高中化学下册 3.1.1 甲烷的性质同步检测考试题13 新人教版必修2.doc

3.1.1 甲烷的性质【典例导悟】【典例1】下列事实中能证明甲烷分子是以碳原子为中心的正四面体结构的是 a.ch3cl只代表一种物质 b.ch2cl2只代表一种物质 c.甲烷的四个碳氢键的键长相等 d.甲烷的四个碳氢键的夹角相等 【规范解答】选b。甲烷的结构式为 ，其分子空 间构型可能有两种：为平面正方形结构，为空间正四 面体结构，无论是还是的空间构型，a、c、d都是成立的，或者说a、c、d成立并不能证明甲烷分子空间构型是还是，若是构型，则二氯甲烷有两种结构；若是构型，则二氯甲烷只有一种结构。 【规律方法】有机物分子中，碳原子以四个单键与其他原子或原子团结合，该碳原子形成的分子结构就是四面体结构，若这四个原子或原子团相同，则该碳原子所形成的分子结构就是正四面体结构。 【变式训练】下列各图均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况（ ） a. b. c. d. 【解析】选d。这几种形式都可表示甲烷这种物质，其中分子结构示意图、球棍模型及比例模型均能反映甲烷分子的空间构型，但其中比例模型更能形象的表达出h、c的位置及所占比例。电子式只反映原子的最外层电子的成键情况，故答案为d。 【典例2】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14）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 和氯气的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。 （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的体积比为11，则得到的产物为_ 。 a.ch3clhcl b.ccl4hcl c.ch3clch2cl2 d.ch3clch2cl2chcl3ccl4hcl （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 （4）若水中含有na2sio3，则在u形管左端会观察_ 。 （5）右端玻璃管的作用是_ 。 【思路点拨】解答该题需注意以下三点：（1）甲烷的取代反应是一种连锁反应，第一步反应一旦开始后续反应立即进行。（2）产物hcl易溶于水，会引起压强变小。（3）硅酸是难溶性弱酸。【自主解答】（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， ch4+4cl2ccl4+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，u形管左侧生成的氯化氢气体易溶于水，压强减小，u形管右侧液面下降，左侧液面上升。 (4)因左侧生成hcl溶于水后发生反应 2hcl+na2sio3=h2sio3+2nacl，所以观察到有白色胶状沉淀生成。 光照 (5)为了平衡气压，在u形管右侧插有一个玻璃管。 答案：（1）ch4+4cl2 ccl4+4hcl （2）d（3）b (4）有白色胶状沉淀生成 （5）平衡气压 光照 【变式训练】将等物质的量的甲烷和氯气混合后，在漫射光的照射下充分反应，生成物中物质的量最大的是（ ） a.ch3clb.ch2cl2c.ccl4d.hcl 【解析】选d。甲烷与氯气发生取代反应时，每取代1 mol氢原子都生成1 mol hcl，所以生成物中物质的量最多的为hcl。 【学业达标训练】1.（2010哈尔滨高一检测）下列物质中属于有机物的是（） 乙醇食盐石墨甲烷蔗糖水一氧化碳碳酸钙乙酸 a.b. c.d. 【解析】选b。食盐、水中不含碳元素，石墨、一氧化碳、碳酸钙三种物质虽含碳元素，但性质上与有机物有很大区别，不属于有机物。 2.（2010长沙高一检测）有机物中的烃是（）的化合物 a.含有碳元素 b.含有碳元素和氢元素 c.仅含有碳元素和氢元素 d.燃烧后生成二氧化碳和水 【解析】选c。仅含有碳元素和氢元素的有机物叫烃，烃燃烧后生成co2和h2o，但烃的含氧衍生物燃烧也生成co2和h2o，故只有c正确。 3.下表中四种物质的结构式或球棍模型有错误的是（） 【解析】选d。结构式是表示分子中原子的结合或排列顺序的式子，不表示空间构型；球棍模型中小球表示原子，短棍表示化学键，用于表示分子的空间结构，题目中cl2、h2o、nh3的结构式、球棍模型均正确，而ch4为正四面体结构，而题给球棍模型不能表达，故d错误。 4.下列物质在一定条件下，可与ch4发生取代反应的是 （） a.氧气b.溴水 c.氯气d.酸性kmno4溶液 【解析】选c。甲烷性质稳定，与酸性kmno4溶液不反应，但在光照时与纯卤素单质发生取代反应，但能在氧气中燃烧发生氧化反应，故只有c正确。 5.在我国的南海、东海海底已发现 天然气（甲烷等）的水合物，它易 燃烧，外形似冰，被称为“可燃 冰”。“可燃冰”的开采，有助于 解决人类面临的能源危机。 下列说法正确的是（） 甲烷属于烃类 在相同条件下甲烷的密度大于空气 甲烷难溶于水 可燃冰是一种极具潜力的能源 a.b.c.d. 【解析】选c。甲烷是最简单的烃，难溶于水，因其相对分子质量为16，故相同条件下密度小于空气，甲烷燃烧放出较多的热量且产物为co2和h2o，所以可燃冰是一种极具潜力的能源，因此c正确。 6.下列叙述中错误的是（） a.点燃甲烷需先进行验纯 b.甲烷燃烧能放出大量的热，所以它是一种很好的气体燃料 c.煤矿的矿井要注意通风和严禁烟火，以防爆炸事故的发生 d.同温同压下同质量的ch4比o2占的体积小 【解析】选d。可燃性气体点燃之前必需验纯，否则易发生爆炸，故a、c正确；甲烷燃烧生成co2和h2o且放出大量的热量，是一种很好的气体燃料，b正确；因为摩尔质量：ch4o2,故同温同压下同质量的ch4比o2的体积大，d错误。 7.（2010温州高一检测）某有机物在氧气中充分燃烧，生成的co2和h2o的物质的量之比为12，下列说法正确的是（） a.分子中c、h、o个数之比为123 b.分子中c、h个数之比为12 c.分子中可能含有氧原子 d.此有机物的最简式为ch4 【解析】选c。根据有机物在氧气中燃烧时生成的co2与h2o的物质的量之比为12，推知有机物分子中c、h原子的个数比为14，但不能说明其最简式为ch4，因为该分子中还可能含有氧原子，故c正确。 8.已全面启动的“西气东输”二线工程于2009年底与中亚天然气管道相连，预计于2011年竣工。截止至2009年2月，已有4亿人从中受益。这里的“气”指的是“天然气”，主要成分是甲烷。下列关于甲烷的说法正确的是（） a.实验室可以用排水法收集甲烷 b.只有纯净甲烷在空气中安静燃烧 c.甲烷与氯水发生取代反应 d.甲烷在空气中燃烧只生成二氧化碳和水 【解析】选a。甲烷难溶于水，可以用排水法收集，a项正确；甲烷与空气的混合物中甲烷的体积分数只要在爆炸极限之外，甲烷就能安静燃烧，b项错误；甲烷与卤素单质发生取代反应的条件是光照，甲烷不能与氯水反应，c项错误；在氧气不足条件下，甲烷燃烧会生成一氧化碳和水，d 项错误。 9.（1）某气态烃在标准状况下的体积为2.8 l，其质量为2 g，该烃中氢元素的质量分数为25%，则该烃的分子式 为_，电子式为_ ，结构式为_ ，其空间构型为_ 。 （2）如图立方体中心的“”表示甲烷分子中的碳原 子，请在立方体的顶点用“”表示出与之紧邻的4个氢 原子的位置。 【解析】（1）该烃的物质的量为： n=2.8 l/22.4 lmol-1=0.125 mol，该烃的摩尔质量 m=2 g/0.125 mol=16 gmol-1;1 mol该烃中含氢原子的物质的量为：n（h）=16 g25%/1 gmol-1=4 mol；1 mol该烃中含碳原子的物质的量为： n（c）=16 g（1-25%）/12 gmol-1=1 mol，所以分子式为ch4。 （2）ch4分子是以碳原子为中心的正四面体结构，在立方体中互不相邻的四个顶点即构成正四面体结构。 10.生态农业涉及农家废料的综合利用，某种肥料经发酵得到一种含甲烷、二氧化碳、氮气的混合气体。2.016 l（标准状况）该气体通过盛有足量红 热cuo粉末的硬质玻璃管，发生的反应为： ch4+4cuoco2+2h2o+4cu。当甲烷完全反应后，硬质 玻璃管的质量减轻4.8 g。将反应后产生的气体通过过量的澄清石灰水，充分吸收，生成沉淀8.5 g。 （1）原混合气体中甲烷的物质的量是_。 （2）原混合气体中氮气的体积分数为多少?(写出计算过程) 【解析】用差量法计算混合气体中甲烷的物质的量：固体质量减少的量等于氧化铜失去氧元素的量， n(o)=4.8 g/16 gmol-1=0.3 mol， ch4+4cuoco2+2h2o+4cu n(o) 1 mol 1 mol 4 mol 0.075 mol 0.075 mol 0.3 mol 与氧化铜完全反应后气体中二氧化碳总物质的量： n(co2)=n(caco3)=8.5 g/100 gmol-1=0.085 mol，原气体中二氧化碳的量： n(co2)=0.085 mol-0.075 mol=0.01 mol，原气体总物质的量： n(co2,n2,ch4)=2.016 l/22.4 lmol-1=0.09 mol, 其中氮气的物质的量：n(n2)=0.09 mol-0.01 mol -0.075 mol=0.005 mol, 原气体中氮气的体积分数：（0.005 mol22.4 l/mol)/ （0.09 mol22.4 l/mol)100%=5.56%。 答案:（1）0.075 mol (2)5.56%(计算过程见解析） 【素能综合检测】一、选择题（本题包括5小题，每小题4分，共20分） 1.下列气体中不含甲烷的是（） a.天然气b.水煤气c.油田气d.沼气 【解析】选b。甲烷是天然气、油田气和沼气的主要成分，而水煤气的主要成分是co和h2。 2.下列叙述错误的是（） a.通常情况下，甲烷跟强酸、强碱、强氧化剂不起反应 b.甲烷化学性质比较稳定，不能被任何氧化剂氧化 c.甲烷跟氯气反应无论生成ch3cl、ch2cl2、chcl3还是ccl4，都属于取代反应 d.甲烷的四种取代物都难溶于水 【解析】选b。ch4的性质比较稳定，通常情况下，不与强酸、强碱、强氧化剂反应，而不是不能被任何氧化剂氧化，a正确，b错误；ch4在光照条件下与cl2发生取代反应，生成4种有机产物，它们是ch3cl、ch2cl、chcl3和ccl4，且均难溶于水，故c、d均正确。 3.（2010宣城同步检测）已知一种 有机物的分子式为c4h4，分子结构如 图所示，若将该有机物与适量的氯气 混合光照，则生成的卤代烃的种类共 有（） a.2种b.4种c.5种d.6种 【解析】选b。据c4h4分子结构可知分子中4个碳原子形成正四面体结构，所以分子完全对称，因此c4h3cl、c4h2cl2、c4hcl3、c4cl4分子均只有一种结构，故生成的卤代烃一共有4种。 4.将标准状况下的11.2 l甲烷和22.4 l氧气混合点燃，恢复到原状况后，气体的体积为（） a.11.2 lb.22.4 lc.33.6 ld.44.8 l 【解析】选a。ch4+2o2co2+2h2o，因此11.2 l甲烷与22.4 l氧气恰好完全反应生成11.2 l的co2气体，故选a。 点燃 5.在标准状况下，22.4 l ch4与氯气在光照下发生取代反应，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 molb.2 molc.2.5 mold.4 mol 【解析】选c。1 mol ch4与氯气发生取代反应，生成ch3cl、ch2cl2、chcl3、ccl4各0.25 mol，该四种取代物中n（cl）=0.25 mol(1+2+3+4)=2.5 mol,根据取代反应特点，1/2的氯原子进入氯化氢，所以n(hcl)=2.5 mol，故生成物中所含氯原子共2.5 mol+2.5 mol=5 mol,参加反应的氯气为n(cl2)=2.5 mol。 二、非选择题（本题包括3小题，共30分） 6.（7分）如图,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，把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，试推测x可能有几种组合，填写下表。（有多少种写多少种，不必填满） 【解析】h2、co、ch4燃烧的产物分别是h2o（g）、 co2（g）、co2（g）和h2o（g）。h2o(g)可被浓h2so4吸收，co2可被澄清石灰水吸收。根据洗气瓶质量的变化，可判定生成的产物。 答案：（1）h2（2）co （3）ch4ch4与h2ch4与co h2与coch4、h2和co 7.（9分）（2010三明高一检测）ch4和o2（过量）混合气体840 ml（标准状况下），经电火花点燃充分反应，将反应后的气体（120 )通过足量碱石灰（充分吸收co2和h2o），碱石灰增重0.60 g。 （1）原混合气体中ch4的物质的量为_。 （2）通过足量碱石灰后剩余气体的体积为_ （标准状况下）。 （3）打火机中的燃料是丁烷（c4h10），写出丁烷完全燃烧的化学方程式： _ 。 【解析】设原混合气体中ch4的物质的量为x，则有 ch4+2o2co2+2h2o x 2x x 2x 所以44 g/molx+18 g/mol2x=0.60 g 解得x=0.007 5 mol,因此原混合气体中ch4与o2的总物质的量为0.007 5 mol3=0.022 5 mol,即504 ml，所以剩余气体的体积为840 ml-504 ml=336 ml。丁烷分子式为c4h10，完全燃烧产物为co2和h2o，据原子守恒配平即得化学方程式。 答案:（1）0.007 5 mol (2)336 ml (3)2c4h10+13o28co2+10h2o 实验探究 8.（14分）如图是某同学利用日常用品注射器设计简易实验装置。甲管中注入10 ml ch4,同温同压下乙管中注入 50 ml cl