高考化学一轮复习精品导学案专题91 甲烷乙烯苯 煤石油天然气的综合利用解析版.docx
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高考化学一轮复习精品导学案专题91甲烷乙烯苯煤石油天然气的综合利用解析版
1.了解有机化合物中碳的成键特征。
了解有机化合物的同分异构现象。
2.了解甲烷、乙烯、苯等有机化合物的主要性质。
3.了解乙烯、氯乙烯、苯的衍生物等在化工生产中的重要作用。
一几种常见烃的结构与性质
1.烃
(1)概念:
分子中只含有碳、氢两种元素的有机物。
最简单的烃是甲烷。
(2)分类:
按碳骨架分
2.甲烷
(1)组成和结构
俗称
分子式
结构式
结构简式
分子构型
天然气、沼气
CH4
CH4
正四面体
(2)物理性质
颜色:
无色,状态:
气体,溶解性:
难溶于水,密度:
比空气小。
(3)化学性质
3.烷烃
(1)结构与性质
通式
CnH2n+2(n≥1)
结构特点
①链状(可带支链)分子中碳原子呈锯齿状排列;
②碳原子间以单键相连,其余价键均与氢原子结合,使每个碳原子的化合价都达到“饱和”;
③一个碳原子与相邻四个原子构成四面体结构;1molCnH2n+2含共价键的数目是
(3n+1)NA
物理性质
化学性质
取代反应;氧化反应(燃烧);分解反应(高温裂解)
(2)习惯命名法
①当碳原子数n≤10时,用甲、乙、丙、丁、戊、己、庚、辛、壬、癸表示;若n>10时,用汉字数字表示。
②当碳原子数n相同时,用正、异、新来区别。
如:
CH3CH2CH2CH2CH3称为正戊烷,(CH3)2CHCH2CH3称为异戊烷,(CH3)4C称为新戊烷。
4.乙烯
(1)结构
分子式
电子式
结构式
结构简式
空间构型
C2H4
CH2==CH2
(2)化学性质
(3)用途
用作植物生长调节剂和水果的催熟剂、化工原料等。
5.苯
(1)组成与结构
(2)物理性质
颜色
状态
气味
毒性
溶解性
密度
熔沸点
无色
液体
特殊气味
有毒
不溶于水
比水小
低
(3)化学性质
二碳原子的成键特征同系物与同分异构体
1.有机物中碳原子的成键特征
(1)碳原子的最外层有4个电子,可与其他原子形成4个共价键,而且碳原子之间也能相互形成共价键;
(2)碳原子不但能够形成单键,还能够形成双键或三键;
(3)多个碳原子能够相互结合形成碳链,也能够形成碳环,碳链或碳环上还能够连有支链。
2.同系物
(1)定义:
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质互称为同系物。
(2)特点
(3)同系物的化学性质相似,物理性质表现一定的递变规律。
3.同分异构体
(1)具有相同的分子式,但具有不同结构的化合物互称为同分异构体。
(2)特点
①分子式相同,相对分子质量相同。
但相对分子质量相同的化合物不一定是同分异构体。
②同分异构体的最简式相同。
但最简式相同的化合物不一定是同分异构体,如C2H4与C3H6(环丙烷)。
③结构不同,即分子中原子的连接方式不同。
同分异构体能够是同一类物质,也能够是不同类物质。
(3)类型
4.有机物结构的表示方法
(1)球棍模型:
用来表示分子的三维空间分布的分子模型。
棍代表共价键,球表示构成有机物分子的原子。
如下图分别为丙烷、乙烯的球棍模型。
(2)比例(填充)模型:
用来表示分子三维空间分布和原子相对大小的分子模型。
球代表原子,其大小代表原子的相对大小,球和球紧靠在一起。
如图分别是甲烷和乙酸的比例模型。
(3)结构式:
用元素符号和短线表示有机物分子中原子的排列和结合方式的式子。
例如:
乙烷、乙烯的结构式分别为:
,
。
(4)结构简式:
结构简式是结构式的简单表达形式。
例如丙烷、乙烯、乙醇的结构简式分别为CH3CH2CH3,CH2==CH2,CH3CH2OH。
(5)键线式:
碳碳键用线段来表示,拐点或端点表示碳原子,碳原子上的氢原子不必标出,其它原子或其它原子上的氢原子都要标出。
例如:
丙烯、正丙醇的键线式分别为
,
。
三煤、石油、天然气的综合利用
1.煤的综合利用
(1)煤的组成。
(2)煤的加工。
2.石油加工
(1)石油的成分:
多种碳氢化合物组成的混合物,所含元素以C、H为主。
(2)石油加工
3.天然气的综合利用
(1)天然气是一种清洁的化石燃料,更是一种重要的化工原料。
它的主要成分是甲烷。
(2)天然气与水蒸气反应制取H2的化学方程式为CH4+H2O(g)
CO+3H2。
高频考点一有机化合物的通性
例1.下面列举的是某化合物的组成和性质,能说明该物质肯定是有机物的是()
A.仅由碳、氢两种元素组成
B.仅由碳、氢、氧三种元素组成
C.在氧气中燃烧只生成二氧化碳
D.熔点低而且难溶于水
【答案】A
【解析】烃都是有机化合物,A准确;碳酸(H2CO3)不属于有机物,B错;单质碳、一氧化碳在氧气中燃烧只生成二氧化碳,它们均不属于有机物,C错。
高频考点二几种重要烃的性质
例2.下列关于几种有机物的性质的描述准确的是()
A.乙烯与Br2发生加成反应生成CH3CHBr2
B.乙烯使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色的反应类型相同
C.乙烷和丙烯的物质的量共1mol,完全燃烧生成3molH2O
D.苯中无碳碳双键,化学性质稳定,不能发生氧化反应
【答案】C
【解析】
【变式探究】下列现象中,因发生加成反应而产生的是()
A.SO2使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.将苯滴入溴水中,振荡后水层接近无色
C.乙烯使溴的四氯化碳溶液褪色
D.甲烷与氯气混合,光照一段时间后黄绿色消失
【答案】C
【解析】A项,是氧化反应;B项,萃取是物理变化;D项是取代反应。
高频考点三反应类型的判断
例3.下列反应中,属于取代反应的是()
①CH2CH2+H2O
CH3CH2OH
②2CH3CH2OH+O2
2CH3CHO+2H2O
③CH3CH2CH3+Cl2
CH3CHClCH3+HCl
3H2O
⑤CH3CHCH2
A.①②⑤B.③④
C.①③D.②④⑤
【答案】B
【解析】①为加成反应;②为氧化反应;⑤为加聚反应。
高频考点四几种重要烃的鉴别与除杂
例4.使用一种试剂就能鉴别出来的是()
A.苯、甲苯、己烯B.甲苯、己烯、四氯化碳
C.己烯、汽油、苯D.苯、甲苯、二甲苯
【答案】B
【解析】烃难溶于水,密度比水小;CCl4难溶于水,密度比水大。
B项可用溴水鉴别,甲苯萃取溴后,上层为橙红色,己烯使溴水褪色,四氯化碳萃取溴后,下层为橙红色,准确。
【变式探究】写出除杂所用试剂和方法:
(1)乙烷(乙烯)______________、______________。
(2)溴苯(溴)______________、______________。
(3)硝基苯(NO2)______________、______________。
(4)苯(甲苯)______________、______________。
(5)硝基苯(苯)______________、______________。
(6)C2H4(CO2,SO2)______________、______________。
【答案】
(1)溴水洗气
(2)NaOH溶液分液(3)NaOH溶液分液(4)酸性高锰酸钾溶液、NaOH溶液分液(5)无蒸馏(6)NaOH溶液洗气
高频考点五同系物的判断与性质
例5.下列相关描述准确的是()
A.分子组成符合CnH2n的烃,一定是乙烯的同系物
B.C2H6、C4H10、C6H14在常温下均为气体
C.脂肪烃不溶于水,但芳香烃可溶于水
D.烃的密度比水的密度小
【答案】D
【解析】
【变式探究】由乙烯推测丙烯(CH2===CHCH3)的结构或性质准确的是()
A.不能使酸性高锰酸钾溶液褪色
B.不能在空气中燃烧
C.能使溴水褪色
D.与HCl在一定条件下能加成只得到一种产物
【答案】C
【解析】丙烯与乙烯具有相同的官能团“
”,具有与乙烯类似的化学性质,故C准确;丙烯与HCl加成时产物有两种,D不准确。
【举一反三】丁烷(分子式C4H10)广泛应用于家用液化石油气,也用于打火机中作燃料,下列关于丁烷叙述不准确的是()
A.在常温下,C4H10是气体
B.C4H10与CH4互为同系物
C.丁烷有正丁烷与异丁烷两种同分异构体
D.C4H10实行一氯取代后生成两种沸点不同的产物
【答案】D
【解析】C4H10的一氯代物有四种,因而有四种沸点不同的产物。
高频考点六同分异构体的判断与种数计算
例6.下列相关同分异构体数目的叙述中,准确的是()
A.戊烷有2种同分异构体
B.C8H10中只有3种属于芳香烃的同分异构体
C.甲苯苯环上的一个氢原子被含3个碳原子的烷基取代,所得产物有6种
D.CH3CH2CH2CH3光照下与氯气反应,只生成1种一氯代烃
【答案】C
【解析】
【变式探究】分子式为C7H8,分子中含有苯环的烃的一氯代物有()
A.3种B.4种
C.5种D.7种
【答案】B
【解析】依据信息可知该烃为
,该有机物中等效氢为4种,分别为
,其一氯代物有4种。
【举一反三】分子式为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有(不考虑立体异构)()
A.5种B.6种C.7种D.8种
【答案】D
【解析】
高频考点七有机物的结构模型及表示法
例7.如图所示是四种常见有机物的比例模型示意图。
下列说法准确的是()
A.甲能使酸性KMnO4溶液褪色
B.乙可与溴水发生取代反应使溴水褪色
C.丙中的碳碳键是介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的键
D.丁在稀硫酸作用下可与乙酸发生取代反应
【答案】C
【解析】甲代表CH4,乙代表乙烯,丙代表苯,丁代表乙醇。
【变式探究】下列化学用语表达不准确的是()
①丙烷的球棍模型
②丙烯的结构简式为CH3CHCH2
③
的化学式为CH8H12
④
与C8H8一定表示同一种物质
A.①②B.①③
C.③④D.②④
【答案】D
【解析】②未体现官能团;④C8H8的结构有多种,如
是其中的一种。
【举一反三】已知芳香烃A、B的结构模型如下图所示,相关叙述准确的是()
A.Ⅰ的结构简式为
,其一氯代物有2种
B.Ⅰ和Ⅱ中都含碳碳单键和双键
C.Ⅰ与Ⅱ互为同系物,通式为CnH4n+2(n为苯环数)
D.与Ⅱ互为同类别物质的同分异构体共有2种
【答案】D
【解析】
高频考点八化石燃料的组成及综合应用
例8.下列关于石油的说法不准确的是()
①石油是混合物,其分馏产品汽油为纯净物
②煤油可由石油分馏获得,可用作燃料和保存少量金属钠
③石油产品都可用于聚合反应
④石油催化裂化的主要目的是提升汽油等轻质油的产量与质量;石油裂解的主要目的是得到更多的乙烯、丙烯等气态短链烃
A.①③B.①②
C.②③D.③④
【答案】A
【解析】石油分馏获得的汽油、煤油等产品均为混合物,①错误;烷烃不能发生聚合反应,③错误。
【变式探究】下列关于有机物的说法中错误的是()
A.石油裂解能得到乙烯,乙烯是生产聚乙烯的原料
B.水煤气是通过煤的液化得到的气体燃料
C.葡萄糖可转化为乙醇,乙醇氧化可得到乙醛
D.煤干馏是复杂的物理化学变化,石油分馏是物理变化
【答案】B
【解析】水煤气是煤的气化产物。
【举一反三】下列关于煤、石油和天然气的说法准确的是()
A.煤的干馏是将煤在空气中增强热使之分解的过程
B.煤的气化是将其通过物理变化转化为气态的过程
C.天然气除了作燃料之外,还可用于合成氨和生产甲醇
D.石油分馏可获得乙酸、苯及其衍生物
【答案】C
【解析】
1.【2019年高考海南卷】下列物质中,其主要成分不属于烃的是()
A.汽油B.甘油C.煤油D.柴油
【答案】B
【解析】甘油为丙三醇,是醇类,不是烃,其余各项都为烃类。
故选B。
2.【2019年高考海南卷】工业上可由乙苯生产苯乙烯:
,下列说法准确的是()
A.该反应的类型为消去反应
B.乙苯的同分异构体共有三种
C.可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯
D.乙苯和苯乙烯分子内共平面的碳原子数均为7
【答案】AC
【解析】由乙苯生产苯乙烯,单键变成双键,则该反应为消去反应,A项准确;B.乙苯的同分异构体能够是二甲苯,而二甲苯有邻、间、对三种,包括乙苯,乙苯的同分异构体共有四种,B项错误;C.苯乙烯中含有碳碳双键,能使溴的CCl4溶液褪色,而乙苯不能,所以可用Br2/CCl4鉴别乙苯和苯乙烯,C项准确;D.苯环是平面正六边形,所以乙苯中共平面的碳原子有7个,而苯乙烯中,苯和乙烯均是平面形分子,通过碳碳单键的旋转,共平面的碳原子有8个,D项错误;答案选AC。
3.【2019年高考新课标Ⅱ卷】分子式为C4H8Cl2的有机物共有(不含立体异构)()
A.7种B.8种C.9种D.10种
【答案】C
【解析】
4.【2019年高考新课标Ⅲ卷】已知异丙苯的结构简式如下,下列说法错误的是()
A.异丙苯的分子式为C9H12
B.异丙苯的沸点比苯高
C.异丙苯中碳原子可能都处于同一平面
D.异丙苯的和苯为同系物
【答案】C
【解析】A、根据有机物碳原子的特点,分子式为C9H12,故准确;B、碳原子数越多,熔沸点越高,故沸点比苯高,故准确;C、苯环是平面结构,当异丙基中“CH2”的碳原子形成四个单键,碳原子不都在一个平面,故错误;D、异丙苯和苯结构相似,在分子组成上相差3个CH2原子团,属于同系物,故准确。
1.(2019·广东理综,7)化学是你,化学是我,化学深入我们生活。
下列说法准确的是()
A.木材纤维和土豆淀粉遇碘水均显蓝色
B.食用花生油和鸡蛋清都能发生水解反应
C.包装用材料聚乙烯和聚氯乙烯都属于烃
D.PX项目的主要产品对二甲苯属于饱和烃
【答案】B
【解析】A项,木材纤维的成分为纤维素,遇碘单质不变蓝色,错误;B项,花生油属于油脂,鸡蛋清属于蛋白质,二者均能发生水解反应,准确;C项,聚氯乙烯中除含有C、H两种元素外,还含有Cl元素,故它不属于烃,错误;D项,因含有苯环,故对二甲苯属于不饱和烃,错误。
2.(2019·全国卷Ⅰ,9)乌洛托品在合成、医药、染料等工业中有广泛用途,其结构简式如图所示。
将甲醛水溶液与氨水混合蒸发可制得乌洛托品。
若原料完全反应生成乌洛托品,则甲醛与氨的物质的量之比应为()
A.1∶1B.2∶3
C.3∶2D.2∶1
【答案】C
【解析】根据乌洛托品的结构简式可知分子式为C6H12N4,碳原子来自HCHO,氮原子来自NH3,发生的反应为6HCHO+4NH3―→C6H12N4+6H2O,根据原子守恒,则甲醛与氨的物质的量之比为3∶2。
3.【2019海南化学】分子式为C4H10O并能与金属钠反应放出氢气的有机物有(不含立体异构)()
A.3种B.4种C.5种D.6种
【答案】B
【解析】
1.(2019·天津卷)实验室制备下列气体时,所用方法准确的是()
A.制氧气时,用Na2O2或H2O2作反应物可选择相同的气体发生装置
B.制氯气时,用饱和NaHCO3溶液和浓硫酸净化气体
C.制乙烯时,用排水法或向上排空气法收集气体
D.制二氧化氮时,用水或NaOH溶液吸收尾气
【答案】A
【解析】用Na2O2和水反应制取氧气,与用在MnO2催化下分解H2O2制取氧气的发生装置相同,A项准确;饱和NaHCO3溶液显碱性,能与氯气反应,B项错误;相同条件下,乙烯的密度与空气的密度相差不大,故不能用排空气法收集乙烯,C项错误;NO2与水发生反应3NO2+H2O===2HNO3+NO,产生的NO仍是有毒气体,故不能用水吸收含NO2的尾气,D项错误。
2.(2019·四川卷)化学与生活密切相关。
下列说法不准确的是()
A.乙烯可作水果的催熟剂
B.硅胶可作袋装食品的干燥剂
C.福尔马林可作食品的保鲜剂
D.氢氧化铝可作胃酸的中和剂
【答案】C
【解析】乙烯能够作生物调节剂,催熟果实,A准确;硅胶具有吸水性,能够作干燥剂,B准确;福尔马林中含有的甲醛具有毒性,不能作为食品的保鲜剂,C错误;氢氧化铝具有两性,能够中和胃酸,作胃酸中和剂,D准确。
3.(2019·新课标全国卷Ⅱ)下列过程没有发生化学反应的是()
A.用活性炭去除冰箱中的异味
B.用热碱水清除炊具上残留的油污
C.用浸泡过高锰酸钾溶液的硅藻土保鲜水果
D.用含硅胶、铁粉的透气小袋与食品一起密封包装
【答案】A
【解析】
4.(2019·全国新课标Ⅰ,7)下列化合物中同分异构体数目最少的是()。
A.戊烷B.戊醇
C.戊烯D.乙酸乙酯
【答案】A
【解析】戊烷只有3种同分异构体;戊醇属于醇类的同分异构体有8种;戊烯属于烯烃的同分异构体有5种;乙酸乙酯属于酯类的除乙酸乙酯外有3种同分异体,还有非酯类的同分异构体,如还有2种丁酸等。
5.(2019·全国卷)NA表示阿伏伽德罗常数,下列叙述准确的是()
A.1molFeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2NA
B.2L0.5mol·L-1硫酸钾溶液中阴离子所带电荷数为NA
C.1molNa2O2固体中含离子总数为4NA
D.丙烯和环丙烷组成的42g混合气体中氢原子的个数为6NA
【答案】D
【解析】
6.(2019·海南卷)下列有机化合物中沸点最高的是()
A.乙烷B.乙烯C.乙醇D.乙酸
【答案】D
【解析】四个选项中,A、B选项中乙烷和乙烯常温下是气体,C、D选项中乙醇和乙酸为液态,乙酸沸点更高。
7.(2019·新课标全国卷Ⅱ)四联苯的一氯代物有()
A.3种B.4种C.5种D.6种
【答案】C
【解析】由四联苯的结构可知,四联苯中含有5种等效氢:
,故一氯代物有5种,准确选项是C。
8.(2019·山东卷)下表中对应关系准确的是()
A
CH3CH3+Cl2
CH3CH2Cl+HCl
CH2===CH2+HCl―→CH3CH2Cl
均为取代反应
B
由油脂得到甘油
由淀粉得到葡萄糖
均发生了水解反应
C
Cl2+2Br-===2Cl-+Br2
Zn+Cu2+===Zn2++Cu
均为单质被还原的置换反应
D
2Na2O2+2H2O===4NaOH+O2↑
Cl2+H2O===HCl+HClO
均为水作还原剂的氧化还原反应
【答案】B
【解析】CH2==CH2与HCl的反应为加成反应,A项错误;油脂水解生成甘油和高级脂肪酸,淀粉水解的最终产物为葡萄糖,B项准确;Zn+Cu2+===Zn2++Cu的反应中被还原的是Cu2+,C项错误;Na2O2与H2O的反应中氧化剂、还原剂均为Na2O2,Cl2与H2O的反应中氧化剂、还原剂均为Cl2,D项错误。
9.(2019·全国新课标卷Ⅰ,12)分子式为C5H10O2的有机物在酸性条件下可水解为酸和醇,若不考虑立体异构,这些醇和酸重新组合可形成的酯共有()。
A.15种B.28种
C.32种D.40种
【答案】D
【解析】
10.(2019·新课标Ⅱ,8)下列叙述中,错误的是()。
A.苯与浓硝酸、浓硫酸共热并保持55~60℃反应生成硝基苯
B.苯乙烯在合适条件下催化加氢可生成乙基环己烷
C.乙烯与溴的四氯化碳溶液反应生成1,2二溴乙烷
D.甲苯与氯气在光照下反应主要生成2,4二氯甲苯
【答案】D
【解析】甲苯与氯气在光照下主要发生侧链上的取代反应,生成C6H5CH2Cl,D错误。
1.下列相关简单的烷烃的叙述:
①都是易燃物;②特征反应是取代反应;③相邻两个烷烃在分子组成上相差一个甲基,其中准确的是()
A.①和③B.②和③
C.只有①D.①和②
【答案】D
【解析】相邻的烷烃属于同系物,分子组成上相差一个“CH2”原子团。
2.对下列化学用语的理解准确的是()
A.比例模型
既能够表示甲烷分子,也能够表示四氯化碳分子
B.电子式
既能够表示羟基,也能够表示氢氧根离子
C.丙烯的最简式可表示为CH2
D.结构简式(CH3)2CHCH3既能够表示正丁烷,也能够表示异丁烷
【答案】C
【解析】
3.下列关于苯的叙述准确的是()
A.反应①为取代反应,有机产物与水混合浮在上层
B.反应②为氧化反应,反应现象是火焰明亮并带有浓烟
C.反应③为取代反应,有机产物是一种烃
D.反应④中1mol苯最多与3molH2发生加成反应,是因为一个苯分子含有三个碳碳双键
【答案】B
【解析】反应①为苯的溴代,生成的溴苯密度比水大,沉降在水底,A错误;反应③为苯的硝化,发生取代反应,生成的硝基苯为烃的衍生物,C错误;苯分子中无碳碳双键,D错误。
4.C5H12有3种不同结构,甲:
CH3(CH2)3CH3,乙:
CH3CH(CH3)CH2CH3,丙:
C(CH3)4,下列相关叙述准确的是()
A.甲、乙、丙属同系物,均可与氯气、溴蒸气发生取代反应
B.C5H12表示一种纯净物
C.甲、乙、丙中,丙的沸点最低
D.丙有3种不同沸点的二氯取代物
【答案】C
【解析】甲、乙、丙互为同分异构体,A错误;C5H12存有3种结构,B错误;丙的二氯取代物只有2种,D错误。
5.下列关于化石燃料的说法准确的是()
A.石油分馏可获得石油气、汽油、苯及其同系物等
B.石油催化裂化主要得到乙烯、乙炔等
C.煤含有苯和甲苯,可干馏后获得苯和甲苯
D.煤的液化、气化均属于化学变化
【答案】D
【解析】
6.下列说法不准确的是()
A.石油经分馏可获得含碳原子少的轻质油
B.①主要发生物理变化
C.②是石油的裂化、裂解
D.③属于取代反应
【答案】D
【解析】③发生的是加成反应。
7.下列有水参与或生成的反应不属于取代反应的是()
A.CH2===CH2+H2O
CH3CH2OH
C.CH3COOH+CH3CH2OH
CH3COOCH2CH3+H2O
D.CH3CH2Cl+H2O
CH3CH2OH+HCl
【答案】A
【解析】A项中的反应为加成反应。
8.有4种碳骨架如下的烃。
下列说法准确的是()
①a和d是同分异构体②b和c是同系物③a和d都能发生加聚反应④只有b和c能发生取代反应
A.①②B.①④
C.②③D.①②③
【答案】A
【解析】
9.根据下表中烃的分子式排列规律,判断空格中烃的同分异构体的数目是()
1
2
3
4
5
6
7
8
CH4
C2H4
C3H8
C4H8
C6H12
C7H16
C8H16
A.3B.4
C.5D.6
【答案】A
【解析】根据所给分子式知第5项分子中有5个碳原子,有12个氢原子,即分子式为C5H12,C5H12有3种同分异构体。
10.阿斯巴甜具有清爽的甜味,其结构简式如图所示。
下列关于阿斯巴甜的说法中,不
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