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1、有机化合物中的官能团同分异构现象和同分异构体 (40分钟70分)一、选择题(本题包括10小题,每小题4分,共40分)1.萤火虫会在夏日的夜空发出点点光亮。萤火虫发光的原理是荧光素在荧光酶和ATP催化下发生氧化还原反应时伴随着化学能转变为光能:荧光素属于()A.无机物B.烃C.烃的衍生物D.无机盐【解析】选C。荧光素中含有C、H、O、N、S元素,为有机化合物,因其分子中不全是C、H两种元素,故其不为烃,而是烃的衍生物。2.(2019衡阳高一检测)下列常见原子或基团中,不属于官能团的是()A.COOHB.OHC.CH3CH2D.【解析】选C。官能团是决定化合物特殊性质的原子或原子团,乙基(CH2C
2、H3)不属于官能团,而其余的基团均属于官能团。3.(2019苏州高一检测)正丁烷与异丁烷互为同分异构体的依据是()A.具有相似的化学性质B.具有相同的物理性质C.分子具有相同的空间结构D.分子式相同,但分子内碳原子的连接方式不同【解析】选D。同分异构体只是形式上分子式相同,而结构不同,性质不同,A、B、C不正确。4.(2019长沙高一检测)分子式为C5H11Cl的同分异构体共有(不考虑立体异构)()A.6种B.7种C.8种D.9种【解析】选C。戊烷C5H12有3种同分异构体,分别是正戊烷(省略氢原子):CCCCC,有3种不同的氢原子,故Cl取代H有3种可能;异戊烷:,有4种不同的氢原子,故Cl
3、取代H有4种可能;新戊烷:,有1种氢原子,故Cl取代H有1种可能。则C5H11Cl的同分异构体有CH2ClCH2CH2CH2CH3、CH3CHClCH2CH2CH3、CH3CH2CHClCH2CH3、,共8种。5.(2019镇江高一检测)下列说法正确的是()A.戊烷的同分异构体有2种B.两种化合物组成元素相同,各元素质量分数也相同,则两者一定是同分异构体C.相对分子质量相同的几种化合物,互称为同分异构体D.组成元素的质量分数相同,且相对分子质量也相同的不同化合物,互为同分异构体【解析】选D。相对分子质量相同而且各元素的质量分数相同,可推出相同的分子式,但由于是不同化合物,结构一定不同,故互为同
4、分异构体,D项是正确的。6.(2019北京101中学高一检测)下列说法不正确的是()A.丙烷和丁烷互称为同系物B.的名称为3-甲基丁烷C.沸点:正丁烷异丁烷丙烷D.CH3CH2CH2CH3和CH3CH(CH3)2互为同分异构体【解析】选B。A、丙烷和丁烷结构相似,在分子组成上相差1个CH2原子团,互称为同系物,选项A正确;B. 最长碳链4个碳,2号碳上有一个甲基,名称为2-甲基丁烷,选项B不正确;C、分子晶体中,相对分子质量越大,沸点越高,烷烃同分异构体中支链越多,沸点越低,相对分子质量:正丁烷=异丁烷丙烷,但异丁烷支链多,所以沸点低,即沸点为正丁烷异丁烷丙烷,选项C正确;D、CH3CH2CH
5、2CH3和CH3CH(CH3)2分子式相同,结构不同,互为同分异构体,选项D正确。7.(2019青岛高一检测)下列说法正确的是()A. H2、D2和T2互称为同素异形体B.和互称为同分异构体C.35Cl和37Cl 互称为同位素D. CH3CH3和CH3CHCH2互称为同系物【解析】选C。H2、D2、T2都是氢元素组成的单质,结构相同,属于同一物质,A错误;和都是甲烷的二氯代物,没有同分异构体,属于同种物质,B错误;35Cl和37Cl的质子数都为17,中子数分别为18、20,属于同位素,C正确;CH3CH3和CH3CHCH2的结构不相似,不能互为同系物,D错误。8.(2019盐城高一检测)根据下
6、表中烃的分子式排列规律,判断空格中烃的同分异构体数目是()1234CH4C2H4C3H8C4H85678C6H12C7H16C8H16A.3B.4C.5D.6【解析】选A。分析表格可以发现碳原子数是依次递增的,而氢原子每两组依次相差4,从而推出第5种烃的分子式应为C5H12(戊烷),它有3种同分异构体,正戊烷、异戊烷、新戊烷。结构简式分别为CH3CH2CH2CH2CH3、。9.(2019天水高一检测)某烃具有同分异构体,且各同分异构体的一氯代物的种数相同,该烃的分子式是()A.CH4B.C3H8C.C4H10D.C5H12【解析】选C。A、B项的物质没有同分异构体,C项C4H10有CH3CH2
7、CH2CH3和两种结构,其分子中均有2种等效氢原子,即一氯代物都有2种;D项,C5H12有CH3CH2CH2CH2CH3、和C(CH3)43种结构,其分子中分别有3种、4种和1种等效氢原子,即一氯代物分别有3种、4种、1种。10.(2019济南高一检测)进行一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的有机产物的烷烃是()A.(CH3)2CHCH2CH2CH3B.(CH3CH2)2CHCH3C.(CH3)2CHCH(CH3)2D.(CH3)3CCH2CH3【解析】选D。一氯取代反应后,只能生成三种沸点不同的有机产物,说明有3种不同环境的氢原子。A、根据所给有机物,有5种不同环境的氢原子,故A不符合题意
8、;B、根据所给有机物,有4种不同环境的氢原子,故B不符合题意;C、根据所给有机物,有2种不同环境的氢原子,故C不符合题意;D、根据所给有机物,有3种不同环境的氢原子,故D符合题意。二、非选择题(本题包括2小题,共30分)11.(15分)(2019德州高一检测)下列各组粒子,互为同位素的是_(填编号,下同),互为同素异形体的是_,互为同分异构体的是_,属于同一种物质的是_。16O2和18O3质子数相同而中子数不同的两种粒子H、D、T和正丁烷和异丁烷【解析】16O2和18O3是同种元素形成的不同单质,互为同素异形体;质子数相同而中子数不同的两种粒子,若为分子或离子,则不是同位素;H、D、T是具有相
9、同质子数,不同中子数的同一元素的不同原子,互为同位素;和分子式相同,结构相同,属于同一种物质;正丁烷和异丁烷是具有相同分子式,结构不同的化合物,互为同分异构体。答案:12.(15分)新合成的一种烃,其碳架呈三棱柱体(如图所示),小黑点表示碳原子,氢原子未标出,请回答下列问题:(1)写出该烃的分子式_。(2)该烃的二氯取代物有_种。(3)该烃有多种同分异构体,任写一种一氯代物只有一种的同分异构体的结构简式_。【解析】(1)根据题意,可知该有机物分子式为C6H6。(2)将三棱柱体的一个顶点固定,该碳上的氢原子被氯原子取代,则与该碳共面的另一个点、竖棱上的共线点以及对角线上的点上的氢原子被氯原子代替
10、时产物均不同,所以该烃的二氯取代物有3种。(3)该烃的分子式为C6H6,符合条件的同分异构体为。答案:(1)C6H6(2)3(3) (20分钟30分)一、选择题(本题包括3小题,每小题6分,共18分)13.(2019雅安高一检测)1 mol某烷烃在氧气中完全燃烧,需要消耗氧气246.4 L(标准状况下)。它在光照条件下与氯气反应能生成4种不同的一氯取代物,该烃的结构简式是()A.B.CH3CH2CH2CH2CH3C.D.【解析】选A。题目提示的信息是“某烷烃在氧气中完全燃烧”,所以产物是二氧化碳和水,设该烷烃的分子式为CnH2n+2,根据碳元素、氢元素结合氧的多少,得1 mol该烃完全燃烧的耗
11、氧量为(n+) mol。所以(n+) mol=,得n=7,故排除B、C两项。A项中,的一氯取代物有4种,而D项中的一氯取代物只有3种。14.(2019日照高一检测)分子式为C4H8Cl2,且分子中含有两个甲基的同分异构体共有(不考虑立体异构)()A.2种B.3种C.4种D.5种【解析】选C。C4H8Cl2分子中含两个甲基的同分异构体有4种,即、,。15. 对下列化合物中氢原子化学环境种数判断不正确的是()选项有机物氢原子化学环境种数A2种B5种C3种D4种【解析】选A。A、根据处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,得到化合物中氢原子化学环境种数为3种,A错误;B、根据处于镜面对称位置上的氢原子是
12、等效的,得到化合物中氢原子化学环境种数为5种,B正确;C、根据同一碳原子所连甲基上的氢原子及处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,得到化合物中氢原子化学环境种数为3种,C正确;D、根据处于镜面对称位置上的氢原子是等效的,得到化合物中氢原子化学环境种数为4种,D正确。二、非选择题(本题包括1小题,共12分)16.国家能源局于2016年9月14日发布页岩气发展规划(2016-2020年),该规划是按照习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上提出的推动能源供给革命、消费革命、技术革命和体制革命指示精神制定的。规划提出,到2020年,我国页岩气年产量要达到300亿立方米。 (1)页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,其主要成分是甲烷,另有少量的乙烷、丙烷和丁烷,请写出丁烷所有同分异构体的结构简式_、_。(2)页岩气的发展将重塑全球的乙烯(CH2CH2)市场,使乙烯价格大幅下降,试写出乙烯光照条件下发生反应的化学方程式_,该反应的类型是_反应。【解析】(1)丁烷有CH3CH2CH2CH3、(CH3)2CHCH3两种同分异构体。(2)乙烯和氯气在光照条件下反应的化学方程式为CH2CH2+Cl2CHClCH2+HCl,该反应为取代反应。答案:(1)CH3CH2CH2CH3(CH3)2CHCH3(2)CH2CH2+Cl2CHClCH2+HCl取代
