新教材適用2023-2024學(xué)年高中化學(xué)專題8有機(jī)化合物的獲得與應(yīng)用第1單元化石燃料與有機(jī)化合物第1課時(shí)天然氣的利用甲烷課后習(xí)題蘇教版必修第二冊(cè)

第一單元化石燃料與有機(jī)化合物第1課時(shí)天然氣的利用甲烷基礎(chǔ)鞏固1.下列說法正確的是()。A.互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)不可能具有相同的通式B.通式相同的不同有機(jī)化合物一定屬于同系物C.互為同分異構(gòu)體的物質(zhì)之間物理性質(zhì)一定不同,但化學(xué)性質(zhì)一定相似D.同系物一定是同類物質(zhì)答案:D解析:有機(jī)化合物中存在通式相同的碳鏈異構(gòu),如正丁烷與異丁烷互為同分異構(gòu)體,兩者具有相同的通式,A項(xiàng)錯(cuò)誤;結(jié)構(gòu)相似,在分子組成上相差1個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的物質(zhì)互稱為同系物,通式相同,但是結(jié)構(gòu)不同,則不是同系物,如丙烯與環(huán)己烷的通式相同,但兩者不是同系物,B項(xiàng)錯(cuò)誤;互為同分異構(gòu)體的物質(zhì),若是同類物質(zhì),則化學(xué)性質(zhì)相似,若不是同類物質(zhì),則化學(xué)性質(zhì)不同,C項(xiàng)錯(cuò)誤。2.現(xiàn)有一組可能由CH4、NH3、H2、CO、CO2和HCl組成的無色混合氣體,某同學(xué)進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn):①將此混合氣體通過濃硫酸,②再通過過量的澄清石灰水,③剩余氣體經(jīng)干燥后可在氧氣中燃燒。得到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象依次為①中氣體體積減小;②中未見渾濁,氣體總體積基本不變;③中燃燒產(chǎn)物不能使無水硫酸銅變色。據(jù)此確定原混合氣體中一定含有()。A.H2和CO2 B.CH4和NH3C.CH4和HCl D.CO和NH3答案:D解析:通過①的現(xiàn)象可得氣體中有NH3,則沒有HCl;通過②的現(xiàn)象可得氣體中沒有CO2;通過③的現(xiàn)象可得氣體中沒有CH4、H2,一定有CO,故原混合氣體一定有CO、NH3,一定沒有HCl、CH4、CO2和H2。3.下列化學(xué)用語正確的是()。A.甲烷的結(jié)構(gòu)式:CH4B.乙烷的結(jié)構(gòu)簡式:CH3CH3C.四氯化碳的電子式:Cl·D.丙烷的結(jié)構(gòu)簡式:C3H8答案:B解析:甲烷的結(jié)構(gòu)式為;乙烷的結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH3;CCl4的電子式為

··Cl······C··

4.下列反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)的是()。A.CH4+2O2CO2+2H2OB.CH2Cl2+Br2CHBrCl2+HBrC.CH3—CH2—Br+H2OCH3—CH2—OH+HBrD.CHCl3+HFCHFCl2+HCl答案:A解析:A項(xiàng)為甲烷的燃燒反應(yīng),屬于氧化反應(yīng)。5.如圖是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型圖。下列說法正確的是()。A.CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu)B.CH4和CCl4都是由共價(jià)鍵構(gòu)成的分子C.CH4和CCl4中的化學(xué)鍵完全相同D.CH4和CCl4的結(jié)構(gòu)相同,性質(zhì)也相同答案:B解析:CH4和CCl4各自的鍵的長度、鍵的強(qiáng)度相等,故兩者都為正四面體結(jié)構(gòu),但CH4和CCl4的性質(zhì)不相同;CH3Cl中含C—H鍵和C—Cl鍵兩種不同的化學(xué)鍵,不是正四面體結(jié)構(gòu);CH4含C—H鍵,CCl4含C—Cl鍵,化學(xué)鍵不同,但都是共價(jià)鍵,故B項(xiàng)正確。6.下列有關(guān)丙烷的敘述中,正確的是()。①所有的化學(xué)鍵都是單鍵②能使酸性KMnO4溶液的紫色褪去③分子中碳鏈為鋸齒狀④在光照條件下能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)⑤光照條件下,將丙烷通入溴水中,可使溴水褪色⑥丙烷可以在空氣中燃燒A.①③⑤⑥ B.②③⑤C.①③④⑥ D.①②④答案:C解析:丙烷分子中無論是碳碳鍵還是碳?xì)滏I,都是單鍵,①說法正確;丙烷屬于飽和鏈狀烷烴,其化學(xué)性質(zhì)一般比較穩(wěn)定,通常不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、氧化劑(如酸性KMnO4溶液)反應(yīng),也不能使溴水褪色,②⑤說法不正確;丙烷分子中碳鏈為鋸齒狀,③說法正確;烷烴在光照條件下都能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng),這是烷烴的主要特性之一,④說法正確;烷烴都可以在空氣中燃燒生成CO2和H2O,⑥說法正確。7.下列有機(jī)化合物中,其一氯代物的結(jié)構(gòu)只有一種的是()。A.C2H6 B.C3H8C.C4H10 D.C5H12答案:A解析:C、D兩種烷烴本身存在同分異構(gòu)體,其一氯代物可以發(fā)生在不同的同分異構(gòu)體中,所以肯定有多種一氯代物;乙烷分子結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的,它的6個(gè)氫原子是等效氫原子,所以一氯代物只有一種;丙烷雖然也是對(duì)稱結(jié)構(gòu),但其有兩種處于不同化學(xué)環(huán)境的氫原子,所以有兩種一氯代物。8.某研究小組為了探究甲烷和氯氣反應(yīng)的情況,設(shè)計(jì)了幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻住實(shí)驗(yàn)一]用如圖所示裝置,收集一量筒甲烷和氯氣的混合氣體,光照后觀察到量筒內(nèi)形成一段水柱。(1)該反應(yīng)的反應(yīng)類型為。

(2)該反應(yīng)的化學(xué)方程式為(只寫第一步)。

(3)水槽中盛放的液體應(yīng)為(填字母)。

A.水B.飽和石灰水C.飽和食鹽水D.飽和NaHCO3溶液(4)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為、、量筒內(nèi)壁上出現(xiàn)油狀液滴。

(5)該油狀液滴中含有的有機(jī)產(chǎn)物共有種。

[實(shí)驗(yàn)二]收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體,光照一段時(shí)間后,滴加AgNO3溶液,看到有白色沉淀生成,認(rèn)為甲烷與氯氣反應(yīng)有氯化氫生成。(6)你認(rèn)為該實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得出的結(jié)論是否正確:(填“是”或“否”),理由是

。

[實(shí)驗(yàn)三]步驟一:收集半試管氯氣,加入10mL蒸餾水,充分振蕩,采用DIS系統(tǒng)的pH傳感器測(cè)溶液的pH,測(cè)得pH=3.26;步驟二:收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體(各占50%),在40W的日光燈下光照6min后,加入10mL蒸餾水,充分振蕩,測(cè)得pH=1.00。(7)判斷該反應(yīng)中有氯化氫生成的依據(jù)是

。

答案:(1)取代反應(yīng)(2)CH4+Cl2CH3Cl+HCl(3)C(4)量筒內(nèi)黃綠色變淺量筒中液面上升(5)3(6)否氯氣能與AgNO3溶液中的水反應(yīng),也能產(chǎn)生Cl-,與Ag+結(jié)合產(chǎn)生白色沉淀(7)步驟二測(cè)得的pH小于步驟一測(cè)得的pH解析:(1)甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)。(2)甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的第一步化學(xué)方程式為CH4+Cl2CH3Cl+HCl。(3)因?yàn)槁葰饪扇苡谒?可與飽和石灰水發(fā)生反應(yīng),水槽中不能盛放水和飽和石灰水,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;飽和食鹽水可抑制氯氣的溶解,C項(xiàng)正確;氯氣與飽和NaHCO3溶液發(fā)生反應(yīng),且有雜質(zhì)氣體CO2產(chǎn)生,D項(xiàng)錯(cuò)誤。(4)甲烷與氯氣發(fā)生反應(yīng)消耗氯氣,故量筒內(nèi)黃綠色變淺,因?yàn)橛袡C(jī)產(chǎn)物中CH2Cl2、CHCl3、CCl4為液體,量筒內(nèi)壁上出現(xiàn)油狀液滴,生成物中HCl溶于飽和食鹽水,造成量筒中氣體壓強(qiáng)減小,即量筒中液面上升。(5)甲烷與氯氣反應(yīng)的有機(jī)產(chǎn)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4,其中CH3Cl為氣態(tài),另外3種為液態(tài)。能力提升1.已知有機(jī)物CH3CH(CH3)2,下列關(guān)于該有機(jī)物的說法錯(cuò)誤的是()。A.屬于烷烴B.與甲烷互為同系物C.其中有3個(gè)碳原子在一條直線上D.與CH3CH2CH2CH3互為同分異構(gòu)體答案:C解析:根據(jù)有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式可知,該物質(zhì)是異丁烷,屬于烷烴,A項(xiàng)正確;該物質(zhì)是異丁烷,與甲烷互為同系物,B項(xiàng)正確;烷烴的碳骨架是鋸齒形結(jié)構(gòu),3個(gè)碳原子不可能在一條直線上,C項(xiàng)錯(cuò)誤;該有機(jī)物與CH3CH2CH2CH3的結(jié)構(gòu)不同,分子式相同,二者互為同分異構(gòu)體,D項(xiàng)正確。2.(雙選)下圖是由4個(gè)碳原子結(jié)合成的4種有機(jī)物(氫原子沒有畫出),下列說法正確的是()。A.有機(jī)物(a)的名稱為異丁烷B.有機(jī)物(a)中四個(gè)碳原子共平面C.上述有機(jī)物中與(c)互為同分異構(gòu)體的只有(b)D.上述有機(jī)物中,屬于鏈狀烷烴的是(a)答案:AD解析:有機(jī)物(a)含有4個(gè)碳原子,其名稱為異丁烷,A項(xiàng)正確;有機(jī)物(a)中4個(gè)碳原子形成四面體結(jié)構(gòu),故4個(gè)碳原子一定不共面,B項(xiàng)錯(cuò)誤;有機(jī)物(b)(c)和(d)的分子式均為C4H8,但其空間結(jié)構(gòu)不同,互為同分異構(gòu)體,C項(xiàng)錯(cuò)誤;有機(jī)物(a)(d)只含單鍵,(a)是鏈狀烷烴,(d)是環(huán)狀烷烴,D項(xiàng)正確。3.由甲烷和乙烷組成的混合氣體8.96L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),在足量氧氣中充分燃燒后,生成的氣體先通過足量濃硫酸,再通過足量氫氧化鈉溶液,測(cè)知?dú)溲趸c溶液質(zhì)量增加26.4g,則原混合氣體中乙烷的物質(zhì)的量()。A.等于0.1molB.大于或等于0.2mol,小于0.3molC.等于0.2molD.大于0.1mol,小于0.3mol答案:C解析:混合氣體的物質(zhì)的量為8.96L22.4L·mol-1=0.4mol,濃硫酸吸收水、NaOH溶液吸收二氧化碳,故NaOH溶液增加的26.4g為二氧化碳的質(zhì)量,二氧化碳的物質(zhì)的量為26.4g44g·mol-1=0.6mol。設(shè)甲烷的物質(zhì)的量為xmol,乙烷的物質(zhì)的量為ymol,則xmol+ymol=04.在光照條件下,CH4與Cl2能發(fā)生取代反應(yīng)?，F(xiàn)使1molCH4與Cl2反應(yīng),待反應(yīng)完全后測(cè)得四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為()。A.1.0mol B.2.0molC.3.0mol D.4.0mol答案:C解析:在光照條件下,CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時(shí),生成1molCH3Cl消耗1mol氯氣,生成1molCH2Cl2消耗2mol氯氣,生成1molCHCl3消耗3mol氯氣,生成1molCCl4消耗4mol氯氣。四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)=1∶2∶3∶4,根據(jù)碳原子守恒可知,生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分別是0.1mol、0.2mol、0.3mol、0.4mol,則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為0.1mol+2×0.2mol+3×0.3mol+4×0.4mol=3.0mol。5.Ⅰ.現(xiàn)有下列8種有機(jī)化合物。①CH2CHCH3 ②CH3CH2C≡CH③CH3C≡CCH3 ④CH3COOC2H5⑤ ⑥CH3—CH2—CH3⑦CH3CH2CH2Cl ⑧CH3CH2CH2CH3請(qǐng)回答下列問題。(1)其中不屬于烴類的是(填序號(hào),下同);其中屬于烷烴的是;其中與①互為同系物的是。

Ⅱ.按要求完成下列填空。(2)含有3個(gè)碳原子的烷烴A的分子式:;烷烴B的分子中含有12個(gè)氫原子,則烷烴B的分子式:;分子中含有22個(gè)共價(jià)鍵的烷烴的分子式:。

(3)同溫同壓下烷烴C蒸氣的密度是H2的15倍,則烷烴C的分子式:;結(jié)構(gòu)簡式:。

答案:(1)④⑦⑥⑧⑤(2)C3H8C5H12C7H16(3)C2H6CH3CH3解析:Ⅰ.只含C、H兩種元素的有機(jī)化合物屬于烴;分子式符合通式CnH2n+2(n≥1)的烴屬于烷烴;結(jié)構(gòu)相似,分子組成相差1個(gè)或若干個(gè)“CH2”原子團(tuán)的物質(zhì)互為同系物。Ⅱ.烷烴的通式為CnH2n+2,烷烴的相對(duì)分子質(zhì)量為14n+2。(2)含有3個(gè)碳原子的烷烴A的分子式:C3H8;烷烴B的分子中含有12個(gè)氫原子,即2n+2=12,解得n=5,所以B的分子式為C5H12;烷烴的組成為CnH2n+2(n≥1),含有的共價(jià)鍵數(shù)目為3n+1,該烷烴有22個(gè)共價(jià)鍵,則:3n+1=22,解得n=7,所以該烷烴中碳原子數(shù)目為7,分子式為C7H16。(3)密度之比等于摩爾質(zhì)量之比,就等于相對(duì)分子質(zhì)量之比,C的相對(duì)分子質(zhì)量為15×2=30=14n+2,解得n=2,所以C的分子式為C2H6,結(jié)構(gòu)簡式為CH3CH3。6.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(shí)。某化學(xué)興趣小組在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過程,其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下。根據(jù)要求回答下列問題。(1)B裝置有三種功能:①控制氣流速度;②;

③。

(2)設(shè)V(Cl2)V(CH4(3)D裝置中的石棉上均勻附著KI粉末,其作用是。

(4)E裝置的作用是(填字母)。

A.收集氣體 B.吸收氯氣C.防止倒吸 D.吸收氯化氫(5)在C裝置中,經(jīng)過一段時(shí)間的光照,發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生,寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式:。

(6)裝置中除了有鹽酸生成外,還生成了液態(tài)有機(jī)化合物,從E中分離出鹽酸的最佳方法為。該裝置還有缺陷,原因是沒有進(jìn)行尾氣處理,其尾氣的主要成分是(填字母)。

A.CH4B.CH3ClC.CH2Cl2D.CHCl3E.CCl4答案:(1)②使氣體混合均勻③干燥氣體(2)x≥4(3)吸收過量的Cl2(4)CD(5)CH4