苏教版必修2 专题3第一单元第1课时　天然气的利用　甲烷 作业.docVIP

第1课时天然气的利用甲烷基础过关1.下列物质的主要成分为甲烷的是(b)a.干冰b.可燃冰c.水煤气d.液化石油气解析:干冰是固态二氧化碳,a错误;可燃冰的主要成分为甲烷,b正确;水煤气的主要成分是氢气和一氧化碳,c错误;液化石油气的主要成分是烃类物质,是丙烷和丁烷的混合物,通常含有少量的丙烯和丁烯,d错误。2.下列物质在一定条件下,可以与甲烷发生反应的是(c)a.浓硫酸 b.溴水c.氧气 d.酸性高锰酸钾溶液解析:浓硫酸与甲烷不反应,a错误;溴水与甲烷不反应,b错误;甲烷在氧气中燃烧生成二氧化碳和水,c正确;酸性高锰酸钾溶液与甲烷不反应,d错误。3.ch4分子是以碳原子为中心的正四面体结构,而不是正方形的平面结构,理由是(b)a.ch3cl不存在同分异构现象b.ch2cl2不存在同分异构现象c.chcl3不存在同分异构现象d.ch4是气体分子解析:ch4分子中有四个等同的ch键,可能有两种对称的结构正四面体结构和平面正方形结构。甲烷无论是正四面体结构还是正方形结构,一氯代物均不存在同分异构体。而平面正方形结构中,四个氢原子的位置虽然也相同,但是相互间存在相邻和相间的关系,其二氯代物有两种同分异构体:和 。若是正四面体结构,则只有一种结构,因为正四面体的两个顶点总是相邻关系。由此,由ch2cl2只代表一种物质,可以判断甲烷分子是正四面体结构,而不是平面正方形结构。4.光照对下列反应几乎无影响的是(c)a.氢气与氯气b.甲烷与氯气c.甲烷与氧气d.次氯酸分解解析:ch4与o2反应需点燃;h2与cl2在光照或点燃条件下可发生反应;ch4与cl2在光照条件下发生取代反应;2hclo2hcl+o2。5.如图是ch4、ccl4、ch3cl的分子球棍模型图,下列说法正确的是(b) a.ch4、ccl4和ch3cl都是正四面体结构b.ch4、ccl4都是正四面体结构c.ch4和ccl4中的化学键均为离子键d.ch4、ccl4的结构相同,性质也相同解析:ccl4的分子结构同ch4相似,为正四面体结构,ch3cl中的ch键和ccl键不同,不是正四面体结构,而是四面体结构,故a错误,b正确;ch4与ccl4都为分子晶体,分子中不存在离子键,c错误;ch4、ccl4结构相同,但性质不同,d错误。6.将甲烷和氯气以14的体积比混合于大试管中,并将该试管倒置于水槽(内盛饱和食盐水)中,用光照射大试管。有关现象的描述错误的是(d)a.试管内的黄绿色逐渐消失b.试管内液面逐渐上升c.试管内有油状物生成d.试管内气体颜色依然为黄绿色解析:甲烷与氯气反应时,由于产生的hcl易溶于水,使试管内气压减小,液面上升,同时黄绿色变浅至消失,生成的液态产物不溶于水,附着在试管内壁,故d错误。7.在常温下,把一个盛有一定量甲烷和氯气的密闭玻璃容器放在光亮的地方,两种气体发生反应,下列叙述正确的是(d)容器内压强不变容器内分子总数不变容器内原子总数不变容器内发生的反应是取代反应16 g甲烷与足量cl2在光照条件下反应,生成四氯甲烷的分子数为naa. b.c. d.解析:甲烷与氯气反应是气体的物质的量减小的反应,反应后压强减小,故错误;一定量甲烷和氯气会发生一系列反应:ch4+cl2ch3cl+hcl,ch3cl+cl2ch2cl2+hcl,ch2cl2+cl2chcl3+hcl,chcl3+cl2ccl4+hcl;根据化学方程式可知,容器内分子总数不变,故正确;原子是化学变化中的最小微粒,即化学变化前后原子的种类不变、原子的数目没有增减,故正确;甲烷中的氢原子被氯原子取代生成氯代烃,属于取代反应,故正确;16 g 甲烷与足量cl2在光照条件下反应,生成四氯甲烷的分子数为小于na,故错误。8.“可燃冰”又称“天然气水合物”,它是在海底的高压、低温条件下形成的,外观像冰。1体积“可燃冰”可贮载100200体积的天然气。下面关于“可燃冰”的叙述不正确的是(c)a.“可燃冰”有可能成为人类未来的重要能源b.“可燃冰”是一种比较洁净的能源c.“可燃冰”提供了水可能变成油的例证d.“可燃冰”的主要可燃成分是甲烷解析:“可燃冰”的主要成分是甲烷的水合物,并非水变成油的例证,故c项不正确。9.有一种无色的混合气体可能由ch4、nh3、h2、co、co2和hcl中的几种组成。为确定其组成,进行了以下实验: 将此混合气体通过浓硫酸,气体总体积基本不变;再通过过量的澄清石灰水,未见浑浊,但气体体积减少;把剩余气体在供氧的情况下燃烧,燃烧产物不能使无水硫酸铜变色。原混合气体含有(a)a.co和hclb.ch4和nh3c.ch4和hcl d.h2和co2解析:由知,不含nh3;由知,不含co2,含hcl;由知,不含ch4、h2,含co。10.2017年6月,中国科学家在陕西进行了中国首次页岩气超临界二氧化碳压裂现场试验,并取得圆满成功,这标志着中国在自主探索陆相页岩气高效开发方面取得了重要的理论和技术突破。页岩气的主要成分为甲烷(ch4),下列说法正确的是(b)a.页岩气属于二次能源b.处理后的页岩气作为能源比煤作为能源对环境影响更小c.甲烷完全燃烧过程中,ch键断裂时释放出热能d.页岩气取之不尽,可供人类长久开采使用解析:页岩气的主要成分为甲烷,因此页岩气属于一次能源,a错误;甲烷是清洁能源,因此处理后的页岩气作为能源比煤作为能源对环境影响更小,b正确;甲烷完全燃烧过程中,ch键断裂时吸收能量,c错误;页岩气的蕴藏量是有限的,不可能取之不尽,d错误。11.一定量的甲烷在o2不足的情况下燃烧,得到co、co2和 h2o 的总质量为14.4 g,若其中水的质量为7.2 g,则co的质量是(a)a.2.8 gb.4.4 gc.5.6 gd.在2.8 g5.6 g之间解析:甲烷燃烧时,当o2少量时生成co和h2o,当o2足量时生成co2和h2o;所以在不足量的o2中燃烧生成co、co2和h2o。由题意可知,m(h2o)=7.2 g,则 n(h2o)=0.4 mol,由氢原子守恒知n(ch4)=0.2 mol。设co和co2的质量分别为x、y。则x+y=14.4 g-7.2 g=7.2 g,x28 gmol-1+y44 gmol-1=0.2 mol解得x=2.8 g,y=4.4 g。12.若要将0.6 mol甲烷完全和氯气发生取代反应,并且生成相同物质的量的四种取代物,则需要氯气的物质的量为(d)a.2.5 molb.4.5 molc.0.6 mold.1.5 mol解析:光照条件下,甲烷与氯气发生多次取代反应,分别生成 ch3cl、ch2cl2、chcl3和ccl4,每生成1 mol上述有机物消耗氯气依次为1 mol、2 mol、3 mol、4 mol。设生成四种氯代物的物质的量都为x mol,4x mol=0.6 mol,x=0.15,n(cl2)=0.15 mol1+0.15 mol2+0.15 mol3+0.15 mol4=1.5 mol,d正确。13.如图所示,某气体x可能由h2、co、ch4中的一种或几种组成,将气体x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,则气体x可能是 。解析:(1)a中质量增加,b中质量不变,说明原气体中只含氢元素,不含碳元素,所以气体为h2。(2)a中质量不变,b中质量增加,说明原气体中只含碳元素,不含氢元素,所以气体为co。(3)a、b中质量都增加,则既含碳元素又含氢元素,所以,可能的情况有五种:h2、co;h2、ch4;co、ch4;h2、co、ch4;ch4。答案:(1)h2(2)co(3)h2、co;h2、ch4;co、ch4;h2、co、ch4;ch414.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(选填字母序号)。a.ch3clhclb.ccl4hclc.ch3clch2cl2d.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形管左端会观察到。(5)右端玻璃管的作用是。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。(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形管右侧液面降低,左侧液面升高。(4)因左侧生成hcl溶于水后,发生反应2hcl+na2sio3h2sio3+2nacl,有白色胶状沉淀生成。(5)为了平衡气压,在u形管右侧插有一个玻璃管与外界相通。答案:(1)ch4+4cl2ccl4+4hcl(2)d(3)b (4)有白色胶状沉淀生成(5)平衡气压能力提升1.由某气体发生装置导出的气体为甲烷、一氧化碳、氢气中的一种,下列判断正确的是 (d)a.将气体通入酸性kmno4溶液,溶液颜色无变化,该气体一定是甲烷b.在导管口点燃该气体,火焰呈浅蓝色,用干燥的冷烧杯罩在火焰上方,杯壁有水滴产生,该气体一定是甲烷c.在导管口点燃该气体,火焰呈浅蓝色,用沾有澄清石灰水的冷烧杯罩在火焰上方,烧杯壁上有白色物质产生,该气体一定是甲烷d.若上述b、c的现象均能出现,则可判断该气体一定是甲烷解析:甲烷、一氧化碳、氢气都不能使酸性kmno4溶液褪色,a错误;点燃甲烷、一氧化碳、氢气三种气体,甲烷生成二氧化碳和水,一氧化碳只生成二氧化碳,氢气只生成水,b、c错误;同时生成二氧化碳和水的实验才能说明该气体是甲烷,d正确。2.如图是ch4、ccl4、ch3cl (沸点:-24.2 )的球棍模型图。下列说法正确的是(b)a.ch4、ccl4和ch3cl都是正四面体结构b.标准状况下,2.24 l一氯甲烷含有的分子数为6.021022c.甲烷与氯气的取代反应,生成的产物中ch3cl最多d.四氯化碳是一种常见的有机溶剂,密度比水小解析:ch3cl中ch键与ccl键的键长不相等,是四面体结构,但不是正四面体结构,a错误;标准状况下,2.24 l一氯甲烷的物质的量为0.1 mol,含有的分子数为6.021022,b正确;甲烷与氯气发生取代反应,生成的产物中最多的是hcl,c错误;四氯化碳的密度比水大,d错误。3.某化学兴趣小组在实验室中模拟利用甲烷和氯气发生取代反应制取副产品盐酸,设计如图装置,下列说法错误的是(c)a.实验时先点燃a处酒精灯再通甲烷b.装置b有均匀混合气体、控制气流速度、干燥混合气体作用c.装置c经过一段时间的漫射光照射后,生成4种液态有机物,且生成的氯甲烷呈酸性d.装置d中的干燥管可以防倒吸,从d中分离出盐酸的方法为分液解析:实验时先点燃a处酒精灯,当b中导管口气体均匀排出再通甲烷,故a正确;生成的氯气中含有水,b装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外,因浓硫酸具有吸水性,还具有干燥作用,故b正确;装置c经过一段时间的漫射光照射后,生成的一氯甲烷是气体,二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳是液体,故c错误;氯化氢极易溶于水,装置d中的干燥管可以防倒吸,甲烷的氯代产物不溶于水,从d中分离出盐酸的方法为分液,故d正确。4.晋朝人常璩在华阳国志里有这样一段话:临邛县“有火井,夜时光映上昭。民欲其火,先以家火投之。顷许如雷声,火焰出,通耀数十里。以竹筒盛其火藏之,可拽行终日不灭 也”请回答下列问题。(1)话中描述的物质是一种最简单有机物甲烷,其分子的结构式为。(2)写出“顷许如雷声,火焰出”涉及的化学反应方程式: 。(3)下列有关甲烷的说法正确的是(填选项字母)。a.它属于化石能源b.它的分子中含有非极性键c.它的分子中所有原子的最外层都达到了8电子稳定结构d.(2)中反应发生时伴随有旧键的断裂和新键的形成(4)甲烷不仅可以直接用来燃烧,还是重要的化工原料,它可以与水在高温条件下反应制得水煤气(co和h2),反应的化学方程式为,反应得到的水煤气中co和h2的质量比为。解析:(1)甲烷分子的结构式为。(2)“顷许如雷声,火焰出”叙述的是甲烷燃烧,涉及的化学反应方程式为ch4+2o2co2+2h2o。(3)甲烷属于化石能源,a正确;它的分子中含有极性键,b错误;它的分子中只有碳原子的最外层达到了8电子稳定结构,氢原子是2电子稳定结构,c错误;甲烷燃烧时伴随有旧键的断裂和新键的形成,d正确。(4)甲烷与水在高温条件下反应制得水煤气(co和h2),反应的化学方程式为ch4+h2oco+3h2,反应得到的水煤气中co和h2的质量比为2832=143。答案:(1)(2)ch4+2o2co2+2h2o(3)ad(4)ch4+h2oco+3h21435.2016年4月26日,欧洲航天局发布消息称,科学家在围绕土星公转的最大卫星“土卫六”上发现了纯度极高的液态甲烷海。科学家发现,其表面有液态碳氢化合物组成的海洋,其中一个海洋之中甚至全是甲烷液体,海底覆盖着富氧物质,海边可能还有湿地。回答下列有关甲烷的问题:(1)在光照条件下,甲烷与氯气发生反应生成氯仿(三氯甲烷),写出该反应的化学方程式:,该反应的类型为。(2)某研究性学习小组进行ch4的性质探究实验。通入高锰酸钾酸性溶液,现象是 。在无色玻璃集气瓶中与cl2混合后光照,现象是。为了验证ch4是否具有还原性,某小组设计了如下实验:实验过程中还观察到无水cuso4逐渐变蓝,澄清石灰水出现浑浊现象,则ch4与cuo反应的化学方程式为。研究小组将ch4