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& 2015高考化学一轮实效精练：28甲烷　乙烯　苯　煤、石油、天然气的综合利用
2015高考化学一轮实效精练：28甲烷　乙烯　苯　煤、石油、天然气的综合利用
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资料类型：专题资料
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资料概述与简介
(二十八)　甲烷　乙烯　苯　煤、石油、天然气的综合利用
一、选择题：本大题共10小题，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．[2014·湖北省武汉市部分学校高三调研考试]有四种碳架结构如下的烃，下列描述不正确的是(　　)
A．a和d互为同分异构体
B．b和c是同系物
C．a和d都能发生加成反应
D．b、c、d都能发生取代反应
解析：由题给碳架结构可知，a为2-甲基-1-丙烯，b为2，2-二甲基丙烷，c为2-甲基丙烷，d为环丁烷。a和d的分子式相同，结构不同，互为同分异构体，A正确；b和c都属于饱和烷烃，互为同系物，B正确；d中没有不饱和键，不能发生加成反应，C错误；b、c、d都能发生取代反应，D正确。
2．下列有机物没有同分异构体的是(　　)
A．C4H10　　　　　　B．C2H5Cl
D．C6H12O6
解析：A项烷烃中碳原子多于3个时存在同分异构现象；C项可能是乙酸或甲酸酯；D项可表示葡萄糖或果糖。
3．如图所示的装置是某次实验最初的情况(夹持装置省略)，烧瓶内盛有等体积的甲烷和Cl2，用光照射烧瓶一段时间，下列说法正确的是(　　)
A．只能生成CH3Cl一种有机物
B．烧瓶内液面不可能上升
C．大试管内的液体可能会分层
D．向水中加入石蕊试液后无变化
解析：甲烷在光照条件下与氯气可以发生取代反应生成氯代烃与氯化氢，在氯气不足的情况下可以得到一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷，后两种在常温下是不溶于水的液体，A、D错，C对；烧瓶内气体分子数目减小，压强减小，故液面会上升，B错。
4．某化工厂以丙烯、乙烯为原料进行化工生产的主要流程如下：
下列有关说法错误的是(　　)
A．反应与反应均是取代反应
B．反应与反应均是加成反应
C．反应中产物的结构简式为CH2BrCH2CHClBr
D．反应、表明硫酸是乙烯与水反应的催化剂
解析：丙烯经反应、生成C3H5Br2Cl，增加了一个氯原子和两个溴原子，可推出反应是取代反应(氯原子取代饱和碳原子上的氢原子)，反应是加成反应，由反应的产物可知反应是加成反应，由C2H5—O—SO3H与H2O反应生成C2H5OH和H2SO4知反应是取代反应，A、B对；反应中产物的结构简式为CH2BrCHBrCH2Cl，C错；硫酸参与反应但最后被释放出来，故它是催化剂，D对。
5．[2014·石家庄市高中毕业班复习教学质量检测(一)]下列有机物，既能被酸性高锰酸钾溶液氧化，又能与溴水发生加成反应的是(　　)
解析：苯、乙烷不能被酸性高锰酸钾溶液氧化，苯、甲苯、乙烷不能与溴水发生加成反应。
6．[2014·吉林一模]下列各组指定物质的同分异构体数目相等的是(　　)
A．乙烷的二氯代物和丙烷的一氯代物
B．丙烷的一氯代物和戊烷
C．苯的二氯代物和苯的一硝基代物
D．C3H5Br3和C5H11Br
解析：A项，乙烷的二氯代物有2种同分异构体，丙烷的一氯代物也有2种同分异构体，A项正确；B项，丙烷的一氯代物只有2种同分异构体，戊烷有3种同分异构体，B项错误；C项，苯的二氯代物有3种同分异构体，苯的一硝基代物只有1种结构，C项错误；D项，C3H5Br3有5种同分异构体，而C5H11Br有8种同分异构体，D项错误。
7．一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49.6 g，当其缓慢经过无水氯化钙(足量)时，氯化钙质量增加25.2 g，则原混合气体中CO2的质量为(　　)
解析：25.2 g是甲烷燃烧生成的H2O(g)的质量，n(H2O)＝＝1.4 mol，则甲烷的物质的量可由氢原子守恒求得：n(CH4)＝×1.4 mol＝0.7 mol。则混合气体中CO和CO2的物质的量之和为0.7 mol，而其质量之和为49.6 g－25.2 g＝24.4 g。据此可得下列方程：
解得n(CO)＝0.4 mol，n(CO2)＝0.3 mol。
则m(CO2)＝0.3 mol×44 g/mol＝13.2 g。
8．对于苯乙烯()的下列叙述：①能使KMnO4酸性溶液褪色　②可发生加聚反应　③可溶于水　④可溶于苯中　⑤能与浓硝酸发生取代反应　⑥所有的原子可能共平面，其中正确的是(　　)
A．①②④⑤
B．①②⑤⑥
C．①②④⑤⑥
解析：物质的性质推测可根据其结构特征和物质的相似性来分析解答，苯乙烯分子中含有苯和碳碳双键，其性质应与苯、乙烯有相似之处，从分子结构看，是两个平面结构的组合，而这两个平面有可能重合，故⑥的说法正确；苯环上可发生取代反应，故⑤的说法正确；碳碳双键可被KMnO4溶液氧化，也可发生加聚反应，故①②说法正确；苯乙烯属于烃类，而烃类都难溶于水而易溶于有机溶剂，故③的说法不正确，而④的说法正确。
9．[2014·湖南十二校联考]柠檬烯是一种食用香料，其结构简式如图所示。有关柠檬烯的分析正确的是(　　)
A．它的一氯代物有6种
B．它的分子中所有的碳原子一定在同一平面上
C．它和丁基苯(C4H9)互为同分异构体
D．一定条件下，它可以发生加成、取代、氧化、还原等反应
解析：柠檬烯的一氯代物有8种，A项错误。H3CH2CCH3中所有碳原子不可能共平面，故B项错误。丁基苯和柠檬烯的碳原子数相同，但两者的氢原子数不同，故二者的分子式不可能相同，C项错误。柠檬烯中含有碳碳双键，可以发生加成、氧化、还原等反应，一定条件下氢原子可以被卤素原子等取代，故D项正确。
10．对下列化学用语的理解正确的是(　　)
A．CH4既可表示甲烷的分子式也是最简式
B．电子式H既可以表示羟基，也可以表示氢氧根离子
C．比例模型既可以表示甲烷分子，也可以表示四氯化碳分子
D．结构简式(CH3)2CHCH3既可以表示正丁烷，也可以表示异丁烷
解析：B项，电子式H可以表示羟基，氢氧根离子应该表示为[??H]－；C项，比例模型可以表示甲烷分子，但不能表示四氯化碳分子，因为氯原子半径大于碳原子；D项结构简式(CH3)2CHCH3表示异丁烷，正丁烷应该表示为CH3CH2CH2CH3。
二、非选择题：本大题共4小题，将答案填在题中横线上。
11．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________。
(2)同状况、同体积的以上三种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是________。
(3)等质量的以上三种物质燃烧时，生成二氧化碳最多的是________，生成水最多的是________。
(4)在120 ℃、1.01×105 Pa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变化，这两种气体是__________________________________________________。
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中的依次为、、，故CH4耗O2最多。(2)等物质的量的烃CxHy完全燃烧时，(x＋)的值越大，耗氧量越大，CH4、C2H4、C2H6的(x＋)依次为1＋＝2、2＋＝3、2＋＝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×1、×2、×2，×2最大，故C2H4生成的CO2最多；n(H2O)＝n(H2)，因为等质量的CH4、C2H4、C2H6的n(H2)分别为×2、×2、×3，×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。
答案：(1)CH4　(2)C2H6　(3)C2H4　CH4
(4)CH4　C2H4
12．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：
根据要求填空：
(1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③__________。
(2)设V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应__________。
(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是__________________。
(4)E装置的作用是__________(填编号)。
A．收集气体
B．吸收氯气
C．防止倒吸
D．吸收氯化氢
(5)E装置中除生成的盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为______________________。
该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为__________(填编号)。
A．CH4　　　　 B．CH3Cl　　　C．CH2Cl2
D．CHCl3　 　　E．CCl4
答案：(1)干燥混合气体
(2)大于或等于4
(3)吸收过量的Cl2
(5)分液　AB
13．实验室制备1,2－二溴乙烷的反应原理如下：
CH3CH2OHCH2CH2＋Br2―→BrCH2CH2Br
可能存在的主要副反应有：乙醇在浓硫酸存在下在140 ℃脱水生成乙醚。用少量溴和足量的乙醇制备1,2-二溴乙烷的装置如图所示：
有关数据列表如下：
乙醇 1,2-二溴乙烷 乙醚
状态 无色液体 无色液体 无色液体
密度/g·cm－3 0.79 2.2 0.71
沸点/℃ 78.5 132 34.6
熔点/℃ －130 9 －116
回答下列问题：
(1)在此制备实验中，要尽可能迅速地把反应温度提高到170 ℃左右，其最主要目的是________；(填正确选项前的字母)
a．引发反应
b．加快反应速度
c．防止乙醇挥发
d．减少副产物乙醚生成
(2)在装置C中应加入________，其目的是吸收反应中可能生成的酸性气体；(填正确选项前的字母)
c．氢氧化钠溶液
d．饱和碳酸氢钠溶液
(3)判断该制备反应已经结束的最简单方法是____________________；
(4)将1,2－二溴乙烷粗产品置于分液漏斗中加水，振荡后静置，产物应在________层(填“上”“下”)；
(5)若产物中有少量未反应的Br2，最好用________洗涤除去；(填正确选项前的字母)
b．氢氧化钠溶液
c．碘化钠溶液
(6)若产物中有少量副产物乙醚，可用________的方法除去；
(7)反应过程中应用冷水冷却装置D，其主要目的是______________；但又不能过度冷却(如用冰水)，其原因是________________________。
解析：(2)根据题中暗示，当然是选碱来吸收酸性气体。(3)制备反应是溴与乙烯的反应，判断该反应已经结束的明显的现象是溴的颜色褪尽。(4)1,2－二溴乙烷的密度大于水，因而在下层。(6)溴易挥发，用冷水冷却可减少溴的挥发；根据表中数据可知如果用冰水冷却会使产品凝固而堵塞导管。
答案：(1)d　(2)c
(3)溴的颜色完全褪去
(4)下　(5)b　(6)蒸馏
(7)乙烯与溴反应时放热，冷却可避免溴的大量挥发　1,2－二溴乙烷的凝固点较低(9 ℃)，过度冷却，会使其凝固而使气路堵塞
14．[2014·河北省部分学校联考]下表是关于有机物甲、乙的信息：
①能使溴的四氯化碳溶液褪色
②分子比例模型为
③能与水在一定条件下反应 ①由C、H两种元素组成②分子球棍模型为
根据表中信息回答下列问题：
(1)甲与溴的四氯化碳溶液反应的生成物的名称为________；写出一定条件下甲发生聚合反应的化学方程式______________________________。
(2)甲的同系物用通式CnHm表示，乙的同系物用通式CxHy表示，当CnHm、CxHy分别出现同分异构体时，碳原子数的最小值n＝________，x＝________。
(3)乙具有的性质是________(填编号)。
①无色无味液体　②有毒　③不溶于水　④密度比水大　⑤能使酸性KMnO4溶液和溴水褪色　⑥任何条件下均不与氢气反应　⑦与溴水混合后液体分层且上层呈橙红色
解析：由信息知，甲是乙烯，乙是苯。乙烯存在碳碳双键，能发生加成反应，CH2===CH2＋Br2―→CH2BrCH2Br(1,2-二溴乙烷)，还能发生加聚反应nCH2===CH2?CH2—CH2?。当CnHm、CxHy分别出现同分异构体(分别为甲、乙的同系物)时，碳原子数的最小值n＝4，x＝8，对应物质的化学式为C4H8、C8H10。苯在常温下是一种无色、带有特殊气味的液体，有毒，密度比水小，不溶于水。
答案：(1)1,2-二溴乙烷
nCH2===CH2?CH2—CH2?
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本课时最重要的有机化学反应是取代反应和加成反应，应引起足够的重视。
1．为探究乙烯与溴的加成反应，甲同学设计并进行了如下实验：先用乙醇和浓硫酸为原料制取乙烯(CH3CH2OHCH2===CH2↑＋H2O)，将生成的气体直接通入溴水中，发现溶液褪色，即证明乙烯与溴水发生了加成反应。
乙同学发现在甲同学的实验中，产生的气体有刺激性气味，推测在制得的乙烯中还可能含有少量还原性的杂质气体，由此提出必须先除去，再与溴水反应。
(1)甲同学设计的实验________(填“能”或“不能”)验证乙烯与溴水发生了加成反应，其理由是________(填编号)。
A．使溴水褪色的反应，未必是加成反应
B．使溴水褪色的反应，就是加成反应
C．使溴水褪色的物质，未必是乙烯
D．使溴水褪色的物质，就是乙烯
(2)乙同学推测此乙烯中必定含有一种杂质气体是________，它与溴水反应的化学方程式是______________________________，在验证过程中必须全部除去。
(3)为验证这一反应是加成反应而不是取代反应，可采取哪些方法？
解题指南：解答本题要注意以下2点：
(1)善于捕捉题给信息(制得的乙烯中还可能含有少量有还原性的杂质气体)作为“突破口”。
(2)明确有机反应的原理。取代反应是“取而代之”有HBr生成，加成反应是“合二为一”无HBr生成。
解析：用此法得到的乙烯中可能含有SO2气体，因SO2能将溴水还原而使之褪色，故溴水褪色不能证明是乙烯与溴水发生了加成反应。根据两种反应的特点，加成反应只有一种产物，而取代反应除了生成有机产物外，还有HBr生成，证明反应后的溶液中无HBr，即可知二者发生的反应是加成反应而不是取代反应。乙烯若与溴水发生取代反应，则有HBr生成，从而使溶液显酸性；若发生加成反应，则生成CH2BrCH2Br，溶液不显酸性。
答案：(1)不能　A、C
(2)SO2　SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr
(3)向反应后的溶液中滴加石蕊试液，溶液不变红，说明该反应为加成反应而非取代反应。
一题多讲：本题第(3)题还可有如下两种答案：
(1)用pH试纸来测反应后溶液的酸碱性，若酸性没有增强，说明发生的是加成反应；
(2)用AgNO3溶液检验Br－(注意此时参加反应的乙烯必须是过量的)无浅黄色沉淀产生，即可证明发生的是加成反应。
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论文：乙烯与溴加成反应
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