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1、2022高中化學 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，甲烷與強酸、強堿、強氧化劑不發(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并嚴禁煙火，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
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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