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3.
1.1甲烷
一、选择题每小题4分,共48分,每小题只有一个正确选项1.下列说法正确的是 C.CH2Cl2为正四面体结构D.CCl4为平面正方形结构
2.将1mol甲烷和适量的Cl2混合后光照,充分反应后生成的CH3Cl、CH2Cl
2、CHCl
3、CCl4四种有机产物的物质的量依次增大
0.1mol,则参加反应的Cl2的物质的量为 A.
1.5mol B.3molC.
4.5molD.6mol3.下列叙述正确的是 A.由甲烷分子呈正四面体形结构可推知一氯甲烷分子也呈正四面体形结构B.在甲烷的四种氯的取代物中,只有四氯甲烷是非极性分子C.由甲烷CH4的氯代物有4种,可推知乙烷结构式为的氯代物有6种D.点燃CH4前不需要检验其纯度4.下列关于甲烷的叙述正确的是 A.甲烷分子的空间构型是正四面体,所以,CH2Cl2有两种不同构型B.甲烷可以与氯气发生取代反应,因此,可以使氯水褪色C.甲烷能够燃烧,在一定条件下会发生爆炸,因此,是矿井安全的重要威胁之一D.甲烷能使KMnO4溶液褪色5.把1mol甲烷和4mol氯气组成的混合气体充入到大试管中将此试管倒立在盛有饱和食盐水的水槽里,放在光亮处,一段时间后,推测可能观察到的现象
①黄绿色逐渐消失
②试管壁上有油珠
③试管内水面上升
④水槽内有少量晶体析出A.只有
①③B.只有
①②③C.只有
①③④D.
①②③④6.如图所示,集气瓶内充满某混合气体,置于光亮处,将滴管内的水挤入集气瓶后,烧杯中的水会进入集气瓶,则集气瓶中的气体可能是
①CO、O2
②Cl
2、CH4
③NO
2、O2
④N
2、H2A.
①②B.
②④C.
③④D.
②③7.1mol甲烷和Cl2发生取代反应,待反应完成后,测得四种取代物的物质的量相等,则消耗Cl2的物质的量为 A.
0.5molB.2molC.
2.5molD.4mol8.瓦斯爆炸是空气中含甲烷5%~
15.4%体积分数遇火所产生的,发生爆炸最强烈时,甲烷在空气中的体积分数大约为 A.
10.5%B.
9.5%C.8%D.5%9.在一定条件下,下列物质可与甲烷发生化学反应的是 A.溴水B.氯水C.氧气D.高锰酸钾溶液10.下图是CH
4、CCl
4、CH3Cl的分子球棍模型图下列说法正确的是 A.CH
4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构B.CH
4、CCl4都是正四面体结构C.CH4和CCl4中的化学键完全相同D.CH
4、CCl4的结构相同,性质也相同
11.在光照条件下,将体积相同的甲烷气体和Cl2常温、常压下混合,得到的混合物中物质的量最多的是 A.CH3Cl B.CH2Cl2C.CHCl3D.HCl答案1.B 甲烷为正四面体结构,CCl4也是正四面体结构,CH2Cl2为四面体结构,但不是正四面体结构2.B 解答此题宜用原子守恒法CH3Cl、CH2Cl
2、CHCl
3、CCl4中的碳原子都是从CH4中来的,故这四种取代物共1mol,设CH3Cl的物质的量为x,则x+x+
0.1mol+x+
0.2mol+x+
0.3mol=1mol,得x=
0.1mol,即CH3Cl、CH2Cl
2、CHCl
3、CCl4四种有机产物的物质的量依次为
0.1mol、
0.2mol、
0.3mol、
0.4mol,含Cl原子的物质的量共为
0.1mol×1+
0.2mol×2+
0.3mol×3+
0.4mol×4=3mol而一个Cl2分子中只有一个Cl原子参加取代反应,因此消耗的Cl2也为3mol4.C A中,由于甲烷是正四面体结构,四个顶点中任意两个氢原子都是相邻关系,故CH2Cl2不存在不同构型B中,CH4只能跟氯气在光照下反应,与氯水不反应D中,CH4比较稳定,不能被KMnO4溶液氧化5.D 氯气被消耗后,黄绿色消失生成的CH2Cl
2、CHCl
3、CCl4均为油状液体,又因为氯气被消耗,气体的体积减小,试管内水面上升生成的HCl溶于水降低了NaCl的溶解度,有NaCl析出6.D 从题目的叙述情况看,所选气体组必须是与水作用后混合气体总体积减小的,此时应注意CH4与Cl2的取代反应生成HCl,HCl易溶于水,因此应选D7.C 依据CH4与Cl2的取代反应规律可知1个Cl2分子取代1个H原子,同时生成1个HCl分子所以由碳原子守恒可得,产生四种取代产物均为
0.25mol,生成
0.25molCH3Cl需消耗nCl2=
0.25mol,生成
0.25molCH2Cl2需消耗nCl2=
0.5mol,生成
0.25molCHCl3需消耗nCl2=
0.75mol,生成
0.25molCCl4需消耗nCl2=
1.0mol,因此总共消耗nCl2=
2.5mol8.B 由CH4+2O2CO2+2H2O可知瓦斯爆炸最强烈时,CH4和O2的体积比应为1∶2,因此CH4与空气的体积比为1∶≈1∶
9.5那么它在空气中的体积分数为×100%≈
9.5%,选B9.C 甲烷化学性质比较稳定,在常温常压下不易被氧气、高锰酸钾溶液氧化,但在点燃条件下与氧气发生反应;甲烷与Cl2在光照条件下发生取代反应,但与溴水、氯水不反应10.B CH3Cl中的C—Cl共价键和C—H共价键键能、键长及键的牢固性均不同,故CH3Cl不是正四面体结构,CH4和CCl4的性质也不相同———————————————————————————
12.一定质量的甲烷燃烧后的产物为CO、CO2和水蒸气,此混合气体质量为
49.6g,当其缓慢经过无水CaCl2时,CaCl2增重
25.2g原混合气体中CO2的质量为 A.
12.5gB.
13.2gC.
19.7gD.
24.4g
二、非选择题共52分13.15分如图所示,U形管的左端被水和胶塞封闭有甲烷和氯气体积比为1∶4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之比为1∶1,则得到的产物为________填字母编号A.CH3Cl HClB.CCl4 HClC.CH3Cl CH2Cl2D.CH3Cl CH2Cl2 CHCl3 CCl4 HCl3经过几个小时的反应后,U形管右端的水柱变化是________填字母编号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_______________________________________________________________________
14.18分利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程,其设计的模拟装置如下根据设计要求回答1B装置有三种功能
①控制气流速度;
②均匀混合气体;
③______________2设VCl2/VCH4=x,若理论上欲获得最多的氯化氢,则x值应________3D装置的石棉中均匀混有KI粉末,其作用是________________________4E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在C装置中,经过一段时间的强光照射,发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生,写出置换出黑色小颗粒的化学方程式________________________________________________________________________6E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________该装置还有缺陷,原因是没有进行尾气处理,其尾气主要成分为________填序号a.CH4 b.CH3Cl c.CH2Cl2 d.CHCl3 e.CCl415.12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,针管用日光照射一段时间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甲管中发生的化学反应类型为________3反应后,甲管中剩余气体能用下列试剂吸收的是________A.水B.氢氧化钠溶液C.硝酸银溶液D.饱和食盐水4反应后,若将甲管中的物质推入盛有适量AgNO3溶液的小试管中会观察到________,若再向其中滴入几滴石蕊试液,又观察到________________16.7分取标准状况下CH4和过量O2的混合气体840mL,点燃,将燃烧后的气体用过量碱石灰吸收,碱石灰质量增加
0.600g回答下列问题1碱石灰吸收后所剩气体的体积为________标准状况下2原混合气体中CH4与O2的体积比为______答案
11.D Cl2和CH4气体的取代反应,无论按何体积比混合都将会发生各步取代反应它不像无机反应那样固定反应物计量数可确定生成物种类无机反应易于控制,有机反应则不易控制在某一阶段,CH4与Cl2的每一步取代反应中都有HCl生成,因此得到的反应混合物中物质的量最多的是HCl
12.B 经过CaCl2被吸收的为水蒸气,即nH2O==
1.4mol,根据CH4的组成可知,CO和CO2的物质的量之和为=
0.7mol,设CO2的质量为x,则CO的质量为
49.6g-
25.2g-x,故有关系式+=
0.7mol,解得x=
13.2g13.1CH4+4Cl2CCl4+4HCl 2D 3B 4有白色胶状沉淀生成 5平衡气压解析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,CH4+4Cl2CCl4+4HCl2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HCl3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5为了平衡气压,在U形管右侧插有一个玻璃管14.1干燥混合气体 2大于或等于4 3吸收过量的氯气 4CD 5CH4+2Cl2C+4HCl 6分液 ab解析1B装置的三个作用
①控制气流速度从而达到合适的反应比例;
②均匀混合气体,便于后续实验;
③干燥混合气体2当发生反应CH4+4Cl2CCl4+4HCl时生成HCl气体最多,所以要保证=x≥43KI能吸收多余的Cl2,反应的化学方程式为Cl2+2KI===2KCl+I24E装置既吸收反应生成的HCl气体,同时还防止倒吸5根据信息知黑色小颗粒应为碳粉,根据原子守恒应为CH4+2Cl2C+4HCl6分离难溶于水的油状液体可用分液法15.1
②③ 2取代反应 3B4液体分为两层,产生白色沉淀 溶液变红解析在光照下,甲烷与氯气发生连锁反应CH4+Cl2CH3Cl+HCl,CH3Cl+Cl2CH2Cl2+HCl,CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl,CHCl3+Cl2CCl4+HCl1理论上,甲烷与氯气体积比为1∶4时二者恰好完全反应,而该针管里氯气与甲烷体积比为5∶14∶1,说明氯气过量,最终气体中仍有氯气该反应进行缓慢,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4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反应生成AgCl白色沉淀,同时因CH2Cl
2、CHCl
3、CCl4难溶于水而看到液体分为两层,若加入几滴石蕊,溶液会变红16.1336mL 21∶4解析1CH4+2O2CO2+2H2O1molCH4完全燃烧得到的CO2和H2O共80g,原混合气体中nCH4==
0.0075mol,CH4的体积为
0.0075mol×
22.4×103mL·mol-1=168mL,剩余气体的体积=840mL-168mL×3=336mL2VCH4∶VO2=168mL∶840mL-168mL=1∶4。