Question

3．下列给出了四种烃A、B、C、D的相关信息：
①烃A在所有的烃中含碳的质量分数最低；
②烃B是一种植物生长调节剂，可用于催熟果实；
③烃C在氧气中燃烧产生的氧炔焰常用来切割或焊接金属；
④烃D的分子比例模型如图所示．
据此回答下列问题：
（1）写出A与氯气光照下反应的化学方程式（只写第一步）为CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$CH₃Cl+HCl；
（2）将1mol A和适量的Cl₂混合后光照，测得所得所有有机取代产物物质的量相等，则消耗的氯气物质的量是2.5mol．
（3）写出B与水在催化剂作用下反应的化学方程式：CH₂=CH₂+H₂O$\stackrel{催化剂}{→}$CH₃CH₂OH．
（4）写出C与足量溴的四氯化碳溶液反应的化学方程式：CH≡CH+2Br₂→CHBr₂CHBr₂．
（5）D分子中不存在一般的碳碳单键和碳碳双键交替的结构，以下能证实这一事实的是acd．
a．D的邻位二氯取代物不存在同分异构体
b．D的间位二氯取代物不存在同分异构体
c．D 不能使溴的四氯化碳溶液褪色
d．D不能被酸性高锰酸钾溶液氧化
e．D在催化剂作用下能与氢气发生加成反应
（6）写出D与浓硝酸、浓硫酸混合后加热至50℃～60℃反应的化学方程式：．

Answer 1

分析 ①烃A在所有的烃中含碳的质量分数最低，则A为甲烷；②烃B是一种植物生长调节剂，可用于催熟果实，则B为乙烯；③烃C在氧气中燃烧产生的氧炔焰常用来切割或焊接金属，则C为乙炔；④由烃D的分子比例模型，可知D为苯．
（1）A为甲烷，在光照条件下与氯气发生取代反应；
（2）根据四种取代物的物质的量相等结合碳原子守恒计算取代物的物质的量，再根据被取代的氢原子和氯气分子之间的关系式计算消耗氯气的物质的量；
（3）乙烯和水在催化作用下反应生成乙醇；
（4）C为乙炔，与溴发生取代反应生成四溴乙烷；
（5）D的邻位二氯取代物不存在同分异构体，与溴的四氯化碳溶液、高锰酸钾不反应，可以证明苯中不存在一般的碳碳单键和碳碳双键交替结构；
（6）苯与浓硝酸、浓硫酸混合后加热至50℃～60℃反应生成硝基苯．

解答 解：①烃A在所有的烃中含碳的质量分数最低，则A为甲烷；②烃B是一种植物生长调节剂，可用于催熟果实，则B为乙烯；③烃C在氧气中燃烧产生的氧炔焰常用来切割或焊接金属，则C为乙炔；④由烃D的分子比例模型，可知D为苯．
（1）A为甲烷，在光照条件下与氯气发生取代反应，第一步方程式为CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$ CH₃Cl+HCl，
故答案为：CH₄+Cl₂$\stackrel{光照}{→}$ CH₃Cl+HCl；
（2）1mol甲烷完全与氯气发生取代反应，若生成相同物质的量的四种取代物，所以每种取代物的物质的量是0.25mol，甲烷和氯气的取代反应中，被取代的氢原子的物质的量与氯气的物质的量相等，所以生成0.25mol一氯甲烷需要氯气0.25mol氯气，生成0.25mol二氯甲烷需要氯气0.5mol，生成0.25mol三氯甲烷需要氯气0.75mol氯气，生成0.25mol四氯化碳需要氯气1mol，所以总共消耗氯气的物质的量=0.25mol+0.5mol+0.75mol+1mol=2.5mol，
故答案为：2.5 mol；
（3）乙烯和水在催化作用下反应生成乙醇，方程式为CH₂=CH₂+H₂O $\stackrel{催化剂}{→}$  CH₃CH₂OH，故答案为：CH₂=CH₂+H₂O $\stackrel{催化剂}{→}$  CH₃CH₂OH；
（4）C为乙炔，与溴发生取代反应生成四溴乙烷，方程式为CH≡CH+2Br₂→CHBr₂CHBr₂，故答案为：CH≡CH+2Br₂→CHBr₂CHBr₂；
（5）若存在中存在一般的碳碳单键和碳碳双键交替结构，则邻位二氯取代物有2种同分异构体，而间位二氯取代物、对位二氯取代物都只有1种，苯的邻位二氯取代物不存在同分异构体，可以证明苯中不存在一般的碳碳单键和碳碳双键交替结构，与溴不发生加成反应，与高锰酸钾不反应都可证明不含碳碳双键，
故答案为：acd；
（6）苯与浓硝酸、浓硫酸混合后加热至50℃～60℃反应的化学方程式，
故答案为：．

点评 本题考查有机物推断、有机物结构与性质、乙炔的制备、苯的结构等，是对学生综合能力的考查，需要学生具备扎实的基础，难度中等．