2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 課時作業(yè)11 3.1.1 甲烷的性質(zhì)（含解析）新人教版必修2.doc

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課時作業(yè)11　甲烷的性質(zhì) 一、選擇題 1．煤礦瓦斯爆炸往往與甲烷有關(guān)，下列敘述中錯誤的是(　　) A．點(diǎn)燃甲烷不必事先進(jìn)行驗(yàn)純 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)燃混有空氣的甲烷不一定會爆炸 【解析】　甲烷的爆炸極限為5%～15.4%(即甲烷體積在空氣中含量為5%～15.4%)。如果甲烷中混有空氣，點(diǎn)燃時可能會發(fā)生爆炸，因此點(diǎn)燃之前必須驗(yàn)純。 【答案】　A 2．下列說法中正確的是(　　) 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 【答案】　C 3．近年來，科學(xué)家在海底發(fā)現(xiàn)了一種冰狀物質(zhì)——可燃冰，其有效成分為甲烷，下列說法正確的是(　　) ①甲烷屬于烴類?、谠谙嗤瑮l件下，甲烷的密度大于空氣?、奂淄殡y溶于水?、芸扇急且环N極具潛力的能源 A．①②③　　　　　　B．②③④ C．①③④ D．①②④ 【答案】　C 4．鑒別甲烷、一氧化碳和氫氣三種無色氣體的方法，是將它們分別(　　) A．先后通入溴水和澄清的石灰水 B．點(diǎn)燃后罩上涂有澄清石灰水的燒杯 C．點(diǎn)燃，先后罩上干燥的冷燒杯和涂有澄清石灰水的燒杯 D．點(diǎn)燃后罩上涂有澄清石灰水的燒杯，通入溴水 【解析】　用干燥的冷燒杯可以檢出是否生成水，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以檢出是否生成CO2，從而確定原氣體中是否含有碳元素。 【答案】　C 5．將試管中的甲烷和氯氣光照一段時間后，拔開橡膠塞，實(shí)驗(yàn)過程中不可能觀察到的現(xiàn)象是(　　) A．試管中氣體的黃綠色變淺 B．試管中有火星出現(xiàn) C．試管壁上有油狀液滴出現(xiàn) D．試管口有白霧 【解析】　甲烷和氯氣光照一段時間后試管內(nèi)氣體顏色逐漸變淺，內(nèi)壁有油狀液滴出現(xiàn)，拔開橡膠塞試管口有少量白霧出現(xiàn)。故選B。 【答案】　B 6．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．甲烷分子中4個C—H鍵的強(qiáng)度相同 B．甲烷分子中4個C—H鍵的長度相同 C．甲烷的一氯代物只有1種 D．甲烷的二氯代物只有1種 【解析】　若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu)，則甲烷分子中4個C—H鍵的長度和強(qiáng)度也可以相同，A、B錯誤；若甲烷為平面正方形結(jié)構(gòu)，則二氯甲烷應(yīng)有2個氯原子分別在鄰位和對位兩種結(jié)構(gòu)。而實(shí)際上二氯甲烷只有1種結(jié)構(gòu)，所以甲烷不是平面正方形結(jié)構(gòu)，而是正四面體結(jié)構(gòu)，D項(xiàng)正確。 【答案】　D 7．在常溫和光照條件下，可與甲烷發(fā)生反應(yīng)的是(　　) A．氧氣 B．氯氣 C．酸性高錳酸鉀溶液 D．濃硫酸 【解析】　常溫下甲烷性質(zhì)穩(wěn)定，與濃硫酸、酸性高錳酸鉀溶液不發(fā)生反應(yīng)。在常溫和光照條件下，氧氣不能與甲烷發(fā)生反應(yīng)，但氯氣能與甲烷發(fā)生取代反應(yīng)。 【答案】　B 8．下列物質(zhì)中，不能和氯氣發(fā)生取代反應(yīng)的是(　　) A．CH3Cl B．CCl4 C．CH2Cl2 D．CH4 【答案】　B 9．下列物質(zhì)分子中，屬于正四面體結(jié)構(gòu)的是(　　) A．CCl4 B．CHCl3 C．CH2Cl2 D．CH3Cl 【解析】　只有CCl4是正四面體，另外三種物質(zhì)都只是四面體，但不是正四面體。 【答案】　A 10．下列關(guān)于甲烷的敘述中不正確的是(　　) A．甲烷是烴類物質(zhì)中相對分子質(zhì)量最小的物質(zhì) B．1 mol CH4在光照條件下最多能與4 mol Cl2反應(yīng) C．甲烷的二氯代物只有一種結(jié)構(gòu)可以證明甲烷為正四面體結(jié)構(gòu) D．甲烷與空氣的體積比為1∶2時，混合氣體點(diǎn)燃爆炸最劇烈 【解析】　A項(xiàng)，CH4是由C、H兩種元素組成的最簡單的烴，相對分子質(zhì)量最小，正確；B項(xiàng)，1 mol CH4含有4 mol H，全部被取代需要4 mol Cl2，正確；C項(xiàng)，若CH4是平面正方形結(jié)構(gòu)，CH4的二氯代物(CH2Cl2)結(jié)構(gòu)必然有兩種，故CH4的二氯代物只有一種結(jié)構(gòu)可以證明CH4不是平面正方形，而是正四面體結(jié)構(gòu)，正確；D項(xiàng)，1 mol CH4完全燃燒消耗2 mol O2，因此，CH4與O2的體積比為1∶2時，混合氣體點(diǎn)燃恰好完全反應(yīng)，爆炸最劇烈，錯誤。 【答案】　D 11．對的敘述正確的是(　　) A．有兩種結(jié)構(gòu) B．只有一種結(jié)構(gòu) C．含有非極性鍵 D．有四種結(jié)構(gòu) 【解析】　甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體。若氫原子分別被兩個氯原子、兩個氟原子代替，其結(jié)構(gòu)變?yōu)樗拿骟w，碳原子位于四面體的中心位置，兩個氯原子、兩個氟原子不管從哪個方向與碳原子相連，它們都分別處在相鄰的位置。故只有一種結(jié)構(gòu)，如圖所示。C—Cl、C—F均為極性鍵。若換成結(jié)構(gòu)式仍為一種而不是兩種。CH2Cl2只有一種結(jié)構(gòu)，可證明CH4是正四面體結(jié)構(gòu)，而不是平面正方形結(jié)構(gòu)。 【答案】　B 12．1 mol CH4和Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，待反應(yīng)完全后，測得四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量相等，則消耗的Cl2為(　　) A．0.5 mol B．2 mol C．2.5 mol D．4 mol 【解析】　1 mol CH4與Cl2發(fā)生取代反應(yīng)，欲使四種有機(jī)取代物的物質(zhì)的量相等，則生成的CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4各為0.25 mol，該四種取代物中n(Cl)＝0.25 mol(1＋2＋3＋4)＝2.5 mol，根據(jù)取代反應(yīng)的特點(diǎn)知n(Cl2)＝2.5 mol。Cl2取代CH4中的1個氫原子，消耗1分子Cl2，生成1分子HCl。 【答案】　C 二、非選擇題 13．(1)某氣態(tài)烴在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.8 L，其質(zhì)量為2 g，該烴中氫元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%，則該烴的分子式為________，電子式為________，結(jié)構(gòu)式為________，空間構(gòu)型為________，在光照條件下該烴與氯氣反應(yīng)生成氣態(tài)有機(jī)物的化學(xué)方程式為：____________________________。 (2)如圖立方體中心的“?”表示甲烷分子中的碳原子，請?jiān)诹⒎襟w的頂點(diǎn)用“?”表示出與之緊鄰的4個氫原子的位置。 【解析】　(1)該烴的物質(zhì)的量為n＝2.8 L/22.4 Lmol－1＝0.125 mol，該烴的摩爾質(zhì)量為M＝2 g/0.125 mol＝16 gmol－1；1 mol該烴中含氫原子的物質(zhì)的量為n(H)＝16 g25%/1 gmol－1＝4 mol；1 mol該烴中含碳原子的物質(zhì)的量為n(C)＝16 g(1－25%)/12 gmol－1＝1 mol，所以分子式為CH4。 (2)CH4分子是以碳原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，在立方體中互不相鄰的4個頂點(diǎn)即構(gòu)成正四面體結(jié)構(gòu)。 【答案】　(1)CH4　 　正四面體結(jié)構(gòu) CH4＋Cl2CH3Cl＋HCl (2)或 14．某氣體X可能由H2、CO、CH4中的一種或幾種組成，將X氣體燃燒，把燃燒后生成的氣體通過A、B兩個洗氣瓶，如圖所示。試回答下列問題： (1)若A洗氣瓶的質(zhì)量增加，B洗氣瓶的質(zhì)量不變，則氣體X是________。 (2)若A洗氣瓶的質(zhì)量不變，B洗氣瓶的質(zhì)量增加，則氣體X是________。 (3)若A、B兩個洗氣瓶的質(zhì)量都增加，則氣體X可能是(完成下表，可不填滿，也可補(bǔ)充)： 【解析】　(1)X燃燒只生成H2O。(2)X燃燒只生成CO2。(3)X燃燒既生成CO2也生成H2O。 【答案】　(1)H2　(2)CO　(3)①CH4?、贖2、CO?、跦2、CH4?、蹸O、CH4?、軭2、CO、CH4 15．如圖是某同學(xué)利用日常用品注射器設(shè)計(jì)的簡易實(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，氣體在甲管中反應(yīng)，試管放在光亮處一段時間。 (1)下列是某同學(xué)預(yù)測的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象： ①氣體最終變?yōu)闊o色；②實(shí)驗(yàn)過程中，甲管活塞向內(nèi)移動；③甲管內(nèi)壁有油珠；④產(chǎn)生火花。 其中正確的是________。 (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________。 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)全部推入盛有適量AgNO3溶液的小試管中會觀察到________________________________；若再向其中滴入幾滴石蕊溶液，又觀察到________________________________。 【解析】　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，二者恰好完全反應(yīng)，而甲中甲烷與氯氣體積比為1∶5，說明氯氣過量，反應(yīng)后仍有氯氣剩余。該反應(yīng)進(jìn)行緩慢，不會產(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。 (2)甲烷分子中的四個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會與AgNO3溶液反應(yīng)生成AgCl白色沉淀，同時因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 16．根據(jù)下圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置回答有關(guān)問題： (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)V(Cl2)/V(CH4)＝x，若理論上欲獲得最多的氯化氫，則x的值應(yīng)為________。 (3)D裝置的石棉中均勻混有KI粉末，其作用是________。 (4)E裝置的作用是________(填編號)。 A．收集氣體 B．吸收氯氣 C．防止倒吸 D．吸收氯化氫 (5)E裝置除生成鹽酸外，還含有有機(jī)物，從E中分離出鹽酸的最佳方法為________。該裝置存在的缺陷是沒有進(jìn)行尾氣處理，其尾氣的主要成分為________(填編號)。 A．CH4 B．CH3Cl C．CH2Cl2 D．CHCl3 E．CCl4 【解析】　(1)濃H2SO4吸水，可干燥混合氣體；(2)CH4和Cl2在光照條件下發(fā)生連鎖取代反應(yīng)，V(Cl2)/V(CH4)≥4時生成氯化氫最多，故x≥4。(3)過量的氯氣進(jìn)入D裝置，發(fā)生反應(yīng)：Cl2＋2KI===2KCl＋I(xiàn)2，所以D裝置可以吸收過量的Cl2。(4)E為防倒吸裝置，燒杯中含有水，可吸收HCl氣體。(5)鹽酸與有機(jī)物不互溶，故可用分液法分離；尾氣成分是多余的CH4和產(chǎn)物CH3Cl。 【答案】　(1)干燥混合氣體　(2)大于或等于4　(3)吸收過量的氯氣　(4)C、D　(5)分液　A、B