乙烯及烯烃化学性质测试题库

乙烯及烯烃化学性质测试题库一、基础概念本部分考察烯烃的核心结构特征与基本概念，包括杂化类型、π键特性、顺反异构等。1.1选择题（单选/多选）1.下列关于乙烯结构的描述，正确的是（）A.碳原子采用sp³杂化B.碳碳双键的键角为109.5°C.π键的电子云呈轴对称分布D.无顺反异构答案：D解析：乙烯的碳原子采用sp²杂化（键角120°）；π键为侧面重叠，电子云呈镜面对称；乙烯双键碳上均连有两个氢，无顺反异构。2.下列烯烃存在顺反异构的是（）A.乙烯B.1-丁烯（CH₂=CHCH₂CH₃）C.2-丁烯（CH₃CH=CHCH₃）D.2-甲基-2-丁烯（(CH₃)₂C=CHCH₃）答案：C解析：顺反异构的条件是“双键碳原子连有不同基团且双键不能自由旋转”。2-丁烯的双键碳均连有CH₃和H，满足条件；1-丁烯和2-甲基-2-丁烯的双键碳连有相同基团（如1-丁烯的CH₂=连有两个H），无顺反异构。1.2填空题1.烯烃的官能团是______，其碳原子采用______杂化，键角约为______。答案：碳碳双键；sp²；120°2.顺反异构的两个必要条件是：______和______。答案：双键碳原子上连有不同的原子或基团；双键不能自由旋转1.3简答题1.为什么π键比σ键更容易发生化学反应？答案：π键由两个碳原子的p轨道侧面重叠形成，重叠程度远小于σ键（头碰头重叠），因此π键的键能更低（如乙烯C=C键能约610kJ/mol，其中π键约263kJ/mol，σ键约347kJ/mol）；此外，π键的电子云呈镜面对称，分布在双键平面的上下两侧，暴露在外，容易受到亲电试剂（如H⁺、Br₂）的攻击，故π键比σ键更活泼，更容易断裂发生加成反应。二、加成反应本部分考察烯烃的核心反应——加成反应，包括亲电加成（马氏规则）、自由基加成（过氧化物效应）、催化加氢等。2.1选择题（单选/多选）1.下列反应属于马氏加成的是（）A.乙烯与HCl反应B.丙烯与HBr反应（无过氧化物）C.丙烯与HBr反应（有过氧化物）D.乙炔与HCl反应（1:1加成）答案：B解析：马氏规则指亲电加成中，试剂正电部分加到双键碳含氢较多的一侧。丙烯（CH₂=CHCH₃）的CH₂=含氢较多，无过氧化物时，HBr的H⁺加到CH₂=上，Br⁻加到CH=CH₃上，生成2-溴丙烷（CH₃CHBrCH₃），属于马氏加成；有过氧化物时为自由基加成（反马氏），生成1-溴丙烷（CH₂BrCH₂CH₃）。2.乙烯与溴水反应的现象是（）A.溶液褪色，有气泡产生B.溶液褪色，有白色沉淀生成C.溶液褪色，无明显沉淀D.溶液不褪色答案：C解析：乙烯与溴水发生加成反应，生成1,2-二溴乙烷（CH₂BrCH₂Br，无色液体，溶于溴水），故现象为溴水褪色，无明显沉淀。2.2填空题1.乙烯与水在催化剂（如磷酸）作用下发生加成反应，生成______，该反应的化学方程式为______。答案：乙醇（CH₃CH₂OH）；CH₂=CH₂+H₂O$\xrightarrow[\text{加热加压}]{\text{磷酸}}$CH₃CH₂OH2.丙烯与溴化氢在过氧化物存在下反应，主要产物是______，该反应的机理是______。答案：1-溴丙烷（CH₂BrCH₂CH₃）；自由基加成2.3简答题1.简述过氧化物效应的机理（以丙烯与HBr反应为例）。答案：过氧化物效应（反马氏加成）的机理为自由基加成，分为三步：（1）引发：过氧化物（如ROOR）分解生成烷氧自由基（RO·）；（2）增长：烷氧自由基夺取HBr中的H，生成溴自由基（Br·）；Br·加到丙烯的CH₂=上（含氢较多，自由基更稳定），生成二级自由基（CH₃CH·CH₂Br）；（3）终止：二级自由基夺取HBr中的H，生成1-溴丙烷（CH₃CH₂CH₂Br）和Br·，Br·继续参与增长步骤，直到两个自由基结合或歧化终止。2.4实验题1.设计实验验证乙烯与溴的加成反应，并排除取代反应的可能。答案：实验步骤：（1）制备乙烯：将乙醇与浓硫酸按1:3体积比混合，加热至170℃（防止生成乙醚）；（2）将乙烯通入溴水（或溴的四氯化碳溶液），观察现象；（3）反应后，用pH试纸测反应液的pH值；（4）对比实验：将溴水与铁粉混合，观察现象并测pH。实验现象：（1）乙烯通入溴水后，溴水褪色；（2）反应液pH与原溴水相近（无明显酸性）；（3）溴水与铁粉混合后，溶液褪色，pH降低（生成HBr）。结论：乙烯与溴水发生加成反应（无HBr生成），而非取代反应（会生成HBr）。三、氧化反应本部分考察烯烃的氧化反应，包括高锰酸钾氧化（酸性/碱性条件）、臭氧氧化（产物推断）、催化氧化（工业应用）。3.1选择题（单选/多选）1.丙烯在酸性高锰酸钾溶液中氧化的产物是（）A.丙酸（CH₃CH₂COOH）B.丙酮（CH₃COCH₃）C.CO₂和乙酸（CH₃COOH）D.丙二醇（CH₃CHOHCH₂OH）答案：C解析：酸性高锰酸钾氧化烯烃时，双键断裂：CH₂=（含两个氢）氧化为CO₂；CH=CH₃（含一个氢）氧化为乙酸（CH₃COOH）。2.下列烯烃经臭氧化分解后，只得到一种产物的是（）A.乙烯B.丙烯C.2-丁烯D.2-甲基-2-丁烯答案：AC解析：臭氧化分解规律：双键断裂，每个双键碳上的基团变为对应的醛或酮。乙烯（CH₂=CH₂）分解为HCHO+HCHO（一种产物）；2-丁烯（CH₃CH=CHCH₃）分解为CH₃CHO+CH₃CHO（一种产物）；丙烯（CH₂=CHCH₃）分解为HCHO+CH₃CHO（两种产物）；2-甲基-2-丁烯（(CH₃)₂C=CHCH₃）分解为(CH₃)₂CO+CH₃CHO（两种产物）。3.2填空题1.乙烯在银催化剂作用下，被氧气氧化为______，该反应的化学方程式为______。答案：环氧乙烷（）；2CH₂=CH₂+O₂$\xrightarrow[\text{____℃}]{\text{Ag}}$22.某烯烃经臭氧化分解后得到乙醛（CH₃CHO）和丙酮（(CH₃)₂CO），该烯烃的结构简式为______。答案：2-甲基-2-丁烯（(CH₃)₂C=CHCH₃）3.3简答题1.酸性和碱性条件下，高锰酸钾氧化烯烃的产物有何不同？请举例说明。答案：（1）酸性条件：高锰酸钾氧化性强，氧化彻底，双键断裂，生成羧酸、CO₂或酮。例如，乙烯（CH₂=CH₂）氧化为CO₂和H₂O；丙烯（CH₂=CHCH₃）氧化为CO₂和乙酸（CH₃COOH）。（2）碱性/中性条件：高锰酸钾氧化性弱，氧化不彻底，生成邻二醇。例如，乙烯氧化为乙二醇（HOCH₂CH₂OH）；丙烯氧化为1,2-丙二醇（HOCH₂CHOHCH₃）。四、聚合反应本部分考察烯烃的加聚反应，包括聚合机理（自由基、配位）、产物结构（聚乙烯、聚丙烯）、工业应用（高压/低压聚乙烯）。4.1选择题（单选/多选）1.聚乙烯的聚合机理主要有（）A.自由基聚合B.阳离子聚合C.阴离子聚合D.配位聚合答案：AD解析：工业上聚乙烯的生产方法：高压聚乙烯（LDPE）：自由基聚合（过氧化物引发，高压高温）；低压聚乙烯（HDPE）：配位聚合（齐格勒-纳塔催化剂，低压低温）。2.下列关于加聚反应的描述，正确的是（）A.单体必须含有双键或三键B.产物是高分子化合物C.产物中含有单体的片段D.产物中没有小分子生成答案：ABCD4.2填空题1.乙烯加聚反应的化学方程式为______，其中n表示______，产物的名称是______。答案：nCH₂=CH₂$\xrightarrow[\text{催化剂}]{\text{}}$[-CH₂-CH₂-]ₙ；聚合度；聚乙烯2.丙烯加聚反应的产物是______，其结构单元为______。答案：聚丙烯；-CH₂-CH(CH₃)-4.3简答题1.简述自由基聚合的三个步骤（以乙烯聚合为例）。答案：（1）引发：过氧化物（如ROOR）分解生成烷氧自由基（RO·），RO·夺取乙烯中的H，生成乙烯自由基（CH₂=CH·）；（2）增长：乙烯自由基与乙烯单体加成，链不断增长，生成高分子自由基（如-CH₂CH₂-·）；（3）终止：两个高分子自由基结合（生成稳定高分子）或歧化（一个夺取另一个的H，生成两个稳定高分子）。五、鉴别与分离本部分考察烯烃与烷烃、炔烃的鉴别方法（试剂选择）及混合气体的分离提纯（实验设计）。5.1选择题（单选/多选）1.鉴别乙烯、乙炔和乙烷，可选用的试剂是（）A.溴水B.酸性高锰酸钾溶液C.银氨溶液D.浓硫酸答案：ABC解析：溴水/酸性高锰酸钾：乙烯、乙炔褪色，乙烷不褪色（区分乙烷）；银氨溶液：乙炔生成白色沉淀（乙炔银），乙烯不反应（区分乙烯和乙炔）。2.分离乙烷中的乙烯杂质，最适宜的方法是（）A.通入酸性高锰酸钾溶液B.通入溴水C.点燃D.通入浓硫酸答案：B解析：酸性高锰酸钾氧化乙烯生成CO₂（引入新杂质）；溴水与乙烯加成生成1,2-二溴乙烷（液体），乙烷不反应（可分离）。5.2实验题1.设计实验分离并提纯乙烷中的乙烯和乙炔杂质。答案：实验步骤：（1）除去乙炔：将混合气体通入银氨溶液，乙炔与银氨溶液反应生成白色沉淀（乙炔银），收集气体（乙烯+乙烷）；（2）除去乙烯：将步骤（1）的气体通入溴水，乙烯与溴水加成生成1,2-二溴乙烷（液体），收集气体（乙烷）；（3）回收乙炔：过滤步骤（1）的溶液，得到乙炔银沉淀，加入稀硝酸，沉淀溶解生成乙炔气体（可收集）。5.3简答题1.为什么不能用酸性高锰酸钾鉴别乙烯和乙炔？答案：乙烯和乙炔均含有不饱和键，都能使酸性高锰酸钾褪色（乙烯氧化为CO₂和H₂O，乙炔氧化为CO₂和H₂O），无法区分；应选用银氨溶液（乙炔生成白色沉淀，乙烯不反应）。六、综合应用本部分考察烯烃在工业生产中的应用（如乙烯制聚乙烯、乙醇、环氧乙烷）、反应条件的选择（如温度、催化剂）及案例分析（如乙醇生产方法的选择）。6.1选择题（单选/多选）1.工业上用乙烯制乙醇的反应类型是（）A.加成反应B.氧化反应C.聚合反应D.取代反应答案：A2.下列关于乙烯用途的描述，正确的是（）A.用于制聚乙烯、乙醇、环氧乙烷等化工产品；B.作为植物生长调节剂，催熟果实；C.作为燃料，用于燃烧发电；D.作为制冷剂，用于冷藏食品。答案：AB6.2填空题1.工业上用乙烯制环氧乙烷的反应条件是______，催化剂是______。答案：____℃，1-5MPa；银（Ag）2.乙烯催熟果实的原理是______。答案：乙烯促进果实细胞呼吸作用，加速淀粉转化为糖、有机酸减少、色素增加，从而催熟果实。6.3论述题1.试分析乙烯在化工生产中的重要性，并举例说明其主要应用。答案：乙烯是“化工之母”，其重要性体现在：（1）塑料生产：乙烯加聚生成聚乙烯（PE），用于制造薄膜、容器、管材等（占乙烯消费量的50%以上）；（2）化工中间体：乙烯与水加成生成乙醇（用于酒精、消毒剂）；与氧气催化氧化生成环氧乙烷（用于乙二醇、表面活性剂）；（3）合成橡胶：乙烯与丙烯共聚合生成乙丙橡胶（EPR），用于轮胎、密封件；（4）农业应用：乙烯作为植物生长调节剂，用于催熟香蕉、番茄等果实。乙烯的生产规模是衡量一个国家石油化工发展水平的重要指标，其应用涵盖塑料、橡胶、纤维、化工、农业等多个领域。6.4案例分析1.工业生产中，为什么选择乙烯与水加成制乙醇而不是乙烷水解？答案：（1）反应条件温和：乙烯与水加成需催化剂（磷酸）、____℃