备战高考化学专题复习认识有机化合物的推断题综合题附答案解析.docx
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备战高考化学专题复习认识有机化合物的推断题综合题附答案解析
备战高考化学专题复习认识有机化合物的推断题综合题附答案解析
一、认识有机化合物练习题(含详细答案解析)
1.
(一)甲烷和氯气在光照条件下发生卤代反应,其反应机理如下:
反应①:
△H=242.7kJ·mol-1
反应②:
△H=7.5kJ·mol-1
反应③:
△H=-112.9kJ·mol-1
反应②、③反复循环,反应物浓度逐渐降低,自由基逐渐消失,反应停止。
(1)在该反应条件下断裂1molCH3Cl中C—Cl键,需要吸收的能量为______。
(2)反应②与反应③的反应过程,如下图所示:
则该条件下,反应②的速率______反应③的速率(填“>”、“<”或“=”)。
(3)根据以上的反应机理,我们可以推测甲烷和氯气在光照条件下反应,除生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4外,还会有乙烷等有机物,原因是______。
(二)煤燃烧排放的SO2和NO2可形成严重的大气污染,某兴趣小组提出利用反应
来处理。
(4)在一定温度下,将NO2与SO2以体积比1:
2置于密闭容器中发生上述反应,达到平衡时NO2和SO2的体积之比为1:
5,则该温度下平衡常数K为______。
(5)若向绝热恒容密闭容器中通入SO2和NO2,v正随时间变化如下图。
下列结论正确的是______。
A.a点颜色比b点深
B.c点正反应速率等于逆反应速率
C.若升高温度,d点SO2的转化率将增大
D.反应的过程中,容器内气体压强保持不变
E.若外界条件不发生改变,d点NO2和NO的体积比将保持不变
(6)若用一定浓度的NaClO2溶液(已调节其初始pH为5)充分吸收煤燃烧排放的烟气后,测得溶液中各物质的浓度如下表所示:
其中NaClO2溶液吸收SO2的主要离子反应方程式为______。
(7)为消除NOx,科学家开发了一种能传导O2-的固态高温陶瓷电池,一极通氨气,另一极通NOx,生成无污染的常见气体和液体。
写出该电池的正极反应式:
______。
【答案】355.6kJ<反应中存在CH3•间的碰撞
1.8AEClO2-+2SO2+2H2O=Cl-+2SO42-+4H+2NOx+4xe-=N2+2xO2-
【解析】
【分析】
(1)反应①:
△H=242.7kJ•mol-1,反应③:
CH3•+Cl2→Cl•+CH3Cl△H=-112.9kJ•mol-1,根据盖斯定律①-③可得;
(2)活化能小的反应反应速率较快;
(3)自由基之间的碰撞产生物质,CH3•之间的碰撞可得到乙烷;
(4)NO2与SO2以体积比1:
2置于密闭容器中,其物质的量之比也为1:
2,令NO2与SO2分别为1mol、2mol,容器体积为VL,设平衡时消耗NO2为xmol列三段式有:
NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)
n起始:
1200
n转化:
xxxx
n平衡:
1-x2-xxx
平衡时NO2和SO2的体积之比为1:
5,故(1-x):
(2-x)=1:
5,解得x=0.75,据此计算;
(5)向恒容密闭容器中通入SO2和NO2,若为恒温,v正随时间变化减小直到不变,绝热条件下,v正随时间变化先增大后减小最终不变,说明温度升高,故该反应为放热反应,d点为平衡状态,根据温度对化学平衡的影响和化学平衡状态特征分析;
(6)根据图可知,吸收后溶液中氯元素以氯离子形式为主,硫元素以硫酸根离子为主,故反应为NaClO2在酸性条件下将二氧化硫氧化为硫酸根离子,自身被还原为氯离子,结合电荷守恒和质量守恒书写可得;
(7)正极得到电子发生还原反应,元素化合价降低,则为NOx放电生成氮气,据此书写。
【详解】
(1)反应①:
△H=242.7kJ•mol-1,反应③:
CH3•+Cl2→Cl•+CH3Cl△H=-112.9kJ•mol-1,根据盖斯定律①-③可得CH3Cl→CH3•+Cl•,△H=355.6kJ/mol,故在该反应条件下断裂1molCH3Cl中C-Cl键,需要吸收的能量为355.6kJ;
(2)由图有反应②的活化能为16.7kJ/mol,反应③的活化能为8.3kJ/mol,反应③的活化能较低,反应速率较快,反应②的速率<反应③的速率;
(3)因为反应中存在CH3•间的碰撞,故生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4外,还会有乙烷等有机物;
(4)NO2与SO2以体积比1:
2置于密闭容器中,其物质的量之比也为1:
2,令NO2与SO2分别为1mol、2mol,容器体积为VL,设平衡时消耗NO2为xmol列三段式有:
NO2(g)+SO2(g)⇌SO3(g)+NO(g)
n起始:
1200
n转化:
xxxx
n平衡:
1-x2-xxx
平衡时NO2和SO2的体积之比为1:
5,故(1-x):
(2-x)=1:
5,解得x=0.75;
则该温度下平衡常数K为
=1.8;
(5)向恒容密闭容器中通入SO2和NO2,若为恒温,v正随时间变化减小直到不变,绝热条件下,v正随时间变化先增大后减小,说明温度升高,故该反应为放热反应;
A.a点正反应速率较b点慢,说明a点的NO2浓度较b点大,颜色比b点深,故A正确;
B.正反应速率与逆反应速率相等,反应到达平衡,c点正反应速率正在变化,反应不是平衡状态,与逆反应速率不等,故B错误;
C.反应为放热反应,若升高温度,有利于逆反应方向,d点SO2的转化率将减小,故C错误;
D.该反应气体体积不变,反应的过程中,反应放热,气体受热膨胀,总体积不变,故容器内气体压强增大,故D错误;
E.若外界条件不发生改变,d点为平衡状态,各组分含量保持不变,故NO2和NO的体积比将保持不变,故E正确;
故答案为AE;
(6)用一定浓度的NaClO2溶液在酸性条件下充分吸收煤燃烧排放的烟气(SO2),根据图可知,吸收后溶液中氯元素以氯离子形式为主,硫元素以硫酸根离子为主,故反应为NaClO2在酸性条件下将二氧化硫氧化为硫酸根离子,自身被还原为氯离子,NaClO2溶液吸收SO2的主要离子反应方程式为:
ClO2-+2SO2+2H2O=Cl-+2SO42-+4H+;
(7)一极通氨气,另一极通NOx,生成无污染的常见气体和液体,说明生成氮气和水,正极得到电子发生还原反应,元素化合价降低,则为NOx放电生成氮气,电极反应为:
2NOx+4xe-=N2+2xO2-。
【点睛】
应用盖斯定律进行简单计算的基本方法是参照新的热化学方程式(目标热化学方程式),结合原热化学方程式(一般2~3个)进行合理“变形”,如热化学方程式颠倒、乘除以某一个数,然后将它们相加、减,得到目标热化学方程式,求出目标热化学方程式的ΔH与原热化学方程式之间ΔH的换算关系。
2.一定量的甲烷恰好与一定量的氧气完全反应后得到CO、CO2和水蒸气共30.4g,该产物缓缓通过浓硫酸充分吸收后,浓硫酸增重14.4g,则此甲烷完全燃烧还需要氧气的体积(标准状况)为
A.1.12LB.2.24LC.3.36LD.4.48L
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
根据题意可知反应产生水的物质的量是n(H2O)=14.4g÷18g/mol=0.8mol,根据H元素守恒可知甲烷的物质的量是n(CH4)=0.8mol×2÷4=0.4mol,则根据C元素守恒可知反应产生的CO、CO2的物质的量的和是n(CO)+n(CO2)=0.4mol,二者的质量和m(CO)+m(CO2)=30.4g-14.4g=16g,解得n(CO)=0.1mol,n(CO2)=0.3mol,若该甲烷完全燃烧,还需使CO发生反应产生CO2,根据方程式2CO+O2
2CO2可知0.1molCO完全燃烧需要消耗0.05molO2,其在标准状况下的体积是v(O2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L,故选项A正确。
3.下列烷烃中可能存在同分异构体的是
A.甲烷B.乙烷C.丙烷D.丁烷
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.甲烷只有一种结构,无同分异构体,选项A不符合;
B.乙烷只有一种结构,无同分异构体,选项B不符合;
C.丙烷只有一种结构,无同分异构体,选项C不符合;
D.丁烷有正丁烷和异丁烷两种结构,存在同分异构体,选项D符合;
答案选D。
4.芳香烃在工业生产中有着重要的用途。
下列有关苯乙烯和2-苯基丙烯(
)的说法错误的是()
A.二者互为同系物
B.均能使澳水溶液褪色
C.分子中的所有原子均可能在同平面上
D.均能发生取代反应和加成反应
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.苯乙烯的结构简式为
,2-苯基丙烯
,它们的结构相似,均含有碳碳双键,均含有一个苯环,分子式相差1个CH2,是同系物,A正确,不选;
B.碳碳双键可以与溴水发生加成,能够使溴水褪色,B正确,不选;
C.2-苯基丙烯中含有一个-CH3,具有类似于CH4空间结构,所有原子不可能共平面,C错误,符合题意;
D.均含有苯环,均可以发生硝化反应,与液溴发生取代反应;苯环和碳碳双键均可以发生加成反应,D正确,不选。
答案选C。
5.下列说法正确的是()
A.CH3COOCH2CH3与CH3CH2COOCH3中均含有甲基、乙基和酯基,为同一种物质
B.
和
为同一物质
C.CH3CH2CH2CH2CH3和CH3CH2CH(CH3)2互为同素异形体
D.CH3CH2OH和CH2OHCHOHCH2OH具有相同的官能团,互为同系物
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.CH3COOCH2CH3与CH3CH2COOCH3所含官能团和原子团相同,但结构不同,不是同一物质,故A错误;
B.
不存在异构现象,因此
和
为同一物质,故B正确;
C.CH3CH2CH2CH2CH3和CH3CH2CH(CH3)2分子式相同,结构不同,互为同分异构体,故C错误;
D.CH3CH2OH和CH2OHCHOHCH2OH所含官能团的数目不同,不互为同系物,故D错误;
故答案为:
B。
【点睛】
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;一般出现在有机化学中,且必须是同一类物质(含有相同且数量相等的官能团,羟基例外,因酚和醇不能成为同系物,如苯酚和苯甲醇)。
但值得注意的是,一是同系物绝大部分相差1个或n个亚甲基团;二是有同一基团的物质不一定是同系物。
6.1mol某烃在氧气中充分燃烧,需要消耗8mol氧气。
它在光照的条件下与氯气反应能生成三种不同的一氯取代物。
该烃的结构简式是()
A.
B.CH3CH2CH2CH2CH3
C.
D.(CH3)2CHCH(CH3)2
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
设该烃的化学式为CaHb,由燃烧通式知a+
=8,由此可以排除A、D;B、C的分子式均为C5H12,符合a+
=8,B戊烷一氯代物有三种,C异戊烷一氯代物有四种,故选B。
7.有下列各组物质:
(A)O2和O3;(B)23592U和23892U;(C)CH3CH2CH2CH3和
;(D)
和
;(E)甲烷和新戊烷。
(1)__________组两物质互为同位素;
(2)__________组两物质互为同素异形体;
(3)__________组两物质互为同系物;
(4)__________组两物质互为同分异构体。
【答案】BAEC
【解析】
【详解】
(A)O2和O3都是由氧元素组成的不同单质,互为同素异形体;
(B)
和
都是U元素的不同核素,互为同位素;
(C)CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3分子式相同,碳链结构不同,互为同分异构体;
(D)
和
都代表二氟二氯甲烷,为同一种物质;
(E)甲烷和新戊烷结构相似,分子组成上相差4个-CH2,互为同系物;
则:
(1)互为同位素的是B;
(2)互为同素异形体的是A;(3)互为同系物的是E;(4)互为同分异构体的是C。
【点睛】
考查同位素、同系物、同素异形体、同分异构体的概念判断。
判断同位素、同素异形体、同分异构体的方法是:
若化学式为元素,可能是同位素;若化学式为单质,则可能是同素异形体;若化学式为分子式相同、结构不同的有机化合物,则为同分异构体;若是分子式不同结构相似的有机化合物,则为同系物。
8.燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。
0.05mol某烃完全燃烧后,测得生成的二氧化碳为5.6L(STP)、生成的水为5.4g。
请通过计推导该烃的分子式,并写出它可能的结构简式及对应的名称。
_______________
【答案】分子式:
C5H12;CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷;CH3CH2CH(CH3)2异戊烷;CH3C(CH3)3新戊烷
【解析】
【分析】
【详解】
0.05mol某烃完全燃烧后,生成的二氧化碳为5.6L(STP)、生成的水为5.4g,则碳元素的物质的量为
,氢元素的物质的量为
,n(烃):
n(C):
n(H)=0.05mol:
0.25mol:
0.6mol=1:
5:
12,该烃的分子式为C5H12,它有三种结构,分别为正戊烷:
CH3CH2CH2CH2CH3,异戊烷CH3CH2CH(CH3)2,新戊烷;CH3C(CH3)3;
综上所述,答案为:
分子式:
C5H12;CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷;CH3CH2CH(CH3)2异戊烷;CH3C(CH3)3新戊烷。
9.某烃在标准状况下的密度为3.215g/L,现取3.6g该烃完全燃烧,将全部产物依次通入足量的浓硫酸和碱石灰,浓硫酸增重5.4g,碱石灰增重11g,求:
(1)该烃分子的摩尔质量为________。
(2)确定该烃的分子式为___________。
(3)已知该烃的一氯代物只有一种,写出该烃的结构简式_________。
【答案】72g·mol-1C5H12
【解析】
【分析】
【详解】
(1)烃的摩尔质量为3.215g/L×22.4L/mol=72g/mol;
(2)生成水的物质的量为n(H2O)=
=0.3mol,所以n(H)=2n(H2O)=0.3mol×2=0.6mol,生成CO2的物质的量为n(CO2)=
=0.25mol,所以n(C)=n(CO2)=0.25mol,烃中C原子、H原子的个数比为0.25mol:
0.6mol=5:
12,实验式为C5H12,实验式中C原子与H原子的关系满足烷烃关系,实验式即是分子式,所以该烃的分子式为C5H12;
(3)分子中只有一种H原子,C5H12是烷烃,所以H原子一定位于甲基上,所以甲基数目为
=4,剩余的1个C原子通过单键连接4个甲基,结构简式为
。
10.利用甲烷与氯气发生取代反应来生产盐酸的设想在工业上已成为现实。
某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,所设计的装置如图所示:
(1)A中制取Cl2的反应的化学方程式是________________________。
(2)B装置的作用:
①;________;②________;③________。
(3)D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI,其作用是________________________________。
(4)E装置的作用有________(填序号)。
A.收集气体B.吸收氯气C.吸收氯化氢
(5)E装置中除了有盐酸生成外,还含有有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法是________。
【答案】MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O控制气流速度使气体混合均匀干燥气体除去过量的Cl2C分液
【解析】
【分析】
装置A中,MnO2与浓盐酸反应生成MnCl2、Cl2和H2O;装置B中,生成的Cl2中混有水蒸气,可被浓硫酸除去,另外,B装置还可使气体均匀混合、通过观察气泡来控制气体流速。
装置C中,CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应;装置D中,未反应的Cl2可用KI除去;装置E中,用水吸收HCl生成盐酸,而有机产物二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水,能分层。
【详解】
(1)MnO2与浓盐酸反应生成MnCl2、Cl2和H2O,反应的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
答案为:
MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)由以上分析可知,B装置不仅具有干燥Cl2的作用,还能控制气体流速、混匀气体,从而得出B装置的作用是干燥气体、使气体混合均匀、通过观察气泡来控制气流速度。
答案为:
控制气流速度、使气体混合均匀、干燥气体;
(3)湿润的
可与过量的氯气反应,从而除去过量的Cl2。
答案为:
除去过量的Cl2;
(4)E装置用来吸收产生的HCl,并防止倒吸现象的发生,故选C。
答案为:
C;
(5)E装置中除了有盐酸生成外,还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳,二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水,液体分层,可通过分液的方法分离出盐酸。
答案为:
分液。
【点睛】
二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是不溶于水、密度比水大的液体,在水溶液中,它们都位于下层。
11.将一支试管中盛满甲烷和氯气的混合气体,倒置于盛有饱和食盐水的水槽中,在漫射光的照射下,产生的现象是:
①________,②__________,③__________,④_________。
【答案】颜色变浅液面上升有黄色油状物生成溶液中有沉淀生成
【解析】
【分析】
甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,氯气逐渐减少甚至消失,氯气的颜色逐渐变浅或消失;反应后有油状液滴(二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷)出现;反应过程中气体的体积减小,导致试管内的压强低于外界大气压;氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大,导致氯化钠固体析出,溶液的pH变小。
【详解】
甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,氯气逐渐减少甚至消失,氯气的颜色逐渐变浅或消失;反应后有油状液滴(二氯甲烷、三氯甲烷与四氯甲烷)出现;反应过程中气体的体积减小,导致试管内的压强低于外界大气压;氯化氢溶于水后溶液中氯离子浓度增大,导致氯化钠固体析出,溶液的pH变小。
故答案为:
颜色变浅;液面上升;有黄色油状物生成;溶液中有沉淀生成
【点睛】
甲烷与氯气在光照条件下发生取代反应生成CH3Cl(气体)、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl,其中,一氯甲烷、氯化氢属于气体,而其余的三种为无色的油状液体。
12.利用甲烷与氯气发生取代反应的副产品生产盐酸的设想在工业上已成为现实。
某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程,所设计的装置如下图所示:
(1)A中制取C12反应的化学方程式是_____________________________。
(2)D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI粉末,其作用是_________________________。
(3)E装置的作用是______________(填序号)。
A.收集气体B.吸收氯气C.吸收氯化氢
(4)E装置中除了有盐酸生成外,还含有有机物,从E中分离出盐酸的最佳方法是______________。
(5)将lmolCH4与C12发生取代,测得4种有机取代物的物质的量相等,则消耗的氯气的物质的量是______________。
【答案】MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O除去Cl2C分液2.5mol
【解析】
【分析】
【详解】
(1)在A中浓盐酸与MnO2在加热时发生反应制取C12,反应的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O;
(2)A中制取的氯气中含有水蒸气,可以用浓硫酸来除去,B中浓硫酸的作用是干燥气体、使气体混合均匀、通过观察气泡来控制气体的混合比例;在C装置中氯气与甲烷发生取代反应;在装置D中的石棉上吸附着潮湿的KI粉末,其作用是除去未反应的Cl2;
(3)装置E用来吸收产生的HCl获得盐酸,为了防止倒吸现象的发生,安装了一个倒扣的漏斗,因此E的作用是C。
(4)E装置中除了有盐酸生成外,还含有有机物,由于有机物都难溶于水,是互不相溶的两层液体物质,所以从E中分离出盐酸的最佳方法是分液;
(5)将lmolCH4与C12发生取代,测得4种有机取代物的物质的量相等,根据C守恒,每一种氯代甲烷的物质的量都是0.25mol,根据取代反应的特点,消耗的氯气的物质的量是0.25mol×1+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol。
13.把1molCH4和一定量Cl2组成的混合气体通入大试管中,将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中,放在光亮处,回答下列问题:
(1)片刻后试管中的现象为:
①试管内气体的颜色变浅,②试管壁上出现_________________________、③试管内__________________、____________________。
(2)在反应结束后,试管内的产物最多的是___________,空间构型呈正四面体的产物为___________。
(3)若
(2)中生成的四种有机产物的物质的量相同,则反应消耗的Cl2的物质的量为________mol。
(4)与CH4相邻同系物的结构简式为_______________该同系物与Cl2发生一氯取代反应的化学方程式为__________________________。
【答案】油状液滴出现白雾液面上升HClCCl42.5CH3CH3或CH3-CH3
【解析】
【分析】
对甲烷与氯气反应实验现象的理解,取代反应实质是一个原子(或原子团)代替另外一个原子(或原子团)。
【详解】
把1molCH4和一定量Cl2组成的混合气体通入大试管中,将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中,放在光亮处,
⑴片刻后试管中的现象为:
氯气和甲烷在光照条件下发生反应,颜色逐渐变浅,试管内出现白雾,试管壁上出现油状液体,试管内液面上升,
故答案为油状液滴;出现白雾;液面上升;
⑵甲烷和氯气是一系列的反应,每一步反应都生成HCl,因此试管内的产物最多的是HCl,空间构型呈四面体有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳,但呈正四面体的产物为四氯化碳,
故答案为HCl;CCl4;
⑶若⑵中生成的四种有机产物的物质的量相同即一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳各0.25mol,根据反应方程式分析每取代一个氢原子消耗一个氯气,取代1mol氢原子,消耗1mol氯气,因此0.25mol×(1+2+3+4)=2.5mol,则反应消耗的Cl2的物质的量为2.5mol,
故答案为2.5;
⑷与CH4相邻同系物为乙烷,其结构简式为CH3CH3或CH3—CH3,该同系物与Cl2发生一氯取代反应的化学方程式为CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl。
故答案为CH3CH3或CH3—CH3;CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl。
14.己知化合物X是离子化合物,其离子具有相同的电子层结构。
X遇水剧烈反应,产生的气体甲是天然气的主要成分。
(1)气体甲的电子式________________;写出反应①的化学方程式:
________________________;
(2)向溶液乙中通入过量CO2的离子方程式:
_____________________________
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- 备战 高考 化学 专题 复习 认识 有机化合物 推断 综合 答案 解析