高中人教版化學(xué)必修2訓(xùn)練第三章第一節(jié)第1課時甲烷的性質(zhì)

第三章有機化合物第一節(jié)最簡單的有機化合物——甲烷第1課時甲烷的性質(zhì)課后篇鞏固提升基礎(chǔ)鞏固1.下列有關(guān)有機化合物的說法不正確的是()A.有機化合物都易燃燒B.有機化合物中一定含碳元素C.有機化合物的熔、沸點一般較低D.有機化合物使我們的物質(zhì)世界更加豐富多彩解析某些有機物不能燃燒,如CCl4可做滅火劑。答案A2.近年來,科學(xué)家在海底發(fā)現(xiàn)了一種冰狀物質(zhì)——可燃冰,其有效成分為甲烷,下列說法正確的是()①甲烷屬于烴類②在相同條件下,甲烷的密度大于空氣③甲烷難溶于水④可燃冰是一種極具潛力的能源A.①②③ B.②③④C.①③④ D.①②④答案C3.為驗證甲烷分子中含有C、H兩種元素,可將其燃燒產(chǎn)物通過①濃硫酸;②澄清石灰水;③無水硫酸銅。正確的順序是()A.①②③ B.②③C.②③① D.③②解析甲烷分子中含有碳、氫兩種元素,C元素對應(yīng)的燃燒產(chǎn)物是二氧化碳,可以用澄清石灰水來檢驗,H元素對應(yīng)的燃燒產(chǎn)物是水,可以用無水硫酸銅來檢驗,但是澄清石灰水中含有水,所以先用無水硫酸銅檢驗水,之后再用澄清石灰水檢驗二氧化碳,故選D。答案D4.下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是()A.CH4C+2H2B.2HI+Cl22HCl+I2C.CH4+2O2CO2+2H2OD.CH4+Cl2CH3Cl+HCl解析A項屬于分解反應(yīng);B項屬于置換反應(yīng);C項屬于氧化反應(yīng);D項屬于取代反應(yīng),要從反應(yīng)實質(zhì)的角度理解取代反應(yīng)和置換反應(yīng)的區(qū)別。答案D5.下列關(guān)于甲烷的敘述正確的是()A.甲烷分子的立體構(gòu)型是正四面體,所以CH2Cl2有兩種不同構(gòu)型B.甲烷可以與氯氣發(fā)生取代反應(yīng),因此可以使氯水褪色C.甲烷能夠燃燒,在一定條件下會發(fā)生爆炸,因此是礦井安全的重要威脅之一D.甲烷能使酸性KMnO4溶液褪色解析A項,由于甲烷是正四面體結(jié)構(gòu),四個頂點中任意兩個氫原子都是相鄰關(guān)系,故CH2Cl2只有一種構(gòu)型。B項,CH4只能跟氯氣在光照下反應(yīng),與氯水不反應(yīng)。D項,CH4比較穩(wěn)定,不能被酸性KMnO4溶液氧化。答案C6.鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣3種無色氣體的方法,是將它們()A.先后通入溴水和澄清石灰水B.點燃后罩上涂有澄清石灰水的燒杯C.點燃,先后罩上干燥的冷燒杯和涂有澄清石灰水的燒杯D.點燃后罩上涂有澄清石灰水的燒杯,通入溴水解析CH4、CO和H2與溴水、澄清石灰水都不反應(yīng),A項不可選。CH4和CO燃燒都生成CO2,B、D項不可選。干燥的冷燒杯可檢驗燃燒產(chǎn)物中是否有水生成,涂有澄清石灰水的燒杯可檢驗燃燒產(chǎn)物中是否有CO2生成。答案C7.瓦斯爆炸是空氣中含甲烷5%~15%(體積分?jǐn)?shù))時遇明火所產(chǎn)生的,發(fā)生爆炸最劇烈時,甲烷在空氣中的體積分?jǐn)?shù)大約為()A.10.5% B.9.5% C.8% D.5%解析由CH4+2O2CO2+2H2O可知,瓦斯爆炸最劇烈時,CH4和O2的體積比應(yīng)為1∶2,因此CH4與空氣的體積比為1∶(2×10021)≈1∶9.5,那么它在空氣中的體積分?jǐn)?shù)為19.5+1×100%≈9答案B8.對的敘述正確的是()A.有兩種結(jié)構(gòu) B.只有一種結(jié)構(gòu)C.含有非極性鍵 D.有四種結(jié)構(gòu)解析甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體。若氫原子分別被兩個氯原子、兩個氟原子代替,其結(jié)構(gòu)變?yōu)樗拿骟w,碳原子位于四面體的中心位置,兩個氯原子、兩個氟原子不管從哪個方向與碳原子相連,它們都分別處在相鄰的位置,故只有一種結(jié)構(gòu),如圖所示:。C—Cl、C—F均為極性鍵。答案B9.利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實。某化學(xué)興趣小組擬在實驗室中模擬上述過程,其設(shè)計的模擬裝置如下圖所示:根據(jù)要求填空:(1)寫出A裝置中反應(yīng)的化學(xué)方程式。

(2)B裝置有三種作用:將氣體混合均勻;干燥混合氣體;。

(3)設(shè)V(Cl2)V(CH4(4)在C裝置中,經(jīng)過一段時間的強光照射,生成的有機物有種,其中常溫下以氣態(tài)形式存在的是(填化學(xué)式)。

(5)E裝置中除了有鹽酸生成外,還含有有機物,從E中分離出鹽酸的最佳方法為,該裝置的主要缺陷是。

解析(1)實驗室用MnO2和濃鹽酸在加熱條件下反應(yīng)制備Cl2,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)B裝置除了將氣體混合均勻及干燥混合氣體外,還有控制氣流速度的作用。(3)氯氣與甲烷發(fā)生取代反應(yīng),反應(yīng)特點是1mol氯氣可取代1molH原子生成1molHCl,設(shè)V(Cl2)V(CH4)=x,若理論上欲獲得最多的氯化氫,則應(yīng)保證甲烷被完全取代,x應(yīng)大于或等于4。(4)CH4與Cl2在光照下反應(yīng)生成的一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳4種有機物,其中只有一氯甲烷是氣體。(5)鹽酸和有機物不能互溶,所以可以采用分液的方法分離答案(1)MnO2+4HCl(濃)MnCl2+Cl2↑+2H2O(2)控制氣流速度(3)大于或等于4(4)4CH3Cl(5)分液沒有進(jìn)行尾氣處理能力提升1.能夠證明甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體的事實是()A.甲烷分子中4個C—H鍵的強度相同B.甲烷分子中4個C—H鍵的長度相同C.甲烷的一氯代物只有1種D.甲烷的二氯代物只有1種解析若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu),則甲烷分子中4個C—H鍵的長度和強度也可以相同,A、B項錯誤;若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu),則二氯甲烷應(yīng)有2個氯原子分別在鄰位和對位兩種結(jié)構(gòu)。而實際上二氯甲烷只有1種結(jié)構(gòu),所以甲烷不是平面正方形結(jié)構(gòu),而是正四面體結(jié)構(gòu),C項錯誤,D項正確。答案D2.取一支硬質(zhì)大試管,通過排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣(如圖),下列對于試管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)及現(xiàn)象的說法正確的是()A.此反應(yīng)無光照也可發(fā)生B.甲烷和Cl2反應(yīng)后的產(chǎn)物只有CH3Cl和HClC.盛放飽和食鹽水的水槽底部會有少量晶體析出D.CH4和Cl2完全反應(yīng)后液面上升,液體充滿試管解析甲烷與Cl2在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,其中CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油狀液體,CH3Cl是氣體,故液體不會充滿試管,A、B、D三項錯誤。甲烷與Cl2反應(yīng)后產(chǎn)物最多的是HCl,HCl溶于飽和食鹽水會有少量NaCl晶體析出,C項正確。答案C3.甲硅烷(SiH4)的分子組成與甲烷相似。下列有關(guān)說法中不正確的是()A.甲硅烷(SiH4)分子是正四面體結(jié)構(gòu)B.甲硅烷(SiH4)完全燃燒生成二氧化硅和水C.相同條件下,甲硅烷(SiH4)的密度大于甲烷D.甲硅烷(SiH4)的熱穩(wěn)定性強于甲烷解析甲硅烷的分子結(jié)構(gòu)和甲烷相似,分子是正四面體結(jié)構(gòu),選項A正確;與甲烷性質(zhì)對比,甲硅烷充分燃燒生成二氧化硅和水,選項B正確;SiH4的相對分子質(zhì)量比CH4大,所以密度應(yīng)比甲烷大,選項C正確;硅的非金屬性比碳弱,所以甲硅烷的熱穩(wěn)定性不如甲烷,選項D錯誤;答案選D。答案D4.一定質(zhì)量的甲烷燃燒后的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣,此混合氣體質(zhì)量為99.2g,當(dāng)其緩慢經(jīng)過無水CaCl2時,CaCl2增重50.4g。原混合氣體中CO的質(zhì)量為()A.13.2g B.22.4g C.24.4g D.26.4g解析CaCl2增加的質(zhì)量是水的質(zhì)量,即m(H2O)=50.4g,n(H2O)=50.4g18g·mol-1=2.8mol,n(H)=5.6mol,由氫原子守恒可知n(CH4)=14n①n(CO2)+n(CO)=n(C)=1.4mol②m(CO)+m(CO2)=99.2g50.4g=48.8g由①②兩個等式并結(jié)合CO2、CO的摩爾質(zhì)量計算,解得m(CO)=22.4g,m(CO2)=26.4g。答案B5.取標(biāo)準(zhǔn)狀況下的CH4和過量O2的混合氣體840mL點燃,將燃燒后的產(chǎn)物用過量堿石灰吸收,堿石灰質(zhì)量增加0.6g。計算:(1)堿石灰吸收后所剩氣體的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)為。

(2)原混合氣體中CH4與O2的體積比為。

解析(1)由CH4+2O2CO2+2H2O可知,完全燃燒后產(chǎn)生的CO2為0.6g×4480=0.33g,其物質(zhì)的量為0.0075mol,CH4與O2共有0.84L22.4L·mol-1=0.0375mol。由反應(yīng)方程式CH4+2O2CO2+2H2O可知,參與反應(yīng)的混合氣體為0.0075mol(CH4)+0.015mol(O2)=0.0225mol,故剩余氧