- 最简单的有机化合物——甲烷
- 共9549题
(6分)1体积某烃的蒸气完全燃烧生成的CO2比水蒸气少1体积(在同温同压下测定),0.1 mol该烃完全燃烧的产物被碱石灰吸收,碱石灰增重39 g,求该烃的分子式。
正确答案
C6H14
设烃的分子式为CmHn,完全燃烧的反应为:CmHn+(m+)O2→mCO2+
H2O
依题意①CO2比水蒸气少1体积,②碱石灰增重39 g,为CO2和H2O的质量和。得方程组:
解得
(1)分别写出相对分子质量为128、72的烃的分子式:__________、__________、__________。(可不写满,也可补充)
(2)立方烷的结构简式如图所示,每个顶点是一个碳原子。则:
①其分子式为____________________。
②它的一氯取代物有__________种。
③它的二氯取代物有__________种。
正确答案
(1)C10H8 C9H20 C5H12 (2)C8H8 1 3
(1)将128除以12得商为10,余数为8,分子式为C10H8;减少一个碳原子,增加12个氢原子,又可得分子式C9H20。
72/12的商为6,余数为0,分子式为C6H0,显然此分子式是不可能的。遇到这种情况,可用“减C加H处理”(每减一个C,同时增加12个H),即C6H0→C5H12(戊烷),但必须注意分子里的H、C比不得超过对应的烷烃。
(2)根据有机物中各元素的价键规则:碳原子必须满足4价,而从图中可以看出每个碳有3个价键,故必须有1个H原子与其相连,因此分子式为C8H8。8个顶点上的8个氢原子是完全“等价”的,所以一氯取代物有1种。而二氯取代物有3种,理由是当固定1个顶点后,该顶点与其余顶点有3种情况:面上相邻、相间、立方体对角。
(8分)2001年11月13日至18日短短6天中,山西省接连发生四起小煤矿瓦斯爆炸事故,造成58人死亡,多人受伤。据报道,发生事故的4家煤矿均属应关停之列。国家针对小煤矿的“关井压产”曾多次发出整治通知,但由于近期煤炭价格上涨,加之乡镇煤矿的停产整顿会直接影响当地财政税收,致使一些小煤矿矿主置工人生命安全于不顾,暗中又恢复了生产。
(1)上图所示,1985年煤炭占我国能源消耗的百分比约为________%。
(2)在煤炭的形成过程中会产生瓦斯。瓦斯的主要成分是甲烷。请写出瓦斯爆炸主要反应的化学方程式:________________________________________________________________。
(3)爆炸后,坑道内CO气体含量达10%以上,引起人体CO中毒。现场抢救CO中毒者,应立即采取什么措施?
正确答案
(1)75%(允许误差正负5%)
(2)CH4+2O2CO2+2H2O
(3)将CO中毒者移至新鲜空气处,并设法改善中毒者缺氧的状态(例如人工呼吸等)
(1)由图可知,煤炭约占我国能源消耗的75%。
(2)瓦斯爆炸的主要反应是CH4的完全燃烧反应。
(3)抢救CO中毒者,应迅速脱离CO环境,并立即输O2。
(10分)有一类组成最简单的有机硅化合物叫硅烷。硅烷的组成、结构与相应的烷烃相似。
(1)写出硅烷分子式通式_______________。
(2)写出乙硅烷在空气中自燃的化学方程式_______________。
(3)甲硅烷的密度_______________ (填“大于”“小于”或“等于”)甲烷。
(4)甲硅烷的热稳定性_______________ (填“大于”“小于”或“等于”)甲烷。
(5)甲硅烷_______________ (填“是”或“不是”)极性分子。
正确答案
(1)SinH2n+2(n≥1)
(2)2Si2H6+7O2→4SiO2+6H2O
(3)大于 (4)小于 (5)不是
根据烷烃的通式,可得出硅烷的通式为SinH2n+2(n≥1);根据烷烃燃烧生成CO2和H2O,可知硅烷燃烧生成SiO2和H2O,即2Si2H6+7O2→4SiO2+6H2O;甲硅烷的相对分子质量大于甲烷,故ρ(SiH4)>ρ(CH4);由于硅的原子半径大于碳,故热稳定性:SiH4
(6分)烷烃分子中的基团—CH3、—CH2—、中的碳原子分别称为伯、仲、叔、季碳原子,其数目分别为n1、n2、n3、n4,则烷烃(除CH4外)中存在的关系有(用以上符号回答):
(1)烷烃分子中四种基团中碳原子数之间的关系为n1=_______________。
(2)若某烷烃分子中n2=n3=n4=1,则满足此等式的该分子的结构可能有___________种。
正确答案
(1)n3+2n4+2 (2)3
烷烃的通式为CnH2n+2,即知C、H原子数的关系。题中烷烃碳原子总数为n1+n2+n3+n4,氢原子总数为3n1+2n2+n3,故有3n1+2n2+n3=2(n1+n2+n3+n4)+2,所以n1=n3+2n4+2。
(2)据(1)知n1=5,则分子式为C8H18。
、
,
(共10分)
有一类烷烃,其分子中只有一种氢原子(即:一卤代物只有一种的烷烃)。此系列烷烃的第二项可看成CH4及C2H6分子中所有氢原子被甲基(CH3-)代替后所得。CH4分子的空间形状可看成球形,而C2H6分子的空间形状可看成椭球形
(1)下表为一卤代物都只有一种的球形烷烃及椭球形烷烃系列,填写下表空白处。
(2)只有一种氢原子的球形烷烃或椭球形烷烃系列中,相邻的两项中,后者每个分子中氢原子数是前者每个分子中氢原子数的 倍
(3)根据上表中“一卤代物只有一种的烷烃”的分子式中有关规律,请你分别写出这两类烷烃的通式(通式中要求当n=1时,上述两系列的第一项分别为CH4及C2H6)。
①一卤代物只有一种的球形烷烃的通式是 。
②一卤代物只有一种的椭球形烷烃的通式是 。
正确答案
(1) C53H108 、C80H162
(2)3(2分)
略
(6分)常温下在密闭容器中通入2 mL某烷烃和13 mL O2,点火爆炸后去掉生成的CO2和H2O,再通入6 mL O2,再点火爆炸,此时O2有剩余。求烷烃分子式和可能的结构简式。若其一卤代物有4种,命名此烷烃。
正确答案
C5H12 可能的结构简式:
CH3CH2CH2CH2CH3、C(CH3)4、(CH3)2CHCH2CH3,该烷烃为2-甲基丁烷
设烷烃分子式为CnH2n+2,反应消耗的O2 a L
CnH2n+2+O2
nCO2+(n-1)H2O
1
2 a
1∶2=∶a,a=3n+1
据题意:由13<a<19
得13<3n+1<19,解得:4<n<6。
因为n为正整数,所以n=5,分子式:C5H12。可能的结构简式:CH3CH2CH2CH2CH3、C(CH3)4、(CH3)2CHCH2CH3。
该烷烃为2-甲基丁烷。
(12分)(1)现有CH4、C3H4、C2H4、C2H6、C3H6五种有机物。同质量的以上物质中,在相同状况下体积最大的是_________;同质量的以上物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是_________;同状况、同体积的以上五种物质完全燃烧时耗去O2的量最多的是_________;同质量的以上五种物质燃烧时,生成CO2最多的是_________,生成水最多的是_________。在120 ℃、1.01×105 Pa状态下,有三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没有发生变化,这三种气体是___________。
(2)某烃含碳的质量分数约为90.5%。在相同条件下,其蒸气密度为空气密度的3.66倍,则其分子式为_________。
①若该烃硝化时,一硝基取代物只有一种,则该烃的结构简式为_________。
②若该烃硝化时,一硝基取代物只有两种,则该烃的结构简式为_________。
③若该烃硝化时,一硝基取代物只有三种,则这三种一硝基取代物的结构简式为_________、_________、_________。
正确答案
(1)CH4 CH4 C3H6 C3H4 CH4 CH4、C3H4、C2H2
(2)C8H10
(1)相同质量的烃耗氧量由决定,
越大,耗氧量越大,且生成的H2O量越大,生成的CO2量越小;相同物质的量的烃耗氧量由(x+
)决定,同碳(x)看氢(y),同氢(y)看碳(x),1个碳原子与4个氢原子耗氧量相同。在温度大于100 ℃条件下,反应前后气体体积不变,需y=4。
(2)Mr=3.66×29=106,N(C)=106×90.5%÷12=8,则N(H)=(106-12×8)÷1=10,即分子式为C8H10,其组成符合通式CnH2n-6,为苯的同系物。
(11分)某烷烃的蒸气质量是相同条件下氢气质量的36倍,该烃的分子式为____________,写出该烃同分异构体的结构简式:
正确答案
(11分) C5H12 (2分)
(各3分,共9分)
略
在标准状况下,44.8L甲烷与丙烷的混合气体的质量为46g。则该混合气体中,甲烷的体积分数为__________,丙烷的质量为__________。
正确答案
75% 11g
略
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