高中化学必修第二册第7章　第1节

第七章第一节A组·基础达标1．“天问一号”巡视器成功着陆火星。火星大气由二氧化碳、氩气(Ar)、水蒸气和甲烷等组成，其中属于有机化合物的是()A．二氧化碳 B．氩气(Ar)C．水蒸气 D．甲烷【答案】D2．下列互为同分异构体的是()A．CH3CH2CH3和B．异戊烷和新戊烷eq\a\vs4\al(,C.,)和D．甲烷和乙烷【答案】B【解析】同分异构体是分子式相同而结构不同的有机物。A、D中的两种物质的分子式不同，C是同种物质，B正确。3．下列各组内的物质不属于同系物的是()A．CH3CH3和B．CH2CH2和CH2CH—CH3C．和D．和【答案】D4．如下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型。下列说法正确的是()A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构B．CH4、CCl4都是正四面体结构C．CH4和CCl4中的化学键完全相同D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同【答案】B【解析】一氯甲烷分子含有化学键C—H键和C—Cl键，不是正四面体结构，A错误；CH4、CCl4分子中都只含有一种化学键且有4个键，都是正四面体结构，B正确；CH4、CCl4分子中含有的化学键分别为C—H键、C—Cl键，C错误；结构决定性质，CH4、CCl4分子中含有的化学键不同，结构不同，性质也不同，D错误。5．(2021·广东珠海质检)下列反应属于取代反应的是()A．CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CCl4＋HCl B．2HI＋Cl2=2HCl＋I2C．CO＋2H2eq\o(=,\s\up7(催化剂))CH3OH D．CH4＋2O2eq\o(→,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O【答案】A6．下列说法正确的是()A．C4H10有2种同分异构体B．相对分子质量相同、结构不同的两种化合物互为同分异构体C．同分异构体之间的转化是物理变化D．和互为同分异构体【答案】A【解析】C4H10有2种同分异构体，即CH3CH2CH2CH3和，A正确；相对分子质量相同，但分子式不一定相同，故相对分子质量相同、结构不同的两种化合物不一定是同分异构体，B错误；同分异构体为不同的物质，故它们之间的转化是化学变化，C错误；和为同一物质，不是同分异构体，D错误。7．实验室中用如图所示的装置进行甲烷与氯气在光照下反应的实验。光照下反应一段时间后，下列装置示意图中能正确反映实验现象的是()ABCD【答案】D【解析】甲烷和氯气在光照条件下反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，试管内压强减小，外压大于内压，试管内液面升高，且试管内出现白雾和油状液滴，D正确。8．(2021·广东广州黄埔校级期中)丁烷(分子式为C4H10)是家用液化石油气的成分之一，也用作打火机的燃料。下列关于丁烷的叙述不正确的是()A．在常温下，C4H10是气体B．C4H10与CH4互为同系物C．正丁烷和异丁烷互为同分异构体，两者的性质完全相同D．正丁烷中四个碳原子不在同一直线上【答案】C9．下列说法正确的是()A．碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱和链烃B．分子式符合CnH2n＋2的碳氢化合物一定是烷烃C．正戊烷分子中所有的碳原子均在同一直线上D．碳、氢原子个数比为1∶3的烷烃有两种【答案】B【解析】环烷烃也符合要求，但它不是链烃，属于环烃，A错误；由碳原子的成键方式和键角特征知，正戊烷中碳原子呈锯齿状排列，因此所有碳原子不在同一直线上，C错误；分子中n(C)∶n(H)＝1∶3的烷烃必为C2H6，一定是乙烷，D错误。B组·能力提升10．能够证明甲烷分子空间结构为正四面体的事实是()A．甲烷的四个碳氢键的键能相等B．甲烷的四个碳氢键的键长相等C．甲烷的一氯代物只有一种D．甲烷的二氯代物只有一种【答案】D【解析】甲烷的结构式为，其空间分子构型可能有两种：①为平面正方形结构；②为空间正四面体结构。无论其构型是①还是②，A、B、C三项都是成立的。则A、B、C三项成立并不能证明甲烷分子空间构型是①还是②。若是构型①，则二氯甲烷有两种结构；若是构型②，则二氯甲烷只有一种结构。11．化学式为C3H6Cl2的有机物，若再有一个氢原子被氯原子取代，则产物有两种可能的结构，原有机物的结构简式为()A．CH2Cl—CH2—CH2Cl B．CHCl2—CH2—CH3C．CH2Cl—CHCl—CH3 D．CH3—CCl2—CH3【答案】A【解析】由等效氢法，CH2Cl—CH2—CH2Cl分子中有2种等效氢原子，再取代一个氢原子有2种结构，A正确；CHCl2—CH2—CH3分子有3种等效氢原子，再取代一个氢原子有3种结构，B错误；CH2Cl—CHCl—CH3分子中有3种等效氢原子，再取代一个氢原子有3种结构，C错误；CH3—CCl2—CH3分子中只有1种等效氢原子，再取代一个氢原子有1种结构，D错误。12．如下图是某同学利用注射器设计的简易实验装置。甲管中吸入10mLCH4，同温同压下乙管中吸入50mLCl2，将乙管气体推入甲管中，将注射器放在光亮处片刻后，观察现象。(1)下列是某同学预测的实验现象：①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是________(填序号)。(2)甲管中发生的化学反应类型为____________。(3)反应后，甲管中剩余气体最好用下列试剂中的________(填字母)吸收。A．水 B．氢氧化钠溶液C．硝酸银溶液 D．饱和食盐水(4)反应后，若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中，会观察到_____________________，若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到________________。【答案】(1)②③(2)取代反应(3)B(4)液体分为两层，产生白色沉淀溶液变红色【解析】光照下，甲烷与氯气发生连锁反应：CH4＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2eq\o(→,\s\up7(光照))CCl4＋HCl。(1)理论上，氯气与甲烷体积比为4∶1时二者恰好完全反应，而该装置中氯气与甲烷体积比为5∶1＞4∶1，说明氯气过量，最终气体中仍有氯气。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。(4)生成的HCl会与AgNO3反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，若加入几滴石蕊溶液，溶液变红色。13．“立方烷”是一种新合成的烃，分子为正方体结构，其碳架结构如下图所示。(1)立方烷的分子式为________。(2)该立方烷与氯气发生取代反应，生成的一氯代物有________种，生成的二氯代物有________种。(3)若要使1mol该烃的所有氢原子全部被氯原子取代，需要________mol氯气。【答案】(1)C8H8(2)13(3)8【解析】(1)1个立方烷分子中有8个碳原子，分布在立方烷各顶点。氢原子数目可根据碳原子最多形成4个价键来考虑。由于每个碳原子与其他碳原子均已形成3个碳碳单键，故只能与1个氢原子结合。分子式为C8H8。(2)由于是正方体，8个顶点的位置全部一样，所以立方烷只有1种一氯代物。根据正方体中两顶点的相对位置只有3种情况，可得二氯代物应有3种结构：(3)根据取代反应的特点，完全取代8mol氢原子，需8mol氯原子，同时生成8mol氯化氢。课后测评一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(河北衡水月考)下列说法正确的是()A.由开普勒第一定律可知,所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B.由F=Gm1mC.引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,是由英国物理学家卡文迪什利用扭秤实验测出的D.由开普勒第三定律可知,所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等,即a3T2=k答案C解析由开普勒第一定律可知,所有行星各自绕太阳运行的轨道为椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,所以各行星不在同一椭圆轨道上,故A错误;万有引力定律的研究对象是质点,当物体间距离趋于零时物体不能被视为质点,万有引力定律不再适用,故B错误;引力常量G=6.67×10-11N·m2/kg2,是由卡文迪什利用扭秤实验测出的,故C正确;由开普勒第三定律可知,所有绕同一中心天体运行的行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等,即a3T2=k,其中k与中心天体有关,与行星无关,2.(山东日照模拟)年7月23日,中国首次火星探测任务天问一号探测器发射成功,已知火星的质量约为地球质量的19,火星的半径约为地球半径的12。下列关于火星探测器的说法正确的是(选项中的宇宙速度均指地球的)(A.发射速度只要大于第一宇宙速度即可B.发射速度只有达到第三宇宙速度才可以C.发射速度应大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度D.火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的1答案C解析根据三个宇宙速度的意义,可知选项A、B错误,选项C正确;已知m火=m地9,R火=R地2,则v火∶v地=Gm3.(三湘名校联考)年7月23日,天问一号火星探测器在中国文昌航天发射基地发射升空。天问一号探测器从地球上发射到抵达火星,运动轨道如图中椭圆所示。飞向火星过程中,只考虑太阳对探测器的引力,下列说法正确的是()A.天问一号在椭圆轨道上运动的周期小于地球公转的周期B.在抵达火星前,天问一号的加速度小于火星公转的加速度C.天问一号在无动力飞向火星的过程中,引力势能增大,动能减少,机械能守恒D.天问一号在地球上的发射速度需要大于第一宇宙速度但小于第二宇宙速度答案C解析天问一号运动的椭圆轨道半长轴大于地球公转半径,由开普勒第三定律可知,天问一号在椭圆轨道上运动的周期大于地球公转的周期,A项错误;由Gmr2=a可知,天问一号在抵达火星前位于火星与地球之间,与太阳的距离小于火星与太阳的距离,所以天问一号的加速度大于火星公转的加速度,B项错误;天问一号飞向火星过程中,即在椭圆轨道上,只有万有引力做负功,引力势能增大,动能减小,机械能守恒,C项正确;天问一号从地球上发射,需要脱离地球引力的束缚,则发射速度需要大于或等于第二宇宙速度4.假设如图所示为载着登陆舱的探测器经过多次变轨后登陆火星的轨迹图,其中轨道Ⅰ、Ⅲ为椭圆,轨道Ⅱ为圆。探测器在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运动后在Q点登陆火星,O点是轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的交点,轨道上的O、P、Q三点与火星中心在同一直线上,O、Q两点分别是椭圆轨道Ⅲ的远火星点和近火星点。已知火星的半径为R,OQ=4R,探测器在轨道Ⅱ上经过O点时的速度为v。下列说法正确的是()A.相等时间内,在轨道Ⅰ上,探测器与火星中心的连线扫过的面积和在轨道Ⅱ上探测器与火星中心的连线扫过的面积相等B.探测器在轨道Ⅱ上运动时,经过O点的加速度等于vC.探测器在轨道Ⅰ上运动时,经过O点的速度小于vD.探测器在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与在轨道Ⅲ上第一次由O点到Q点运动的时间之比是3∶2答案B解析根据开普勒第二定律可知,在同一轨道上,探测器与火星中心的连线在相等的时间内扫过的面积相等,在两个不同的轨道上,不具备上述关系,故A错误;轨道Ⅱ是圆轨道,半径为3R,经过O点时的速度为v,根据圆周运动的规律可知,探测器经过O点的加速度a=v23R,故B正确;探测器在轨道Ⅰ上运动,经过O点时需减速才能变轨到轨道Ⅱ上,则探测器在轨道Ⅰ上运动时,经过O点的速度大于v,故C错误;轨道Ⅲ的半长轴为2R,根据开普勒第三定律可知,3R2R3=TⅡTⅢ2,解得TⅡTⅢ=364,则由对称性可知,探测器在轨道Ⅱ上第一次由O点到P点与在轨道Ⅲ5.某黑洞半径为R,质量m和半径R的关系满足:mR=c22G(其中c为光速,G为引力常量)。若天文学家观测到距黑洞中心距离为A.该黑洞质量为v2r2G C.该黑洞的半径为2v2rc2答案C解析黑洞的万有引力提供天体做圆周运动所需的向心力,则Gmm'r2=m'v2r,即有m=v2rG,故A、B错误;黑洞的质量m和半径R的关系满足mR=6.年5月15日17时18分,中国火星探测器天问一号携祝融号火星车成功在火星软着陆,为人类探测火星打开了新的一页。假如某航天员登上火星后将一小球从高h处以初速度v0水平抛出,测出小球的水平射程为L。已知火星半径为R,引力常量为G,不计空气阻力,不考虑火星自转,则下列说法正确的是()A.火星表面的重力加速度为ℎB.火星的第一宇宙速度为vC.火星的质量为2ℎvD.火星的平均密度为3答案B解析根据平抛运动的公式有L=v0t,h=12gt2,解得g=2ℎv02L2,故A错误;火星的第一宇宙速度为v1=gR=2ℎv02L2·R=v0L2ℎR,故B正确;7.假设两个质量分别为m1和m2(m1>m2)的星体A和B组成一双星系统,二者中心之间的距离为L,运动的周期为T,引力常量为G,下列说法正确的是()A.因为m1>m2,所以星体A对星体B的万有引力大于星体B对星体A的万有引力B.星体A做圆周运动的半径为m1C.星体B的线速度大小为2D.两星体的质量之和为4答案D解析二者之间的万有引力为相互作用力,等大反向,A错误;由Gm1m2L2=m1r12πT2,Gm1m2L2=m2r22πT2,r1+r2=L,联立可得,星体A、星体B的运动半径分别为r1=m2m1+m2L,r2=m1m1+m2L,两星体质量之和为二、多项选择题(本题共3小题,每小题6分,共18分。在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求。全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分)8.(大连高一检测)如图所示,我国发射神舟十一号飞船时,先将飞船发送到一个椭圆轨道上,其近地点M距地面200km,远地点N距地面340km。进入该轨道正常运行时,通过M、N点时的速率分别是v1和v2,加速度大小分别为a1和a2。当某次飞船通过N点时,地面指挥部发出指令,点燃飞船上的发动机,使飞船在短时间内加速后进入离地面340km的圆形轨道,开始绕地球做匀速圆周运动,这时飞船的速率为v3,加速度大小为a3,比较飞船在M、N、P三点正常运行时(不包括点火加速阶段)的速率和向心加速度大小,下列结论不正确的是()A.v1>v3>v2,a1>a3>a2B.v1>v2>v3,a1>a2=a3C.v1>v2=v3,a1>a2>a3D.v1>v3>v2,a1>a2=a3答案ABC解析由开普勒定律知v1>v2,由牛顿第二定律知,GMmr2=ma,所以有a1>a2=a3,所以A、C错误;由题意可知,GMmrN2=mv32rN,GMmrN2>mv22rN,GMmrM2<mv12rM,r9.(湘豫名校联考)一质量为m的物体静止放在北极与静止放在赤道对地面的压力差为ΔF,假设地球是质量分布均匀的球体,半径为R,则下列说法正确的是(设地球表面的重力加速度为g)()A.地球的自转周期为T=2πmRB.地球的自转周期为T=πmRC.地球同步卫星的轨道半径为mgΔFD.地球同步卫星的轨道半径为2mgΔF答案AC解析物体在北极处有FN1=Gm地mR2,物体在赤道处有Gm地mR2-FN2=m4π2T2R,根据题意有FN1-FN2=ΔF,联立解得T=2πmRΔF,选项A正确,B错误;万有引力提供同步卫星所需要的向心力,则Gm地m'r2=m'4π2rT2,10.我国在西昌卫星发射中心成功发射嫦娥五号探月卫星。已知月球的半径为R,月球表面的重力加速度为g,引力常量为G,嫦娥五号离月球中心的距离为r,绕月周期为T。根据以上信息可求出()A.嫦娥五号绕月运行的线速度为R2B.嫦娥五号绕月运行的线速度为rC.月球的平均密度为3πD.月球的平均密度为3答案AC解析月球表面物体的重力等于万有引力,则有mg=Gm月mR2,解得Gm月=gR2,嫦娥五号绕月运行时,万有引力提供向心力,则有Gm月m'r2=m'v2r,解得v=Gm月r,联立可得v=gR2r,A正确,B错误;嫦娥五号绕月运行时,根据万有引力提供向心力,有Gm三、非选择题(本题共5小题,共54分)11.(8分)(山东潍坊期中检测)年12月我国发射嫦娥五号探月卫星,执行月面取样返回任务。嫦娥五号从月球返回地球的过程可以简化成四步,如图所示,第一步将嫦娥五号发射至月球表面附近的环月圆轨道Ⅰ,第二步在环月轨道的A处进行变轨,进入月地转移轨道Ⅱ,第三步当接近地球表面附近时,又一次变轨,从B点进入绕地圆轨道Ⅲ,第四步再次变轨道后降落至地面。(1)将嫦娥五号发射至轨道Ⅰ时,所需的发射速度(选填“大于”“小于”或“等于”)7.9km/s。

(2)嫦娥五号从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ时需要,嫦娥五号在第四步变轨时需要。(均选填“加速”或“减速”)

(3)嫦娥五号从A点沿月地转移轨道Ⅱ到达B点的过程中其速率变化是先后。(均选填“减速”“匀速”或“加速”)

答案(1)小于(2)加速减速(3)减速加速解析(1)7.9km/s是地球的第一宇宙速度,也是将卫星从地面发射到近地轨道的最小发射速度,而月球的第一宇宙速度比地球的小得多,故将卫星发射到近月轨道Ⅰ上的发射速度比7.9km/s小得多。(2)嫦娥五号从环月轨道Ⅰ进入月地转移轨道Ⅱ时做离心运动,因此需要加速,嫦娥五号在第四步变轨时做近心运动,因此需要减速。(3)嫦娥五号从A点沿月地转移轨道Ⅱ到达B点的过程中,开始时月球的引力大于地球的引力,嫦娥五号做减速运动,当地球的引力大于月球的引力时,嫦娥五号开始做加速运动。12.(10分)一艘宇宙飞船飞近某一新发现的行星,并进入靠近该行星表面的圆形轨道绕行数圈后,着陆在行星上,宇宙飞船上备有以下实验仪器:A.弹簧测力计一个B.精确秒表一只C.天平一台(附砝码一套)D.物体一个为测定该行星的质量m和半径R,航天员在绕行及着陆后各进行一次测量,依据测量数据可以求出m和R(已知引力常量为G)。绕行时测量所用的仪器为(用仪器的字母序号表示),所测物理量及其字母为。

着陆后测量所用的仪器为(用仪器的字母序号表示),所测物理量及其字母为。

用测量数据求该行星质量m=,用测量数据求该星球半径R=。(用所测物理量字母表示)

答案B周期TA、C、D物体质量m'、重力FF解析根据Gmm'R2=m'g,Gmm'R2=m'2πT2R。绕行时,用秒表测得绕行星表面运动一周的时间即周期为T,在着陆后,用天平测得物体的质量为m',用弹簧测力计测得该物体的重力为F,则g=Fm'13.(10分)年5月15日中国祝融号火星车成功软着陆火星,开始对火星进行探测,已知火星的质量约为地球质量的19,半径为地球半径的12。若从地球表面高