2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第三章有機(jī)化合物1.1甲烷的性質(zhì)課時(shí)評(píng)價(jià)含解析新人教版必修2

PAGE7-甲烷的性質(zhì)(40分鐘70分)一、選擇題(本題10小題,每小題4分,共40分)1.(2024·南昌高一檢測)“可燃冰”是海底隱藏的資源之一,其主要成分是甲烷。以下是甲烷在空氣中燃燒的微觀過程模擬圖,符合該反應(yīng)微觀過程先后依次的選項(xiàng)是 ()A.②③① B.①③②C.③②① D.②①③【解析】選D。甲烷和氧氣反應(yīng)生成二氧化碳和水,該過程中首先是分子狀態(tài)的甲烷和氧氣(圖②),然后化學(xué)鍵斷裂形成原子(圖①),最終原子重新組合得到二氧化碳和水(圖③)。2.自然氣的主要成分為CH4,CH4屬于 ()A.無機(jī)物 B.有機(jī)物C.氧化物 D.單質(zhì)【解析】選B。有機(jī)物是含有碳元素的化合物,但含有碳元素的化合物不肯定是有機(jī)物,如CO2。碳?xì)浠衔锒紝儆谟袡C(jī)物,甲烷是最簡潔的碳?xì)浠衔?。【方法?guī)律】有機(jī)物即有機(jī)化合物。含碳化合物(一氧化碳、二氧化碳、碳酸、碳酸鹽、金屬碳化物、氰化物除外)或碳?xì)浠衔锛捌溲苌锒际怯袡C(jī)物。3.(2024·北京市朝陽區(qū)高一檢測)二氟甲烷是性能優(yōu)異的環(huán)保產(chǎn)品,用作空調(diào)、冰箱等中的制冷劑。推斷二氟甲烷的結(jié)構(gòu)簡式 ()A.有4種 B.有3種C.只有1種 D.有2種【解析】選C。由于甲烷是正四面體結(jié)構(gòu),所以其中的任何兩個(gè)H原子被F原子取代,產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)都是相同的。因此二氟甲烷的結(jié)構(gòu)簡式只有一種。4.(2024·長春高一檢測)下列關(guān)于甲烷的敘述正確的是 ()A.甲烷是自然氣、煤礦坑道氣的主要成分,在煤礦中,聞到甲烷的氣味就快速撤離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,在肯定條件下會(huì)發(fā)生爆炸,因此是礦井平安的重要威逼之一D.將甲烷與氯氣按1∶1體積比混合,光照條件下就可得到比較純凈的CH3Cl【解析】選C。甲烷氣體無色無味,A錯(cuò)誤;甲烷能與干燥的氯氣在光照條件下發(fā)生取代,但與氯水不反應(yīng),B錯(cuò)誤;甲烷與氯氣的取代反應(yīng)無論量多少,生成物都是混合物,D錯(cuò)誤。5.將標(biāo)準(zhǔn)狀況下的11.2L甲烷和22.4L氧氣混合點(diǎn)燃,A.11.2LC.33.6L 【解析】選A。CH4+2O2CO2+2H2O,因11.2L甲烷與22.4L氧氣恰好完全反應(yīng)生成11.2L的CO2氣體,此時(shí)H2O6.(2024·石家莊高一檢測)如圖所示,一端封閉的U形管,封閉著的一端有一段CH4和Cl2的混合氣體,在水平部分有一段氣柱,其他兩段為液體,已知液體與氣體不反應(yīng),使CH4和Cl2在肯定的光照下緩慢反應(yīng),則中間氣柱的位置和長度的改變狀況是(假設(shè)中間氣柱未移出U形管的水平部分) ()A.左移,變長 B.左移,變短C.不變,變長 D.左移,不變【解析】選A。CH4和Cl2在光照下緩慢反應(yīng)生成了液態(tài)的CH2Cl2、CHCl3和CCl4,使得氣體總的物質(zhì)的量削減,U形管左側(cè)氣體總體積減小,壓強(qiáng)減小,則右側(cè)液面下降,氣柱左移;中間氣柱的壓強(qiáng)減小,由于氣體的物質(zhì)的量不變,體積應(yīng)增大,則長度變大,故選A。7.下列說法正確的是 ()A.甲烷分子的比例模型為,其二氯取代物有2種結(jié)構(gòu)B.甲烷分子的球棍模型為C.自然氣不屬于可再生能源D.標(biāo)準(zhǔn)狀況下,11.2LCCl4中含有C—Cl鍵的數(shù)目為【解析】選C。甲烷分子的比例模型為,其二氯取代物有1種結(jié)構(gòu),所以A項(xiàng)和B項(xiàng)均錯(cuò)誤;自然氣為化石燃料,屬于不行再生能源,C項(xiàng)正確;標(biāo)準(zhǔn)狀況下,CCl4是液態(tài)不是氣態(tài),所以11.2LCCl4的物質(zhì)的量不是0.5mol,D8.鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣等三種無色氣體的方法是 ()A.通入溴水通入澄清石灰水B.點(diǎn)燃將氣體通入無水硫酸銅中C.點(diǎn)燃罩上干冷燒杯罩上涂有澄清石灰水的燒杯D.點(diǎn)燃罩上涂有澄清石灰水的燒杯通入溴水【解析】選C。三者與溴水、澄清石灰水均不反應(yīng),故A錯(cuò)誤;點(diǎn)燃,燃燒產(chǎn)物使無水硫酸銅由白色變成藍(lán)色,則說明原氣體中含有氫元素,甲烷和氫氣中均含有氫元素,不能鑒別,故B錯(cuò)誤;點(diǎn)燃,燃燒產(chǎn)物用干冷燒杯可以檢驗(yàn)出是否生成水,從而確定原氣體是否含有氫元素;用涂有澄清石灰水的燒杯可檢驗(yàn)出是否生成CO2,從而確定原氣體中是否含有碳元素,從而區(qū)分鑒別出三者,故C正確;點(diǎn)燃,燃燒產(chǎn)物通入罩上涂有澄清石灰水的燒杯,只能檢驗(yàn)出是否生成CO2,無法推斷甲烷和CO,D錯(cuò)誤。9.(教材二次開發(fā)·原創(chuàng)題)把純凈的甲烷和氯氣混合在集氣瓶中,用塑料片蓋好,放在光亮的地方,片刻后,下列有關(guān)說法不正確的是 ()A.瓶內(nèi)氣體的壓強(qiáng)不變B.瓶內(nèi)氣體顏色漸漸變淺C.產(chǎn)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HClD.將蘸有濃氨水的玻璃棒伸入瓶內(nèi)會(huì)出現(xiàn)白煙【解析】選A。甲烷與氯氣反應(yīng)是氣體的物質(zhì)的量減小的反應(yīng),故反應(yīng)后瓶內(nèi)氣體壓強(qiáng)變小,故A錯(cuò)誤;氯氣為黃綠色氣體,在反應(yīng)中被消耗,而生成的有機(jī)產(chǎn)物和HCl均無色,故氣體顏色變淺,故B正確;甲烷可以發(fā)生一氯取代、二氯取代、三氯取代和四氯取代,故產(chǎn)物為CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl,故C正確;甲烷的取代反應(yīng)有HCl氣體生成,能和濃氨水揮發(fā)出的氨氣發(fā)生化合反應(yīng)生成氯化銨固體,表現(xiàn)為有白煙生成,故D正確。10.已知正四面體形分子E和直線形分子G反應(yīng),生成四面體形分子L和直線形分子M(組成E分子的元素原子序數(shù)均小于10,組成G分子的元素為第3周期的元素)。如圖所示,則下列推斷中正確的是 ()A.常溫常壓下,L是一種液態(tài)有機(jī)物B.E的二溴代物只有一種結(jié)構(gòu)C.G具有強(qiáng)氧化性和漂白性D.上述反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)【解析】選B。本題考查甲烷和氯氣的反應(yīng),E是甲烷;G是直線形分子,組成G分子的元素為第3周期的元素,且G是雙原子分子,所以G是Cl2,該反應(yīng)是甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和氯化氫,即L是一氯甲烷,M是氯化氫。常溫常壓下,一氯甲烷是氣體,但二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳是液體,故A錯(cuò)誤;甲烷是正四面體結(jié)構(gòu),甲烷的二溴代物只有一種結(jié)構(gòu),故B正確;氯氣有強(qiáng)氧化性,但是沒有漂白性,次氯酸有漂白性,故C錯(cuò)誤;甲烷中的氫原子被氯原子取代生成一氯甲烷,屬于取代反應(yīng),故D錯(cuò)誤。二、非選擇題(本題包括2小題,共30分)11.(14分)如圖所示,U形管的左端被水和膠塞封閉,充有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體,假定氯氣在水中的溶解可以忽視不計(jì)。將封閉有甲烷和氯氣的混合氣體的裝置放置在光亮的地方,讓混合氣體緩慢反應(yīng)一段時(shí)間。(1)假設(shè)甲烷與氯氣充分反應(yīng),且只生成一種有機(jī)物,請(qǐng)寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式。

(2)經(jīng)過幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后,U形管右端的水面改變是。

A.上升B.降低C.不變D.無法確定(3)U形管左端的氣柱改變是。

A.體積增大B.體積減小C.消逝D.不變(4)U形管右端的水面改變的緣由是。

【解析】甲烷與氯氣可能發(fā)生的反應(yīng)有①CH4+Cl2CH3Cl+HCl,②CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,③CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,④CHCl3+Cl2CCl4+HCl。由反應(yīng)方程式可知,反應(yīng)生成的CCl4等是液體,反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量削減,且生成的HCl易溶于水,所以左端壓強(qiáng)減小直至為零,氣柱消逝,右端的水面降低。答案:(1)CH4+4Cl2CCl4+4HCl(2)B(3)B、C(4)反應(yīng)生成的CCl4等是液體,反應(yīng)后氣體的物質(zhì)的量削減,且生成的HCl易溶于水,所以左端壓強(qiáng)減小直至為零,氣柱消逝,右端的水面降低12.(16分)(2024·廊坊高一檢測)為了驗(yàn)證甲烷的燃燒產(chǎn)物,某同學(xué)設(shè)計(jì)了甲烷的燃燒試驗(yàn)(如圖所示):依據(jù)試驗(yàn)裝置完成下列試驗(yàn)步驟和現(xiàn)象:(1)點(diǎn)燃甲烷前必需進(jìn)行的試驗(yàn)步驟是,

如何操作?。

(2)抽氣后,在漏斗下方點(diǎn)燃甲烷,可視察到的現(xiàn)象是。

(3)假如將B、C兩個(gè)裝置的位置交換,會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生什么影響?。

【解析】(1)為了防止甲烷中混有氧氣,在點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸,所以點(diǎn)燃前要驗(yàn)純;其驗(yàn)純的操作為用排水法收集一小試管甲烷,然后靠近點(diǎn)燃的酒精燈,假如發(fā)出“噗”的聲音則表明純凈,假如發(fā)出尖銳的爆鳴聲則表明不純凈。(2)抽氣后,在抽氣作用下,甲烷的燃燒火焰被吸入漏斗內(nèi),甲烷燃燒生成二氧化碳和水蒸氣,無水硫酸銅遇到水會(huì)變藍(lán)色,二氧化碳使澄清石灰水變渾濁。(3)C中為澄清石灰水溶液,B、C兩個(gè)裝置的位置交換,先檢驗(yàn)二氧化碳,二氧化碳通過澄清石灰水,則會(huì)帶出水蒸氣,用B中無水硫酸銅檢驗(yàn)水時(shí),無法確定水是否是由甲烷燃燒生成的。答案:(1)驗(yàn)純用排水法收集一小試管甲烷,然后靠近點(diǎn)燃的酒精燈,假如發(fā)出“噗”的聲音則表明純凈,假如發(fā)出尖銳的爆鳴聲則表明不純凈(2)火焰被吸入漏斗內(nèi),干燥管中無水CuSO4漸漸變藍(lán),洗氣瓶中澄清石灰水漸漸變渾濁(3)不能驗(yàn)證是否產(chǎn)生水蒸氣(20分鐘30分)一、選擇題(本題3小題,每小題5分,共15分)13.(2024·大同高一檢測)肯定體積的甲烷在肯定量O2中燃燒后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣,測得混合氣體的質(zhì)量為49.6g,將混合氣體緩慢通過無水CaCl2時(shí),CaCl2質(zhì)量增加25.2g,則原混合氣體中A.12.5gB.13.2【解析】選B。無水CaCl2汲取水蒸氣,生成H2O25.2g,即生成1.4molH2O;依據(jù)氫原子守恒,可得CH4為0.7mol;再依據(jù)碳原子守恒,可得CO和CO2共0.7mol,可得44g·mol-1×n(CO2)+28g·mol-1×[0.7mol-n(CO2)]=49.6g-25.2g14.有機(jī)物分子里的某些原子(或原子團(tuán))被其他原子(或原子團(tuán))所替代的反應(yīng)叫取代反應(yīng)。下列化學(xué)反應(yīng)中不屬于取代反應(yīng)的是 ()A.CH2Cl2+Br2CHBrCl2+HBrB.CH3OH+HClCH3Cl+H2OC.2Na+2H2O2NaOH+H2↑D.CH3—CH2—Br+H2OCH3—CH2—OH+HBr【解析】選C。取代反應(yīng)是指有機(jī)物分子里的某些原子(或原子團(tuán))被其他原子(或原子團(tuán))所替代的反應(yīng)。C項(xiàng)中的反應(yīng)為置換反應(yīng),不是有機(jī)反應(yīng),更不是取代反應(yīng)。15.(2024·威海高一檢測)某愛好小組用如圖裝置探究甲烷與氯氣反應(yīng)同時(shí)收集副產(chǎn)品鹽酸,下列說法正確的是 ()A.濃硫酸在整套裝置中的作用是干燥氣體B.采納200mL8mol·L-1濃鹽酸與足量二氧化錳反應(yīng)最多可得0.4molCl2C.石棉上可滴加飽和食鹽水,用于汲取氯氣D.光照一段時(shí)間,裝置C硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁出現(xiàn)的黑色小顆?？赡苁翘肌窘馕觥窟xD。視察裝置可知,濃硫酸不僅可以干燥氣體,還可以使氣體混合勻稱,同時(shí)能夠通過視察氣泡推斷流速,故A錯(cuò)誤;200mL8mol·L-1鹽酸物質(zhì)的量n=cV(aq)=8mol·L-1×0.2L=1.6mol,鹽酸濃度變小后,與二氧化錳不再反應(yīng),依據(jù)MnO2—4HCl—Cl2,因此生成的氯氣的物質(zhì)的量小于0.4mol,故B錯(cuò)誤;氯氣難溶于飽和食鹽水,不行用飽和食鹽水汲取氯氣,故C錯(cuò)誤;由組成元素分析,黑色小顆?？赡苁翘?故二、非選擇題(本題包括1小題,共15分)16.氯仿(CHCl3)是甲烷與氯氣光照取代的產(chǎn)物之一,主要用來生產(chǎn)氟利昂、染料和藥物,在醫(yī)學(xué)上,常用作麻醉劑。還可用作抗生素、香料、油脂、樹脂、橡膠的溶劑和萃取劑。與四氯化碳混合可制成不凍的防火液體,還用于煙霧劑的放射藥、谷物的熏蒸劑和校準(zhǔn)溫度的標(biāo)準(zhǔn)液。某化學(xué)愛好小組在試驗(yàn)室中模擬上述過程,設(shè)計(jì)的模擬裝置如下:依據(jù)設(shè)計(jì)要求回答:(1)盛裝濃硫酸的洗氣瓶起到什么作用?提示:濃硫酸不但能汲取甲烷中的水蒸氣,還能使甲烷和氯氣混合勻稱,并通過冒氣泡的快慢程度限制氣體的流速。(2)C裝置的石棉中勻稱混有KI粉末,其作用是什么?提示:汲取未反應(yīng)的Cl2。C裝置的石棉中勻稱混有KI粉末,KI會(huì)和氯氣反應(yīng),產(chǎn)生KCl,防止氯氣污染大氣,其作用是汲取未反應(yīng)的Cl2。(3)HCl極易溶于水,D裝置用于汲取HCl的優(yōu)點(diǎn)是什么?提示:既能汲取HCl氣體,又能防止倒吸。D裝置中有水,是為了汲取產(chǎn)生的HCl氣體;運(yùn)用干燥管,是為了防止倒吸。(4)從環(huán)保的角度考慮,該裝置還不完善,緣由是尾氣沒有徹底處理,其尾氣主要成分可能有下列哪幾種?a.CH4b.CH3Cl