1、1课时作业 11 甲烷的性质一、选择题1煤矿瓦斯爆炸往往与甲烷有关，下列叙述中错误的是( )A点燃甲烷不必事先进行验纯B甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生D点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸【解析】 甲烷的爆炸极限为 5%15.4%(即甲烷体积在空气中含量为 5%15.4%)。如果甲烷中混有空气，点燃时可能会发生爆炸，因此点燃之前必须验纯。【答案】 A2下列说法中正确的是( )A由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物B烃是含有碳元素和氢元素的化合物C大多数有机物熔、沸点较低D有机物都难溶于水【答案】 C3近年来，科学家在海底发现
2、了一种冰状物质可燃冰，其有效成分为甲烷，下列说法正确的是( )甲烷属于烃类 在相同条件下，甲烷的密度大于空气 甲烷难溶于水 可燃冰是一种极具潜力的能源A BC D【答案】 C4鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法，是将它们分别( )A先后通入溴水和澄清的石灰水B点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯C点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯D点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水【解析】 用干燥的冷烧杯可以检出是否生成水，从而确定原气体是否含有氢元素；用涂有澄清石灰水的烧杯可以检出是否生成 CO2，从而确定原气体中是否含有碳元素。【答案】 C5将试管中的甲烷和氯气光照一段时间后，拔开橡
3、胶塞，实验过程中不可能观察到的2现象是( )A试管中气体的黄绿色变浅B试管中有火星出现C试管壁上有油状液滴出现D试管口有白雾【解析】 甲烷和氯气光照一段时间后试管内气体颜色逐渐变浅，内壁有油状液滴出现，拔开橡胶塞试管口有少量白雾出现。故选 B。【答案】 B6能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是( )A甲烷分子中 4 个 CH 键的强度相同B甲烷分子中 4 个 CH 键的长度相同C甲烷的一氯代物只有 1 种D甲烷的二氯代物只有 1 种【解析】 若甲烷为平面正方形结构，则甲烷分子中 4 个 CH 键的长度和强度也可以相同，A、B 错误；若甲烷为平面正方形结构，则二氯甲烷应有 2 个氯原子分
4、别在邻位和对位两种结构。而实际上二氯甲烷只有 1 种结构，所以甲烷不是平面正方形结构，而是正四面体结构，D 项正确。【答案】 D7在常温和光照条件下，可与甲烷发生反应的是( )A氧气 B氯气C酸性高锰酸钾溶液 D浓硫酸【解析】 常温下甲烷性质稳定，与浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液不发生反应。在常温和光照条件下，氧气不能与甲烷发生反应，但氯气能与甲烷发生取代反应。【答案】 B8下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是( )ACH 3Cl BCCl 4CCH 2Cl2 DCH 4【答案】 B9下列物质分子中，属于正四面体结构的是( )ACCl 4 BCHCl 3CCH 2Cl2 DCH 3Cl【解析】 只
5、有 CCl4是正四面体，另外三种物质都只是四面体，但不是正四面体。【答案】 A10下列关于甲烷的叙述中不正确的是( )3A甲烷是烃类物质中相对分子质量最小的物质B1 mol CH 4在光照条件下最多能与 4 mol Cl2反应C甲烷的二氯代物只有一种结构可以证明甲烷为正四面体结构D甲烷与空气的体积比为 12 时，混合气体点燃爆炸最剧烈【解析】 A 项，CH 4是由 C、H 两种元素组成的最简单的烃，相对分子质量最小，正确；B 项，1 mol CH4含有 4 mol H，全部被取代需要 4 mol Cl2，正确；C 项，若 CH4是平面正方形结构，CH 4的二氯代物(CH 2Cl2)结构必然有两
6、种，故 CH4的二氯代物只有一种结构可以证明 CH4不是平面正方形，而是正四面体结构，正确；D 项，1 mol CH4完全燃烧消耗2 mol O2，因此，CH 4与 O2的体积比为 12 时，混合气体点燃恰好完全反应，爆炸最剧烈，错误。【答案】 D11对 的叙述正确的是( )A有两种结构 B只有一种结构C含有非极性键 D有四种结构【解析】 甲烷分子的空间结构是正四面体。若氢原子分别被两个氯原子、两个氟原子代替，其结构变为四面体，碳原子位于四面体的中心位置，两个氯原子、两个氟原子不管从哪个方向与碳原子相连，它们都分别处在相邻的位置。故只有一种结构，如图所示。CCl、CF 均为极性键。若换成结构式
7、 仍为一种而不是两种。CH2Cl2只有一种结构，可证明 CH4是正四面体结构，而不是平面正方形结构。【答案】 B121 mol CH4和 Cl2发生取代反应，待反应完全后，测得四种有机取代物的物质的量相等，则消耗的 Cl2为( )A0.5 mol B2 molC2.5 mol D4 mol【解析】 1 mol CH4与 Cl2发生取代反应，欲使四种有机取代物的物质的量相等，则生成的 CH3Cl、CH 2Cl2、CHCl 3、CCl 4各为 0.25 mol，该四种取代物中 n(Cl)0.25 mol(1234)2.5 mol，根据取代反应的特点知 n(Cl2)2.5 mol。Cl 2取代 CH
8、4中4的 1 个氢原子，消耗 1 分子 Cl2，生成 1 分子 HCl。【答案】 C二、非选择题13(1)某气态烃在标准状况下的体积为 2.8 L，其质量为 2 g，该烃中氢元素的质量分数为 25%，则该烃的分子式为_，电子式为_，结构式为_，空间构型为_，在光照条件下该烃与氯气反应生成气态有机物的化学方程式为：_。(2)如图立方体中心的“”表示甲烷分子中的碳原子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的 4 个氢原子的位置。【解析】 (1)该烃的物质的量为 n2.8 L/22.4 Lmol1 0.125 mol，该烃的摩尔质量为 M2 g/0.125 mol 16 gmol1 ；1 mol 该
9、烃中含氢原子的物质的量为 n(H)16 g25%/1 gmol1 4 mol；1 mol 该烃中含碳原子的物质的量为 n(C)16 g(125%)/12 gmol1 1 mol，所以分子式为 CH4。(2)CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，在立方体中互不相邻的 4 个顶点即构成正四面体结构。【答案】 (1)CH 4 正四面体结构CH4Cl 2 CH3ClHCl 光 照 (2) 或14某气体 X 可能由 H2、CO、CH 4中的一种或几种组成，将 X 气体燃烧，把燃烧后生成的气体通过 A、B 两个洗气瓶，如图所示。试回答下列问题：5(1)若 A 洗气瓶的质量增加，B 洗气瓶的质量不变，则
10、气体 X 是_。(2)若 A 洗气瓶的质量不变，B 洗气瓶的质量增加，则气体 X 是_。(3)若 A、B 两个洗气瓶的质量都增加，则气体 X 可能是(完成下表，可不填满，也可补充)：【解析】 (1)X 燃烧只生成 H2O。(2)X 燃烧只生成 CO2。(3)X 燃烧既生成 CO2也生成H2O。【答案】 (1)H 2 (2)CO (3)CH 4 H 2、CO H 2、CH 4 CO、CH 4 H 2、CO、CH 415如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入 10 mL CH4，同温同压下乙管中注入 50 mL Cl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，试管放在光亮处一
11、段时间。(1)下列是某同学预测的实验现象：气体最终变为无色；实验过程中，甲管活塞向内移动；甲管内壁有油珠；产生火花。其中正确的是_。(2)甲管中发生化学反应的类型为_。(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是_。A水 BNaOH 溶液CAgNO 3溶液 D饱和食盐水(4)反应后，若将甲中的物质全部推入盛有适量 AgNO3溶液的小试管中会观察到_；若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到_。6【解析】 在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：CH4Cl 2 CH3ClHCl，CH 3ClCl 2 CH2Cl2HCl，CH 2Cl2Cl 2 CHCl3HCl 光 光 光 ，CHCl 3Cl 2 CC
12、l4HCl。 光 (1)理论上，甲烷与氯气体积比为 14 时，二者恰好完全反应，而甲中甲烷与氯气体积比为 15，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。(4)生成的 HCl 会与 AgNO3溶液反应生成 AgCl 白色沉淀，同时因 CH2Cl2、CHCl 3、CCl 4难溶于水而看到液体分为两层，因 Cl2有剩余，若加入几滴石蕊，溶液会先变红后
13、褪色。【答案】 (1) (2)取代反应 (3)B (4)液体分为两层，产生白色沉淀 溶液先变红后褪色16根据下图所示的实验装置回答有关问题：(1)B 装置有三种功能：控制气流速度；均匀混合气体；_。(2)设 V(Cl2)/V(CH4) x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则 x 的值应为_。(3)D 装置的石棉中均匀混有 KI 粉末，其作用是_。(4)E 装置的作用是_(填编号)。A收集气体 B吸收氯气C防止倒吸 D吸收氯化氢(5)E 装置除生成盐酸外，还含有有机物，从 E 中分离出盐酸的最佳方法为_。该装置存在的缺陷是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分为_(填编号)。ACH 4 BCH 3ClCCH 2Cl2 DCHCl 3ECCl 4【解析】 (1)浓 H2SO4吸水，可干燥混合气体；(2)CH 4和 Cl2在光照条件下发生连锁取代反应， V(Cl2)/V(CH4)4 时生成氯化氢最多，故 x4。(3)过量的氯气进入 D 装置，7发生反应：Cl 22KI= =2KClI 2，所以 D 装置可以吸收过量的 Cl2。(4)E 为防倒吸装置，烧杯中含有水，可吸收 HCl 气体。(5)盐酸与有机物不互溶，故可用分液法分离；尾气成分是多余的 CH4和产物 CH3Cl。【答案】 (1)干燥混合气体 (2)大于或等于 4 (3)吸收过量的氯气 (4)C、D (5)分液 A、B8
