2025届高考化学一轮复习第九章有机化合物第25讲甲烷乙烯苯化石燃料的综合利用练习含解析新人教版

PAGEPAGE7第25讲甲烷、乙烯、苯、化石燃料的综合利用A组基础必做题(40分)一、选择题(本题包括4小题，每题4分，共16分)1．(2024·河北衡水模拟)下列关于有机化合物的说法正确的是(A)A．乙烯使酸性KMnO4溶液褪色是因为发生了氧化反应B．甲烷和乙烯都可以与溴水反应C．酸性高锰酸钾溶液可以氧化苯和甲烷D．乙烯可以与氢气发生加成反应，苯不能与氢气加成[解析]乙烯含碳碳双键，可被氧化，可使酸性KMnO4溶液发生氧化还原反应，A正确；CH4性质稳定，与溴水不反应，故B错误；苯结构稳定，甲烷为饱和烃，性质稳定，与酸性KMnO4溶液不反应，C错误；苯与H2发生加成反应生成环己烷，乙烯与H2发生加成反应生成乙烷，故D错误。2．CH3—CH3和CH3—两个结构简式中均有短线“—”，这两条短线所表示的意义是(C)A．都表示一对共用电子B．都表示一个共价单键C．前者表示一对共用电子，后者表示一个未成对电子D．前者表示分子内只有一个共价单键，后者表示该基团内无共价单键[解析]CH3—CH3分子中的短线表示碳碳单键，即表示一对共用电子，而CH3—中的短线仅表示1个电子，A、B项错误，C项正确；CH3—CH3和CH3—中都含有C—H单键，D项错误。3．(2024·山东滨州检测)下列说法正确的是(C)A．将乙烯通入KMnO4(H＋)溶液和溴水，试验现象和反应类型均相同B．从苯的分子组成看苯远没有达到饱和，所以它应当能使溴水褪色C．苯环上的碳碳键是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键，但苯可以发生取代反应和加成反应D．常温下，全部的碳原子数多于或等于5的烷烃都不是气体[解析]将乙烯通入KMnO4(H＋)溶液和溴水，溶液均出现褪色，但分别属于氧化反应和加成反应，A项错误；苯及其同系物都不能使溴水褪色，B项错误；新戊烷()含有5个碳原子，该有机化合物常温下为气体，D项错误。4．(2024·江苏如东中学高三检测)最近美国宇航局马里诺娃博士找到了一种比二氧化碳有效104倍的“超级温室气体”——全氟丙烷(C3F8)，并提出用其“温室化火星”使火星成为其次个地球的安排。下列有关全氟丙烷的说法正确的是(B)A．分子中三个碳原子可能处于同始终线上B．分子中三个碳原子以单键结合成链状C．C3F8与C3H8互为同分异构体D．全氟丙烷的电子式为[解析]全氟丙烷可以看作CF4中的两个F原子被两个CF3取代，CF4是正四面体结构，所以全氟丙烷分子中三个碳原子不行能处于同始终线上，A错误；全氟丙烷具有丙烷的结构特点，含有C—C键，B正确；C3F8与C3H8的分子式不同，不是同分异构体，C错误；题中电子式漏写氟原子四周的孤电子对，D错误。二、非选择题(本题包括2小题，共24分)5．(2024·重庆模拟)(1)将几滴溴水与4mL苯混合于试管中并充分振荡后静置，一段时间后发觉有机层仍为红棕色，由此现象知苯的分子结构中不存在__碳碳双键__(填化学键的名称)；再向试管中滴加几滴FeBr3溶液后并再次充分振荡，静置后发觉试管中的有机层几乎是无色的，该反应的化学方程式为。(2)烃X的最简式为CH,1molX完全燃烧须要消耗10molO2，X可与溴单质发生取代反应和加成反应(催化剂存在的条件下)。①X的分子式为__C8H8__，官能团的结构简式为。②X与溴的CCl4溶液混合后发生反应的化学方程式为。③肯定条件下，X与氢气反应可以得到碳的质量分数为85.7%的化合物Y，则Y的结构简式为，Y的一氯代物最多有__6__种。[解析](1)加入FeBr3溶液后振荡，可使苯与溴混合在一起发生取代反应生成不溶于水且密度比水大的溴苯，分层后溴苯沉在试管底部。(2)设X的分子式为(CH)n，由燃烧时的耗氧量可求出n＝8，故X的分子式为C8H8。由X的化学性质知其结构中含有苯环及碳碳双键，其结构简式为。X与氢气反应时，若只发生碳碳双键的加成反应，则Y中氢元素的质量分数为9.43%，若苯环也加氢，则Y中氢元素的质量分数为14.3%，后者符合题意，故Y是。氯原子取代环上的氢原子可得到4种物质，取代侧链上的氢原子可得到2种物质，共有6种同分异构体。6．(2024·山东滨州检测)现有CH4、C2H4、C2H6三种有机物：(1)等质量的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是CH4。(2)同状况、同体积的以上三种物质燃烧时，耗去O2的量最多的是C2H6。(3)等质量以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳最多的是C2H4，生成水最多的是CH4。(4)在120℃、1.01×105Pa下时，上述三种有机物中的两种气态烃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都没有发生改变，这两种气体是CH4、C2H4。[解析](1)等质量的烃CxHy完全燃烧时，氢元素的质量分数越大，耗氧量越大，CH4、C2H4、C2H6中的eq\f(y,x)依次为eq\f(4,1)、eq\f(4,2)、eq\f(6,2)，故CH4耗O2最多。(2)等物质的量的烃CxHy完全燃烧时，eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))的值越大，耗氧量越大，CH4、C2H4、C2H6的eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(x＋\f(y,4)))依次为1＋eq\f(4,4)＝2、2＋eq\f(4,4)＝3、2＋eq\f(6,4)＝3.5，故C2H6耗O2最多。(3)n(CO2)＝n(C)，因为等质量的CH4、C2H4、C2H6的n(C)分别为eq\f(1,16)×1，eq\f(1,28)×2、eq\f(1,30)×2、eq\f(1,28)×2最大，故C2H4生成的CO2最多；n(H2O)＝eq\f(1,2)n(H)，因为等质量的CH4、C2H4、C2H6的n(H2O)分别为eq\f(1,16)×2、eq\f(1,28)×2、eq\f(1,30)×3，eq\f(1,16)×2最大，故CH4生成的H2O最多。(4)温度≥100℃条件下，当烃CxHy中含有4个氢原子时，该烃完全燃烧前后气体体积不变，y＝4的为CH4、C2H4，故答案为CH4、C2H4。B组实力提升题(60分)一、选择题(本题包括4小题，每题6分，共24分)1．(2024·湖南长沙模拟)已知芳香烃Ⅰ、Ⅱ的结构模型如图所示，相关叙述正确的是(D)A．Ⅰ的结构简式为，其一氯代物有2种B．Ⅰ和Ⅱ中都含碳碳单键和双键C．Ⅰ与Ⅱ互为同系物D．与Ⅱ互为同类别物质的同分异构体共有2种[解析]由物质Ⅰ的比例模型可以看出其结构简式为，A错误；苯环中不含碳碳单键和双键，B错误；物质Ⅰ和Ⅱ所含有的苯环数不同，所以不是同系物，C错误；Ⅱ物质中两侧的苯环可以以邻、间、对的方式连接，所以Ⅱ的同类别同分异构体还有2种，D正确。2．(2024·经典习题选萃)肯定量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气体质量为49.6g，当其缓慢经过无水氯化钙(足量)时，氯化钙质量增加25.2g，则原混合气体中CO2的质量为(C)A．24.4g B．19.7gC．13.2g D．12.5g[解析]25.2g是甲烷燃烧生成的H2O(g)的质量，n(H2O)＝eq\f(25.2g,18g/mol)＝1.4mol，则甲烷的物质的量可由氢原子守恒求得：n(CH4)＝eq\f(1,2)×1.4mol＝0.7mol。则混合气体中CO和CO2的物质的量之和为0.7mol，而其质量之和为49.6g－25.2g＝24.4g。据此可得下列方程：eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(nCO＋nCO2＝0.7mol,28g/mol×nCO＋44g/mol×nCO2＝24.4g))解得n(CO)＝0.4mol，n(CO2)＝0.3mol。则m(CO2)＝0.3mol×44g/mol＝13.2g。3．(2024·福建泉州泉港一中期末，9)化学家TimRichard将分子结构像小狗的某有机物(如图所示)取名为“doggycene”——“狗烯”，其分子式为C26H26。下列有关“狗烯”的叙述正确的是(C)A．“狗烯”的一氯代物有14种(不含立体异构)B．“狗烯”分子中全部碳原子肯定共平面C．“狗烯”分子中碳元素的质量分数为92.3%，“狗烯”易燃烧，燃烧时可能会有黑烟冒出D．“狗烯”能发生加成反应、氧化反应，不能发生取代反应[解析]A项，依据“狗烯”的结构简式可知其分子中有15种氢原子，所以一氯代物有15种，故A错误；B项，1个“狗烯”分子中有3个乙基，所以“狗烯”分子中全部碳原子不肯定共平面，故B错误；C项，“狗烯”分子中碳元素的质量分数为eq\f(12×26,12×26＋26)×100%≈92.3%，“狗烯”易燃烧，因为含碳量高，当该物质发生不完全燃烧时，会冒出黑烟，故C正确；D项，“狗烯”能发生加成反应、取代反应、氧化反应，故D错误。4．(2024·经典习题选萃)下列各组中的物质均能发生加成反应的是(B)A．乙烯和乙醇 B．苯和氯乙烯C．乙酸和溴乙烷 D．丙烯和丙烷[解析]加成反应是不饱和化合物的一种特征反应，发生在双键或三键等官能团上。A项中的乙醇、C项中的乙酸和溴乙烷、D项中的丙烷均不能发生加成反应；B项中的苯能与氢气发生加成反应生成环己烷，氯乙烯可与氢气发生加成反应生成氯乙烷，符合题意。[点拨]烯烃、苯在肯定条件下能发生加成反应，烷烃分子中没有不饱和键，不能发生加成反应。二、非选择题(本题包括2小题，共36分)5．(2024·山东烟台高三检测)乙烯是来自石油的重要化工原料，其产量是衡量一个国家石油化工水平的标记，依据以下试验，请回答下列问题：(1)试验之前须要对该装置进行气密性的检查，详细操作为在E中加适量水，将导管放入水中，微热A中的大试管，E中出现了气泡，冷却后E中导管内形成一段液柱，则装置的气密性良好。(2)石蜡油分解试验产生的气体的主要成分是③(填序号)。①只有甲烷②只有乙烯③烷烃与烯烃的混合物(3)试验过程中装置B中的现象为溴水褪色，若装置D中产生了白色沉淀，则说明装置C中发生反应的离子方程式为5CH2=CH2＋12MnOeq\o\al(－,4)＋36H＋=10CO2＋12Mn2＋＋28H2O。(4)该试验中碎瓷片的作用是②③(填序号)。①防止暴沸 ②有催化功能③积蓄热量 ④作反应物(5)将分解产生的气体混合物全部通入到足量溴水中，溴水增重mg，则该气体混合物中烯烃的原子个数为eq\f(3mNA,14)(用NA表示)。(6)利用A装置的仪器还可以制备的气体有NH3(任填一种)，产生该气体的化学方程式为Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。[解析]由试验装置可知，A中烷烃在催化剂和加热条件下发生反应生成不饱和烃，B中乙烯与溴水发生加成反应，C中乙烯与酸性高锰酸钾溶液发生氧化反应，D中汲取C中生成的二氧化碳，E中利用排水法收集乙烯。(1)检查该装置气密性时先形成密闭系统，再利用气体的热胀冷缩原理检验，详细操作为：在E中加入适量水，将导管放入水中，再微热A中的大试管，E中出现了气泡，冷却后E中导管内形成一段液柱，则装置的气密性良好。(2)石蜡油主要是含17个碳原子以上的液态烷烃混合物，在加热条件下，石蜡油分解生成烯烃，依据原子守恒知，除了生成烯烃外还生成烷烃，选③。(3)石蜡油分解生成烯烃，烯烃能与溴发生加成反应，则试验过程中装置B中的现象为溴水褪色；若装置D中产生了白色沉淀，则说明混合气体经过装置C时，乙烯被酸性KMnO4溶液氧化生成了CO2气体，同时生成MnSO4，则发生反应的离子方程式为5CH2=CH2＋12MnOeq\o\al(－,4)＋36H＋=10CO2＋12Mn2＋＋28H2O。(4)石蜡油分解较缓慢，加入碎瓷片能加快反应速率，碎瓷片还能汲取热量而积蓄热量从而促进石蜡油分解，选②③。(5)分解产生的气体混合物全部通入到足量溴水中，溴水增重mg，说明分解生成的烯烃的质量为mg，烯烃的分子通式为CnH2n，其摩尔质量为14ng/mol，则该气体混合物中烯烃的原子个数为eq\f(mg,14ng·mol－1)×3n×NAmol－1＝eq\f(3mNA,14)。(6)A装置是固体混合加热制气法，常见气体O2、NH3均可以用此装置制备，其中加热氯化铵和消石灰的混合固体可制得NH3，发生反应的化学方程式为Ca(OH)2＋2NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))CaCl2＋2H2O＋2NH3↑。6．(2024·陕西宝鸡检测)芳香化合物A是一种基本化工原料，可以从煤和石油中得到。A、B、C、D、E的转化关系如图所示：回答下列问题：(1)A的化学名称是邻二甲苯(或1