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1、2022高中化學(xué) 每日一題之快樂暑假 第09天 甲烷的分子結(jié)構(gòu)(含解析)新人教版
光照條件下,下列各組混合物中幾乎沒有發(fā)生反應(yīng)的是
A.甲烷和溴蒸氣
B.氫氣和氯氣
C.甲烷和氧氣
D.甲烷和氯氣
【參考答案】C
【試題解析】甲烷與氧氣反應(yīng)的條件是點燃。
(1)組成與結(jié)構(gòu)
名稱
分子式
電子式
結(jié)構(gòu)式
分子模型
甲烷
CH4
(2)空間結(jié)構(gòu)
①分子結(jié)構(gòu)示意圖
②結(jié)構(gòu)特點及空間構(gòu)型
具有正四面體結(jié)構(gòu),其中,4個C—H鍵的長度和強(qiáng)度相同,夾角相等;碳原子位于正四面體的中心,4個氫原子位于4個頂點。
甲烷分子中4個C—H鍵相同,
2、在空間可能有兩種對稱分布即正四面體結(jié)構(gòu)和平面正方形結(jié)構(gòu)。假設(shè)甲烷是平面正方形結(jié)構(gòu),則CH2Cl2分子中的5個原子必在同一平面上,應(yīng)有兩種結(jié)構(gòu):、。若CH2Cl2有兩種結(jié)構(gòu),則必然有熔、沸點等物理性質(zhì)不同的兩種物質(zhì),而科學(xué)研究發(fā)現(xiàn),CH2Cl2只有一種熔、沸點。故甲烷為正四面體結(jié)構(gòu)。
1.下列敘述錯誤的是
A.通常情況下,甲烷與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑不發(fā)生反應(yīng)
B.光照條件下,甲烷能與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)
C.甲烷的氯代物CHCl3、CCl4都難溶于水
D.甲烷在光照條件下能與氧氣發(fā)生反應(yīng)
2.煤礦發(fā)生瓦斯爆炸往往與礦坑中的甲烷有關(guān),下列敘述中錯誤的是
A.點燃甲烷不必事先進(jìn)行驗純
3、
B.甲烷燃燒放出大量的熱,所以甲烷是一種很好的氣體燃料
C.煤礦的礦井要注意通風(fēng)并嚴(yán)禁煙火,以防爆炸事故的發(fā)生
D.點燃混有空氣的甲烷不一定會爆炸
3.如圖所示均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu),下列說法錯誤的是
A.Ⅰ將各原子看成了質(zhì)點,為立體結(jié)構(gòu)示意圖
B.Ⅱ為電子式,表示甲烷分子中有8個電子
C.Ⅲ為球棍模型,棍代表甲烷分子內(nèi)含有的共價鍵
D.Ⅳ為比例模型,能表示出甲烷的空間構(gòu)型及各原子的相對大小
4.某研究小組為了探究甲烷和氯氣反應(yīng)的情況,設(shè)計了幾個實驗,請?zhí)顚懴铝锌瞻?
【實驗一】
用如圖所示裝置,收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體, 光照后觀察到量筒內(nèi)形成一段水柱,認(rèn)
4、為有氯化氫生成。
(1)該反應(yīng)的反應(yīng)類型為 ,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 (只寫第一步)。
(2)水槽中盛放的液體應(yīng)為 (填序號)。
A.水 B.飽和石灰水 C.飽和食鹽水 D.飽和NaHCO3溶液
【實驗二】
收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體,光照反應(yīng)后,滴加AgNO3溶液,看到有白色沉淀生成,認(rèn)為有氯化氫生成。
(3)該實驗設(shè)計的錯誤之處是 。
【實驗三】
步驟一:收集半試管氯氣,加入10 mL 蒸餾水,充分振蕩,用儀器測得溶液的pH=3.26。
步驟二:收集一試管甲烷和氯氣的混合氣體(各占50%)
5、,在40 W的日光燈下光照6 min后,加入10 mL 蒸餾水,充分振蕩,用儀器測得pH=1.00。
(4)判斷該反應(yīng)中有氯化氫生成的依據(jù)是 。
步驟三:用5支試管充滿甲烷和氯氣的混合氣體(各占50%),分別放在40 W的日光燈下光照不同時間后,加入10 mL 蒸餾水,充分振蕩,測得pH如下表:
編號
1
2
3
4
5
光照時間
2 min
4 min
6 min
8 min
10 min
反應(yīng)后pH
1.86
1.62
1.00
1.00
1.00
(5)該實驗可得到結(jié)論:
6、 。
步驟四:探究不同光照條件對甲烷與氯氣反應(yīng)的影響。
(6)試設(shè)計一個可行的實驗方案:_________________________________________________________。
1.【答案】D
2.【答案】A
【解析】如果甲烷中混有空氣,點燃時可能會發(fā)生爆炸,因此點燃之前必須驗純。
3.【答案】B
【解析】Ⅱ表示電子式,但略去了碳原子的內(nèi)層電子,甲烷分子中應(yīng)含有10個電子。
4.【答案】(1)取代反應(yīng) CH4+Cl2CH3Cl+HCl
(2)C
(3)氯水中加入AgNO3溶液也會產(chǎn)生白色沉淀,從而無法確定反應(yīng)中有氯化氫生成
(4)步驟二
7、測得的pH的具體值比步驟一的低
(5)相同條件下,一定時間內(nèi),光照時間越長,甲烷與氯氣反應(yīng)的越充分,生成的HCl越多(其他合理答案也可)
(6)用5支試管充滿甲烷和氯氣的混合氣體(各占50%),分別放在不同功率的日光燈下照射相同時間后,加入10 mL 蒸餾水,充分振蕩,測pH
【解析】(1)CH4在光照下與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)生成CH3Cl等,第一步反應(yīng)方程式為CH4+Cl2CH3Cl+HCl。
(2)由于量筒中的Cl2能與水、飽和石灰水、飽和NaHCO3溶液反應(yīng),所以水槽中盛放的液體應(yīng)為飽和食鹽水。
(3)該實驗的目的是通過AgNO3溶液來驗證HCl的生成,但由于Cl2溶解在水中時也
8、會產(chǎn)生Cl-,從而無法確定生成的白色AgCl沉淀是否是由于生成HCl引起的,所以該實驗設(shè)計存在錯誤。
(4)步驟一、二中氯氣體積相同,氯氣溶于水中生成HCl、HClO,HClO是弱酸,且Cl2與H2O不能完全反應(yīng),所以步驟一測定出的pH=3.26。步驟二中測定出溶液的pH=1.00<3.26,說明步驟二中產(chǎn)生的酸的濃度更大,即步驟二中CH4與Cl2發(fā)生了取代反應(yīng)而生成了HCl。
(5)從表中數(shù)據(jù)可以看出,隨著時間的推移,反應(yīng)后所得溶液的pH逐漸變小,說明甲烷與氯氣反應(yīng)的光照時間越長,甲烷取代反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率越高。從表中數(shù)據(jù)還可看出,6 min、8 min、10 min時所得溶液pH相同,說明6
9、 min后CH4與Cl2反應(yīng)發(fā)生完全。
(6)類比步驟三的方法,步驟三是時間為變量,步驟四用光照強(qiáng)度為變量,從而可設(shè)計出相應(yīng)的方案。
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10、________________________________________
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