，为防止实验时气体逸出，按照甲→乙→丙→丁的顺序连接好装置后，应检查装置的气密性，故A正确；B．实验时先打开甲中分液漏斗的活塞，通一段时间甲烷气体并验纯后再点燃丙中的酒精灯进行实验，故B正确；C．银氨溶液为碱性溶液，在检验一氧化碳的同时会吸收二氧化碳，干扰二氧化碳的检验，故C错误；D．由分析可知，该实验设计的缺陷是缺少尾气处理装置，可用气囊收集后再进行处理，故D正确；故选C。二、综合题21．为探究由3种短周期元素构成的化合物X的性质。完成以下实验：(1)X的化学式为___________。(2)气体A与足量CuO反应的化学方程式为___________。(3)溶液II通入过量CO2时，发生反应的离子方程式为___________、___________。(4)将F溶液通过一系列操作获得结晶水合物（含有结晶水的盐），加热该结晶水合物。将生成的红棕色混合气体（>100°C）全部收集并冷却。气体全部反应无剩余，得到一元强酸E的水溶液（其中E与水的物质的量之比1∶1）写出该结晶水合物受热分解的化学方程式___________。(5)设计实验证明F溶液的阴离子（OH—除外）___________。【答案】(1)Al4C3·AlN(Al5C3N)(2)CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu(3)

CO2+OH—=

CO2+2H2O+=+Al(OH)3↓(4)2[Cu(NO3)2·3H2O]2CuO+4NO2↑+O2↑+6H2O（若反应物写成2Cu(NO3)2·6H2O给分；若方程式产物中同时含有NO2和NO，书写正确也给分）(5)取少量溶液F于试管中，加入浓硫酸，无明显现象；再加入Cu，若产生红棕色气体，则含有【分析】(1)由分析可知，固体X的化学式为Al4C3·AlN(Al5C3N)，故答案为：Al4C3·AlN(Al5C3N)；(2)由题意可知，甲烷与足量氧化铜共热反应生成铜、二氧化碳和水，反应的化学方程式为CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu，故答案为：CH4+4CuOCO2+2H2O+4Cu；(3)溶液II通入过量二氧化碳时发生的反应为过量二氧化碳与氢氧化钠溶液反应生成碳酸氢钠、过量二氧化碳与偏铝酸钠溶液反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢钠，反应的离子方程式为CO2+OH—=、CO2+2H2O+=+Al(OH)3↓，故答案为：CO2+OH—=；CO2+2H2O+=+Al(OH)3↓；(4)二氧化氮和氧气在水溶液中完全反应的方程式为4NO2+O2↑+2H2O=4HNO3，由硝酸溶液中硝酸与水的物质的量之比1∶1可知，红棕色气体中二氧化氮、氧气和水的物质的量比为4∶1∶6，则硝酸铜结晶水合物的化学式为Cu(NO3)2·3H2O，受热分解的化学方程式为2[Cu(NO3)2·3H2O]2CuO+4NO2↑+O2↑+6H2O，故答案为：2[Cu(NO3)2·3H2O]2CuO+4NO2↑+O2↑+6H2O；(5)实验室用铜与浓硝酸反应生成红棕色气体的方法检验硝酸根离子，则检验硝酸铜溶液中的硝酸根离子的操作为取少量溶液于试管中，加入浓硫酸，无明显现象；再加入铜，产生红棕色气体，故答案为：取少量溶液F于试管中，加入浓硫酸，无明显现象；再加入Cu，若产生红棕色气体，则含有。22．羟甲香豆素是一种治疗胆结石的药物，合成路线如图所示：已知：RCOOR'+R''OHRCOOR''+R'OH(R、R'、R''代表烃基)(1)A属于芳香烃，其结构简式是___。C→D的反应类型是___。(2)羟甲基香豆素中的官能团是___。(3)写出属于酯类的E所有结构简式____。(4)以D和F为原料合成羟甲香豆素分为三步反应，写出有关化合物的结构简式：___，___，___，___。【答案】(1)

取代反应

(2)酚羟基、酯基、碳碳双键

(3)HCOOCH2CH2CH3、、CH3COOCH2CH3、CH3CH2COOCH3(4)【解析】根据上述分析可知A是，B是，C是