第一节 认识有机化合物

除了可以从动植物等有机体中获得有机化合物外，还有很多有机化合物是人工合成的，如聚乙烯等， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；含碳元素的化合物中， $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{O}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 、碳酸及碳酸盐等均不属于有机化合物， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；有机化合物和无机化合物之间可以相互转化，绿色植物的光合作用将 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 转化为有机化合物和 $ {\rm {\mathrm{O}}_{2}} $ ，动植物的呼吸作用将自身体内的有机化合物转化为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和水等无机化合物， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；有机化合物都含有碳元素，多数含有氢元素，还可能含有氧元素、硫元素、氮元素、卤族元素等， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

碳原子也可以与 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{l}} $ 、 $ {\rm \mathrm{O}} $ 等原子形成共价键， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；根据碳原子成键特点可知，碳原子可以形成直链、支链和环状结构， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；碳原子最外层有4个电子，要形成8电子稳定结构，1个碳原子通常形成4个共价键， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；烷烃中碳链的形状为锯齿形，正丁烷分子中，4个碳原子形成的碳链不在一条直线上， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

由题图可知，该分子还含有 $ {\rm \mathrm{N}} $ 、 $ {\rm \mathrm{O}} $ 元素，故其不属于烃类物质， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；题给分子中，每个碳原子都至少与1个碳原子成键，不可能形成四个 $ {\rm \mathrm{C}—\mathrm{H}} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；碳原子之间有单键、双键和三键， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；题图为该分子的键线式，键线式中省略了 $ {\rm \mathrm{C}—\mathrm{H}} $ ，根据“碳四价”原则补充氢原子发现，分子中含有多个氢原子， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

题中形式都可表示甲烷这种物质，电子式只反映原子最外层电子的分布情况，分子结构示意图、球棍模型及空间填充模型均能反映甲烷分子的立体构型，但其中空间填充模型能更形象、准确地表达出 $ {\rm \mathrm{H}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 的相对位置及所占比例。

新戊烷分子中存在 $ {\rm \mathrm{C}—\mathrm{H}} $ 极性键， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；根据表中数据，正戊烷、异戊烷、新戊烷沸点逐渐降低，推测正丁烷、异丁烷沸点也呈降低趋势，故 $ a < -0.5 $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；新戊烷沸点为 $ 9.5℃ $ ，在标准状况下是液态，不能用标准状况下气体的摩尔体积计算， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；根据表中数据，正戊烷沸点高于正丁烷，可推测正己烷的沸点高于正戊烷，故正己烷沸点大于 $ 36.0℃ $ ， $ b > 36.0 $ ， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

相对分子质量相同的物质不一定互为同分异构体，如 $ {\rm \mathrm{N}\mathrm{O}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{6}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；同系物的结构一定相似，环己烷和乙烯在分子组成上虽相差若干个 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}} $ 原子团，但结构不相似，不互为同系物， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；不同化合物组成元素的质量分数相同，且相对分子质量也相同，则分子式相同，互为同分异构体， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；两种化合物的组成元素相同，各元素的质量分数也相同，则最简式相同，分子式不一定相同，不一定互为同分异构体， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

分子式为 $ {\rm {\mathrm{C}}_{5}{\mathrm{H}}_{12}} $ ， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{H}\xlongequal{}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}} $ 分子式分别为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{6}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{6}} $ ， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 分子式为 $ {\rm {\mathrm{C}}_{5}{\mathrm{H}}_{12}} $ ，且两者结构不同，互为同分异构体，故选 $ {\rm \mathrm{D}} $ 。

结构相似、分子组成相差一个或若干个 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}} $ 原子团的化合物互为同系物。和均为烷烃，分子组成相差2个 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}} $ 原子团，二者互为同系物， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；中只含有单键且存在碳环，中含碳碳双键，二者结构不相似，不互为同系物， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ {\rm \mathrm{H}\mathrm{O}—{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}\mathrm{H}} $ 含有两个 $ {\rm —\mathrm{O}\mathrm{H}} $ ，只含一个 $ {\rm —\mathrm{O}\mathrm{H}} $ ，结构不相似，二者不互为同系物， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；和的分子式均为 $ {\rm {\mathrm{C}}_{7}{\mathrm{H}}_{14}} $ ，二者互为同分异构体而非同系物， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

烷烃结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，熔、沸点越高，随着碳原子数的增加，常温下的状态逐渐由气态变为液态、固态， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；烷烃同系物的密度随分子内碳原子数的增多而逐渐增大， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误；烷烃的化学性质与 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 相似，烷烃与卤素单质在光照条件下能发生取代反应， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；烷烃的碳原子是饱和状态，所以均不能使溴水、酸性 $ {\rm {\mathrm{K}\mathrm{M}\mathrm{n}\mathrm{O}}_{4}} $ 溶液因反应而褪色， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

根据取代反应的特点可知，光照条件下， $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 甲烷与氯气反应生成几氯代物就消耗几摩尔氯气，已知甲烷无剩余，则由碳原子守恒可知， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 的物质的量为 $ (1-a-b-c)\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ，则消耗氯气的物质的量为 $ (1-a-b-c)\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}+2a\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}+3b\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}+4c\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}=(1+a+2b+3c)\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ ， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确。

由图可知， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 的能量比 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ 低，能量越低越稳定，则 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 比 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ 稳定， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ 的能量比 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 高，则 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ 转化为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 是放热反应， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{B}\mathrm{r}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{B}\mathrm{r}\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 是分子式相同而结构不同的化合物，两者互为同分异构体，不互为同素异形体， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{r}}_{2}} $ 反应得到两种一溴代物的过程中都是溴原子取代了 $ {\rm {\mathrm{C}}_{3}{\mathrm{H}}_{8}} $ 中的一个 $ {\rm \mathrm{H}} $ 原子，都属于取代反应，反应类型相同， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

$ {\rm \mathrm{A}} $ 装置中盛放浓盐酸的仪器名称是分液漏斗， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{A}} $ 装置制备的氯气中含有水蒸气，且通入 $ {\rm \mathrm{B}} $ 装置的甲烷气体中也含有水蒸气，浓硫酸可以吸水，同时将甲烷与氯气均匀混合，还可以通过观察导管口的气泡判断气流速度， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{C}} $ 装置中氯气与甲烷在光照条件下发生取代反应，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳以及氯化氢，产物共五种， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm \mathrm{E}} $ 装置除了有盐酸外，还含有液态有机物，盐酸与有机物互不相溶，分层，从 $ {\rm \mathrm{E}} $ 中分离出盐酸的操作为分液， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

根据新己烷的结构可知，其含有6个 $ {\rm \mathrm{C}} $ 原子和14个 $ {\rm \mathrm{H}} $ 原子，分子式为 $ {\rm {\mathrm{C}}_{6}{\mathrm{H}}_{14}} $ ， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；新己烷是烷烃，烷烃可发生取代、氧化、分解反应， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；新己烷一氯代物的种数即等效氢种数，如图：，共3种， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；己烷有5种结构， $ {\rm ①{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 、②、③、④、⑤，即新己烷有4种同分异构体， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

由结构可知，二者分子式均为 $ {\rm {\mathrm{C}}_{2}{\mathrm{H}}_{6}\mathrm{O}} $ ，分子式相同， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；二者的结构不同，导致性质存在差异， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；1个乙醇分子中有一个碳氧键，1个二甲醚分子中有2个碳氧键，则各 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 分子中碳氧键 $ {\rm (\mathrm{C}—\mathrm{O})} $ 数目分别为 $ {\rm {N}_{\mathrm{A}}} $ 、 $ {\rm 2{N}_{\mathrm{A}}} $ ， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误； $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 乙醇、二甲醚分子中均有 $ 8\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 共用电子对，数目相同， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

反应物与产物分子式不同，但均属于饱和链烃，互为同系物， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；物质的量相同的烷烃，碳原子数越多，完全燃烧时消耗的氧气越多，因此完全燃烧时戊烷消耗的氧气最多， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；碳原子数越多，相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，所以沸点由高到低的顺序是戊烷 $ > $ 丁烷 $ > $ 丙烷， $ {\rm \mathrm{C}} $ 错误；烷烃中， $ {\rm \mathrm{H}} $ 的质量分数越大，等质量的烷烃完全燃烧时消耗的氧气越多，故质量相同的3种烷烃，丙烷消耗的氧气最多， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

分子中只有5个碳原子， $ {\rm \mathrm{A}} $ 不符合题意； $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}} $ 分子中只有5个碳原子， $ {\rm \mathrm{B}} $ 不符合题意；分子中含有7个碳原子，且有4种不同化学环境的 $ {\rm \mathrm{H}} $ 原子，即在光照的条件下与氯气反应能生成四种不同的一氯代物， $ {\rm \mathrm{C}} $ 符合题意；分子中含有7个碳原子，但只有3种不同化学环境的 $ {\rm \mathrm{H}} $ 原子，即在光照的条件下与氯气反应能生成3种不同的一氯代物， $ {\rm \mathrm{D}} $ 不符合题意。

思路导引

$ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l} $ 某链状烷烃在氧气中充分燃烧，需要消耗标准状况下氧气 $ {\rm 246.4\mathrm{L}(\dfrac{246.4\mathrm{L}}{22.4\mathrm{L}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}}=11\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l})} $ ，根据烷烃燃烧通式 $ {\rm {\mathrm{C}}_{n}{\mathrm{H}}_{2n+2}+\dfrac{3n+1}{2}{\mathrm{O}}_{2}\xlongequal{点燃}n{\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}+(n+1){\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ 可知， $ \dfrac{3n+1}{2}=11 $ ，解得 $ n=7 $ 。

正戊烷和 $ 2- $ 甲基丁烷的分子式相同，结构不同，互为同分异构体， $ {\rm \mathrm{A}} $ 错误；某有机物在空气中充分燃烧后只生成 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{O}}_{2}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{H}}_{2}\mathrm{O}} $ ，该有机物中可能只含有碳和氢元素，也可能含有氧元素，则该有机物可能是烃或烃的衍生物， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；由题意知，两种物质的组成相同、分子式相同，性质不同，则与是不同的物质，所以二者均不是四面体结构，二者均是以 $ {\rm \mathrm{P}\mathrm{t}} $ 原子为中心的平面结构，互为同分异构体， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ {\rm {\mathrm{C}}_{5}{\mathrm{H}}_{11}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 由戊基和氯原子构成，戊基的结构有8种，则 $ {\rm {\mathrm{C}}_{5}{\mathrm{H}}_{11}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 的同分异构体有8种， $ {\rm \mathrm{D}} $ 正确。

$ \mathrm{a} $ 分子能量比 $ \mathrm{b} $ 分子更低，更稳定， $ {\rm \mathrm{A}} $ 正确；甲烷为正四面体结构，乙烷可视为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 上的一个 $ {\rm \mathrm{H}} $ 被甲基取代所得，分子中所有原子不在同一平面上， $ {\rm \mathrm{B}} $ 正确；乙烷在光照条件下能与氯气发生取代反应生成多种有机物，如 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}{\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{3}} $ 等， $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确； $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{a} $ 分子完全转化为 $ 1\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}\mathrm{b} $ 分子吸收 $ {\rm 12.6\mathrm{k}\mathrm{J}} $ 热量， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

（1） $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 和甲烷在光照条件下发生取代反应，反应过程中试管内黄绿色逐渐变浅，试管壁上有油状液滴产生， $ {\rm \mathrm{A}} $ 、 $ {\rm \mathrm{C}} $ 正确；将该装置放在黑暗处， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 与 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 不发生反应， $ {\rm \mathrm{B}} $ 错误； $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}} $ 和 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 完全反应后试管内液面上升，常温下 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 为气体， $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{2}{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{3}} $ 、 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{C}\mathrm{l}}_{4}} $ 均为油状液体，液体不能充满试管， $ {\rm \mathrm{D}} $ 错误。

② 反应 $ {\rm \mathrm{C}\mathrm{l}\cdot +{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}\to \cdot {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 的反应热为 $ {\rm (4×439-3×439-431)\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=8\mathrm{k}\mathrm{J}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}} $ ，反应吸收热量。

（1） ①由方程式可知，制备甲烷的反应为无水乙酸钠晶体与碱石灰共热反应生成碳酸钠和甲烷，该反应是固固加热制备气体的反应，所以选择装置 $ {\rm \mathrm{A}} $ 制备甲烷。②二氧化锰与浓盐酸共热，反应生成氯化锰、氯气和水，该反应是固液加热制备气体的反应，所以选择装置 $ {\rm \mathrm{C}} $ 制备氯气。

（2） 氯代甲烷中只有一氯甲烷为气态，光照条件下甲烷与氯气发生取代反应生成一氯甲烷和氯化氢的化学方程式为 $ {\rm {\mathrm{C}\mathrm{H}}_{4}+{\mathrm{C}\mathrm{l}}_{2}{\xrightarrow[ ~]{光照}}{\mathrm{C}\mathrm{H}}_{3}\mathrm{C}\mathrm{l}+\mathrm{H}\mathrm{C}\mathrm{l}} $ 。

（3） ① 实验探究时应采用变量控制法，遵循单一变量原则，根据表中信息可知，实验Ⅰ和Ⅱ光源距离不同，则应是探究光源距离对反应速率的影响，控制实验Ⅰ和Ⅱ的环境温度相同， $ a=15 $ 。

② 实验Ⅰ和Ⅲ温度不同，应是探究环境温度对反应速率的影响，应控制实验Ⅰ和Ⅲ的光源距离相等， $ b=2 $ 。

③ 液面上升至试管一半高度所需时间越短，反应速率越快，则根据表中三组实验得到结论：其他条件相同时，环境温度越高，光源距离越近，甲烷与氯气反应速率越快。

（4） ① 正己烷与液溴在紫外灯照射下发生取代反应生成的溴化氢能与硝酸银溶液反应生成淡黄色的溴化银沉淀，反应的离子方程式为 $ {\rm {\mathrm{B}\mathrm{r}}^{-}+{\mathrm{A}\mathrm{g}}^{+}\xlongequal{}\mathrm{A}\mathrm{g}\mathrm{B}\mathrm{r}↓} $ 。

② 液溴具有挥发性，挥发出的溴也能与硝酸银溶液反应生成淡黄色的溴化银沉淀，所以乙同学认为该验证方案不严谨。