学年高中化学必修2同步练习31第1课时《甲烷》.docx
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学年高中化学必修2同步练习31第1课时《甲烷》
3-1-第1课时 甲烷
一、选择题
1．（2012·经典习题选萃）如下图所示均能表示甲烷的分子结构，哪一种更能反映其真实存在状况（ ）
A．Ⅰ B．Ⅱ
C．ⅢD．Ⅳ
答案：
D
点拨：
第Ⅳ种情况既能表示出甲烷的空间构型，又能表示出分子中C、H原子的相对大小，和甲烷分子的真实结构最接近，故选D。
2．（2011·四川雅安中学高2013届第二学期月考）人类已知的化合物种类最多的是（ ）
A．第ⅠA族元素的化合物
B．第ⅢA族元素的化合物
C．第ⅣA族元素的化合物
D．第ⅦA族元素的化合物
答案：
C
点拨：
种类最多的化合物是含碳化合物，碳位于元素周期表第ⅣA族。
3．能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是（ ）
A．甲烷的4个碳氢键的键能相等
B．甲烷的4个碳氢键的键长相等
C．甲烷的一氯代物只有1种
D．甲烷的二氯代物只有1种
答案：
D
点拨：
先把CH4分子空间构型的几种可能性画出来，然后依次思考排列可得到答案。
4．下列物质常温下呈气态的是（ ）
A．CH3ClB．CH2Cl2
C．CHCl3D．CCl4
答案：
A
点拨：
CH4的四种氯代产物在常温下，只有CH3Cl是气体，其它3种都是液体。
5．（2012·经典习题选萃）若甲烷与氯气以物质的量之比11混合，在光照下得到的取代产物是（ ）
①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4
A．只有①B．只有③
C．①②③的混合物D．①②③④的混合物
答案：
D
点拨：
甲烷和氯气在光照下发生的四步取代反应是连锁反应，反应进行到哪一步不是由反应物甲烷和氯气的物质的量之比来决定的。
即使是甲烷和氯气的物质的量之比是11的情况，也不会仅发生CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl这样一种取代反应，因为一旦生成CH3Cl后，CH3Cl分子中的氢原子又可继续被氯原子取代，因此其产物不是纯净的CH3Cl，而是四种取代产物的混合物。
有机化学反应比较复杂，它不像无机反应那样，只要有反应物的化学计量数便可确定生成物的种类和数量。
6．下列分子具有正四面体结构的是（ ）
答案：
AD
点拨：
本题主要考查甲烷分子的正四面体结构。
由甲烷分子的结构，推导其取代物的分子结构。
同时应明确正面体结构中各键应完全一样。
CH4为正四面体结构，若CH4分子中4个氢原子被氯原子取代后，与CH4分子结构相似，而CHCl3、CH2BrCl分子中各键不完全相同，均不属于正四面体结构。
7．（2012·经典习题选萃）一定质量的甲烷燃烧后得到的产物为CO、CO2和水蒸气，此混合气重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．13.2g
C．19.7gD．24.4g
答案：
B
点拨：
这是一道考查有机化合物燃烧的题。
一般有机化合物完全燃烧的产物为CO2和水蒸气。
本题中甲烷是不完全燃烧。
具体情况分析如下：
8．下图是CH4、CCl4、CH3Cl的分子球棍模型图。
下列说法正确的是（ ）
A．CH4、CCl4和CH3Cl都是正四面体结构
B．CH4、CCl4都是正四面体结构
C．CH4和CCl4中的化学键完全相同
D．CH4、CCl4的结构相同，性质也相同
答案：
B
9．有机物分子里的某些原子（或原子团）被其他原子（或原子团）代替的反应叫取代反应，下列化学反应中不属于取代反应的是（ ）
A．CH2Cl2＋Br2―→CHBrCl2＋HBr
B．CH3OH＋HCl―→CH3Cl＋H2O
C．2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑
D．H—CH2—CH2—OH―→CH2===CH2＋H2O
答案：
CD
点拨：
C的反应不是有机物的反应，故不是取代反应。
在D的反应中，H—CH2—CH2—OH没有原子或原子团被其代替，故不是取代反应。
10．以下关于甲烷的说法中错误的是（ ）
A．甲烷分子是由极性键构成的分子
B．甲烷分子具有正四面体结构
C．甲烷分子中四个C—H键是完全等价的键
D．甲烷分子中具有非极性键
答案：
D
点拨：
甲烷分子中的碳与氢原子之间形成的共用电子对一定偏向碳原子，属于极性共价键；甲烷分子中的四个碳氢键均是等同的极性共价键，所以D错误。
二、非选择题
11．（2012·经典习题选萃）三个装有CH4和Cl2混合气体的集气瓶，用玻璃片盖好瓶口后，分别作如下处理，各有怎样的现象发生？
（1）①置于黑暗中：
_________________________________；
②将点燃的镁条靠近集气瓶外壁：
_____________________；
③放在有光线的房子里：
_____________________________。
（2）CH4和Cl2发生的一系列反应都是________（填反应类型）反应，请写出CH4和Cl2反应生成一氯甲烷的化学方程式：
_________________________________________________。
（3）若要使0.5molCH4完全和Cl2发生取代反应，并生成相同物质的量的四种取代产物，则需要Cl2的物质的量为（ ）
A．2.5molB．2mol
C．1.25molD．0.5mol
答案：
（1）①无明显现象 ②爆炸 ③黄绿色逐渐变浅，有油状液滴生成
（2）取代 CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl （3）C
点拨：
对于有机反应，反应条件非常重要，通过控制反应条件，可使CH4和Cl2的取代反应发生的现象不同。
0.5molCH4生成等物质的量的4种取代产物，即0.125molCH3Cl、0.125molCH2Cl2、0.125molCHCl3、0.125molCCl4，则所需n（Cl2）＝0.125mol×1＋0.125mol×2＋0.125mol×3＋0.125mol×4＝1.25mol，故选C项。
12．有3mL甲烷和一氧化碳的混合气体，完全燃烧恰好用去了3mL氧气，则此混合气体中甲烷和一氧化碳的体积比是多少？
答案：
1∶2
点拨：
CH4＋2O2―→CO2＋2H2O,2CO＋O2===2CO2，假设甲烷的体积为x，一氧化碳的体积为y，则分别消耗的氧气的物质的量为2x、0.5y，故有：
x＋y＝3mL,2x＋0.5y＝3mL，解得2x＝y。
所以此混合气体中甲烷和一氧化碳的体积比为1：
2。
13．（2012·试题调研）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的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）经过几个小时的反应后，U型管右端的玻璃管中水柱的变化是（ ）
A．升高B．降低
C．不变D．无法确定
（3）已知CH4分子在空间呈四面体形状，1个C原子与4个H原子各共用一对电子形成4条共价键，C原子位于中心，4个H原子位于4个顶点。
如图所示为一个立方体，已画出1个C原子（在立方体中心）、1个H原子（在立方体顶点）和1条共价键（实线表示）。
请画出另外3个H原子的合适位置和3条共价键。
答案：
（1）CH4＋4Cl2CCl4＋4HCl
（2）B
（3）
14．（2012·经典习题选萃）如图所示，某气体X可能由H2、CO、CH4中的一种或几种组成，将X气体燃烧后生成的气体通过A、B两个洗气瓶。
试回答下列问题：
（1）若A洗气瓶的质量增加，B洗气瓶的质量不变，则气体X是________；
（2）若A洗气瓶的质量不变，B洗气瓶的质量增加，则气体X是________；
（3）若A、B两个洗气瓶的质量都增加，则X气体可能是（完成下表，可不填满，也可补充）：
①
②
③
④
⑤
答案：
（1）H2
（2）CO
（3）
①
CH4
②
H2、CO
③
H2、CH4
④
CO、CH4
⑤
H2、CO、CH4
点拨：
本题主要考查根据洗气瓶中溶液质量的变化来确定X气体的成分。
2H2＋O22H2O,2CO＋O22CO2，
CH4＋2O2CO2＋2H2O
由浓H2SO4吸收水，石灰水吸收CO2，得：
（1）若A洗气瓶质量增加，B洗气瓶质量不变，则说明X气体燃烧只生成水，故X为H2。
（2）若A洗气瓶质量不变，B洗气瓶质量增加，则说明X气体燃烧只有CO2生成，故X为CO。
（3）若A、B两个洗气瓶质量增加，则说明X气体的燃烧产物既有H2O又有CO2，它可以是CH4或下列组合：
H2、CO，H2、CH4，CO、CH4，H2、CO、CH4。
15．已知某种气态矿物燃料含有碳和氢两种元素。
为了测定这种燃料中碳和氢两种元素的质量，可将气态燃料放入足量的氧气中燃烧，并使产生的气体全部通入如图所示的装置，得到如下表所列的实验数据（假设产生的气体完全吸收）。
实验前
实验后
（干燥剂＋U形管）的质量
101.1g
102.9g
（石灰水＋广口瓶）的质量
312.0g
314.2g
根据实验数据求：
（1）实验完毕后，生成物中水的质量为________g。
假设广口瓶里生成一种正盐，其质量为______g。
（2）生成的水中氢元素的质量为________g。
（3）生成的CO2中碳元素的质量为________g。
（4）气态矿物燃料中碳元素与氢元素的质量比为__________。
答案：
（1）1.8 5
（2）0.2 （3）0.6 （4）31
点拨：
干燥剂应选择只吸收水而不吸收CO2的固体干燥剂，如无水CaCl2。
m（H2O）＝102.9g－101.1g＝1.8g
m（CaCO3）＝×100＝5g
m（H）＝1.8g×＝0.2g
m（C）＝×12＝0.6g
m（C）m（H）＝0.60.2＝31
甲烷发生取代反应的有关规律
（1）反应条件和反应物
反应条件为光照，反应物为卤素单质。
例如甲烷与氯水、溴水不反应，但可以与氯气发生取代反应。
（2）反应产物（以CH4与Cl2反应为例）
反应生成的产物是CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3和CCl4四种有机物与氯化氢形成的混合物，虽然反应物的比例、反应的时间长短等因素会造成各种产物的比例不一，但很难出现全部是某一种产物的现象。
（3）物质的量的关系
CH4与Cl2发生取代反应时，每1molH原子被取代，消耗1molCl2分子，同时生成1mol的HCl分子。
温馨提示：
（1）有机反应比较复杂，常伴随很多副反应发生，因此有机反应方程式常用“―→”。
（2）CH4与Cl2的反应逐步进行，应分步书写。
（3）当n（CH4）：
n（Cl2）＝1：
1时，反应并不只发生CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl，其他反应仍同时发生。
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