最简单的有机化合物——甲烷_章节学习

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题型：简答题

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简答题

（2015春•济南校级月考）利用甲烷与氯气发生取代反应，同时获得副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组拟在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：

根据要求填空：

（1）导管a的作用是______．仪器b的名称是______．B装置有三种功能；①控制气体流速；②将气体混合均匀；③______．

（2）A装置发生反应的离子方程式是______．C装置中CH4与Cl2生成一氯代物的化学反应方式是______

（3）D装置中的石棉上均匀附着潮湿的KI，其作用是______．

（4）E装置中除了有盐酸生成外，还含有有机物．从E中分离出盐酸的最佳方法为______．E装置的作用是______．（填序号）．

A．收集气体 B．吸收氯气 C．防止倒吸 D．吸收氯化氢

（5）该装置的缺陷是没有进行尾气处理，其尾气的主要成分是______．

A、CH4B、CH3lC、CH2Cl2D、CHCl3E、CCl4．

正确答案

解：（1）A装置制取氯气，导管a连接分液漏斗和烧瓶，其作用为：平衡气压，使浓盐酸能够顺利流下，B装置有三种功能：①控制气体流速；②使气体混合均匀；③干燥气体，仪器b为球形干燥管，吸收尾气氯气，防止污染环境，用该装置吸收可防止倒吸，

故答案为：平衡气压，使液体能够顺利流下；干燥管；干燥混合气体；

（2）MnO2能将HCl（浓）氧化为MnCl2和Cl2，A中制取Cl2反应的化学方程式MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，离子反应为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，C装置中CH4与Cl2生成一氯代物，反应为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，

故答案为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

（3）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气，

故答案为：吸收过量的氯气；

（4）甲烷和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷为气态，反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开，甲烷和氯气发生取代反应生成氯化氢，氯化氢极易溶于水，球形干燥管球形体积大，能防止倒吸，

故答案为：分液；CD；

（5）一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，所以尾气的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等气体，应进行尾气处理，该装置的缺陷是没有进行甲烷和生成的一氯甲烷等尾气处理，

故答案为：AB．

解析

解：（1）A装置制取氯气，导管a连接分液漏斗和烧瓶，其作用为：平衡气压，使浓盐酸能够顺利流下，B装置有三种功能：①控制气体流速；②使气体混合均匀；③干燥气体，仪器b为球形干燥管，吸收尾气氯气，防止污染环境，用该装置吸收可防止倒吸，

故答案为：平衡气压，使液体能够顺利流下；干燥管；干燥混合气体；

（2）MnO2能将HCl（浓）氧化为MnCl2和Cl2，A中制取Cl2反应的化学方程式MnO2+4HCl（浓）MnCl2+Cl2↑+2H2O，离子反应为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O，C装置中CH4与Cl2生成一氯代物，反应为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，

故答案为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O；CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

（3）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气，

故答案为：吸收过量的氯气；

（4）甲烷和氯气发生取代反应，产物为氯化氢和一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳；其中一氯甲烷为气态，反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开，甲烷和氯气发生取代反应生成氯化氢，氯化氢极易溶于水，球形干燥管球形体积大，能防止倒吸，

故答案为：分液；CD；

（5）一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，所以尾气的主要成分是可能存在剩余的甲烷和生成的一氯甲烷等气体，应进行尾气处理，该装置的缺陷是没有进行甲烷和生成的一氯甲烷等尾气处理，

故答案为：AB．

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题型：单选题

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单选题

1mol甲烷完全和氯气发生取代反应，生成四种取代产物的物质的量相同，那么消耗氯气的物质的量为（　　）

A0.5mol

B2mol

C2.5mol

D4mol

正确答案

C

解析

解：甲烷和氯气在光照条件下发生反应，生成有机物有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4，HCl，1mol甲烷完全与氯气发生取代反应，若生成相同物质的量的四种取代物，所以每种取代物的物质的量是0.25mol，甲烷和氯气的取代反应中，被取代的氢原子的物质的量与氯气的物质的量相等，所以

生成0.25mol一氯甲烷需要氯气0.25mol氯气，

生成0.25mol二氯甲烷需要氯气0.5mol，

生成0.25mol三氯甲烷需要氯气0.75mol氯气，

生成0.25mol四氯化碳需要氯气1mol，

所以总共消耗氯气的物质的量=0.25mol+0.5mol+0.75mol+1mol=2.5mol，

故选C．

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题型：简答题

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简答题

利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组通过在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如下：

（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③______

（2）设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x≥______

（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是______．

（4）写出C装置中所发生反应的化学反应方程式（任意写一个）：______．

（5）E装置中除盐酸外，还含有有机物，从E中分离出盐酸的最佳方法为______．

A、分液法 B、蒸馏法 C、萃取分液法 D、结晶法

该装置还有缺陷，原因是没有进行尾气处理，其尾气主要成分为______（填编号）．

A、CH4 B、CH3Cl C、CH2Cl2 D、CHCl3．

正确答案

解：（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，

故答案为：干燥混合气体；

（2）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4，

故答案为：4；

（3）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气，故答案为：吸收过量的氯气；

（4）甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，故答案为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

（5）E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开；反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，只有一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，故答案为：A；AB．

解析

解：（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，

故答案为：干燥混合气体；

（2）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4，

故答案为：4；

（3）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气，故答案为：吸收过量的氯气；

（4）甲烷与氯气反应生成一氯甲烷的方程式为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl，故答案为：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；

（5）E装置中除了有盐酸生成外，还含有二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳，二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳不溶于水，能分层，可用分液分开；反应生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，只有一氯甲烷是气体，还可能有过量的甲烷，故答案为：A；AB．

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题型：简答题

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简答题

实验室中利用下列装置制取氯气并进行甲烷与氯气的取代反应，同时检验其产物中有HCl生成．试回答下列问题

（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③______

（2）设V（Cl2）/V（CH4）=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应≥______

（3）D装置的作用是______．

（4）在C装置中，经过一段时间的强光照射，发现硬质玻璃管内壁有黑色小颗粒产生，写出置换出黑色小颗粒的化学方程式______．

（5）该装置有两个缺陷（假设D装置能充分发挥作用）：一是没有进行尾气处理；二是______．

正确答案

解：（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，

故答案为：干燥混合气体；

（2）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4，

故答案为：4；

（3）氯气具有氧化性，与足量红热的铜丝反应生成氯化铜，所以，D装置能吸收过量的氯气，

故答案为：吸收过量的氯气；

（4）生成的黑色小颗粒为炭黑，在强光照射下可发生CH4+2Cl2C+4HCl，

故答案为：CH4+2Cl2C+4HCl；

（5）氯化氢易挥发，该实验制取的氯气中混有氯化氢，干扰后续实验，A、B两装置之间应接一个除去从A中挥发出来的HCl气体的装置，

故答案为：A、B两装置之间应接一个除去从A中挥发出来的HCl气体的装置．

解析

解：（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，

故答案为：干燥混合气体；

（2）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷被完全取代，x≥4，

故答案为：4；

（3）氯气具有氧化性，与足量红热的铜丝反应生成氯化铜，所以，D装置能吸收过量的氯气，

故答案为：吸收过量的氯气；

（4）生成的黑色小颗粒为炭黑，在强光照射下可发生CH4+2Cl2C+4HCl，

故答案为：CH4+2Cl2C+4HCl；

（5）氯化氢易挥发，该实验制取的氯气中混有氯化氢，干扰后续实验，A、B两装置之间应接一个除去从A中挥发出来的HCl气体的装置，

故答案为：A、B两装置之间应接一个除去从A中挥发出来的HCl气体的装置．

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题型：单选题

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单选题

对CH4与Cl2的反应（如图所示）叙述不正确的是（　　）

A该反应属于取代反应

B该反应的条件是光照

C该反应的生成物有四种

D该反应的现象是量筒内气体颜色变浅，器壁上有油状液滴，量筒内液面上升并产生白雾

正确答案

C

解析

解：甲烷与氯气（C12）混合后在光照下可以发生下列反应：CH4+Cl2CH3Cl+HCl；CH3C1+Cl2CH2Cl2+HCl；CH2Cl2+Cl2CHCl3+HCl；CHCl3+Cl2CCl4+HCl，得到的产物中有气态的CH3Cl和HCl，液态的CH2Cl2、CHCl3和CCl4，

A．甲烷中的氢原子被氯原子取代生成氯代烃，属于取代反应，故A正确；

B．该反应需光照提供能量，故B正确；

C．CH4和Cl2在光照下缓慢反应缓慢反应生成了气态的CH3Cl和HCl，液态的CH2Cl2、CHCl3和CCl4，共5种，故C错误；

D．甲烷可以和氯气发生取代反应，生成的产物均无色，所以试管中气体颜色会变浅，生成的二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳均是油状的液体，一氯甲烷和HCl是气体，氯化氢极易溶于水，所以量筒内液面上升并产生白雾，故D正确；

故选C．

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题型：单选题

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单选题

甲烷和氯气以物质的量1：1混合，在光照条件下，得到的产物是（　　）

①CH3Cl②CH2Cl2③CHCl3④CCl4⑤HCl．

A只有①⑤

B①②③④的混合物

C只有②⑤

D①②③④⑤的混合物

正确答案

D

解析

解：Cl2与CH4发生取代反应，无论按何种体积比混合，都有两种气体接触不均匀的现象，将会发生各步取代反应，生成CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4、HCl，不像无机反应那样可由反应物的比例关系确定生成物种类，无机反应易于控制，有机反应则不易控制在某一阶段．因此，各步取代反应的产物都将存在．

故选D．

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题型：填空题

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填空题

利用甲烷与氯气发生取代反应制取副产品盐酸的设想在工业上已成为现实．某化学兴趣小组在实验室中模拟上述过程，其设计的模拟装置如图：

根据要求回答：

（1）B装置有三种功能：①控制气流速度；②均匀混合气体；③______．

（2）设=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应______．

（3）D装置的石棉中均匀混有KI粉末，其作用是______．

（4）E装置中干燥管的作用是______．

正确答案

干燥混合气体

大于或等于4

吸收过量的氯气

防止倒吸

解析

解：（1）生成的氯气中含有水，B装置除具有控制气流速度、均匀混合气体之外，因浓硫酸具有吸水性，还具有干燥作用，

故答案为：干燥混合气体；

（2）氯气与甲烷发生取代反应，反应特点是1mol氯气可取代1molH原子生成1molHCl，设=x，若理论上欲获得最多的氯化氢，则x值应保证甲烷被完全取代，x应大于或等于4，

故答案为：大于或等于4；

（3）氯气具有氧化性，KI中-1价的碘能被氯气氧化，产物为氯化钾固体和碘单质，所以，D装置的石棉中均匀混有KI粉末，能吸收过量的氯气，

故答案为：吸收过量的氯气；

（4）装置中最后剩余的氯化氢气体需要吸收不能排放到空气中，氯化氢易溶于水需要防止倒吸，

故答案为：防止倒吸．

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题型：简答题

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简答题

（2014秋•上海校级期末）将漫射日光照射到装有氯气和甲烷混合气体（体积比4：1）的装置上．

（1）写出发生反应中生成四氯化碳的这步反应方程式：______．

（2）图2是实验室制取甲烷的装置图

①写出实验室制取甲烷的化学方程式：______．

该装置还可以制取、收集的气体有______．

②实验室制甲烷是要用到碱石灰，其作用是______．

A．只作反应物 B．作催化剂

C．只作干燥剂 D．既是反应物又是干燥剂

（3）参考制取甲烷的反应原理，写出NaOOCCH2CH2COONa与足量碱石灰共热的反应方程式为______．

正确答案

解：（1）甲烷与氯气在光照下发生取代反应，甲烷分子中的氢原子全部被氯气分子中的氯原子取代，生成四氯甲烷和氯化氢，反应方程式为：CH4+4Cl2CCl4+4HCl，

故答案为：CH4+4Cl2CCl4+4HCl；

（2）①羧酸盐在碱石灰的作用下脱羧，实验室用醋酸钠和碱石灰制取甲烷，反应为：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3，实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气，且氧气难溶于水，所以可用该装置，

故答案为：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3；O2；

②醋酸钠和碱石灰制取甲烷，乙酸盐在碱石灰的作用下脱羧，生石灰的吸水性可以防止NaOH的潮解，同时稀释混合物的浓度，使混合物疏松，使生成的甲烷易于外逸，同时也减少了固体NaOH在高温时跟玻璃的作用，防止试管破裂，故C符合，

故答案为：C；

（3）羧酸盐在碱石灰的作用下脱羧，NaOOCCH2CH2COONa与足量碱石灰共热生成乙烷和碳酸钠，反应为：NaOOCCH2CH2COONa+2NaOHCH3CH3↑+2Na2CO3，

故答案为：NaOOCCH2CH2COONa+2NaOHCH3CH3↑+2Na2CO3．

解析

解：（1）甲烷与氯气在光照下发生取代反应，甲烷分子中的氢原子全部被氯气分子中的氯原子取代，生成四氯甲烷和氯化氢，反应方程式为：CH4+4Cl2CCl4+4HCl，

故答案为：CH4+4Cl2CCl4+4HCl；

（2）①羧酸盐在碱石灰的作用下脱羧，实验室用醋酸钠和碱石灰制取甲烷，反应为：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3，实验室用氯酸钾和二氧化锰混合加热制取氧气，且氧气难溶于水，所以可用该装置，

故答案为：CH3COONa+NaOHCH4↑+Na2CO3；O2；

②醋酸钠和碱石灰制取甲烷，乙酸盐在碱石灰的作用下脱羧，生石灰的吸水性可以防止NaOH的潮解，同时稀释混合物的浓度，使混合物疏松，使生成的甲烷易于外逸，同时也减少了固体NaOH在高温时跟玻璃的作用，防止试管破裂，故C符合，

故答案为：C；

（3）羧酸盐在碱石灰的作用下脱羧，NaOOCCH2CH2COONa与足量碱石灰共热生成乙烷和碳酸钠，反应为：NaOOCCH2CH2COONa+2NaOHCH3CH3↑+2Na2CO3，

故答案为：NaOOCCH2CH2COONa+2NaOHCH3CH3↑+2Na2CO3．

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题型：单选题

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单选题

将甲烷与氯气A按1：3的体积比混合于一试管中，倒立于盛有饱和食盐水的水槽，置于光亮处，下列有关此实验的现象和结论的叙述不正确的是（　　）

A试管中气体的黄绿色逐渐变浅，水面上升

B生成物只有三氯甲烷和氯化氢

C试管内壁有油状液滴形成

D试管内有少量白雾

正确答案

B

解析

解：A．氯气是黄绿色气体，光照条件下，甲烷和氯气发生取代反应生成氯代烃和氯化物，所以气体颜色变浅，氯化氢溶于水后导致试管内液面上升，故A正确；

B．甲烷和氯气反应的生成物有一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳和氯化氢，故B错误；

C．二氯甲烷、三氯甲烷和三氯甲烷都是液态有机物，所以瓶内壁有油状液滴生成，故C正确；

D．该反应中有氯化氢生成，氯化氢与空气中的水蒸气形成白雾，故D正确；

故选B．

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题型：单选题

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单选题

甲烷和氯气一物质的量比1：1混合，在光照条件下，得到的产物是（　　）

①CH3Cl ②CH2Cl2 ③CHCl3 ④CCl4．

A只有①

B①和③的混合物

C①②③④的混合物

D只有②

正确答案

C

解析

解：Cl2与CH4发生取代反应，无论按何种体积比混合，都有两种气体接触不均匀的现象，将会发生各步取代反应，不像无机反应那样可由反应物的比例关系确定生成物种类，无机反应易于控制，有机反应则不易控制在某一阶段，因此得到产物有：CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4和HCl，

故选C．

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