高中化学 课时作业11 3.1.1 甲烷的性质含解析新人教必修2

课时作业11甲烷的性质一、选择题1．煤矿瓦斯爆炸往往与甲烷有关，下列叙述中错误的是()A．点燃甲烷不必事先进行验纯B．甲烷燃烧放出大量的热，所以是一种很好的气体燃料C．煤矿的矿井要注意通风并严禁烟火，以防爆炸事故的发生D．点燃混有空气的甲烷不一定会爆炸【解析】甲烷的爆炸极限为5%～15.4%(即甲烷体积在空气中含量为5%～15.4%)。如果甲烷中混有空气，点燃时可能会发生爆炸，因此点燃之前必须验纯。【答案】A2．下列说法中正确的是()A．由碳、氢、氧三种元素组成的化合物一定是有机物B．烃是含有碳元素和氢元素的化合物C．大多数有机物熔、沸点较低D．有机物都难溶于水【答案】C3．近年来，科学家在海底发现了一种冰状物质——可燃冰，其有效成分为甲烷，下列说法正确的是()①甲烷属于烃类②在相同条件下，甲烷的密度大于空气③甲烷难溶于水④可燃冰是一种极具潜力的能源A．①②③B．②③④C．①③④D．①②④【答案】C4．鉴别甲烷、一氧化碳和氢气三种无色气体的方法，是将它们分别()A．先后通入溴水和澄清的石灰水B．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯C．点燃，先后罩上干燥的冷烧杯和涂有澄清石灰水的烧杯D．点燃后罩上涂有澄清石灰水的烧杯，通入溴水【解析】用干燥的冷烧杯可以检出是否生成水，从而确定原气体是否含有氢元素；用涂有澄清石灰水的烧杯可以检出是否生成CO2，从而确定原气体中是否含有碳元素。【答案】C5．将试管中的甲烷和氯气光照一段时间后，拔开橡胶塞，实验过程中不可能观察到的现象是()A．试管中气体的黄绿色变浅B．试管中有火星出现C．试管壁上有油状液滴出现D．试管口有白雾【解析】甲烷和氯气光照一段时间后试管内气体颜色逐渐变浅，内壁有油状液滴出现，拔开橡胶塞试管口有少量白雾出现。故选B。【答案】B6．能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是()A．甲烷分子中4个C—H键的强度相同B．甲烷分子中4个C—H键的长度相同C．甲烷的一氯代物只有1种D．甲烷的二氯代物只有1种【解析】若甲烷为平面正方形结构，则甲烷分子中4个C—H键的长度和强度也可以相同，A、B错误；若甲烷为平面正方形结构，则二氯甲烷应有2个氯原子分别在邻位和对位两种结构。而实际上二氯甲烷只有1种结构，所以甲烷不是平面正方形结构，而是正四面体结构，D项正确。【答案】D7．在常温和光照条件下，可与甲烷发生反应的是()A．氧气B．氯气C．酸性高锰酸钾溶液D．浓硫酸【解析】常温下甲烷性质稳定，与浓硫酸、酸性高锰酸钾溶液不发生反应。在常温和光照条件下，氧气不能与甲烷发生反应，但氯气能与甲烷发生取代反应。【答案】B8．下列物质中，不能和氯气发生取代反应的是()A．CH3ClB．CCl4C．CH2Cl2D．CH4【答案】B9．下列物质分子中，属于正四面体结构的是()A．CCl4B．CHCl3C．CH2Cl2D．CH3Cl【解析】只有CCl4是正四面体，另外三种物质都只是四面体，但不是正四面体。【答案】A10．下列关于甲烷的叙述中不正确的是()A．甲烷是烃类物质中相对分子质量最小的物质B．1molCH4在光照条件下最多能与4molCl2反应C．甲烷的二氯代物只有一种结构可以证明甲烷为正四面体结构D．甲烷与空气的体积比为1∶2时，混合气体点燃爆炸最剧烈【解析】A项，CH4是由C、H两种元素组成的最简单的烃，相对分子质量最小，正确；B项，1molCH4含有4molH，全部被取代需要4molCl2，正确；C项，若CH4是平面正方形结构，CH4的二氯代物(CH2Cl2)结构必然有两种，故CH4的二氯代物只有一种结构可以证明CH4不是平面正方形，而是正四面体结构，正确；D项，1molCH4完全燃烧消耗2molO2，因此，CH4与O2的体积比为1∶2时，混合气体点燃恰好完全反应，爆炸最剧烈，错误。【答案】D11．对的叙述正确的是()A．有两种结构B．只有一种结构C．含有非极性键D．有四种结构【解析】甲烷分子的空间结构是正四面体。若氢原子分别被两个氯原子、两个氟原子代替，其结构变为四面体，碳原子位于四面体的中心位置，两个氯原子、两个氟原子不管从哪个方向与碳原子相连，它们都分别处在相邻的位置。故只有一种结构，如图所示。C—Cl、C—F均为极性键。若换成结构式仍为一种而不是两种。CH2Cl2只有一种结构，可证明CH4是正四面体结构，而不是平面正方形结构。【答案】B12．1molCH4和Cl2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Cl2为()A．0.5molB．2molC．2.5molD．4mol【解析】1molCH4与Cl2发生取代反应，欲使四种有机取代物的物质的量相等，则生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各为0.25mol，该四种取代物中n(Cl)＝0.25mol×(1＋2＋3＋4)＝2.5mol，根据取代反应的特点知n(Cl2)＝2.5mol。Cl2取代CH4中的1个氢原子，消耗1分子Cl2，生成1分子HCl。【答案】C二、非选择题13．(1)某气态烃在标准状况下的体积为2.8L，其质量为2g，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________，空间构型为________，在光照条件下该烃与氯气反应生成气态有机物的化学方程式为：____________________________。(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＝2.8L/22.4L·mol－1＝0.125mol，该烃的摩尔质量为M＝2g/0.125mol＝16g·mol－1；1mol该烃中含氢原子的物质的量为n(H)＝16g×25%/1g·mol－1＝4mol；1mol该烃中含碳原子的物质的量为n(C)＝16g×(1－25%)/12g·mol－1＝1mol，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4个顶点即构成正四面体结构。【答案】(1)CH4正四面体结构CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl(2)或14．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，如图所示。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(完成下表，可不填满，也可补充)：【解析】(1)X燃烧只生成H2O。(2)X燃烧只生成CO2。(3)X燃烧既生成CO2也生成H2O。【答案】(1)H2(2)CO(3)①CH4②H2、CO③H2、CH4④CO、CH4⑤H2、CO、CH415．如图是某同学利用日常用品注射器设计的简易实验装置。甲管中注入10mLCH4，同温同压下乙管中注入50mLCl2，将乙管气体推入甲管中，气体在甲管中反应，试管放在光亮处一段时间。(1)下列是某同学预测的实验现象：①气体最终变为无色；②实验过程中，甲管活塞向内移动；③甲管内壁有油珠；④产生火花。其中正确的是________。(2)甲管中发生化学反应的类型为________。(3)反应后，甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是________。A．水B．NaOH溶液C．AgNO3溶液D．饱和食盐水(4)反应后，若将甲中的物质全部推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到________________________________；若再向其中滴入几滴石蕊溶液，又观察到________________________________。【解析】在光照条件下，甲烷与氯气发生反应：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。(1)理论上，甲烷与氯气体积比为1∶4时，二者恰好完全反应，而甲中甲烷与氯气体积比为1∶5，说明氯气过量，反应后仍有氯气剩余。该反应进行缓慢，不会产生火花。产物中只有氯化氢和一氯甲烷为气体，所以气体的总物质的量减小，内部压强减小，甲管活塞向内移动。(2)甲烷分子中的四个氢原子可被氯原子逐一取代，故甲管中发生的是取代反应。(3)剩余气体中含有氯气和氯化氢，可用氢氧化钠溶液吸收剩余气体。(4)生成的HCl会与AgNO3溶液反应生成AgCl白色沉淀，同时因CH2Cl2、CHCl3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层，因Cl2有剩余，若加入几滴石蕊，溶液会先变红后褪色。【答案】(1)②③(2)取代反应(3)B(4)液体分为两层，产生白色沉淀溶液先变红后褪色16．根据下图所示的实验装置回答有关问题：(1)B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③________。(2)设V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x的值应为________。(3)D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是________。(4)E装置的作用是________(填编号)。A．收集气体B．吸收氯气C．防止倒吸D．吸收氯化氢(5)E装置除生成盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为________。该装置存在的缺陷是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分为________(填编号)。A．CH4B．CH3ClC．CH2Cl2D．CHCl3E．CCl4【解析】(1)浓H2SO4吸水，可干燥混合气体；(