培优认识有机化合物辅导专题训练附详细答案

培优认识有机化合物辅导专题训练附详细答案一、认识有机化合物练习题（含详细答案解析）1．下列各组物质①O2和O3②红磷和白磷③12C和14C④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CHCH3⑤乙烷和丁烷⑥CH3CH2CH2CH(C2H5)CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5，互为同系物的是____________；（填序号，下同）互为同分异构体的是____________；是同一物质的是____________。【答案】⑤④⑥【解析】【分析】同系物指结构相似、通式相同，组成上相差1个或者若干个CH2原子团，具有相同官能团的化合物；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体；组成和结构都相同的物质为同一物质，同一物质组成、结构、性质都相同，据此分析。【详解】①O2和O3是由O元素组成的不同单质，互为同素异形体；②红磷和白磷是由P元素组成的不同单质，互为同素异形体；③12C和14C中子数不同，是碳元素的不同核素，互为同位素；④CH3CH2CH2CH3和(CH3)2CH2CH3分子式相同，结构不同，为碳链异构，其名称分别为：正丁烷、异丁烷，互为同分异构体；⑤乙烷和丁烷,结构相似,都属于烷烃,形成2个CH2原子团，互为同系物；⑥CH3CH2CH2CH(C2H5)CH3和CH3CH2CH2CH(CH3)C2H5分子式相同，结构相同，只是书写形式不同，属于同一物质；故答案为：⑤；④；⑥。【点睛】同系物指结构相似、通式相同，组成上相差1个或者若干个CH2原子团，具有相同官能团的化合物；具有相同分子式而结构不同的化合物互为同分异构体；组成和结构都相同的物质为同一物质，同一物质组成、结构、性质都相同；2．某烃A0.2mol在氧气中充分燃烧后，生成化合物B、C各1.2mol，试回答：(1)烃A的分子式是________。(2)若取一定量的烃A充分燃烧后，生成B、C各3mol，则有________g的A参加了反应，燃烧时消耗标准状况下的氧气________L。(3)若烃A能使溴水褪色，在催化剂作用下与H2发生加成反应后生成2,2­-二甲基丁烷，则烃A的名称是______________________，结构简式是_________________________。(4)比A少两个碳原子的A的烯烃同系物的同分异构体共有____________种（不含顺反异构），其中只含有一个甲基的结构简式为____________。【答案】C6H1242100.83，3-二甲基-1-丁烯3CH3CH2CH=CH2【解析】【分析】烃含有C、H两种元素，0.2mol烃A在氧气中充分燃烧后生成CO2、H2O各1.2mol，所以碳原子和氢原子的个数是6、12，因此烃A的分子式为C6H12。若烃A能使溴水褪色，说明存在碳碳双键，在催化剂作用下与H2发生加成反应后生成2,2­-二甲基丁烷，说明烃A结构简式是，以此解题。【详解】（1）烃含有C、H两种元素，0.2mol烃A在氧气中充分燃烧后生成化合物B、C各1.2mol，即生成CO2、H2O各1.2mol，所以碳原子和氢原子的个数是6、12，因此烃A的分子式为C6H12；（2）生成的CO2和水的物质的量均是3mol，则根据原子守恒可知，A的物质的量是0.5mol，质量是0.5mol×84g/mol＝42g。消耗氧气的物质的量是3mol＋3mol÷2＝4.5mol，则在标准状况下的体积是4.5mol×22.4L/mol＝100.8L；（3）若烃A能使溴水褪色，说明存在碳碳双键，在催化剂作用下与H2发生加成反应后生成2,2­二甲基丁烷，说明烃A结构简式是，它的名称是3，3-二甲基-1-丁烯；（4）比烃A少2个碳原子的烃的分子式为C4H8，该烯烃类的同系物的同分异构体有1－丁烯、2－丁烯、2－甲基－1－丙烯，共计有3种同分异构体，其中只含有一个甲基的结构简式为CH3CH2CH=CH2。【点睛】该题是高考中的常见题型，具有较强的综合性，侧重对学生灵活运用基础知识解决实际问题的能力的培养和计算能力的锻炼。解决该题的关键是熟练记住常见官能团的结构、性质以及官能团之间的相互转化关系。3．某种可用于治疗心脏病的药物X的结构简式为，下列有关X法正确的是（）A．X是乙酸乙酯的同系物，可能有香味B．X能溶于水，密度可能比水的大C．X遇碱溶液或酸溶液都不变质D．与X互为同分异构体【答案】D【解析】【详解】A．X含环状结构，与乙酸乙酯的结构不相似，二者不是同系物，故A错误；B．X含-COOC-，且碳原子数不多，则X不溶于水，密度可能比水的小，故B错误；C．含-COOC-，具有酯的性质，遇碱溶液或酸溶液均发生水解反应而变质，故C错误；D．二者分子式相同、结构不同，互为同分异构体，故D正确；故答案为D。4．下列关于的说法正确的是A．所有碳原子可能共平面 B．除苯环外的碳原子共直线C．最多只有4个碳原子共平面 D．最多只有3个碳原子共直线【答案】A【解析】【分析】根据常见的有机化合物中，甲烷是正四面体结构，乙烯和苯是平面型结构，乙炔是直线型结构，其它有机物可在此基础上进行共线、共面分析判断，注意单键可以旋转，而碳碳双键和碳碳三键不能旋转。【详解】A.碳碳单键可以旋转，乙炔与乙烯所在的平面一定共面，乙烯所在的平面与苯所在的平面可能在同一平面上，所以所有C原子可能共平面，A正确；B.乙炔分子是直线型分子，四个原子在同一条直线上，与碳碳三键连接的苯环上的C原子及苯环对位的C原子在同一直线上，与苯环连接的亚甲基C原子取代苯分子的H原子位置，在该直线上，乙烯是平面型结构，键角是120°，所以共线的原子共有2个，因此除苯环外的C原子不可能共直线，B错误；C.苯分子是平面分子，乙炔是直线型分子，在苯环平面上；乙烯是平面分子，甲基、亚甲基取代乙烯分子中H原子的位置，因此在乙烯分子的平面上，由于碳碳单键可以旋转，乙烯所在的平面与苯所在的平面可能在同一平面上，因此所有C原子可能共平面，C错误；D.苯分子是平面型结构，苯环处于对位的C原子及与该原子连接的原子在同一直线上，所以苯分子中共线的原子共有4个，乙炔是直线型结构，共线的原子共有4个，乙烯是平面型结构，共线的原子共有2个，最多只有5个C共直线，D错误。故合理选项是A。【点睛】本题考查有机物的结构与性质，题目难度中等，注意掌握常见有机物结构与性质，合理分析该有机物分子中最多共平面的原子。5．一定量的甲烷恰好与一定量的氧气完全反应后得到CO、CO2和水蒸气共30．4g，该产物缓缓通过浓硫酸充分吸收后，浓硫酸增重14．4g，则此甲烷完全燃烧还需要氧气的体积（标准状况）为A．1.12L B．2.24L C．3.36L D．4.48L【答案】A【解析】【分析】【详解】根据题意可知反应产生水的物质的量是n(H2O)=14.4g÷18g/mol=0.8mol,根据H元素守恒可知甲烷的物质的量是n(CH4)=0.8mol×2÷4=0.4mol，则根据C元素守恒可知反应产生的CO、CO2的物质的量的和是n(CO)+n(CO2)=0.4mol，二者的质量和m(CO)+m(CO2)=30.4g-14.4g=16g，解得n(CO)=0.1mol，n(CO2)=0.3mol，若该甲烷完全燃烧，还需使CO发生反应产生CO2，根据方程式2CO+O22CO2可知0.1molCO完全燃烧需要消耗0.05molO2，其在标准状况下的体积是v(O2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L，故选项A正确。6．下列有关物质结构或性质的说法不正确的是（）A．三联苯与四联苯互为同系物B．可用燃烧法鉴别环乙烷、苯、CCl4C．分子式为C5H10的烃存在顺反异构体D．分子中所有原子可能位于同一平面【答案】A【解析】【分析】【详解】A．结构相似，类别相同，在分子组成上相差一个或多个“-CH2-”原子团的有机物互为同系物，三联苯与四联苯苯环的数目不同，二者不是同系物，故A错误；B．苯的含碳量更高，苯燃烧时比环己烷燃烧黑烟更浓，四氯化碳不燃烧，现象不同可鉴别，故B正确；C．主链有5个C原子时，相应烯烃有CH2═CH−CH2−CH2−CH3、CH3−CH═CH−CH2−CH3，其中CH3−CH═CH−CH2−CH3有2种顺反异构，主链有4个碳原子时，相应烯烃有CH2═C(CH3)CH2CH3；CH3C(CH3)═CHCH3；CH3CH(CH3)CH═CH2，都不存在顺反异构，故C正确；D．苯环、−CHO均为平面结构，和苯环上的碳直接相连的所有原子共面，则所有原子可能共面，故D正确；答案选A。【点睛】顺反异构：立体异构的一种，由于双键不能自由旋转引起的，一般指烯烃的双键，也有C=N双键，N=N双键及环状等化合物的顺反异构。顺式异构体：两个相同原子或基团在双键同一侧的为顺式异构体。反式异构体：两个相同原子或基团分别在双键两侧的为反式异构体。7．芳香烃在工业生产中有着重要的用途。下列有关苯乙烯和2-苯基丙烯()的说法错误的是（）A．二者互为同系物B．均能使澳水溶液褪色C．分子中的所有原子均可能在同平面上D．均能发生取代反应和加成反应【答案】C【解析】【分析】【详解】A．苯乙烯的结构简式为，2-苯基丙烯，它们的结构相似，均含有碳碳双键，均含有一个苯环，分子式相差1个CH2，是同系物，A正确，不选；B．碳碳双键可以与溴水发生加成，能够使溴水褪色，B正确，不选；C．2－苯基丙烯中含有一个－CH3，具有类似于CH4空间结构，所有原子不可能共平面，C错误，符合题意；D．均含有苯环，均可以发生硝化反应，与液溴发生取代反应；苯环和碳碳双键均可以发生加成反应，D正确，不选。答案选C。8．燃烧法是测定有机化合物分子式的一种重要方法。0.05mol某烃完全燃烧后，测得生成的二氧化碳为5.6L（STP）、生成的水为5.4g。请通过计推导该烃的分子式，并写出它可能的结构简式及对应的名称。_______________【答案】分子式：C5H12；CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷；CH3CH2CH(CH3)2异戊烷；CH3C(CH3)3新戊烷【解析】【分析】【详解】0.05mol某烃完全燃烧后，生成的二氧化碳为5.6L（STP）、生成的水为5.4g，则碳元素的物质的量为，氢元素的物质的量为，n（烃）：n（C）：n（H）=0.05mol：0.25mol：0.6mol=1:5:12，该烃的分子式为C5H12，它有三种结构，分别为正戊烷：CH3CH2CH2CH2CH3，异戊烷CH3CH2CH(CH3)2，新戊烷；CH3C(CH3)3；综上所述，答案为：分子式：C5H12；CH3CH2CH2CH2CH3正戊烷；CH3CH2CH(CH3)2异戊烷；CH3C(CH3)3新戊烷。9．芳香化合物A、B互为同分异构体，B的结构简式如图：，A经①、②两步反应得C、D和E。B经①、②两步反应得E、F和H。上述反应过程、产物性质及相互关系如图所示。（1）写出E的结构简式：___；（2）A有2种可能的结构，写出相应的结构简式___；（3）F和小粒金属钠反应的化学方程式是___，实验现象：___；（4）写出F在浓H2SO4作用下在170℃发生反应的化学方程式：___，实验现象：___，反应类型：___；（5）写出F与H在加热和浓H2SO4催化作用下发生反应的化学方程式：___，实验现象：___，反应类型：___；（6）在B、C、D、F、G、I化合物中，互为同系物的是___。【答案】或2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑有气体产生CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O有气体产生消去反应CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O有香味产生酯化反应或取代反应C和F【解析】【分析】B的结构简式是，B在氢氧化钠的水溶液作用下水解、酸化得到CH3CH2OH、CH3COOH、，结合E的分子式以及其一溴代物有两种可知，E为，F能氧化生成G、G氧化生成H，则F为CH3CH2OH、G为CH3CHO、H为CH3COOH；A在氢氧化钠的水溶液作用下水解、酸化得到C、HCOOH、，因为A和B互为同分异构体且都是芳香族化合物，则C为CH3CH2CH2OH或CH3CH(OH)CH3，故A为或，结合题目分析解答．【详解】(1)根据分析可知E为；(2)根据分析可知A为或；(3)F为CH3CH2OH，和钠反应生成乙醇钠和氢气，反应方程式为2CH3CH2OH+2Na→2CH3CH2ONa+H2↑，现象为：有气体产生；(4)乙醇在浓H2SO4作用下在170℃发生消去反应生成乙烯，反应的化学方程式：CH3CH2OHCH2=CH2↑+H2O，反应类型为消去反应，实验现象为：有气体产生；(5)F为CH3CH2OH、H为CH3COOH，F与H在加热和浓H2SO4催化作用下发生酯化反应生成乙酸乙酯，该反应的化学方程式CH3COOH+CH3CH2OHCH3COOCH2CH3+H2O，反应类型是酯化反应或取代反应，实验现象为：有香味产生；(6)同系物是具有相同的官能团、属于同一类物质、通式相同且分子组成上相差一个或若干个-CH2-基团的有机物之间的互称，在B、C、D、F、G、I化合物中，只有C和F符合条件，故C、F互为同系物。10．利用甲烷与氯气发生取代反应来生产盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，所设计的装置如图所示：(1)A中制取Cl2的反应的化学方程式是________________________。(2)B装置的作用：①；________；②________；③________。(3)D装置中的石棉上吸附着潮湿的KI，其作用是________________________________。(4)E装置的作用有________(填序号)。A．收集气体B．吸收氯气C．吸收氯化氢(5)E装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法是________。【答案】MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O控制气流速度使气体混合均匀干燥气体除去过量的Cl2C分液【解析】【分析】装置A中，MnO2与浓盐酸反应生成MnCl2、Cl2和H2O；装置B中，生成的Cl2中混有水蒸气，可被浓硫酸除去，另外，B装置还可使气体均匀混合、通过观察气泡来控制气体流速。装置C中，CH4与Cl2在光照条件下发生取代反应；装置D中，未反应的Cl2可用KI除去；装置E中，用水吸收HCl生成盐酸，而有机产物二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层。【详解】(1)MnO2与浓盐酸反应生成MnCl2、Cl2和H2O，反应的化学方程式是MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。答案为：MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O；(2)由以上分析可知，B装置不仅具有干燥Cl2的作用，还能控制气体流速、混匀气体，从而得出B装置的作用是干燥气体、使气体混合均匀、通过观察气泡来控制气流速度。答案为：控制气流速度、使气体混合均匀、干燥气体；(3)湿润的可与过量的氯气反应，从而除去过量的Cl2。答案为：除去过量的Cl2；(4)E装置用来吸收产生的HCl，并防止倒吸现象的发生，故选C。答案为：C；(5)E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，液体分层，可通过分液的方法分离出盐酸。答案为：分液。【点睛】二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳都是不溶于水、密度比水大的液体，在水溶液中，它们都位于下层。11．根据下图所示的实验，回答问题：(1)装置A中的实验现象是____________________装置B中的实验现象是____(2)根据上述实验，你能得出的结论是________________________________(3)写出上述实验A中反应的化学方程式：____________________________________________________；____________________________________________________；___________________________________________________；______________________________________________________。(4)上述反应的反应类型是________________________【答案】装置A中：①试管内气体颜色逐渐变浅②试管内壁有油状液滴出现③试管中有少量白雾④试管内液面上升⑤水槽中有固体析出装置B中无明显现象甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应CH4＋Cl2CH3Cl＋HClCH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HClCH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HClCHCl3＋Cl2CCl4＋HCl取代反应【解析】【分析】(1)根据甲烷与氯气的反应实验条件和产物性质，分析判断实验现象；(2)根据甲烷与氯气在不同条件下的实验现象推断结论；(3)利用甲烷取代反应特点书写反应方程式；(4)根据上述反应的特点判断反应类型；【详解】(1)装置A中是甲烷与氯气在光照的条件下发生取代反应，所以装置A中的实验现象为①试管内气体颜色逐渐变浅，因为氯气被反应掉了②试管内壁有油状液滴出现，因为有四氯化碳的产生③试管中有少量白雾；产生的氯化氢与水面上的小水滴结合④试管内液面上升，试管内的产生的氯化氢会溶解在水中试管中的气压减小⑤水槽中有固体析出，因为产生的HCl溶于水使氯离子的浓度升高所以会有氯化钠晶体析出；装置B中的试管用黑色纸套套住无法进行反应，所以实验现象为装置B中无明显现象；(2)根据上述实验现象，可以得出结论甲烷与氯气在光照时才能发生化学反应；(3)上述实验A中反应的化学方程式：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl、CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl、CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl、CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl；(4)上述反应的反应类型是取代反应；12．利用甲烷与氯气发生取代反应，同时获得副产品盐酸的设想在工业上已成为现实。某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：根据要求填空：根据要求填空：（1）A装置发生反应的离子方程式是_________________________________。C装置中CH4与Cl2生成一氯代物的化学反应方程式是___________________________。（2）导管a的作用是____________。仪器b的名称是____________。（3）D装置中的石棉上均匀附着潮湿的KI，其作用是______________。（4）E装置的作用是____________。（填序号）。A．收集气体B．吸收氯气C．防止倒吸D．吸收氯化氢（5）该装置的缺陷是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是_______.A．CH4B．CH3ClC．CH2Cl2D．CHCl3E.CCl4（6）设V(Cl2)/V(CH4)=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应______。【答案】MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2+2H2OCH4+Cl2CH3Cl+HCl平衡内外压强干燥管吸收过量氯气CDABx≥4【解析】【分析】A装置：实验室用浓盐酸和二氧化锰在加热条件下发生反应生成Cl2，B装置：干燥Cl2，装置C：经干燥后和甲烷在光照条件下发生取代反应，生成多种氯代烃和HCl，D装置：吸收过量的氯气，E装置：最后生成的HCl溶于水生成盐酸，球形漏斗球形部分具有较大空间，能防止倒吸，与有机物可用分液的方法分离，据此分析。【详解】（1）MnO2能将HCl（浓）氧化为Cl2，A中制取Cl2反应的化学方程式MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，离子反应为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，C装置中CH4与Cl2生成一氯代物，反应的化学反应方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；（2）A装置制取氯气，导管a连接分液漏斗和烧瓶，其作用为：平衡气压，使浓盐酸能够顺利流下；根据仪器的构造可知，仪器b为球形干燥管；（3）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气；（4）甲烷和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷为气态，反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开，甲烷和氯气发生取代反应生成氯化氢，氯化氢极易溶于水，球形干燥管球形体积大，能防止倒吸；答案选CD；（4）一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，所以尾气的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等气体，应进行尾气处理，该装置的缺陷是没有进行甲烷和生成的一氯甲烷等尾气处理；答案选AB；（6）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，若理论上欲获得最多的氯化氢，设=x，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4。【点睛】易错点为（6）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl。13．为了确定三种可燃性气体：CH4、H2和CO(简称试验气)，分别将它们在O2中燃烧，再将燃烧后的产物分别依次通过图中A、B两个洗气瓶．试回答：(1)装置A中的液体是______，装置B中的液体是______；(2)若装置A的质量增加，B的质量不变，则待测试验气是______；(3)若装置A质量不变，B的质量增加，则试验气是______；(4)若装置A、B的质量都增加，则试验气是______，若这时装置B的质量增加mg，则装置A的质量增加______．【答案】浓H2SO4NaOH溶液氢气COCH49/11mg【解析】【分析】CH4燃烧生成二氧化碳和水，H2燃烧生成水，CO燃烧生成二氧化碳；浓硫酸可吸收水分，质量增加，NaOH溶液可以吸收二氧化碳，质量增加。【详解】（1）如果气体先通过氢氧化钠溶液，水蒸气会溶于氢氧化钠溶液中，导致测量不准确，所以应该先通过浓硫酸再通过氢氧化钠溶液，所以A是浓硫酸，B是氢氧化钠溶液；（2）若装置A的质量增加，B的质量不变，说明该气体燃烧后只生成水，气体是氢气；（3）若装置A质量不变，B的质量增加，说明该气体燃烧后只生成二氧化碳，气体是一氧化碳；（4）若装置A、B的质量都增加，说明该气体燃烧后生成二氧化碳和水，该气体是甲烷，B质量增加的量是二氧化碳，方程式CH4+2O2CO2+2H2O知，A质量增加的量=mg/44×(2×18)=9m/11g。14．己知化合物X是离子化合物，其离子具有相同的电子层结构。X遇水剧烈反应，产生的气体甲是天然气的主要成分。（1）气体甲的电子式________________；写出反应①的化学方程式：________________________；（2）向溶液乙中通入过量CO2的离子方程式：________________________________；（3）利用以上原理，某同学为了探究气体甲的还原性并检验产物设计如图1的实验：Ⅰ、请从图2装置中选择适合作为图1中A部分的装置，适合的是________（填装置序号）；Ⅱ、正确选择发生装置后，连接装置进行实验。一段时间后，出现以下实验现象：C硬质玻璃管里黑色粉末变成红色；D干燥管里白色粉末变成蓝色；E装置中澄清石灰水变浑浊；尾气燃烧产生蓝色火焰。①图1中D干燥管里的试剂可能是________，其作用是________________。②若C中红色固体是一种单质，氧化产物是平均相对分子质量为36的混合气体，写出硬质玻璃管中发生反应的化学方程式：________________________________；Ⅲ、实验完毕后，要先后熄灭C和F处的酒精灯，应后熄灭的是________处酒精灯，理由是________________。【答案】Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-Ⅰ无水硫酸铜检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水2CH4+7CuO7Cu+CO+CO2+4H2OC停止加热C玻璃管后，继续通入甲烷至玻璃管冷却，避免炽热铜粉被氧化，且尾气是可燃气体，可能含有有毒的CO，要用燃烧法除去【解析】【分析】(1)气体甲是天然气的主要成分，则甲为CH4，X是离子化合物，其离子具有相同的电子层结构，且X与水反应得到甲烷与沉淀，沉淀能被氢氧化钠溶液溶解，金属应为Al，应是金属碳化物与水反应，可推知X为Al4C3，反应得到的沉淀为氢氧化铝；(2)生成沉淀为Al(OH)3，可与氢氧化钠溶液反应生成NaAlO2，二氧化碳过量，反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸氢根离子；(3)Ⅰ．根据制取气体的反应特点选择发生装置；Ⅱ．①根据一段时间后，C硬质玻璃管里黑色粉末变成红色，说明得到红色固体单质乙为Cu，干燥管D中白色粉末变成蓝色等现象，可知干燥管D中的试剂可能是无水硫酸铜，其作用是检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水；②甲烷与氧化铜反应的氧化产物是平均相对分子质量为36的混合气体，则为一氧化碳和二氧化碳的混合物，据质量守恒书写方程式；Ⅲ．实验完毕后，应后熄灭的是C处酒精灯，理由是停止加热C玻璃管后，继续通入甲烷至玻璃管冷却，避免炽热铜粉被氧化；尾气是可燃气体，可能含有有毒的CO，要用燃烧法除去。【详解】(1)气体甲为CH4，为共价化合物，电子式为，反应①为碳化铝的水解反应，化学方程式为Al4C3+12H2O=4Al(OH)3+3CH4；(2)向NaAlO2溶液中通入过量CO2，反应生成碳酸氢钠和氢氧化铝沉淀，正确的离子方程式为：AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+HCO3-；(3)Ⅰ．根据碳化铝与水在常温下剧烈反应，生成大量气体，故利用碳化铝制取气体，图2中适合作为气体发生装置的是Ⅰ，因为装置Ⅰ适合于固体和液体在常温下制取气体，而且能够很好的控制反应的进行和开始，并能够控制反应速率，故答案为：Ⅰ；Ⅱ．①根据一段时间后，干燥管D中白色粉末变成蓝色等现象，可知干燥管D中的试剂可能是无水硫酸铜，其作用是检验甲烷与氧化铜反应的产物是否含有水；②甲烷与氧化铜反应的氧化产物是平均相对分子质量为36