2018-2019版高中化學(xué) 第3章 重要的有機(jī)化合物 第1節(jié) 認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物 第1課時(shí) 甲烷的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)學(xué)案 魯科版必修2.doc

《2018-2019版高中化學(xué) 第3章 重要的有機(jī)化合物 第1節(jié) 認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物 第1課時(shí) 甲烷的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)學(xué)案 魯科版必修2.doc》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《2018-2019版高中化學(xué) 第3章 重要的有機(jī)化合物 第1節(jié) 認(rèn)識(shí)有機(jī)化合物 第1課時(shí) 甲烷的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)學(xué)案 魯科版必修2.doc（14頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

第1課時(shí)　甲烷的性質(zhì)與結(jié)構(gòu) 一、甲烷的存在、用途及結(jié)構(gòu) 1．有機(jī)化合物 (1)定義：有機(jī)化合物是指絕大多數(shù)含碳的化合物，但含碳的化合物不一定是有機(jī)化合物。 (2)性質(zhì)：多數(shù)有機(jī)物具有較低的熔、沸點(diǎn)，難溶于水，可以燃燒。 2．甲烷的存在與用途 (1)甲烷的存在 甲烷是天然氣、沼氣、油田氣和煤礦坑道氣的主要成分。我國(guó)的天然氣主要分布在中西部地區(qū)及海底。 (2)甲烷的主要用途 以甲烷為主要成分的天然氣和沼氣都是理想的清潔能源。甲烷還可用做化工原料。 3．甲烷的組成與結(jié)構(gòu) 分子式 電子式 結(jié)構(gòu)式 分子模型 球棍模型 填充模型 CH4 甲烷分子空間構(gòu)型為正四面體形，碳原子位于中心，4個(gè)氫原子位于頂點(diǎn)，4個(gè)C—H鍵的長(zhǎng)度和強(qiáng)度相等，夾角相等。 例1　下列各圖均能表示甲烷的分子結(jié)構(gòu)，其中更能反映其真實(shí)存在狀況的是(　　) 答案　D 解析　在這幾種形式中，分子結(jié)構(gòu)示意圖、球棍模型及填充模型均能反映甲烷分子的空間構(gòu)型，但填充模型更能形象的表達(dá)出H、C的位置及所占比例；電子式只反映原子的最外層電子的成鍵情況。 例2　下圖是CH4、CCl4、CH3Cl分子的球棍模型圖，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面體結(jié)構(gòu) B．CH4、CCl4都是正四面體結(jié)構(gòu) C．CH4和CCl4中的化學(xué)鍵均為非極性鍵 D．CH4、CCl4的結(jié)構(gòu)相同，性質(zhì)也相同 考點(diǎn)　甲烷的組成和結(jié)構(gòu) 題點(diǎn)　甲烷分子結(jié)構(gòu)的拓展 答案　B 解析　CCl4的分子結(jié)構(gòu)同CH4相似，為正四面體結(jié)構(gòu)，CH3Cl中的C—H和C—Cl鍵不同，不是正四面體結(jié)構(gòu)，而是四面體結(jié)構(gòu)。 思維啟迪 一個(gè)碳原子以4個(gè)單鍵與其他原子相結(jié)合時(shí)： (1)如果這4個(gè)原子相同，則分別在四面體的頂點(diǎn)上，構(gòu)成正四面體。 (2)如果這4個(gè)原子不相同，則分別在四面體的頂點(diǎn)上，但不是正四面體。 (3)無(wú)論這4個(gè)原子是否相同，都不可能在同一平面上，并且最多有3個(gè)原子共面。 二、甲烷的性質(zhì) 1．甲烷的物理性質(zhì) 甲烷是無(wú)色無(wú)味、極難溶于水、密度比空氣小的氣體。 2．甲烷的化學(xué)性質(zhì) (1)具有穩(wěn)定性 通常情況下，甲烷性質(zhì)比較穩(wěn)定，與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿不反應(yīng)，與高錳酸鉀溶液等強(qiáng)氧化劑也不反應(yīng)。 (2)氧化反應(yīng)——可燃性 將甲烷在空氣中點(diǎn)燃，觀(guān)察燃燒現(xiàn)象并檢驗(yàn)燃燒產(chǎn)物： 燃燒現(xiàn)象 檢驗(yàn)產(chǎn)物 方法 現(xiàn)象 結(jié)論 淡藍(lán)色 火焰 在火焰上方罩一個(gè)干燥的燒杯 燒杯內(nèi)壁有液珠產(chǎn)生 生成了水 在火焰上方罩一個(gè)涂有澄清石灰水的燒杯 燒杯內(nèi)壁變渾濁 生成了二氧化碳 甲烷燃燒的化學(xué)方程式為CH4＋2O2CO2＋2H2O。 (3)取代反應(yīng) ①實(shí)驗(yàn)探究甲烷與氯氣的反應(yīng) 實(shí)驗(yàn)操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 A裝置：a.試管內(nèi)氣體黃綠色逐漸變淺， b.試管內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)， c.試管中有少量白霧生成， d.試管內(nèi)液面上升， e.水槽中有固體析出； B裝置：無(wú)明顯現(xiàn)象 實(shí)驗(yàn)結(jié)論 甲烷與氯氣在光照時(shí)才能發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 連續(xù)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl； CH3Cl＋Cl2CH2Cl2＋HCl； CH2Cl2＋Cl2CHCl3＋HCl； CHCl3＋Cl2CCl4＋HCl。 ②取代反應(yīng)的概念 有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)替代的反應(yīng)。 甲烷取代反應(yīng)的相關(guān)規(guī)律 反應(yīng)條件 甲烷與氯氣無(wú)光照時(shí)，不發(fā)生反應(yīng)；強(qiáng)光照射時(shí)會(huì)發(fā)生爆炸 反應(yīng)物 甲烷與鹵素單質(zhì)反應(yīng)，且鹵素單質(zhì)通常為氣態(tài)。如甲烷與氯水、溴水不反應(yīng)，但可以與氯氣、溴蒸氣發(fā)生取代反應(yīng) 生成物 與氯氣反應(yīng)產(chǎn)物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四種有機(jī)物與HCl形成的混合物，很難出現(xiàn)有機(jī)產(chǎn)物全部是某一種產(chǎn)物的現(xiàn)象，生成物中HCl的物質(zhì)的量最大 物質(zhì)的量關(guān)系 每1 mol 氫原子被取代，消耗1 mol 氯氣分子，同時(shí)生成1 mol HCl分子 例3　下列敘述中錯(cuò)誤的是(　　) A．點(diǎn)燃甲烷不一定會(huì)爆炸 B．甲烷燃燒放出大量的熱，所以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(diǎn)燃甲烷前不必進(jìn)行驗(yàn)純 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的燃燒與爆炸 答案　D 解析　甲烷與氧氣混合達(dá)到一定比例范圍時(shí)，點(diǎn)燃會(huì)發(fā)生爆炸，因此，甲烷點(diǎn)燃前要進(jìn)行驗(yàn)純。 特別提醒 點(diǎn)燃甲烷前必須檢驗(yàn)純度?？諝庵械募淄楹吭?.9%～16%(體積)范圍內(nèi)時(shí)，遇火花將發(fā)生爆炸。 例4　(2017聊城高一檢測(cè))下列有關(guān)甲烷的取代反應(yīng)的敘述正確的是(　　) A．甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比1∶1混合時(shí)發(fā)生取代反應(yīng)只生成CH3Cl B．甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物中CH3Cl最多 C．甲烷與氯氣的取代反應(yīng)產(chǎn)物為混合物 D．1 mol甲烷生成CCl4，最多消耗2 mol氯氣 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷取代反應(yīng)的原理 答案　C 解析　甲烷與氯氣一旦反應(yīng)，不會(huì)停止在某一步，四種有機(jī)產(chǎn)物都會(huì)產(chǎn)生，得不到純凈的CH3Cl，A錯(cuò)誤，C正確；甲烷與氯氣的取代反應(yīng)每取代1 mol H原子，消耗1 mol氯氣，生成1 mol HCl，故產(chǎn)生的HCl最多，B錯(cuò)誤；1 mol甲烷生成CCl4最多消耗4 mol氯氣，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 特別提示 (1)無(wú)論甲烷和氯氣的比例如何，發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物都是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl的混合物。 (2)甲烷與氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的產(chǎn)物中，CH3Cl為氣體，CH2Cl2、CHCl3和CCl4為液體。 例5　下列反應(yīng)屬于取代反應(yīng)的是(　　) A．CH4C＋2H2 B．2HI＋Cl2===2HCl＋I(xiàn)2 C．CH4＋2O2CO2＋2H2O D．C2H6＋Cl2C2H5Cl＋HCl 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　取代反應(yīng)類(lèi)型判斷 答案　D 解析　取代反應(yīng)是指有機(jī)物分子里的某些原子或原子團(tuán)被其他原子或原子團(tuán)所替代的反應(yīng)。選項(xiàng)A中的反應(yīng)為分解反應(yīng)；選項(xiàng)B中的反應(yīng)為置換反應(yīng)，不屬于有機(jī)反應(yīng)類(lèi)型；選項(xiàng)C中的反應(yīng)為甲烷的氧化反應(yīng)。 思維啟迪 無(wú)機(jī)反應(yīng)中的置換反應(yīng)不屬于取代反應(yīng)。 抓住取代反應(yīng)“有上有下”的特點(diǎn)，看有機(jī)物中的原子或原子團(tuán)是否被其他原子或原子團(tuán)替換，若是，則為取代反應(yīng)。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”) (1)某有機(jī)物完全燃燒只生成CO2和H2O，說(shuō)明該有機(jī)物屬于烴(　　) (2)甲烷與Cl2的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)(　　) (3)甲烷通入酸性KMnO4溶液中可使其退色(　　) (4)甲烷與氯水、溴水能發(fā)生取代反應(yīng)(　　) (5)沼氣就是純凈的甲烷氣體(　　) (6)16 g CH4分子中含有4NA個(gè)C—H鍵(　　) (7)天然氣屬于不可再生能源(　　) (8)通過(guò)燃燒法觀(guān)察火焰顏色可鑒別CH4和CO(　　) (9)甲烷不能使酸性KMnO4溶液退色，故甲烷不能發(fā)生氧化反應(yīng)(　　) (10)甲烷的一氯代物只有一種結(jié)構(gòu)證明甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)而非平面正方形結(jié)構(gòu)(　　) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)　(5)　(6)√　(7)√　(8)　(9)　(10) 2．為驗(yàn)證甲烷分子中含有碳、氫兩種元素，可將其燃燒產(chǎn)物通過(guò)①濃硫酸?、诔吻迨宜、蹮o(wú)水硫酸銅。正確的順序是(　　) A．①②③ B．②③ C．②③① D．③② 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒產(chǎn)物的檢驗(yàn) 答案　D 解析　要證明CH4中含有碳、氫兩種元素，可通過(guò)證明CO2和H2O的存在來(lái)證明，可選擇②和③；但應(yīng)注意檢驗(yàn)的先后順序，即先證明水后證明CO2。 3．(2017成都月考)若甲烷與氯氣以物質(zhì)的量之比1∶3混合，在光照下得到的有機(jī)產(chǎn)物可能是①CH3Cl?、贑H2Cl2?、跜HCl3?、蹸Cl4，其中正確的是(　　) A．只有① B．只有② C．①②③的混合物 D．①②③④的混合物 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷取代反應(yīng)的原理 答案　D 解析　甲烷與氯氣在光照的條件下，發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)總共有五種產(chǎn)物，①CH3Cl，②CH2Cl2，③CHCl3，④CCl4和HCl，因此答案選D。 4．如果使0.5 mol甲烷完全跟Cl2發(fā)生取代反應(yīng)并生成等物質(zhì)的量的四種氯代物，則需要消耗氯氣(　　) A．0.5 mol B．1 mol C．1.5 mol D．1.25 mol 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷取代反應(yīng)的原理 答案　D 解析　利用原子守恒法：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4中的碳原子都是從CH4中來(lái)的，故這四種氯代物共0.5 mol，每種氯代物均為0.125 mol，含氯原子的物質(zhì)的量為0.125 mol1＋0.125 mol2＋0.125 mol3＋0.125 mol4＝1.25 mol。而從甲烷分子中每取代1 mol氫原子，就消耗1 mol Cl2。因此消耗的Cl2的物質(zhì)的量也為1.25 mol。 5．按如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，燒瓶?jī)?nèi)盛有等體積的CH4和Cl2，光照一段時(shí)間后，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．只能生成CH3Cl一種有機(jī)物和HCl B．燒瓶?jī)?nèi)液面不可能上升 C．燒杯內(nèi)的液體會(huì)分層 D．向水中加入紫色石蕊溶液后無(wú)變化 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 答案　C 解析　甲烷與氯氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氫，A項(xiàng)錯(cuò)誤；生成物中的氯化氫易溶于水，使燒瓶?jī)?nèi)壓強(qiáng)減小，在外界大氣壓作用下，燒瓶?jī)?nèi)液面上升，B項(xiàng)錯(cuò)誤；生成物中一氯甲烷為氣體，二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均為液體，它們都不溶于水，所以燒杯中液體會(huì)分層，C項(xiàng)正確；生成物中含有氯化氫，氯化氫溶于水電離生成氫離子，使溶液顯酸性，可使紫色石蕊溶液變紅，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　甲烷的結(jié)構(gòu)、存在與用途 1．(2017四川資陽(yáng)高一期末)下列關(guān)于甲烷分子結(jié)構(gòu)的說(shuō)法正確的是(　　) A．甲烷分子的電子式為，分子中各原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu) B．甲烷分子中的化學(xué)鍵全部為非極性鍵 C．CH4分子比SiH4分子穩(wěn)定，說(shuō)明碳元素的非金屬性比硅元素的非金屬性強(qiáng) D．CH3Cl的四個(gè)價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)和強(qiáng)度相同，夾角相等 考點(diǎn)　甲烷的組成和結(jié)構(gòu) 題點(diǎn)　甲烷的分子結(jié)構(gòu) 答案　C 解析　甲烷分子中H原子最外層只有2個(gè)電子，不是8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；甲烷分子中的化學(xué)鍵均為極性鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；元素的非金屬性越強(qiáng)，其簡(jiǎn)單氫化物越穩(wěn)定，反之也成立，C項(xiàng)正確；一氯甲烷中C—Cl鍵與C—H鍵的鍵長(zhǎng)和強(qiáng)度不同，故四個(gè)鍵的鍵角也不完全相等，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．(2017寧波八校模擬)能夠證明甲烷分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體的事實(shí)是(　　) A．甲烷的四個(gè)碳?xì)滏I的強(qiáng)度相等 B．甲烷的四個(gè)碳?xì)滏I的鍵長(zhǎng)相等 C．甲烷的一氯代物只有一種 D．甲烷的二氯代物只有一種 考點(diǎn)　甲烷的組成和結(jié)構(gòu) 題點(diǎn)　甲烷的分子結(jié)構(gòu) 答案　D 解析　甲烷的結(jié)構(gòu)式為，其分子的空間構(gòu)型可能有兩種：①平面正方形結(jié)構(gòu)，②空間正四面體結(jié)構(gòu)。A、B、C項(xiàng)成立并不能證明甲烷分子空間構(gòu)型是①還是②。若是構(gòu)型①，則二氯甲烷有兩種結(jié)構(gòu)：和；若是構(gòu)型②，則二氯甲烷只有一種結(jié)構(gòu)，故選D。 3．(2017濟(jì)南高一檢測(cè))在我國(guó)的南海、東海海底已發(fā)現(xiàn)天然氣(含甲烷等)的水合物，它易燃燒，外形似冰，被稱(chēng)為“可燃冰”?！翱扇急钡拈_(kāi)采，有助于解決人類(lèi)面臨的能源危機(jī)。下列說(shuō)法正確的是(　　) ①甲烷屬于烴類(lèi)　②在相同條件下甲烷的密度大于空氣 ③甲烷難溶于水?、芸扇急且环N極具潛力的能源 A．①②③ B．②③④ C．①③④ D．①②④ 考點(diǎn)　甲烷的存在、物理性質(zhì)與用途 題點(diǎn)　甲烷的存在、物理性質(zhì)與用途 答案　C 解析　甲烷是最簡(jiǎn)單的烴，難溶于水，因其相對(duì)分子質(zhì)量為16，故相同條件下密度小于空氣，甲烷燃燒放出較多的熱量且產(chǎn)物為CO2和H2O，所以可燃冰是一種極具潛力的能源，因此C項(xiàng)正確。 題組二　甲烷的燃燒及相關(guān)計(jì)算 4．鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣等三種無(wú)色氣體的方法是(　　) A．通入溴水―→通入澄清石灰水 B．點(diǎn)燃―→罩上涂有澄清石灰水的燒杯 C．點(diǎn)燃―→罩上干冷燒杯―→罩上涂有澄清石灰水的燒杯 D．點(diǎn)燃―→罩上涂有澄清石灰水的燒杯―→通入溴水 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒產(chǎn)物的判斷 答案　C 解析　點(diǎn)燃，用干燥的燒杯可以檢驗(yàn)出是否生成水，從而確定原氣體是否含有氫元素；用涂有澄清石灰水的燒杯可檢驗(yàn)出是否生成CO2，從而確定原氣體中是否含有碳元素。 5．在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，11.2 L甲烷和22.4 L氧氣混合后點(diǎn)燃，恢復(fù)到原狀況時(shí)，氣體的體積共(　　) A．11.2 L B．22.4 L C．33.6 L D．44.8 L 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒的計(jì)算 答案　A 解析　甲烷燃燒的化學(xué)方程式為CH4＋2O2CO2＋2H2O，當(dāng)溫度超過(guò)100 ℃時(shí)(即水為氣態(tài))，反應(yīng)前后氣體體積不變。而在標(biāo)準(zhǔn)狀況下，水是液態(tài)，11.2 L甲烷與22.4 L 氧氣恰好完全反應(yīng)，最后只剩下二氧化碳，其體積為11.2 L。 6．(2017內(nèi)蒙古包頭九原區(qū)校級(jí)期中考試)一定質(zhì)量的甲烷燃燒后得到的產(chǎn)物為CO、CO2和水蒸氣，此混合氣體質(zhì)量為49.6 g，當(dāng)其緩慢經(jīng)過(guò)無(wú)水CaCl2時(shí)，CaCl2增重25.2 g，原混合氣體中CO2的質(zhì)量為(　　) A．12.5 g B．13.2 g C．19.7 g D．24.4 g 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒的計(jì)算 答案　B 解析　 題組三　甲烷的取代反應(yīng) 7．在常溫下，把一個(gè)盛有一定量甲烷和氯氣混合氣體的密閉玻璃容器放在光亮的地方，兩種氣體發(fā)生反應(yīng)，下列敘述中正確的是(　　) A．反應(yīng)產(chǎn)物物質(zhì)的量最多的是CH3Cl B．如果氯氣過(guò)量，則最終產(chǎn)物只有一種 C．反應(yīng)前后容器內(nèi)壓強(qiáng)不變 D．發(fā)生的反應(yīng)都屬于取代反應(yīng) 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)原理 答案　D 8．(2017四川宜賓期末考試)取一支硬質(zhì)大試管，通過(guò)排飽和食鹽水的方法先后收集半試管甲烷和半試管氯氣(如圖)，下列對(duì)于試管內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)及現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是(　　) A．反應(yīng)過(guò)程中試管內(nèi)黃綠色逐漸消失，試管壁上有油珠產(chǎn)生 B．甲烷和Cl2反應(yīng)后的產(chǎn)物有4種 C．盛放飽和食鹽水的水槽底部不會(huì)有晶體析出 D．CH4和Cl2完全反應(yīng)后液面上升，液體充滿(mǎn)試管 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 答案　A 解析　Cl2被消耗后，黃綠色消失，生成的CH2Cl2、CHCl3、CCl4均為油狀液體，所以試管壁上有油珠產(chǎn)生，A項(xiàng)正確；CH4與Cl2反應(yīng)生成4種有機(jī)物和1種無(wú)機(jī)物，共有5種產(chǎn)物，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4與Cl2反應(yīng)后最多的產(chǎn)物是HCl，HCl溶于飽和食鹽水會(huì)有NaCl晶體析出，C項(xiàng)錯(cuò)誤；取代產(chǎn)物CH2Cl2、CHCl3、CCl4是油狀液體，而CH3Cl是氣體，不溶于飽和食鹽水，故液體不會(huì)充滿(mǎn)試管，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 9．已知正四面體形分子E和單質(zhì)分子G反應(yīng)，生成四面體形分子L和分子M(組成E分子的元素的原子序數(shù)小于10，組成G分子的元素為第3周期的元素)，如圖所示，則下列判斷中不正確的是(　　) A．常溫常壓下，E、L均為氣態(tài)有機(jī)物 B．E是一種含有10個(gè)電子的分子 C．上述反應(yīng)的類(lèi)型是置換反應(yīng) D．上述4種物質(zhì)中有3種為共價(jià)化合物 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　取代反應(yīng)類(lèi)型的判斷 答案　C 解析　正四面體形分子E，組成E分子的元素的原子序數(shù)都小于10，E由兩種元素組成，灰色球只形成一個(gè)共價(jià)鍵，所以是H，黑色球表示C，所以E是甲烷；直線(xiàn)形分子G，組成G分子的元素為第3周期的元素，且G是雙原子分子，所以G是Cl2，該反應(yīng)是甲烷和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)生成一氯甲烷和氯化氫，即L是一氯甲烷，M是氯化氫。常溫常壓下，甲烷、一氯甲烷均是氣體，A項(xiàng)正確；E是甲烷分子，含有10個(gè)電子，B項(xiàng)正確；甲烷中的氫原子被氯原子取代生成一氯甲烷，屬于取代反應(yīng)，生成物中沒(méi)有單質(zhì)，不是置換反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；四種物質(zhì)中甲烷、一氯甲烷和HCl屬于共價(jià)化合物，所以4種物質(zhì)中有3種為共價(jià)化合物，D項(xiàng)正確。 10．在光照條件下，CH4與Cl2能發(fā)生取代反應(yīng)。使1 mol CH4與Cl2反應(yīng)，待反應(yīng)完全后測(cè)得四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，則消耗的Cl2的物質(zhì)的量為(　　) A．1.0 mol B．2.0 mol C．3.0 mol D．4.0 mol 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)原理 答案　C 解析　在光照條件下，CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)時(shí)，生成1 mol CH3Cl消耗1 mol氯氣，生成1 mol CH2Cl2消耗2 mol氯氣，生成1 mol CHCl3消耗3 mol氯氣，生成1 mol CCl4消耗4 mol氯氣。四種有機(jī)取代產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比n(CH3Cl)∶n(CH2Cl2)∶n(CHCl3)∶n(CCl4)＝1∶2∶3∶4，根據(jù)碳原子守恒可知，生成的n(CH3Cl)、n(CH2Cl2)、n(CHCl3)、n(CCl4)分別是0.1 mol、0.2 mol、0.3 mol、0.4 mol，消耗的Cl2的物質(zhì)的量為0.1 mol＋20.2 mol＋30.3 mol＋40.4 mol＝3.0 mol。 題組四　甲烷性質(zhì)的綜合 11．(2017哈爾濱高一下期中)下列關(guān)于甲烷的說(shuō)法正確的是(　　) A．實(shí)驗(yàn)室可用向上排空氣法收集甲烷 B．甲烷點(diǎn)燃之前需要驗(yàn)純 C．甲烷可以與溴水發(fā)生取代反應(yīng) D．甲烷在空氣中燃燒只能生成CO2和H2O 考點(diǎn)　甲烷的化學(xué)性質(zhì) 題點(diǎn)　甲烷化學(xué)性質(zhì)綜合 答案　B 解析　甲烷的密度小于空氣，實(shí)驗(yàn)室可用向下排空氣法收集甲烷，A項(xiàng)錯(cuò)誤；甲烷是可燃性氣體，點(diǎn)燃之前需要驗(yàn)純，B項(xiàng)正確；甲烷與溴水不發(fā)生取代反應(yīng)，與溴蒸氣在光照條件下發(fā)生取代反應(yīng)，C錯(cuò)誤；若甲烷在空氣中燃燒不完全，可能生成CO和H2O，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 12．(2017合肥高一檢測(cè))天然氣的主要成分為甲烷。下列關(guān)于甲烷的敘述中，錯(cuò)誤的是(　　) A．通常情況下，甲烷跟強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑不反應(yīng) B．甲烷化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不能被任何氧化劑氧化 C．甲烷跟氯氣反應(yīng)無(wú)論生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3還是CCl4，都屬于取代反應(yīng) D．光照條件下甲烷與Cl2反應(yīng)的四種有機(jī)產(chǎn)物都難溶于水 考點(diǎn)　甲烷的化學(xué)性質(zhì) 題點(diǎn)　甲烷化學(xué)性質(zhì)的綜合 答案　B 解析　CH4的性質(zhì)比較穩(wěn)定，通常情況下，不與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑反應(yīng)，但不是不能被任何氧化劑氧化(如能燃燒)，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4在光照條件下與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，生成4種有機(jī)產(chǎn)物，它們是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4，且均難溶于水，故C、D項(xiàng)均正確。 [綜合強(qiáng)化] 13．(2017南昌三校聯(lián)考)如圖所示，U形管的左端被水和膠塞封閉有甲烷和氯氣(體積比為1∶4)的混合氣體，假定氯氣在水中的溶解度可以忽略。將封閉有甲烷和氯氣混合氣體的裝置放置在有光亮的地方，讓混合氣體緩慢地反應(yīng)一段時(shí)間。 (1)假設(shè)甲烷與氯氣反應(yīng)充分，且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，請(qǐng)寫(xiě)出化學(xué)方程式：________________。 (2)若題目中甲烷與氯氣體積之比為1∶1，則得到的產(chǎn)物為_(kāi)_______(填字母，下同)。 A．CH3Cl　HCl B．CCl4　HCl C．CH3Cl　CH2Cl2 D．CH3Cl　CH2Cl2　CHCl3　CCl4　HCl (3)經(jīng)過(guò)幾個(gè)小時(shí)的反應(yīng)后，U形管右端的水面變化是________。 A．升高 B．降低 C．不變 D．無(wú)法確定 (4)若水中含有Na2SiO3，則在U形管左端會(huì)觀(guān)察到的現(xiàn)象是____________________________。 (5)右端玻璃管的作用是__________________________________________________________。 考點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷的取代反應(yīng)實(shí)驗(yàn) 答案　(1)CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl　(2)D　(3)B　(4)有白色膠狀沉淀生成　(5)平衡氣壓 解析　(1)因Cl2足量，若充分反應(yīng)且只產(chǎn)生一種有機(jī)物，則CH4中的四個(gè)H原子可完全被取代，生成CCl4和HCl：CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl。 (2)甲烷與氯氣的取代反應(yīng)，是四步反應(yīng)同時(shí)發(fā)生，故得到四種氯代產(chǎn)物和HCl。 (3)甲烷和氯氣在光照的條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成油狀液滴，U形管左側(cè)生成的氯化氫氣體易溶于水。壓強(qiáng)減小，U形管右端液面下降，左端液面上升。 (4)因左側(cè)生成的HCl溶于水后發(fā)生反應(yīng)：2HCl＋Na2SiO3===H2SiO3↓＋2NaCl，所以觀(guān)察到有白色膠狀沉淀生成。 (5)為了平衡氣壓，在U形管右側(cè)插入一支玻璃管。 14．(2017錦州高一檢測(cè))燃燒法是測(cè)定有機(jī)化合物分子式的一種重要方法。以下是通過(guò)燃燒法推斷物質(zhì)組成的過(guò)程，請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)某物質(zhì)A在氧氣中完全燃燒只生成二氧化碳和水。則說(shuō)明________(填字母)。 A．A一定含有C、H兩種元素，肯定不含氧元素 B．A一定含有C、H兩種元素，可能含有氧元素 C．A一定含有C、H、O三種元素 (2)甲烷在空氣中完全燃燒的化學(xué)方程式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 若2.24 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)甲烷完全燃燒后，將生成的氣體通過(guò)足量堿石灰，那么堿石灰增重的質(zhì)量是________ g。 考點(diǎn)　甲烷的氧化反應(yīng) 題點(diǎn)　甲烷燃燒的綜合 答案　(1)B (2)CH4＋2O2CO2＋2H2O　8 解析　(1)A在氧氣中完全燃燒只生成二氧化碳和水，說(shuō)明A一定含有C、H兩種元素，由于氧氣參與反應(yīng)，故無(wú)法確定是否含有氧元素。 (2)由甲烷完全燃燒的化學(xué)方程式CH4＋2O2CO2＋2H2O知，2.24 L(0.1 mol)甲烷完全燃燒生成0.1 mol CO2和0.2 mol H2O，通過(guò)堿石灰被完全吸收，堿石灰增重為0.1 mol44 gmol－1＋0.2 mol18 gmol－1＝8 g。 15．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： 試回答下列問(wèn)題： (1)請(qǐng)寫(xiě)出C裝置中生成CH3Cl的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 有人認(rèn)為E中有氯化氫產(chǎn)生，不能證明甲烷與氯氣發(fā)生了取代反應(yīng)，你認(rèn)為他的看法________(填“正確”或“不正確”)。 (2)B裝置有三種功能：①控制氣流速率；②混勻混合氣體；③________________。 (3)一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)D裝置中的棉花由白色變?yōu)樗{(lán)色，則棉花上可能預(yù)先滴有________溶液。 (4)E裝置中除鹽酸外，還含有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為_(kāi)_______(填字母)。 a．分液法 b．蒸餾法 c．結(jié)晶法 (5)將1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，充分反應(yīng)后生成的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_(kāi)_______，生成HCl的總物質(zhì)的量為_(kāi)_______。 考點(diǎn)　甲烷的綜合應(yīng)用 題點(diǎn)　實(shí)驗(yàn)綜合 答案　(1)CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl　正確 (2)干燥氣體　(3)淀粉KI　(4)a　(5)3 mol　3 mol 解析　(2)盛放的是濃硫酸，利用其吸水性，可做干燥劑。(3)藍(lán)色一般可能是無(wú)水硫酸銅遇水變藍(lán)，也可能是淀粉遇碘單質(zhì)變藍(lán)，根據(jù)裝置圖，只能是淀粉遇碘變藍(lán)，因此棉花上預(yù)先滴有淀粉KI溶液，利用氯氣把碘置換出來(lái)。(4)有機(jī)物為鹵代物，不溶于水，可以采用分液的方法進(jìn)行分離，故a正確。(5)設(shè)CH3Cl為x mol，則CH2Cl2為(x＋0.1) mol，CHCl3為(x＋0.2) mol，CCl4為(x＋0.3) mol，根據(jù)碳原子守恒，x＋x＋0.1＋x＋0.2＋x＋0.3＝1，解得x＝0.1，因此消耗氯氣的物質(zhì)的量為(0.1＋0.22＋0.33＋0.44) mol＝3 mol，消耗氯氣的物質(zhì)的量等于生成HCl的物質(zhì)的量，即3 mol。