2020高中化學(xué)第三章有機(jī)化合物第一節(jié)第1課時(shí)甲烷的性質(zhì)增分練含解析新人教必修2

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1、第1課時(shí) 甲烷的性質(zhì) 1．下列物質(zhì)中，在一定條件下，可與甲烷發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的是(　　) A．氯氣 B．溴水 C．四氯化碳 D．酸性KMnO4溶液 答案：A 2．要驗(yàn)證甲烷中含有碳、氫元素，可將其完全燃燒的產(chǎn)物依次通過(guò)(　　) ①濃硫酸?、跓o(wú)水硫酸銅?、鄢吻迨宜? A．①②③ B．②③ C．②③① D．③② 解析：要驗(yàn)證甲烷中含有碳、氫元素，可檢驗(yàn)燃燒產(chǎn)物中含有水和二氧化碳，其中無(wú)水硫酸銅粉末遇水變藍(lán)色，二氧化碳使澄清石灰水變渾濁，故將燃燒產(chǎn)物依次通過(guò)無(wú)水硫酸銅和澄清石灰水即可。 答案：B 3．能夠證明甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體的事實(shí)是 (　　) A．甲烷

2、分子中4個(gè)C—H鍵的強(qiáng)度相同 B．甲烷分子中4個(gè)C—H鍵的長(zhǎng)度相同 C．甲烷的一氯代物只有1種 D．甲烷的二氯代物只有1種 答案：D 4．將1 mol甲烷和適量的Cl2混合后光照，充分反應(yīng)后生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次增大0.1 mol，則參加反應(yīng)的Cl2的物質(zhì)的量為(　　) A．1.5 mol B．3 mol C．4.5 mol D．6 mol 解析：解答此題宜用原子守恒法。CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是由CH4而來(lái)，故這四種取代物共1 mol，設(shè)CH3Cl物質(zhì)的量為x，則x＋(

3、x＋0.1 mol)＋(x＋0.2 mol)＋(x＋0.3 mol)＝1 mol，得x＝0.1 mol，即CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4四種有機(jī)產(chǎn)物的物質(zhì)的量依次為0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，含Cl原子的物質(zhì)的量共為0.1 mol×1＋0.2 mol×2＋0.3 mol×3＋0.4 mol×4＝3 mol，而一個(gè)Cl2分子中只有一個(gè)Cl原子參加取代反應(yīng)，因此消耗的Cl2也為3 mol。 答案：B 5．如圖是某同學(xué)用注射器設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易實(shí)驗(yàn)裝置。甲管中注入10 mL CH4，同溫同壓下乙管中注入50 mL Cl2，將乙管氣體推入甲管中，氣體在甲

4、管中反應(yīng)，針管放在光亮處一段時(shí)間。 (1)下列是某同學(xué)預(yù)測(cè)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： ①氣體最終變?yōu)闊o(wú)色；②實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，甲管活塞向內(nèi)移動(dòng)；③甲管內(nèi)壁有油珠；④產(chǎn)生火花。 其中正確的是________(填編號(hào))。 (2)甲管中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的類型為________。 (3)反應(yīng)后，甲管中剩余氣體能用下列試劑吸收的是______(填序號(hào))。 A．水 B．NaOH溶液 C．AgNO3溶液 D．飽和食鹽水 (4)反應(yīng)后，若將甲中的物質(zhì)推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會(huì)觀察到________________，若再向其中滴入幾滴石蕊試液，又觀察到________________。 解析：

5、在光照條件下，甲烷與氯氣發(fā)生反應(yīng)：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。 (1)理論上，甲烷與氯氣體積比為1∶4時(shí)，二者恰好完全反應(yīng)，而甲中氯氣與甲烷體積比為5∶1＞4∶1，說(shuō)明氯氣過(guò)量，反應(yīng)后仍有氯氣剩余。該反應(yīng)進(jìn)行緩慢，不會(huì)產(chǎn)生火花。產(chǎn)物中只有氯化氫和一氯甲烷為氣體，所以氣體的總物質(zhì)的量減小，內(nèi)部壓強(qiáng)減小，甲管活塞向內(nèi)移動(dòng)。(2)甲烷分子中的四個(gè)氫原子可被氯原子逐一取代，故甲管中發(fā)生的是取代反應(yīng)。(3)剩余氣體中含有氯氣和氯化氫，可用氫氧化鈉溶液吸收剩余氣體。(4)生成的HCl

6、會(huì)與AgNO3溶液反應(yīng)生成AgCl白色沉淀，同時(shí)因CH2Cl2、CHCl3、CCl4難溶于水而看到液體分為兩層，因Cl2有剩余，若加入幾滴石蕊，溶液會(huì)先變紅后褪色。 答案：(1)②③　(2)取代反應(yīng)　(3)B　(4)液體分為兩層，產(chǎn)生白色沉淀　溶液先變紅后褪色 (時(shí)間：40分鐘) A級(jí)　基礎(chǔ)鞏固 1．下列說(shuō)法中正確的是(　　) A．由碳、氫、氧三種元素組成的化合物一定是有機(jī)物 B．烴是含有碳元素和氫元素的化合物 C．大多數(shù)有機(jī)物熔、沸點(diǎn)較低 D．有機(jī)物都難溶于水 解析：由碳、氫、氧三種元素組成的化合物不一定是有機(jī)物，如碳酸是無(wú)機(jī)物；烴是僅含有碳元素和氫元素的有機(jī)物；多數(shù)有

7、機(jī)物熔、沸點(diǎn)較低；有些有機(jī)物易溶于水，如乙醇、乙酸等。 答案：C 2．在光照條件下，將等物質(zhì)的量的甲烷和氯氣充分反應(yīng)，所得產(chǎn)物中物質(zhì)的量最多的是 (　　) A．CH3Cl B．CH2Cl2 C．CHCl3 D．HCl 解析：在光照條件下，將等物質(zhì)的量的甲烷和氯氣充分反應(yīng)，會(huì)發(fā)生取代反應(yīng)，由于取代反應(yīng)是逐步進(jìn)行的，每一步在產(chǎn)生氯代烴的同時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生HCl，所以在所得產(chǎn)物中物質(zhì)的量最多的是HCl。 答案：D 3.如圖所示，一端封閉的U形管，封閉著的一端有CH4和Cl2的混合氣體，在水平部分有一段氣柱，已知液體與氣體不反應(yīng)，使CH4與Cl2在稍暗的光線下緩

8、慢反應(yīng)，則中間氣柱的長(zhǎng)度如何變化(假設(shè)中間氣柱未移出U形管的水平部分) (　　) A．變大 B．變小 C．不變 D．難以確定 解析：CH4與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物中只有CH3Cl為氣體，CH2Cl2、CHCl3和CCl4為液體，HCl極易溶于水中，反應(yīng)后左邊體積減小，液柱上升，右邊液柱下降，中間氣柱的壓強(qiáng)減小，所以體積變大。 答案：A 4．下列反應(yīng)中屬于取代反應(yīng)的是(　　) A．AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3 B．CH4＋2O2CO2＋2H2O C．CH2Br2＋Cl2―→CHClBr2＋HCl D．CH3CH2OHCH2===CH2↑

9、＋H2O 解析：A反應(yīng)不是有機(jī)反應(yīng)，不屬于取代反應(yīng)；B反應(yīng)為CH4燃燒，是氧化反應(yīng)；D反應(yīng)中沒(méi)有原子或原子團(tuán)被替代，不屬于取代反應(yīng)。 答案：C 5．下列關(guān)于甲烷分子結(jié)構(gòu)的說(shuō)法正確的是(　　) A．甲烷的電子式為分子中各原子都達(dá)到“8電子”穩(wěn)定結(jié)構(gòu) B．CHCl3只有一種結(jié)構(gòu)，說(shuō)明甲烷是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu) C．CH4比SiH4分子穩(wěn)定，說(shuō)明碳元素比硅元素非金屬性強(qiáng) D．CH3Cl的四個(gè)價(jià)鍵的長(zhǎng)度和強(qiáng)度相同，夾角相等 解析：A項(xiàng)，H最外層有2個(gè)電子，不是“8電子”，故錯(cuò)誤；B項(xiàng)，如果甲烷是正方形、三氯甲烷也只有一種結(jié)構(gòu)，故錯(cuò)誤；C項(xiàng)，非金屬性越強(qiáng)，其氫化物越穩(wěn)定，反之也成

10、立，故正確；D項(xiàng)，一氯甲烷的四個(gè)價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和強(qiáng)度不同，故錯(cuò)誤。 答案：C 6．(2018·全國(guó)卷Ⅱ)實(shí)驗(yàn)室中用如圖所示的裝置進(jìn)行甲烷與氯氣在光照下反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。 光照下反應(yīng)一段時(shí)間后，下列裝置示意圖中能正確反映實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的是(　　) 解析：甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生反應(yīng)：CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl，CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl，CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。黃綠色的氯氣參加了反應(yīng)，逐漸減少，生成無(wú)色的氣體，因此試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺；反應(yīng)生成的HCl極易溶于水，使試管內(nèi)氣體壓強(qiáng)減小，因此試管內(nèi)液面上升；生成的CH2Cl2

11、、CHCl3、CCl4均為無(wú)色油狀液體，附著在試管壁上，因此試管壁上出現(xiàn)油狀液滴；生成的HCl氣體遇到水蒸氣溶解生成鹽酸小液滴，形成白霧，因此試管中有少量白霧。綜合上述現(xiàn)象，答案選D。 答案：D B級(jí)　能力提升 7．為了驗(yàn)證甲烷的燃燒產(chǎn)物，某同學(xué)設(shè)計(jì)了甲烷的燃燒實(shí)驗(yàn)(如圖1所示)。 　　 　　　　　　　 圖1　　　　　　　　圖2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置完成下列實(shí)驗(yàn)步驟和現(xiàn)象。 (1)點(diǎn)燃甲烷前必須進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)步驟是________，其操作方法是 _____________________________________________________。 (2)開啟抽氣裝置后，在漏

12、斗下方點(diǎn)燃甲烷，可觀察到的現(xiàn)象是 _____________________________________________________。 (3)如果將B、C兩個(gè)裝置的位置交換，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論產(chǎn)生的影響是_______________________________________________________。 (4)已知CH4分子在空間呈正四面體形狀，1個(gè)C原子與4個(gè)H原子各共用一對(duì)電子形成4條共價(jià)鍵，C原子位于中心，4個(gè)H原子位于4個(gè)頂點(diǎn)。如圖2所示為一個(gè)立方體，已畫出1個(gè)C原子(在立方體中心)、1個(gè)H原子(在立方體頂點(diǎn))和1條共價(jià)鍵(實(shí)線表示)。請(qǐng)畫出另外3個(gè)H原子的合適位置

13、和3條共價(jià)鍵。 解析：(1)為了防止甲烷中混有氧氣，在點(diǎn)燃時(shí)發(fā)生爆炸，所以點(diǎn)燃前要驗(yàn)純；其驗(yàn)純的操作為用排水法收集一小試管甲烷，然后靠近點(diǎn)燃的酒精燈，如果發(fā)出“噗”的聲音則表明純凈，如果發(fā)出尖銳的爆鳴聲則表明不純凈。 (2)開啟抽氣裝置后，在抽氣作用下，甲烷的燃燒火焰被吸入漏斗內(nèi)，甲烷燃燒生成二氧化碳和水蒸氣，無(wú)水硫酸銅遇到水會(huì)變藍(lán)色，二氧化碳使澄清石灰水變渾濁。 (3)C中為澄清石灰水溶液，B、C兩個(gè)裝置的位置交換，先檢驗(yàn)二氧化碳，二氧化碳通過(guò)澄清石灰水，則會(huì)帶出水蒸氣，用B中無(wú)水硫酸銅檢驗(yàn)水時(shí)，無(wú)法確定水是否是由甲烷燃燒生成的。 答案：(1)驗(yàn)純　用排水法收集一小試管甲烷，然后靠近

14、點(diǎn)燃的酒精燈，如果發(fā)出“噗”的聲音則表明純凈，如果發(fā)出尖銳的爆鳴聲則表明不純凈 (2)火焰被吸入漏斗內(nèi)，干燥管中蘸有無(wú)水CuSO4的棉花慢慢變藍(lán)，洗氣瓶中澄清石灰水逐漸變渾濁 (3)不能驗(yàn)證甲烷燃燒是否產(chǎn)生水蒸氣 (4) 8．利用甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)制取副產(chǎn)品鹽酸的設(shè)想在工業(yè)上已成為現(xiàn)實(shí)。某化學(xué)興趣小組通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室中模擬上述過(guò)程，其設(shè)計(jì)的模擬裝置如下： 根據(jù)設(shè)計(jì)要求回答： (1)B裝置有三種功能：①控制氣流速度；②均勻混合氣體；③________________。 (2)設(shè)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x值應(yīng)________。 (3)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，

15、其作用是_____________ _____________________________________________________。 (4)E裝置的作用是________(填序號(hào))。 A．收集氣體 B．吸收氯氣 C．防止倒吸 D．吸收氯化氫 (5)在C裝置中，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的強(qiáng)光照射，發(fā)現(xiàn)硬質(zhì)玻璃管內(nèi)壁有黑色小顆粒產(chǎn)生，寫出置換出黑色小顆粒的化學(xué)方程式____。 (6)E裝置除生成鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出有機(jī)物的最佳方法為_____________________________________________。 該裝置還有缺陷，原因是沒(méi)

16、有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣主要成分為________ (填序號(hào))。 a．CH4　b．CH3Cl　c．CH2Cl2　d．CHCl3　e．CCl4 解析：(1)B裝置的三個(gè)作用：①控制氣流速度從而達(dá)到合適的反應(yīng)比例；②均勻混合氣體，便于后續(xù)實(shí)驗(yàn)；③干燥混合氣體。(2)當(dāng)反應(yīng)：CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl時(shí)生成HCl氣體最多，所以要保證＝x≥4。(3)KI能吸收多余的Cl2，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cl2＋2KI===2KCl＋I(xiàn)2。(4)E裝置既吸收反應(yīng)生成的HCl氣體，同時(shí)還防止倒吸。(5)據(jù)信息知黑色小顆粒應(yīng)為炭粉，根據(jù)原子守恒應(yīng)為：CH4＋2Cl2C＋4HCl。(6)分離難溶于水的油狀液體可用分液法。 答案：(1)干燥混合氣體　(2)大于或等于4　(3)吸收過(guò)量的氯氣　(4)CD　(5)CH4＋2Cl2C＋4HCl (6)分液　ab