高中化学专题3有机化合物的获得与应用第1单元化石燃料与有机化合物第1课时教学案苏教必修2

C．容器内压强不变 答案 C

D．发生的反应属于取代反应

解析 由质量守恒定律知，A正确；甲烷与氯气的反应中，由碳原子守恒知生成的有机物的分子个数等于甲烷的分子个数，再由每取代1个H原子，消耗一分子氯气，生成一分子HCl，故反应前后分子总数不变，B正确；由于有机产物中只有CH3Cl为气体，故反应后气体的物质的量减少，容器内压强减小，C错误；甲烷与氯气的反应属于取代反应，D正确。 10．在光照条件下，将1 mol CH4与Cl2反应，得到等物质的量的4种取代物，则消耗Cl2物质的量为( ) A．1 mol C．2.5 mol 答案 C

光照光照光照解析 由于CH4＋Cl2――→CH3Cl＋HCl、CH4＋2Cl2――→CH2Cl2＋2HCl、CH4＋3Cl2――→CHCl3光照＋3HCl、CH4＋4Cl2――→CCl4＋4HCl。1 mol CH4生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25 mol，则消耗Cl2为(0.25＋0.25×2＋0.25×3＋0.25×4)mol＝2.5 mol。

[能力提升]

11．如图所示，U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气(体积比为1∶4)的混合气体，假定氯气在水中的溶解度可以忽略。将封闭有甲烷和氯气混合气体的装置放置在有光亮的地方，让混合气体缓慢地反应一段时间。

B．2 mol D．10 mol

(1)假设甲烷与氯气反应充分，且只产生一种有机物，请写出化学方程式：___________________________。

(2)若题目中甲烷与氯气体积之比为1∶1，则得到的产物为________(填字母，下同)。 A．CH3Cl HCl B．CCl4 HCl C．CH3Cl CH2Cl2

D．CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl

(3)经过几个小时的反应后，U形管右端的水柱变化是________。 A．升高 B．降低 C．不变 D．无法确定 光答案 (1)CH4＋4Cl2――→CCl4＋4HCl (2)D (3)B

解析 (1)因Cl2足量，若充分反应，则CH4中的四个H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl：

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光

CH4＋4Cl2――→CCl4＋4HCl。

(2)甲烷与氯气的取代反应，是四步反应同时发生，故得到四种氯代产物和HCl。 (3)甲烷和氯气在光照的条件下发生取代反应生成油状液滴，U形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水。压强减小，U形管右端液面下降，左端液面上升。

12．把1 mol CH4和一定量Cl2组成的混合气体通入大试管中，将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽中，放在光亮处，回答下列问题：

(1)片刻后试管中的现象：①试管内气体的黄绿色变浅，②试管壁上出现________________________________________________________________________， ③试管内______________________________________________________________。 (2)在反应结束后，试管内的产物最多的是________，空间构型呈正四面体的产物为________。

(3)若(2)中生成的四种有机产物的物质的量相同，则反应消耗的Cl2的物质的量为________。 (4)已知CH4分子在空间呈正四面体形状，1个C原子与4个H原子各共用一对电子形成4条共价键，C原子位于中心，4个H原子位于4个顶点。如图所示为一个立方体，已画出1个C原子(在立方体中心)、1个H原子(在立方体顶点)和1条共价键(实线表示)。请画出另外3个H原子的合适位置和3条共价键。

答案 (1) 油状液滴 出现白雾、液面上升 (2)HCl CCl4 (3)2.5 mol

(4)

解析 甲烷与氯气在光照下发生取代反应，消耗氯气，所以黄绿色变浅，由于产生的一氯甲

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烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷都难溶于水，所以在试管内壁有油状液滴，由于取代反应产生的HCl气体在水中溶解，所以试管内液面上升，而且出现白雾。(1)片刻后试管中的现象：①试管内气体的颜色变浅，②试管壁上出现油状液滴，③试管内出现白雾、液面上升。(2)由于取代反应是逐步进行的，每一步取代反应都会产生HCl气体，所以在反应结束后，试管内的产物最多的是HCl；其中空间构型呈正四面体的产物为CCl4。(3)甲烷物质的量是1 mol，若(2)中生成的四种有机产物的物质的量相同，则反应消耗的Cl2的物质的量为(0.25×1＋0.25×2＋0.25×3＋0.25×4) mol＝2.5 mol。

13．如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将X气体燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。试回答下列问题：

(1)若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体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X气体可能是(完成下表，可不填满，也可补充)：

① ② ③ ④ ⑤

答案 (1)H2 (2)CO (3)

① ② ③ ④ ⑤

解析 本题主要考查根据洗气瓶中溶液质量的变化来确定X气体的成分。 点燃点燃

2H2＋O2=====2H2O,2CO＋O2=====2CO2， 点燃

CH4＋2O2=====CO2＋2H2O

由浓H2SO4吸收水，石灰水吸收CO2，得：

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CH4 H2、CO H2、CH4 CO、CH4 H2、CO、CH4 (1)若A洗气瓶质量增加，B洗气瓶质量不变，则说明X气体燃烧只生成水，故X为H2。 (2)若A洗气瓶质量不变，B洗气瓶质量增加，则说明X气体燃烧只有CO2生成，故X为CO。 (3)若A、B两个洗气瓶质量都增加，则说明X气体的燃烧产物既有H2O又有CO2，它可以是CH4或下列组合：H2、CO，H2、CH4，CO、CH4，H2、CO、CH4。

14．利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

根据设计要求回答： (1)B装置有三种功能：

①控制气流速度；②均匀混合气体；③____________。

(2)设V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x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________(填字母)。 A．收集气体 C．防止倒吸

B．吸收氯气 D．吸收氯化氢

(5)在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式：__________________________________________。 (6)E装置除生成盐酸外，还含有油状有机物，从E中分离出油状有机物的最佳方法为__________。该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为________(填字母)。

a．CH4 b．CH3Cl c．CH2Cl2 d．CHCl3 e．CCl4 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)CD

强光(5)CH4＋2Cl2――→C＋4HCl (6)分液 ab

解析 (1)B装置的三个作用：①控制气流速度从而达到合适的反应比例；②均匀混合气体，便于后续实验；③干燥混合气体。

V?Cl2?光(2)当发生反应：CH4＋4Cl2――→CCl4＋4HCl时生成HCl气体最多，所以要保证＝x≥4。

V?CH4?

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