2018-2019学年高一化学苏教版必修2：3.1.1 天然气的利用 甲烷

专题3 有机化合物的获得与应用

第一单元 化石燃料与有机化合物

第一课时 天然气的利用 甲烷

1.下列实验能获得成功的是( ) ①甲烷气体通入空气中点燃获得热量 ②甲烷气体通入氯水中制取一氯甲烷 ③甲烷通入酸性高锰酸钾溶液,可使紫色褪去 ④甲烷通入浓硝酸中分解得到碳单质和氢气 A.①② C.④

B.① D.①②③④

解析:甲烷分子结构稳定,通常不与强酸、强碱或强氧化剂反应,不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。但是在一定条件下,甲烷也会发生某些反应,如燃烧、与氯气的取代反应。 答案:B

2.CH4分子是以碳原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由是( ) A.CH3Cl不存在同分异构现象 B.CH2Cl2不存在同分异构现象 C.CHCl3不存在同分异构现象 D.CH4是气体分子

解析:CH4分子中有四个等同的C—H键,可能有两种对称的结构——正四面体结构和平面正方形结构。甲烷无论是正四面体结构还是正方形结构,一氯代物均不存在同分异构体。而平面正方形中,四个氢原子的位置虽然

也相同,但是相互间存在相邻和相间的关系,其二氯代物有两种异构体:间正四面体结构,而不是平面正方形结构。 答案:B

3.下列有机物中属于烷烃的是( ) A.C6H12(环己烷)

B.C8H18(汽油的主要成分) C.C8H8(立方烷)

D.CHBrClCF3(一种麻醉剂)

和。若是正四面体,

则只有一种,因为正四面体的两个顶点总是相邻关系。由此,由CH2Cl2只代表一种物质,可以判断甲烷分子是空

解析:D不属于烃,首先被排除。A、B、C中只有B符合烷烃通式CnH2n+2,B可选,A、C被排除。 答案:B

4.在集气瓶中使甲烷与氧气混合,点燃,进行爆炸性实验,下列甲烷与氧气的体积比(同温、同压)中爆炸声最大的是( ) A.1∶1 C.1∶3

B.1∶2 D.3∶1

1

解析:爆炸声最大的必要条件之一是气体恰好完全反应,使单位体积的气体反应放出的热量最多。甲烷与氧气在点燃的条件下发生完全反应的化学方程式为CH4+2O2比即可。故选B。 答案:B

5.关于取代反应和置换反应的下列说法中,正确的是( ) A.取代反应和置换反应中一定都有单质生成 B.取代反应和置换反应一定都属于氧化还原反应

C.取代反应大多是可逆的,反应速率慢,而置换反应一般是单向进行的,反应速率快 D.取代反应和置换反应的产物都是唯一的,不会有多种产物并存的现象

解析:取代反应的生成物中不一定有单质;取代反应中替换的原子或原子团的电性相同时应属于非氧化还原反应,电性相反时应属于氧化还原反应;取代反应是逐步进行的,因而生成物中可能会存在多种取代产物并存的现象。 答案:C

6.将1 mol CH4与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,则消耗的氯气为( ) A.0.5 mol C.2.5 mol

B.2 mol D.4 mol

CO2+2H2O,符合此反应中CH4和O2的物质的量

解析:1 mol CH4与Cl2发生取代反应,得到的四种取代物的物质的量相等,则生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 mol,该四种取代物中n(Cl)=0.25 mol×(1+2+3+4)=2.5 mol。根据取代反应的特点

知,n(HCl)=2.5 mol,故生成物中含氯原子的物质的量为5 mol,根据元素守恒可判断参加反应的n(Cl2)=2.5 mol。 答案:C

7.为验证甲烷分子中含有碳、氢两种元素,可将其燃烧产物通过①浓硫酸;②澄清石灰水;③无水硫酸铜。正确的顺序是( ) A.①②③ C.②③①

B.②③ D.③②

解析:要证明CH4中含有碳、氢两种元素,可通过证明CO2和H2O的存在来证明,可选择②和③,但应注意检验的先后顺序,即先证明水后证明CO2。 答案:D

8.实施西气东输工程,有利于促进我国能源结构,有效治理大气污染。天然气的主要成分是甲烷。一定量的CH4燃烧后得到CO、CO2、H2O(g),其质量共为49.6 g。将它缓慢通过浓硫酸时,浓硫酸质量增加25.2 g,试求原混合气体中CO2的质量。

解析:设生成CO的物质的量为x,由题意知,CH4燃烧的化学方程式为:

CH4+(

- )O2

xCO+(1-x)CO2+2H2O(g)

=0.700 mol,依据

-

根据H原子守恒:n(CH4)=n(H2O)=×C原子守恒:28.0 g mol-1×x+44.0 g mol-

1×(0.700 mol-x)=49.6 g-25.2 g,解得:x=0.400 mol,m(CO2)=44.0 g mol-1×0.300 mol=13.2 g。

答案:原混合气体中CO2的质量为13.2 g。

9.某课外活动小组利用如下图所示装置探究甲烷与氯气的反应。根据题意,回答下列问题:

2

(1)CH4与Cl2发生反应的条件是 ;若用日光直射,可能会引起 。

(2)实验中可观察的实验现象有:量筒内壁出现油状液滴,饱和食盐水中有少量固体析出, , 等。

(3)用饱和食盐水而不用水的原因是 。

(4)实验中生成的油状液滴中的氯仿可作局部麻醉剂,常因保存不慎而被空气氧化,产生剧毒气体——光气,反应的化学方程式为2CHCl3+O2①属于取代反应 ②不属于取代反应

为防止事故发生,在使用前检验氯仿是否变质可选用的试剂是 。 A.氢氧化钠溶液 B.硝酸银溶液 C.稀盐酸 D.水

E.湿润的蓝色石蕊试纸 F.湿润的无色酚酞试纸

解析:CH4和Cl2光照反应生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl等物质,随着反应的进行,Cl2不断被消耗,黄绿色逐渐消失。又由于生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4常温下是无色液体,且Cl2易溶于有机溶剂,故量筒内壁上有油滴。因生成的HCl易溶于水,量筒内的压强减小,量筒内液面上升。HCl溶于水后,溶液中Cl-浓度增大,使NaCl固体析出。氯仿变质后产生HCl,检验产物HCl即可,加入硝酸银溶液后,若产生沉淀,则氯仿变质;HCl溶于水为盐酸,可以使湿润的蓝色石蕊试纸变红。 答案:(1)光照(或光亮处) 爆炸

(2)量筒内黄绿色气体颜色变浅 量筒内液面上升 (3)降低Cl2在水中的溶解度,抑制Cl2和水的反应 (4)② BE

10.下列物质中互为同系物的有 ,互为同分异构体的有 ,互为同素异形体的有 ,属于同位素的有 ,是同一种物质的有 。 (1)液氯 (2)(3)白磷 (4)氯气

(5)2,2二甲基丁烷 (6)氯水 (7)(8)

(9 Cl

2COCl2+2HCl,上述反应 (填选项符号,下同)。

(10)红磷

(11 Cl

3

(12)

解析:同位素研究的对象是原子,同素异形体研究的对象是单质,同系物研究的对象是同一系列的有机物,同分异构体研究的对象是分子式相同,结构不同的物质。

答案:(2)和(5)或(12)或(8)和(7) (5)或(12)和(8) (3)(10) (9)(11) (1)和(4),(5)和(12)

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