备战高考化学认识有机化合物推断题综合经典题附答案.docx
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备战高考化学认识有机化合物推断题综合经典题附答案
备战高考化学认识有机化合物推断题综合经典题附答案
一、认识有机化合物练习题(含详细答案解析)
1.某烃A0.2mol在氧气中充分燃烧后,生成化合物B、C各1.2mol,试回答:
(1)烃A的分子式是________。
(2)若取一定量的烃A充分燃烧后,生成B、C各3mol,则有________g的A参加了反应,燃烧时消耗标准状况下的氧气________L。
(3)若烃A能使溴水褪色,在催化剂作用下与H2发生加成反应后生成2,2-二甲基丁烷,则烃A的名称是______________________,结构简式是_________________________。
(4)比A少两个碳原子的A的烯烃同系物的同分异构体共有____________种(不含顺反异构),其中只含有一个甲基的结构简式为____________。
【答案】C6H1242100.83,3-二甲基-1-丁烯
3CH3CH2CH=CH2
【解析】
【分析】
烃含有C、H两种元素,0.2mol烃A在氧气中充分燃烧后生成CO2、H2O各1.2mol,所以碳原子和氢原子的个数是6、12,因此烃A的分子式为C6H12。
若烃A能使溴水褪色,说明存在碳碳双键,在催化剂作用下与H2发生加成反应后生成2,2-二甲基丁烷,说明烃A结构简式是
,以此解题。
【详解】
(1)烃含有C、H两种元素,0.2mol烃A在氧气中充分燃烧后生成化合物B、C各1.2mol,即生成CO2、H2O各1.2mol,所以碳原子和氢原子的个数是6、12,因此烃A的分子式为C6H12;
(2)生成的CO2和水的物质的量均是3mol,则根据原子守恒可知,A的物质的量是0.5mol,质量是0.5mol×84g/mol=42g。
消耗氧气的物质的量是3mol+3mol÷2=4.5mol,则在标准状况下的体积是4.5mol×22.4L/mol=100.8L;
(3)若烃A能使溴水褪色,说明存在碳碳双键,在催化剂作用下与H2发生加成反应后生成2,2二甲基丁烷,说明烃A结构简式是
,它的名称是3,3-二甲基-1-丁烯;
(4)比烃A少2个碳原子的烃的分子式为C4H8,该烯烃类的同系物的同分异构体有1-丁烯、2-丁烯、2-甲基-1-丙烯,共计有3种同分异构体,其中只含有一个甲基的结构简式为CH3CH2CH=CH2。
【点睛】
该题是高考中的常见题型,具有较强的综合性,侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养和计算能力的锻炼。
解决该题的关键是熟练记住常见官能团的结构、性质以及官能团之间的相互转化关系。
2.下列关于
的说法正确的是
A.所有碳原子可能共平面B.除苯环外的碳原子共直线
C.最多只有4个碳原子共平面D.最多只有3个碳原子共直线
【答案】A
【解析】
【分析】
根据常见的有机化合物中,甲烷是正四面体结构,乙烯和苯是平面型结构,乙炔是直线型结构,其它有机物可在此基础上进行共线、共面分析判断,注意单键可以旋转,而碳碳双键和碳碳三键不能旋转。
【详解】
A.碳碳单键可以旋转,乙炔与乙烯所在的平面一定共面,乙烯所在的平面与苯所在的平面可能在同一平面上,所以所有C原子可能共平面,A正确;
B.乙炔分子是直线型分子,四个原子在同一条直线上,与碳碳三键连接的苯环上的C原子及苯环对位的C原子在同一直线上,与苯环连接的亚甲基C原子取代苯分子的H原子位置,在该直线上,乙烯是平面型结构,键角是120°,所以共线的原子共有2个,因此除苯环外的C原子不可能共直线,B错误;
C.苯分子是平面分子,乙炔是直线型分子,在苯环平面上;乙烯是平面分子,甲基、亚甲基取代乙烯分子中H原子的位置,因此在乙烯分子的平面上,由于碳碳单键可以旋转,乙烯所在的平面与苯所在的平面可能在同一平面上,因此所有C原子可能共平面,C错误;
D.苯分子是平面型结构,苯环处于对位的C原子及与该原子连接的原子在同一直线上,所以苯分子中共线的原子共有4个,乙炔是直线型结构,共线的原子共有4个,乙烯是平面型结构,共线的原子共有2个,最多只有5个C共直线,D错误。
故合理选项是A。
【点睛】
本题考查有机物的结构与性质,题目难度中等,注意掌握常见有机物结构与性质,合理分析该有机物分子中最多共平面的原子。
3.下图是正丁烷的四种构象与势能关系,下列关于正丁烷的说法正确的是
A.在水中的溶解度比在苯中的溶解度大
B.四个碳原子有可能在一条直线上
C.图中四种构象化学性质不同
D.各构象势能的高低与CH3空间位阻有很大关系
【答案】D
【解析】
【详解】
A.正丁烷分子中没有亲水基团,水是极性分子,苯是非极性分子,正丁烷为弱极性分子,正丁烷难溶于水,易溶于苯,A错误;
B.正丁烷分子中的碳原子都是sp3杂化,四个碳原子不可能在同一条直线上,B错误;
C.图中四种构象化学性质相同,C错误;
D.由图像可知,各构象势能的高低与CH3空间位阻有很大关系,D正确;
答案选D。
4.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。
5.下列物质中最简式相同,但既不是同系物,也不是同分异构体的是()
A.CH3CH=CH2和
B.乙炔和苯
C.
和
D.葡萄糖与果糖
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.CH3CH=CH2和
的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,故A不符合题意;
B.乙炔和苯的最简式相同都为CH,分子式不同,结构不相似,分子组成也不是相差n个CH2原子团,即两者既不是同系物,也不是同分异构体,故B符合题意;
C.
和
的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,故C不符合题意;
D.葡萄糖与果糖的分子式相同,结构不同,互为同分异构体,故D不符合题意;
故答案为B。
6.化合物A(C4H10O)是一种有机溶剂,且A只有一种一氯取代物B,在一定条件下A可以发生如下变化:
(1)A分子中的官能团名称是___,A的结构简式是___;
(2)写出下列化学方程式:
A→B:
___;A→D:
___;
(3)A的同分异构体F也可以有框图内A的各种变化,且F的一氯取代物有三种。
F的结构简式是:
___。
【答案】羟基
(CH3)3C-OH+Cl2
+HCl
CH2=C(CH3)2+H2O
【解析】
【分析】
首先根据不饱和度发现A中无不饱和度,只有一种一氯代物说明只有一种等效氢,因此必然是对称结构的一元醇,则A为
,B为一氯代物,C为醇钠,A到D是典型的消去反应的条件,得到烯烃,再和溴的四氯化碳加成得到E,本题得解。
【详解】
(1)A是醇,官能团为羟基,A的结构简式为
;
(2)A→B为取代反应,方程式为(CH3)3C-OH+Cl2
+HCl,A→D为消去反应,方程式为
CH2=C(CH3)2+H2O;
(3)首先F也是一元醇,有3种等效氢,且羟基的邻位碳上有氢原子,符合条件的结构为
。
7.A、B、C、D、E、F、G、H、I、J均为有机化合物,根据以下框图,回答:
(1)B和C均为有支链的有机化合物,B的结构简式为________________;C在浓硫酸作用下加热反应只能生成一种烯烃D,D的结构简式为_________________。
(2)G能发生银镜反应,也能使溴的四氯化碳溶液褪色,则G的结构简式为________。
(3)写出⑤的化学反应方程式________________;⑨的化学反应方程式_____________。
(4)写出下列反应的类型:
①___________,⑦____________。
(5)与H具有相同官能团,且与H的同分异构体的所有物质结构简式为________。
【答案】
水解氧化CH3CH=CHCOOH、CH2=CHCH2COOH
【解析】
【分析】
根据A水NaOH的水溶液加热,发生反应产生B+C(水解反应),可以判断A、B、C分别是酯、羧酸和醇,且由
(1)可以确定B和C的结构分别为
和(CH3)2CHCH2OH,则D为(CH3)2C=CH2,由D到E是取代反应,E为
,E发生水解得到醇F,G为醛且含有双键,可以写出其结构为
,发生反应⑦得到羧酸H为CH2=C(CH3)-COOH,H与CH3OH得到酯I为CH2=C(CH3)-COOCH3,则J为加聚反应的产物,为
,结合有机物的结构和性质以及题目要求可解答该题。
【详解】
根据上述分析可知:
A为(CH3)2CHCOOCH2CH(CH3)2,B为
,C为(CH3)2CHCH2OH,D为(CH3)2C=CH2,E为
,F为
,G为CH2=C(CH3)-CHO,H为CH2=C(CH3)-COOH,I为CH2=C(CH3)-COOCH3,J为
。
(1)由以上分析可知B为
,D为
;
(2)由以上分析可知G为
;
(3)反应⑤为
与NaOH的水溶液在加热时发生水解反应,产生
和NaCl、H2O,反应的方程式为
;反应⑨为CH2=C(CH3)-COOCH3在一定条件下发生加聚反应,反应的方程式为
;
(4)根据反应条件和官能团的变化可知反应类型:
①为水解反应,⑦为氧化反应;
(5)H为CH2=C(CH3)-COOH,与H具有相同官能团的H的同分异构体有CH3CH=CHCOOH和CH2=CHCH2COOH。
8.PCT是一种新型聚酯材料,下图是某研究小组合成PCT的路线
其中A的分子式为
请回答下列问题:
(1)由D生成E的化学方程式为____________________________;
(2)由B生成C的反应类型是________,由E生成F的反应类型是________。
(3)由F和B发生缩聚反应的化学方程式为____________________________。
(4)B的同分异构体中,能发生解反应,且苯环上一氯代产物只有一种的是______________(写结构简式)
【答案】
+2NaOH
+2NaCl酯化反应(取代反应)加成反应
【解析】
【分析】
A的不饱和度为
=4,由PCT的结构,结合A转化生成F及C,可知A中含有苯环,侧链为2个甲基处于对位,A为
,A与氯气在光照条件下发生甲基上的取代反应生成D,D在氢氧化钠水溶液是发生取代反应,生成E,由E的分子式结合PTC的结构可知,A中每个甲基发生一元取代生成D,D为
,D在氢氧化钠水溶液是发生取代反应生成E,E为
;E与氢气发生加成反应生成F,F为
,由PTC的结构可知,A→B是对二甲苯被酸性高锰酸钾氧化成对苯二甲酸,B→C是对苯二甲酸与甲醇酯化反应生成对苯二甲酸甲酯,对苯二甲酸甲酯和
交换后缩聚形成PTC与甲醇。
【详解】
(1)D为
,在在氢氧化钠水溶液是发生取代反应生成的E为
,发生反应的化学方程式为
+2NaOH
+2NaCl;
(2)B→C是对苯二甲酸与甲醇酯化反应生成对苯二甲酸甲酯,E→F是
与氢气发生加成反应生成
;
(3)B为对苯二甲酸,F为
,两者发生缩聚反应生成聚合酯的化学方程式为
;
(4)对苯二甲酸的同分异构体能发生水解反应,含有酯基,且苯环上一氯代产物只有一种,苯环上只有1种H原子,含有2个-CHO,处于对位位置,则符合条件的结构简式为
。
9.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装置的作用是_____(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______________。
(6)将1molCH4与Cl2发生取代反应,测得4种有机取代产物的物质的量相等,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2.5mol
【解析】
【分析】
甲烷与氯气在光照的条件下发生取代反应生成多种氯代甲烷和氯化氢。
A装置是浓盐酸和二氧化锰制取氯气的发生装置,通过B装置,除去氯气中的水蒸气,控制两种气体的流速,使氯气和甲烷混合均匀,C装置是甲烷和氯气发生取代反应的装置,D装置盛有湿润的KI粉末可以用来除去过量的氯气,尾气中含有有毒气体CH3Cl和过量的甲烷,容易污染空气,需要进行尾气处理,据此判断。
【详解】
(1)MnO2能与HCl(浓)发生氧化还原反应生成MnCl2、Cl2和水,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)
MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)制备的氯气中含有水蒸气,可用浓硫酸除去,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。
(3)氯气能将碘化钾氧化为碘单质,湿润的KI可除去过量的氯气。
(4)由于上述过程中产生的HCl易导致大气污染,所以E的作用是吸收尾气,HCl极易溶于水易发生倒吸,所以E还可以防止倒吸,答案选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,能分层,可通过分液分开。
(6)1molCH4生成等物质的量的4种取代产物,即0.25molCH3Cl、0.25molCH2Cl2、0.25molCHCl3、0.25molCCl4,则所需n(Cl2)=0.25mol×1+0.25mol×2+0.25mol×3+0.25mol×4=2.5mol。
10.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。
11.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。
12.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:
________________________________;
(3)利用以上原理,某同学为了探究气体甲的还原性并检验产物设计如图1的实验:
Ⅰ、请从图2装置中选择适合作为图1中A部分的装置,适合的是________(填装置序号);
Ⅱ、正确选择发生装置后,连接装置进行实验。
一段时间后,出现以下实验现象:
C硬质玻璃管里黑色粉末变成红色;
D干燥管里白色粉末变成蓝色;
E装置中澄清石灰水变浑浊;尾气燃烧产生蓝色火焰。
①图1中D干燥管里的试剂可能是________,其作用是________________。
②若C中红色固体是一种单质,氧化产物是平均相对分子质量为36的混合气体,写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式:
________________________________;
Ⅲ、实验完毕后,要先后熄灭C和F处的酒精灯,应后熄灭的是________处酒精灯,理由是________________。
【答案】
Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-Ⅰ无水硫酸铜检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水2CH4+7CuO
7Cu+CO+CO2+4H2OC停止加热C玻璃管后,继续通入甲烷至玻璃管冷却,避免炽热铜粉被氧化,且尾气是可燃气体,可能含有有毒的CO,要用燃烧法除去
【解析】
【分析】
(1)气体甲是天然气的主要成分,则甲为CH4,X是离子化合物,其离子具有相同的电子层结构,且X与水反应得到甲烷与沉淀,沉淀能被氢氧化钠溶液溶解,金属应为Al,应是金属碳化物与水反应,可推知X为Al4C3,反应得到的沉淀为氢氧化铝;
(2)生成沉淀为Al(OH)3,可与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2,二氧化碳过量,反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子;
(3)Ⅰ.根据制取气体的反应特点选择发生装置;
Ⅱ.①根据一段时间后,C硬质玻璃管里黑色粉末变成红色,说明得到红色固体单质乙为Cu,干燥管D中白色粉末变成蓝色等现象,可知干燥管D中的试剂可能是无水硫酸铜,其作用是检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水;
②甲烷与氧化铜反应的氧化产物是平均相对分子质量为36的混合气体,则为一氧化碳和二氧化碳的混合物,据质量守恒书写方程式;
Ⅲ.实验完毕后,应后熄灭的是C处酒精灯,理由是停止加热C玻璃管后,继续通入甲烷至玻璃管冷却,避免炽热铜粉被氧化;尾气是可燃气体,可能含有有毒的CO,要用燃烧法除去。
【详解】
(1)气体甲为CH4,为共价化合物,电子式为
,反应①为碳化铝的水解反应,化学方程式为Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4;
(2)向NaAlO2溶液中通入过量CO2,反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀,正确的离子方程式为:
AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-;
(3)Ⅰ.根据碳化铝与水在常温下剧烈反应,生成大量气体,故利用碳化铝制取气体,图2中适合作为气体发生装置的是Ⅰ,因为装置Ⅰ适合于固体和液体在常温下制取气体,而且能够很好的控制反应的进行和开始,并能够控制反应速率,故答案为:
Ⅰ;
Ⅱ.①根据一段时间后,干燥管D中白色粉末变成蓝色等现象,可知干燥管D中的试剂可能是无水硫酸铜,其作用是检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水;
②甲烷与氧化铜反应的氧化产物是平均相对分子质量为36的混合气体,则为一氧化碳和二氧化碳的混合物,反应为:
2CH4+7CuO
7Cu+CO+CO2+4H2O;
Ⅲ.实验完毕后,应后熄灭的是C处酒精灯,理由是停止加热C玻璃管后,继续通入甲烷至玻璃管冷却,避免炽热铜粉被氧化;尾气是可燃气体,可能含有有毒的CO,要用燃烧法除去。
13.某些有机化合物的模型如图所示。
回答下列问题:
(1)属于比例模型的是___(填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”或“戊”,下同)。
(2)表示同一种有机化合物的是___。
(3)存在同分异构体的是___,写出其同分异构体的结构简式___。
(4)含碳量最低的是___,含氢量最低的分子中氢元素的质量百分含量是___(保留一
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